广东某体育馆结构整体设计与分析

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1、广东某体育馆结构整体设计与分析谭宝峰（中国建筑科学研究院，北京，100013）【摘要】某体育馆下部为钢筋混凝土结构，屋面釆用平面桁架体系。采用屋盖模型及总装模型分别进行计算，整体模型采用两种有限元软件对比分析。工程立面造型复杂，通过风洞试验确定结构的风压分布和风振系数。通过结构模态分析、位移分析及整体稳定性分析等介绍体育馆结构设计中的几个关键环节，可供同类工程参考。【关键词】平面桁架体系；风洞试验；模态分析；整体稳定性分析1、引言随着北京奥运会的成功举办，和2022年北京一张家口冬奥会的成功中办，我国体育事业迎来空前的快速发展

2、时期，全国各地大力兴建各类体育场馆。体育馆建筑为实现特定的建筑功能，往往有其特殊的结构体系。木文以广东省某体育馆为工程背景，从结构体系、抗震分析、整体稳定等方面入手，介绍设计中的关键环节，并提出合理的设计建议。2、工程概况木工程位于广东省某市，是集比赛、休闲、健身于一体的市民体育中心，建成后既满足专业的体育比赛和训练，也能满足市民平时的运动健身，文化活动等需求。木项目伍括一座4800座体育馆，一座游泳馆，一座训练馆。整个场馆区通过中央架空平台结合为一个完整的建筑群落；建筑坡屋面局部采用屋顶种植,形成自然山坡般的景观地形，打破传

3、统建筑的牛.硬外观。木工程建筑效果图见图lo图1木工程建筑效果图木文以训练馆为主要介绍对象，训练馆建筑面积6501m2,共2层。训练馆首层设摔跤，柔道，举重，乒乓球等专项场地，二层为大空间，提供12片羽毛球训练场地。场馆入U设于中央架空平台、首层及二层。屋面由四片高低错落的折面组成，屋面最高处19.5m,前方为斜屋面，部分斜面落在室外平台之上。屋面采用直立锁边铝镁锰屋面系统，侧立面结合部分玻璃幕墙，前方斜屋面与两侧悬挑屋面相互呼应，整体充满灵动、现代的效果。3、结构体系本工程设计使用年限为50年；抗震设防类别为丙类［1］，抗震

4、设防烈度为7度(0.10g>,设计地震分组为第一组［2］;本工程建筑场地类别为III类；框架抗震等级为三级，基础设计等级为乙级。本工程根据地勘报告进行基础设计，设计中充分考虑结构受力特点，并结合当地类似场地情况、施工经验，基础形式采用桩基础。基础采用PHC-500(125)AB一C80型先张预应力管桩，桩端以强风化粉砂岩层作为持力层，总桩长40m,单桩竖向承载力特征值为1700kNo本工程场地地表附近存在较厚的软弱土及严重液化的淤泥质粉土，为消除液化上层带来的高桩承台效应，室内桩承台底面至桩承台底面以下1.0m范围内用3:7灰

5、土换填处理。训练馆长64m，宽53m，主体结构高度18.5m<>主体采用钢筋混凝土框架结构形式，框觉柱截面主要规格为800mmx800mm、600mmx600mm及直径600mm的圆柱。一层顶板高度5m,采用主次梁体系，外侧结构为室外平台，局部为双向找坡的斜坡道，为简化结构计算，此部分通过结构缝与连接平台部分断开。二层为大开间训练场，为增强结构的整体刚度，减小框架柱计算长度，在支撑屋盖的框架柱顶及中间布置两道环梁。训练馆屋面由四片高低错落的折面组成，高低屋面之间相互重叠，每片屋面在室外均有较大的悬挑。结合建筑立面效果，主体平屋

6、面部分采用主次平面桁架体系。主桁架跨度41.5m,柱外另有8.8m长悬挑，主桁架高度冇4.5m和2.5m两种。次桁漿在室外向两侧挑出，屋面最大挑出长度10m，最短挑出长度3m。挑出6m以上的屋面，悬挑部分由小桁架支撑；挑出6m以内的屋面由悬挑钢梁支撑。钢结构均采用Q345B级钢材，桁架弦杆采用方钢管200x200x10〜230x230x14,腹杆采用方钢管150x150x10〜200x200x10。为增加屋面整体性，沿屋面周边布置水平支撑，同吋屋面边缘采用截面200x200x8的方钢管封边。为实现轻盈的建筑效果，屋面在室外部分

7、需形成向下倾斜40度的平板状，落于室外平台或地面上。部分斜屋面设计为局部种植屋面，形成渐变效果。由于受屋面厚度要求限制，斜屋面部分采用矩形钢管梁，下端与混凝土柱连接，上端与相应桁架连接。4、荷载取值(1)恒荷载：金属屋面及檩条0.7kN/m2，下弦吊挂荷载0.1kN/m2;(2)活荷载：不上人屋面0.5kN/m2;(3)风荷载：基本风压0.6kN/m2(重现期50年)[3】，地面粗糙度为B类，体形系数、风振系数以风洞试验为准(见下文)；(4)温度荷载：根据当地年平均气温数据，考虑&plUSmn;25C°整体温度变化；(

8、5)地震作用：抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为III类，地震作用分析采用振型分解反应谱法,计算前60阶振型，考虑双向水平地震作用下的扭转耦联效应。考虑竖向地震作用，竖向地震影响系数最大值取水平地震影响系数最大值的65%。5