对广东某体育馆钢结构施工阶段静力分析

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1、第26卷第2期徐州工程学院学报(自然科学版)2011年6月Vol_26No．2JournalofXuzhouInstituteofTechnology(NaturalSciencesEdition)Jun．2011广东某体育馆钢结构施工阶段静力分析吴建林(西安建筑科技大学，西安710055)摘要：为掌握广州市某体育馆钢结构工程结构的特点，分析不同施工方案对结构的影响，利用大型有限元结构分析程序对比赛馆、训练馆的屋盖钢结构进行结构整体静力分析，并计算结构在不同类型荷载和工况下的内力和位移，得出结构在外部作用下的最不利部位．研究结果表明

2、结构靠近底部约束的位置受温度影响很大，而中部的温度应力较小．关键词：桁架结构；静力分析；位移；弯矩中图分类号：TU391文献标志码：A文章编号i1674-358X(2011)02-0019-05广东某体育馆钢结构工程主要包括比赛馆与训练馆的屋盖、比赛馆内部钢飘楼、钢结构雨蓬、钢结构支座、钢结构预埋件、钢管柱等钢结构构件等．比赛馆环向桁架设有管内预应力索，为预应力钢结构工程．由于其结构规模大且比较复杂，故而为了掌握结构的特点，分析不同施工方案对结构的影响，对该结构进行了施工阶段整体静力分析．1工程概况这项工程主要由比赛馆和训练馆两部分

3、组成．比赛馆采用双向桁架球面网壳体系．屋盖由径向桁架、横向桁架和支撑组成空间球面网壳．其跨度为1161TI，高度为27．6m．比赛馆在内圈环桁架上下弦处设置了预7mm×121mm和7mm×61mm应力拉索，以提高屋盖结构的整体刚度．比赛馆内圈环桁架下弦处设置2O个V型圆钢管支撑；馆主入口处设置4个钢管混凝土柱支撑；观众休息大厅周边设置4O个铰支座．训练馆采用单层球面网壳体系．屋盖由径向箱型钢梁、横向箱型钢梁和支撑组成空间球面网壳．周边设置32个铰支座．其跨度为56rn，高度为12．2m．工程整体轴测图如图1所示．图1整体轴测图收稿日

4、期：201卜O3—26作者简介：吴建林(196O一)，男，河北蔚县人，讲师，主要从事钢结构设计与施工设计·19·徐州工程学院学报(自然科学版)2011年第2期2结构静力性能分析如果在对结构受力性能不十分了解的情况下进行结构深化设计与构件加工制作，就可能引起严重的后果，给钢结构安装施工带来麻烦；因此，需要对结构静力性能以及施工过程进行详尽的分析，以掌握结构的特点，并通过分析不同施工方案对结构的影响来确定施工参数(如结构预起拱、合拢温度等)和施工控制目标等．结构整体静力分析选用大型有限元结构分析程序SAP200O．计算模型采用空间三维实

5、尺模型；单层网壳和双层网壳杆件选用2个节点、6个自由度的frame单元．该单元可以考虑拉(压)、弯、剪、扭4种内力的共同作用，并通过释放杆件两端的弯矩和扭矩的方式来模拟刚架杆件承受轴力和节点铰接的情况．2．1荷载取值比赛馆和训练馆的屋面恒荷载取值为0．65kN／m。，活荷载为0．5kN／m．根据GB50009—2001(建筑结构荷载规范》，建筑地面粗糙度为B类，主体结构5O年重现期W。=0．5kN／m。，100年重现期W。一0．6kN／m．风压值按风洞试验报告取值，本工程结构承载力按100年重现期设计，位移计算时基本风压按5O年重现

6、期设计．本工程抗震设防类别为乙类，工程所在地区的抗震设防烈度为6度，地震作用按《工程场地地震=L—_n_l----Blh安全性评价报告》提供的地震动参数计算，抗震构造措施按7度考虑．温度荷载分别取升温、降‘温30i℃5一●0计算引．～孽2．2计算工况根据对结构不利或有利两种情况，恒载分别乘以系数1．2或1．如果作为主要荷载，则乘以系数1．35；地震作用作为偶然荷载考虑[3]．2．3恒载作用下的计算结果在恒载作用下，训练馆单层网壳结构以承受轴力和弯矩为主．轴力最大值为456kN，发生在中心的压力环处．弯矩最大值为115kN·m，发生在

7、径向钢梁底部位置．分析结果分别如图2和图3所示．聃一盟～图2训练馆恒栽作用下的轴力图3训练馆恒栽作用下的弯矩比赛馆网壳在恒载作用下以承受轴力和弯矩为主．轴力最大值为1168kN，发生在环梁处；弯矩最大值为668kN·m，发生在钢管混凝土柱支撑位置．分析结果分别如图4和图5所示．在恒载作用下，训练馆单层网壳结构的最大竖向位移为31mm，位于中心压力环处．位移逐渐向底部递减．分析结果如图6所示．比赛馆结构在恒载作用下的最大竖向位移为87mm，位于中心压力环处．位移逐渐向底部递减．分析结果如图7所示．2．430℃升温荷载作用下的计算结果在

8、30℃升温荷载作用下，训练馆单层网壳结构的轴力最大值为248kN，位于结构底部的环梁处．结构的最大弯矩为131kN·m，位于结构径向钢梁的底部．分析结果分别如图8和图9所示．·2O·吴建林：广东某体育馆钢结构施工阶段静力分析图4比赛馆