文體中心屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

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【摘要】

烏石化文體中心為烏石化公司職工、家屬及周邊群眾鍛煉身體，組織文體活動(dòng)的主要場(chǎng)所，該工程為一復(fù)雜體育建筑，其上部屋蓋為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架東西跨度50米，南北跨度60米，網(wǎng)架支承于22根鋼筋混凝土柱上。本文圍繞屋蓋結(jié)構(gòu)選型、受力特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性問題，進(jìn)行了分析研究，歸納、總結(jié)了鋼網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的關(guān)鍵問題及應(yīng)采取的結(jié)構(gòu)措施，可供同類工程參考。

【關(guān)鍵詞】

體育場(chǎng)館；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；荷載與作用；橡膠隔震墊

一、工程概況

烏石化文體中心位于烏魯木齊市米東區(qū)烏石化生活區(qū)，是烏石化公司職工、家屬及周邊群眾鍛煉身體，組織文體活動(dòng)的主要場(chǎng)所，長(zhǎng)為86米，寬為68米，建筑檐口高度23.3米，總建筑面積8690m2。建設(shè)規(guī)模2800座，烏石化文體中心分三層，首層為羽毛球廳、乒乓球廳；二層為多功能廳、健身廳、瑜伽館；三層為籃球場(chǎng)和排球場(chǎng)。建成后已成為一座集比賽、訓(xùn)練、集會(huì)、演出等功能于一體的設(shè)施先進(jìn)的綜合性體育場(chǎng)館。

二、屋蓋結(jié)構(gòu)布置及特點(diǎn)

烏石化文體中心主體結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架東西跨度50米，南北跨度60米。網(wǎng)架支承在22根截面分別為1.3mX0.8m、1.2mX1.2m的鋼筋混凝土柱上，網(wǎng)架為正放四角錐鋼網(wǎng)架，網(wǎng)架矢高3.3米，連接形式為螺栓球連接，支座外挑4米，鋼網(wǎng)架與混凝土柱依靠彈性支座連接，鋼網(wǎng)架網(wǎng)格為邊長(zhǎng)3米的正方形，所有桿件均為Q235-B鋼材。

三、屋蓋結(jié)構(gòu)荷載與作用

1、設(shè)計(jì)使用年限與安全等級(jí)按照設(shè)計(jì)任務(wù)書要求和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)年限為50年，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，下部混凝土框架結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0，屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)提高取為一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取為1.1。2、恒荷載與活荷載屋蓋恒荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)值如表1所示。作為烏石化廣大職工家屬健身及中油系統(tǒng)籃球比賽之用，比賽標(biāo)準(zhǔn)要求高，工藝要求復(fù)雜，活動(dòng)擴(kuò)聲和照明設(shè)備、LED大屏、馬道等局部吊掛荷載較大，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架桿件以承擔(dān)軸向力為主，外部設(shè)備僅能吊掛于網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)上，此荷載取值時(shí)應(yīng)充分考慮其過渡支架的重量以及動(dòng)力系數(shù)等因素；鋼構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)以及焊縫的重量作為恒荷載考慮。3、地震作用抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.2g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。建筑抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。根據(jù)本工程《巖土工程勘察報(bào)告》，場(chǎng)地土類別為Ⅱ類。場(chǎng)地特征周期為0.35s，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.05。4、風(fēng)荷載根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012），本工程取50年一遇的基本風(fēng)壓0.6KN/㎡，地面粗糙度類別為B類。

四、屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

屋蓋采用正放四角錐鋼網(wǎng)架，采用下弦多點(diǎn)支承，支座均設(shè)在鋼筋混凝土框架柱上。屋蓋網(wǎng)架內(nèi)力分析采用浙江大學(xué)MSTCAD程序進(jìn)行計(jì)算，并采用橡膠支座以部分釋放網(wǎng)架水平推力及溫度作用影響。網(wǎng)架水平地震作用仍按照8度設(shè)防烈度進(jìn)行計(jì)算，未考慮橡膠墊的減震作用。屋蓋網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)分析中，為了減小分析工作量，拋開下部結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架共同作用的影響，采用橡膠支座，利用橡膠墊的變形能力，計(jì)算橡膠墊本身的水平剛度和豎向剛度（Kx=Ky=5.23KN/mm），再把這個(gè)剛度作為網(wǎng)架支座的約束邊界來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。分析結(jié)果：支座最大水平力為90KN，如果不考慮橡膠墊變形能力即支座直接鉸接于下部結(jié)構(gòu)的柱頂時(shí)，此時(shí)支座最大水平力為175KN，這對(duì)下部結(jié)構(gòu)的影響非常大。可見采用橡膠墊后，水平力減小為原來的51%，對(duì)下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)極為有利，大大減小了混凝土框架的構(gòu)件尺寸。在設(shè)計(jì)中采用橡膠墊板總厚度100mm，平面尺寸600mmx600mm，內(nèi)夾薄鋼板，橡膠層總厚度為70mm。在計(jì)算的所有荷載工況組合中，支座在橡膠墊約束下產(chǎn)生的最大位移為30.7mm。在地震作用下，橡膠墊也能通過變形消能減小網(wǎng)架本身的地震反應(yīng)，減小地震作用對(duì)下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

五、高精度預(yù)埋件及疊層橡膠隔震墊的應(yīng)用

屋蓋網(wǎng)架采用多點(diǎn)支承，支座均設(shè)于框架柱上，支座預(yù)埋件大，預(yù)埋精度要求較高。由于柱頭鋼筋較密，若采用傳統(tǒng)方法整塊預(yù)埋，柱頭難以振搗，埋件下混凝土質(zhì)量控制有困難，為此設(shè)計(jì)了一種將錨板與錨筋分離施工，先預(yù)埋錨筋，再鉆孔焊接錨板，最后注漿的施工方法。先將錨筋焊接成骨架預(yù)埋入柱內(nèi)，待結(jié)構(gòu)混凝土澆搗完畢后，根據(jù)錨筋實(shí)際位置將錨板鉆孔塞焊固定，使錨板的平整度、標(biāo)高及位置均能得到精確定位，從而確保了預(yù)埋精度。錨板固定后，采用高強(qiáng)無收縮灌漿料進(jìn)行注漿。該種注漿料呈自流態(tài)，1天的強(qiáng)度即可達(dá)到50MPa，并具有微膨脹性，從而保障了錨板與混凝土的緊密結(jié)合。對(duì)于精度要求較高、受荷載較大的大型預(yù)埋件不失為一種較佳的施工方法。

六、結(jié)束語(yǔ)

通過烏石化文體中心工程的屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）大跨度的體育建筑屋蓋采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有受力合理，造型優(yōu)美，結(jié)構(gòu)輕盈，空間體積利用率高等優(yōu)點(diǎn)。（2）后裝錨板的施工方法能夠保證大型預(yù)埋件的預(yù)埋精度，同時(shí)又保證了柱頭混凝土的澆筑質(zhì)量。（3）對(duì)大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，利用橡膠支座的變形能力可大大釋放支座的水平推力及減小溫度作用的影響，同時(shí)也能通過橡膠墊的變形消能減小溫度的影響，同時(shí)也能通過橡膠墊的變形消能減小網(wǎng)架本身的地震反應(yīng)，對(duì)下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)極為有利。由于橡膠支座需承受較大的水平推力及變位，故其制作質(zhì)量應(yīng)引起充分重視。此外，對(duì)橡膠支座除了應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品性能試驗(yàn)外，尚應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ7-2010空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2010

作者：李建國(guó) 張照明 單位：中國(guó)石油工程建設(shè)公司新疆設(shè)計(jì)分公司