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1、一石家庄省会体育中心游泳跳水馆钢结构设计刘钧宋琦秦凯周忠发朱忠义(北京市建,北京筑设计研究院100045:一,,提要石家庄省会体育中心游泳跳水馆为大跨度空间结构地下采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构屋盖为单层钢拱壳结,,.。。构东西向总长度为150m屋面最高点约2650m主拱为巧福圆心标高相同的圆弧详细介绍了钥结构屋盖的结构体系及特点,给,。出了结构的基本静动力特性并对结构设计中起控制作用的结构稳定问题进行了全面分析和研究通过大震下的,。,。动力弹塑性分析研究了结构的动力特性和抗震性能建立精细化的有限元模型进行了节点的承载力分析验算结果表明本结构体系设计合理,构件承载
2、力满足规范要求。:、、、、。关键词稳定抗震性能弹塑性分析大跨度有限元一、工程概况石家庄省会体育中心包括体育场、体育馆综合体和游泳跳水馆。游泳跳水馆主体采用钢筋混凝土框架,,,地下一层与体育馆综合体连为一体;地上二层局部三层平面尺寸约为160mx10与体一剪力墙结构0m,。育综合体相互独立没有连接屋顶采用为钢拱壳结构,东西向总长度为150m,屋面最高点约26.5。主拱为巧福圆心标高相同的如,,。。圆弧间距9m跨度范围为60一94m沿主拱外包线的圆心每隔10度设置一根主擦条钢结构东侧擦条,。、,。,落地西侧为12度倾斜立面拱和主擦条连杆刚接形成稳定的结构体系所有拱脚采
3、用固定铰支座支承于混凝土墙、柱上。图1游泳跳水馆结构体系二、结构体系与特点(一)结构体系,,。钢结构屋盖采用拱壳结构东西向总长度为150m屋面最高点约26.50m主拱为15棍圆心标高相,,。。,同的圆弧间距gm跨度范围为60~94m沿主拱圆心每隔10度设置一根主擦条钢结构东侧擦条落地西侧为12度倾斜立面。拱和主擦条、连杆刚接,形成稳定的结构体系。所有拱脚和擦条落地端采用固定铰支座,、。支承于混凝土墙柱上(二)结构特点及设计难点,。游泳跳水馆钢结构因为建筑要求不能加设斜撑因此结构的稳定性应重点研究,,,主要构件均为箱形截面为保证结构外表面平齐同时构件的截面方向垂直于
4、曲面导致构件在弯曲,、。的同时还存在扭转给构件的设计加工和安装带来了一定困难三、结构分析与设计。工程结构整体分析采用Midas/Gen和Abaqus软件、(一)荷载作用和设计准则,;自重由程序自动计算恒活载按建筑要求取值;;基本风压重现期取100年取w0=0.40咖zmZ地面粗糙度B类、:结构体形系数风振系数根据风洞试验单位提供的风洞试验报告取值:建筑抗震设防类别乙类(重点设防类):;:场地类别irI类设计地震分组第二组表1安评报告提供的水平地展动参数(阻尼比5%)超越概率TO(s)TI(s)Tg(s)腼ax(gal)日maxCQmaX50年63%0.040.10
5、.45252.30.90.0650年10%0.040.10.55802.30.90.1950年2%0.040.10.651402.30.90.33,,设计基准期50年安评报告提供的50年(超越概率63%)的地震动参数要高于规范规定的取值且安评反应谱曲线在结构基本周期以内均高于规范反应谱,如图4.1所示。因此抗震验算中取安评报告的地,,“”6震动参数进行计算同时按不低于抗震设计规范度设防标准(结构验算和抗震措施)进行抗震设计。.,.,:QT中震和大震也按安评进行抗震设计小震设计时地震作用参数取值~一006g=045峰值比规范大50%。中震设计时地震作用参数取值:Q~
6、=0.19,Tg=0.55,峰值比规范大60%。大震设计时地震作用参数取值:Q~=0.3,Tg=0.65,峰值比规范大12%。对应的反应谱曲线见图2。图2安评谱与规范谱的比较(阻尼比5幼(二)钢结构抗展性能指标。屋顶钢结构的抗震性能按照表2控制表2屋顶钢结构的抗,性能抗展设防水准第一水准(小震)第二水准(中震)第三水准(大展)抗震性能没有破坏没有破坏不倒塌地震影响系数0.060。190.33水平地震加速度25gal(安评)80gal(安评)140gal(安评)分析方法反应谱法为主反应谱法为主时程法计算时程法补充计算时程法补充计算、控制标准按照弹性设计不屈服支座构件
7、支座节点不屈服:结构设计控制参数拱挠度成L/400非抗震组合,杆件应力比蕊0.85常遇地震组合,杆件应力比蕊0.85(考虑承载力调整系数),中震不屈服组合杆件应力比毛材料强度设计值(不考虑承载力调整系数(三)结构静动力特性,、0结构周期列于表3对应的振型如图3图4表3结构周期参数主要振型周期(秒)备注第一振型1.1258均为拱平面内振动第二振型0.9651第三振型0.8227第四振型0.7141第五振型0.6631垂直于拱平面振动,。,结构中箱形截面擦条为弯扭构件即受弯的同时还存在扭转构件两端因受相邻构件的约束因,,,此会产生约束扭转截面上不仅有正应力还存在翘曲正
8、应力和翘曲
