衡阳体育馆钢结构设计（论文）.pdf

一 一 建篁与堕塑塑 A rchitectumltrodStructuralDesignl 衡 阳 体 育 馆 钢 结 构 设 计 The Steel Structure Design of Hengyang Stadium 寿建 军 ，王景全 ，寿顶鹤 (浙江八达建设集团有限公司，杭州 31000) SHOU Jian-jun WANG Jing—quan，SHOU Ding—he (ZhejiangBadaConstructionGroupCo．Ltd．，Hangzhou 310000，China) 【摘 要】衡阳体育馆为设计施工一体工程，结构最大外圆直径96m，外壳采用大跨钢管桁架结构，沿径向均匀设置36榀平面钢管 桁架，桁架汇交于直径为22m的压环桁架，设置了面外桁架及交叉支撑，提高了屋盖的整体刚度。设计了柱顶球形滑移支座，对关键 节点进行了有限元分析，保证其安全可靠。 [Abstract]TheconstructionprojectofHengyang stadiumistheonecombinedwiththetaskofdesigning．Thelargestdiameterofthe structureis 96m．Theshelladoptsthelong—span steeltruss structure．36plane steeltrussesareevenlysetalongtheradialdirection．Thetrussesconvergeatthe pressure ring truss with the diameter of22 m．The normal truss and cross—bracing are designed to improve the overall rigidity ofthe roo~The spherical slippage bearing are designed on the top ofthe columns．And the key nodes are analyzed with the finite element analysis to ensure the securityandthereliabilityofthe structure． 【关键词】管桁架；支座设计；节点分析 [Keywords]steeltruss；bearingdesigning；nodeanalysis 【中图分类号】Tu391 【文献标志码IB 【文章编号】1007．9467(2015)04．0033．03 [DOI]10．13616~．cnki．gcjsysj．2015．04．004 1 工 程 概 况 体育馆位于衡阳市珠晖区酃湖体育中心地段，为甲级体 育建筑，可举办全国性及国际单项比赛，属于大型体育馆。其 平面呈圆形 ，结构最大外圆直径 96 m，高度 25m，建筑面积 1 2 495m2，共设有 5 050个座位(见图 1)。 图 1体育馆效果图 【作者简介】寿建军(1970～)，男，浙江诸暨人，高级工程师，从事空 间结构工程设计与研究，(电子信箱)shoujj70@l 63 com。 看台部分为现浇钢筋混凝土结构，外墙及屋面采用钢桁 架结构。本文主要介绍钢桁架部分的设计。 钢结构由径向平面桁架和环向平面桁架组成的空间桁架 结构，呈正圆状。结构设内外 2圈各 36个支座，内圈支座标高 +17．9m，外 圈 l6个支座标高 +9．50m、另 20个支座标高 +5．00m，内圈支座坐落在直径为 71m的圆弧上，外圈支座坐 落在直径为 86m的圆弧上，结构最高点标高为+25m。整个罩 棚外立面落于混凝土结构上，屋面与墙体浑为一体。 2 结 构 设 计 36榀平面桁架汇交到中点，中间节点很难保证构造简单、 整体l生好、传力明确、安全可靠、施工方便。考虑本工程建筑外 观为中间 22m直径处有一个立面凸起，因此在此处结构上布 置一个压环桁架，既解决了桁架汇聚到一点的结构难题 ，又满 足建筑造型的要求。结构轴侧图如图 2所示。 33 I工程建设与设计 I Construction& nForProject 图 2结构轴侧图 为了受力及美观需要，主钢管桁架外轮廓为变截面。压环 桁架中心部分高度 1．8m，肩部高度 3m，弦杆节间距 3．5～ 4．5m，柱脚及肩部受力较大部位节间距调整到2．5 m左右。由 于平面钢管桁架结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内，结 构平面外刚度较差，其侧向稳定通过支撑来保证。综合考虑建 筑外形美观及结构受力需要，屋面上部共布置有4道 、立面上 局部布置 2道环形桁架，作为主钢管桁架的侧向支撑 ，在桁架 肩部及底板各布置 1道系杆。为了增大整体刚度，防止低阶振 型出现各道环形桁架之间的错动，在主体结构上还均匀布置 了 6道水平支撑，6道水平支撑呈交叉布置。水平支撑采用圆 钢管截面，按拉压杆进行设计。 压环桁架为直径 22m的矩形框架，框架边长 1．8m，考虑 到与辐射桁架的连接简单且满足建筑对结构“柔中带刚”的要 求ll_，框架弦杆采用箱型截面。 结构整体分析及结构设计采用 SAP 2000计算软件。结构 计算中主要考虑了如下荷载。屋面恒载考虑：屋面板、檩条、吊 顶、采光天窗、马道 、照明及喷淋等悬挂荷载，其中屋面板 、檩 条、吊顶荷载按均布面荷载输入，其余荷载按实际位置的线荷 载输入 [21。屋面活荷载取值为 0．7 kN／m2(根据湖南省相关要 求)，基本雪压为 0．4kN／m2。基本风压按照 100a重现期取值， 为 O．60kN／m。体型系数取值基本与《建筑结构荷载规范》(GB 50009--2012)相符 。最大正温差为 30．0℃ ，最大负温差为 ． 30．0"C。建筑抗震设防分类为乙类，抗震设防烈度为 6度，考 虑了双向水平地震及竖向地震作用。因为本顷目为甲级体育建 筑，为确保使用安全，结构还进行了大震验算。得到如下结论 ： 1)水平地震作用对结构的变形和支座