某体育馆钢屋盖设计和研究

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1、某体育馆钢屋盖设计和研究　　摘要：空间网架结构作为一种新兴结构已被广泛应用在公共建筑中，其安全性关系到广大人民群众的生命财产安全。本文应用3D3S设计软件对某体育馆网架屋盖进行了设计与分析。分析内容包括结构在静力荷载下的内力、变形、结构的动力特性以及网架支座节点的设计等，得出一些有益结论，可为空间网格结构的设计提供参考。关键词：网架结构、3D3S设计软件、内力荷载、动力特性、支座节点。中图分类号：TU356文献标识码：A文章编号：工程概况该体育馆总长69.6m、宽59.4m、高15.200m，地上三层主体结构为框架混凝土结构、屋盖采用网架结构。屋盖平面为矩形：

2、东西长63.1m，南北宽44.3m

3、，上弦最大设计高度相对室外地坪为15.200m。屋盖支撑于下部混凝土梁、柱结构上，下部混凝土梁、柱顶标高为11.200m。屋盖结构体系和构成2.1结构选型8根据建筑造型和下部支撑条件，屋盖采用局部双层正放四角锥网架结构体系，下层网架厚为2.5m，上层网架厚为1.5m。下层网架屋面采用100mm厚彩色钢板岩棉夹心板，上层网架屋面采用玻璃采光屋面。该屋盖采用周边上弦节点支撑，节点采用焊接空心球节点。结构平、立面如下图1、图2所示：2.2正放四角锥网架简介网架结构是20世纪中叶蓬勃发展起来的新结构，它是由多根杆件按照某种有规律的几

4、何图形通过节点连接起来的空间结构，这种结构具有：传力简洁、重量轻、经济指标好、刚度大、抗震性能好、施工安装简便、便于批量生产有利于提高生产效率等优点。网架结构的种类甚多四角锥网架为其中的一种。由四角锥组成的网架结构其基本单元是由4跟弦杆、4跟斜杆构成的正四角锥体，即五面体，椎体可以顺置也可以倒置。由这些四角锥体排列组成网架时，还要用上弦杆或下弦杆把相邻的锥顶连接起来。正放四角锥网架的四角锥底边与边界平行或垂直，角锥满铺于整个网架平面。网架的上（下）弦节点即是顺（倒）置角锥的顶点。3.结构分析3.1计算模型确定8本工程采用空间计算分析模型，分析过程中假定节点为铰

5、接，杆件只承受轴向力；外荷载可按静力等效原则将节点所辖区域的荷载集中作用在该节点上。所采用软件为3D3S10.1版。钢屋盖所选钢材均为Q235B。材料的弹性模量E=2.06GPa，泊松比，材料的屈服强度235MPa。上层网架上弦杆件规格有：Φ102×4.0、Φ114×4.5，上层网架腹杆杆件规格有：Φ70×4.0。下层网架上弦杆件规格有：Φ102×4.0、Φ114×4.5、Φ146×6.0，Φ121×5.5、Φ152×7.0，下层网架下弦杆件规格有：Φ102×4.0、Φ114×4.5，下层网架腹杆杆件规格有：Φ70×4.0、Φ83×4.5。3.2荷载与作用取值

6、在分析中荷载种类主要考虑以下几种：1.恒、活荷载网架上的恒载主要考虑屋面板自重、灯具等即取恒荷载为0.4KN/m2，活荷载主要考虑积灰荷载、雪荷载、施工检修荷载等取为0.50KN/m2（结构自重由程序自动计算）。2.风荷载取该地区50年一遇基本风压0.3KN/m2。按照文献[1]的规定，施加在结构单位面积的风荷载标准值为：式中：——风荷载标准值；——高度Z处的风振系数；8——风荷载体型系数；——风压高度变化系数；——基本风压。雪荷载按照文献[1]的规定，取该地区50年一遇基本雪压0.3KN/m2。4地震作用该工程所在位置的抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0

7、.1g，场地类别为Ⅱ类，地震分组为二组。该结构在计算分析中同时考虑了水平方向地震作用和竖向地震作用。5荷载组合工程设计中考虑了32种工况。其中典型的荷载组合如下：1）1.2恒+1.4雪（南半跨）；2）1.2恒+1.4雪（北半跨）；3）1.2恒+1.4雪（东半跨）；4）1.2恒+1.4雪（西半跨）；5）1.35恒+1.4x0.7雪（满跨）；6）1.35恒+1.4x0.7活；7）1.35恒+1.4x0.7活+1.4x0.6风；8）1.2恒+1.4活；9）1.2恒+1.4风；10）1.0恒+1.4风；11）1.2恒+1.4活+1.4x0.6风；12）1.2x1.0恒

8、+1.2x0.5活+1.3地震（水平）；13）1.2x1.0恒+1.2x0.5活+1.3地震（竖向）；14）1.2x1.0恒+1.2x0.5活+1.3地震（水平）+0.5地震（竖向）；83.3结构的静力性能1.结构内力计算网架结构是一种高次超静定结构，应进行在外荷载作用下的内力、位移计算，并应根据具体情况，对各种作用下的内力、位移进行计算。结构内力计算一般原则：网架结构的材料都按弹性受力状态考虑，未进入弹塑性状态和塑形状态，亦不考虑材料的非线性性质。基本假定可归纳如下：节点为铰接，杆件只承受轴向力；按小挠度理论计算；按弹性方法分析。网架杆件主要承受轴向拉力和轴

9、向压力，因此，杆件的截面设计计算根据《