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某体育馆屋面网架策画_甄庆华

文章作者:  发布日期:2019-10-07 01:43

  某体育馆屋面网架设计_甄庆华_建筑/土木_工程科技_专业资料。某体育馆屋面网架设计 甄庆华 摘 要:本文通过工程实例,简述网架设计的主要过程 和要点,供同行参考并指正。 关键词:环形单元正放四角锥组合三角锥网架 网架屋 面和下部结构整体计算 一、工程概况 广

  某体育馆屋面网架设计 甄庆华 摘 要:本文通过工程实例,简述网架设计的主要过程 和要点,供同行参考并指正。 关键词:环形单元正放四角锥组合三角锥网架 网架屋 面和下部结构整体计算 一、工程概况 广州大学城某学校的体育馆,建筑面积约 6300m2,平面为一直径75m的正圆形,屋顶标高约 为15m,拟采用钢网架结构,螺栓球节点,铺设夹 心铝合金屋面板。 二、网架选型 网架选型是否恰当,对网架结构的受力合理 性、成本造价、加工制作及安装质量都有直接的影 响。而网架选型要综合考虑多种因素,主要包括用 钢量、跨度大小、平面形状、支承条件、刚度要 求、制作工艺、安装方法等等。 对本工程而言,由于平面为正圆形,传统的选 择形式一般有三向网架、六角锥网架、抽空三角锥 网架以及蜂窝形三角锥网架,实际上对于平面形状 为正六边形的情况时,这几种网架的网格规整,杆 件类型少,施工方便。但是对于正圆形的平面而 言,这几种网架的都有共同的问题,就是在边界附 近的几跨网格很不规整,比较零乱,杆件类型增 多,施工制作不方便。由于三角锥网架刚度较大, 比较适合跨度较大的网架结构,在设计之初曾试图 采用三角锥网架或者抽空三角锥网架,不过实际设 计的结果还是不能令人满意,图一就是三角锥网架 的六分之一圆,可以看出边界的三跨杆件都不规 整,非常影响美观性。 考虑到网架屋顶的美观性和减少用钢量的缘 故,尝试采用传统 的正放四角锥网 架,这种网架的好 处是用钢量比较 小,杆件的类型和 数量比较少,外观 比较简洁明了,无 论 是观众坐在两边看 台上还是运动员在 球场上,望向屋顶 图1 时均看到排列整齐 的杆件和马道。缺 陷同样是边缘的两 跨网格不够规整, 杆件显得零乱(见 图二)。而且由于 正交布置的上弦和 下弦杆件与各自连 接的腹杆,实际上 形成了正交两个方 向的一系列空间桁 架,因此荷载作用的传递方向也是主要沿着这两个 方向,所以通过计算得到的结果,发现处于两个正 交方向顶部的支座反力最大,达到700KN,最小的 支座反力则位于45度和135度方向上,仅为300KN, 相差2.3倍。这样会导致网架的支承圈梁受力不均, 同时网架支座的变形位移也相差较大。 最后确定下来的方案是一种四角锥组合三角锥 的结构形式(如图三所示),四角锥不是传统的底 边杆件等长正放四角锥,而是可以组成一圈圆环的 此在设计时在筏板四周应均匀布置桩且桩距应加 密,中部各竖向构件桩的布置宜采用梅花形布置。 考虑摩擦桩的特点,桩筏基础设计桩直径不宜过大 一般以φ800~φ1000为宜。筏板厚度的确定除满足 冲切要求外尚需满足抗弯、抗剪的要求,一般说来 对30层左右的建筑筏板厚度1.8m左右则可。该基础 类型对工期投资等没有什么优越性,但对于岩层埋 深较深地区高层建筑基础选型还是可行的。 结语: 1.高层建筑基础选型应根据不同的地质条件合 理选择基础形式。 2.嵌岩桩基础岩层埋深不宜超过30米。 3.桩筏基础除适用于岩层埋置较深地区外,溶岩 地区若具有一定厚度稳定土层时,亦可考虑选用。 4.利用天然地基作高层建筑持力层具有施工方 便,工期短,节约投资的优势,建议尽量采用。 (作者单位:510010 广东省建筑设计研究院;2006.6) -104- 环形单元正放四角 锥。从外观上看, 网架的杆件基本按 圆弧的径向和法向 布置,非常美观; 从受力的角度看, 由于杆件按径向和 法向布置,荷载作 用是均匀传递到周 边的支座和支承梁 上的,计算结果支 图3 座的反力最大为364KN,最小268KN,相差35%。 不过对于这种网架类型,设计时需要注意的是,必 须留出网架马道所需要的空间,包括马道的宽度和 人行走的高度,尽量避免马道为了避让杆件而被迫 做成弯折通行的情况。 三、网架荷载选取及计算 网架上作用的荷载种类较多,永久荷载包括网架 自重,屋面板重量,马道重量及设备管道重量,可变 荷载则有屋面活荷载,风荷载,另外还有附加的灯光 及音响等设备可变荷载,还有就是温度荷载和地震荷 载了。在很多情况下,网架都是对风振作用很敏感的 结构,对风荷载的取值要十分的小心,或者通过风洞 试验来确定。另外设备重量也是容易被忽视的荷载, 其实一些空调器械和音响荷载的重量都很大,甚至重 达到10KN,这些集中荷载对局部杆件的受力是起决 定性作用的,设计时必须十分小心。 网架计算一般采用空间桁架位移法,国内外均 有许多成熟的计算程序,本工程采用的 SFCAD2000程序对网架部分进行计算,网架的施工 图设计也基于此程序的计算结果。不过以往网架计 算都采用与下部支承结构脱离计算的方式,这种方 式实际上是忽视了网架与下部结构的相互作用。因 为下部结构并非刚度无限大,在水平力作用下,会 产生整体变形位移,也会产生自身的相对位移,后 者对网架对产生反作用力;而网架通过支座对下部 结构作用了很大的竖向力和水平力,网架本身也是 具有很大质量的结构,对下部结构的振动性能影响 很大,这些都是不能忽略的。因此本工程根据 SFCAD2000程序的计算结果,在STAAD2004中建立 起包括网架和下部结构的整体模型,进行整体分 析,最后发现在整体计算中,网架支座的水平力比 原来增大2倍多,达到73KN,竖向力和网架的挠度 基本变化不大,网架的挠度为265mm。 四、支座选取 根据网架的选型,确定网架的支承方式为周边 支承,即网架支座并非直接设置在框架柱上,而是 均匀设置在支承圈梁之上,视圈梁为刚度足够大的 支承体。对于大跨度的网架而言,由温度变化对网 架杆件产生的附加温度应力,以及网架整体的变形 是必须考虑的。对于附加温度应力,利用网架计算 程序,计算出用户指定的温差范围内网架杆件的最 不利内力;而支座类型的选取则对网架的整体受力 和整体变形有很大影响。本工程的网架,其四周均 为周边支承的支座,而连续的支承圈梁也是具有足 够刚度和封闭的,因此网架的整体变形无法自身释 放,只能通过支座传递到支承梁上。对此选择板式 橡胶支座,不仅可以使网架支座不出现过大的竖向 压缩变形的情况下活得足够的承载力,而且相交垫 板良好的弹性也可以产生较大的剪切变形,因而既 可以适应网架支座节点的转动要求,又能适应网架 支座由于温度变化、地震作用所产生的水平变位。 橡胶垫板的设计计算主要考虑垫板的抗压计 算,变形计算,抗滑移计算以及抗剪计算。 五、防火和防腐 钢结构容易锈蚀,在高温下又容易丧失承载能 力,因此防锈和防火是钢网架设计的重要内容。本工 程的钢网架的防腐年限为30年,耐火等级取一级。根 据此要求,对网架杆件进行喷砂除锈,等级要求为 Sa2.5级,采用了双层总厚80μm的环氧富锌底漆+ 2mm的超薄型防火涂料+防火涂料保护面层。 安装 由于本工程钢网架高度较低,“满堂红”式的 脚手架搭建较为容易,并且可以尽量确保网架安装 的质量。安装的工作从周边的支座开始,按照圆形 网架平面,先外圈后内圈,网架杆件的安装时间仅 为十天左右。 小结 网架的设计中,最重要的工作是根据建筑方案 和工程的实际情况选择最合理的结构形式,其次是 根据屋面情况选择支承方式以及支座布置形式,然 后确定网架荷载进行合理的结构试算,注意网架与 下部结构的共同作用的影响,根据计算的结果再对 网架布置进行优化调整。最后还要根据网架的受力 和构造情况,与施工方共同讨论选择网架安装方 法,保证网架的质量和安全,同时减小施工成本和 代价。 ( 作 者 单 位 : 510010 广 东 省 建 筑 设 计 研 究 院 ; 2006.6) 参考文献: 1.网架结构设计与施工规程 <JGJ7-91>; 2.空 间 结 构 .董 石 麟 主 编 . 中 国 计 划 出 版 社 出 版 , 2003.12 -105-


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