钢筋混凝土结构主体设计研究与分析

第２７卷第６期　２０１７年１２月　天津建设科技　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　规划与设计　Ｐｌａｎ　ａｎ【｛Ｄｅｓｉｇｎ　钢筋混凝士结构主体设计研究与分析　口文／张岩寿　单玉坤　王湘安　王　亨　【摘要】：文章分析了天津职业技术师范大学体育馆项目主体结构中所遇到的设计难点，包　括：下部钢筋混凝土主体结构和钢屋盖结构的整体作用；平面不规则；大平台悬挑　结构；看台结构错层。针对各个难点，综合考虑建筑使用、经济效益、结构安全等　因素，对复杂体育建筑中结构设计遇到难点给出了具体的分析方法和结构措施　【关键词】：钢筋；混凝土；平面不规则；长悬挑结构；结构错层　１工程概况　天津职业技术师范大学体育馆项目占地面积４０　８４０　Ｉｎ　，为一座综合体育馆及大学生活动中心，总建筑面积　２５　２００　ｎ　，其中地上建筑面积２３　９７７　ｍ。，地下建筑面积　１　２２３　ｍ　。综合体育馆建筑面积１６　９００　ｍ－’，其中地上建筑　面积１５　６７７　ｍ　，主要设置观众座席４　８７８个（固定座席　３　４３８个、活动座席ｌ　４４０个），可满足手球、篮球、排球、　羽毛球、国际摔跤和跆拳道等比赛和训练要求；地下建　筑面积１　２２３　ｍ。，主要为设备用房（部分空问可兼做训　练馆）。活动中心建筑面积８　３００　ｍ　，主要包括学生社团　图２二层结构平面　Ｔ程属重点设防类，地震作用按８度进行计算，设　活动、文艺演练、招聘大厅等功能用房及配套附属用房。　主体采用钢筋混凝土框架结构，比赛场屋面采用双向钢　桁架，训练场屋面采用网架结构，大活屋面采用钢筋混　计基本地震加速度为０．２ｇ，抗震措施应符合８度的要　求，设计地震分组为第二组；场地条件为第三类场地中　软场地土；抗震等级为一级；基本风压为０．５０　ｋＮ／ｍｚ（５０　ａ一遇）；地面粗糙程度类别为Ｃ类；建筑立面整体性要　求未设置结构缝。　凝土结构屋面。建筑整体平面体型呈“Ｌ”形，见图１。　２设计难点及结构措施　１）下部钢筋混凝土主体结构和钢屋盖结构的整体　作用。主体结构采用钢筋凝土框架结构＿ｌＩ，比赛场屋面　采用双向钢桁架，训练场屋面采用网架结构，活动中心　屋面采用钢筋混凝土结构屋面。训练场网架结构与下　图１　体育馆和活动中心乌瞰　部主体采用橡胶支座连接，比赛场双向钢桁架采用成　品弹簧支座连接。不同材料及结构形式之间刚度、重量　等差异都很大。　在设计中，主体部分和钢结构屋面分别独立建模，　体育馆部分平面轮廓尺寸为８０　ｍ×１３０　ｎｌ，活动中　心部分为平面“Ｌ”形短边，其尺寸为３８　ｍ　Ｘ　５８　ｎｌ，整体　平面轮廓尺寸为１３０　ｍ×１３０　ｍ，沿二层平面周圈均向　外悬挑６　ｍ作为室外平台，见图２。体育馆部分包括中　心赛场和训练馆两块场地，其场地上方地上均为ｌ层，　其中主体部分采用盈建科建筑结构计算软件（ＹＪＫ—Ａ　（１．５．２．２版本）），钢结构屋面采用Ｍｉｄａｓ／ＧＥＮ及３Ｄ３Ｓ　中心赛场四周为观众看台，看台下方为１～２层夹层，看　台上方局部为一层包厢层及体育工艺控制室，大学生　进行建模分析，见图３和图４。两者在设计过程中又要　互相配合。钢结构建模时应当准确输入下部主体结构　活动中心部分地上４层，１－３层层高均为５．１ｍ，整体结　构高度约为２３．３　ｍ。单体下方局部设置一层地下设备　用房，地下室层高６　ｍ，其余部分均无地下室。　的侧向刚度，而主体结构建模时也要考虑屋面的平面　内刚度。图５为根据下部主体模型计算得到的钢结构　支座部位结构主体水平刚度。　７３　规划与设计　天津建设科技　Ｆ＇ｌａｎ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　图３主体结构模型　图４钢结构屋盖模型　ｎ…　ｌ妻ｌ　…’　ｌ　…’…’…　竺由　；　皇ｌ　ｉ／０ｉ）　　ｌ“　单位：ｋＮ／ｍ　图５钢结构支座部位结构主体水平刚度　体结构设计时，先按照尢厣盖结构模型考虑，网　域采用弹性膜单元进行计算，局部偻扳』ＪｌＩＪ　俐筋　Ｖ，ｊ￣ＪｔＪ瞍近似采用连接柱Ｔ－ｒ，Ｊ的钢梁进行模拟，屋盖　板采Ｊ｝ｊ　为０的混凝土板，屋丽的重量考虑在楼板　联系拉通。表ｌ为采用ＹＪＫ１．５，２．２　１ｔ￣：ｆｔ　汁钟：的ｉ　结　构前７阶阵型的周期及相关参数。　表１　天津职业技术师范大学体育馆主体结构　前７阶阵型的周期及相关参数　振型　阶数　的一　倚戡之『人Ｊ　为准确考虑钢结构屋盖对结构主体刚度　ｎ／＇　ｉ，ｉ／叫，建立Ｊ川　包禽钢结构犀盖的结构整体模型Ｉ　Ｉ，见罔　６，对秆ｔ架梁拄的配筋进行复核计‘算　、　ｌ　２　３　４　５　周期／ｓ　０．７２５　４　０．６９４　５　０．６３２　３　０．３０８　２　０．２９２　（Ｘ＋Ｙ）　０．４３　０．４９　０．１２　０．５４　０．０７　平动系数　０．３２＋　０．５０＋　０．１９＋　０．０３＋　０．９２．　扭转　０系数　２６　．０．０１　０６９　０．４３　０．０２　羼］ｌ　０。．　２４７８　５＋４　ｌＩ１０。．２３篁８７　４＋（　图６考虑钢结构屋盖的结构整体模型　最不利地震两个方向的楼层最人化移分别足　１／６０４和１／６２０，考虑偶然偏心规定水　』Ｊｆ１；ｌｔＪ卜的『Ｈｊ　个方向楼层层问位移比分别是１．１９和Ｉ．３（），　构髂体　指标均满足规范要求。　３）大平台悬挑结构。根据建筑功能的需　一　２）　ｆ『订　、　则　呈“Ｉ　”形平面布置，由于建筑　ｆＩ『　体性要求术设置结构缝，中部开洞且左右不对　称．“　彤　边趟ｆｆＪ中间部分近５０　１１１，导致在水平力作　川下．平　扭转严重　没、Ｉ‘过　中．任不影响建筑功能的前提下增大“Ｌ”　肜矢｛　边部分的框架梁柱截面，提高端部的抗扭刚度；　构周圈均从柱网向外侧悬挑６　ｉｎ作为・　人的　外、ｒ　台，作为人流疏散的需要，将来还会行人　聚集的问题　并且其上有较厚的建筑做法，横荷载　４　ｋＮ／ｍ　／ｌ０　，　而下部由于有功能需要且有大量设备僻线　越，　此，　“ｌ』＇１彤半　曲肢相连的部位楼板加厚并采取钢筋连续　托通等卡勾造７Ｊｆ１强措施；比赛场和训练场中问相连细长　７４　规划与设计　Ｐｌａｎ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　张岩寿，等：钢筋混凝土结构主体设计研究与分析　第２７卷６期　梁高也被限制。考虑到如果结构面找平，建筑找坡，凭　３结论　１）对主体为钢筋混凝土结构，屋盖为钢结构的综　空增加悬挑梁的负载，此处，采用在楼盖板中较少采用　的结构找坡，虽然设计过程较为复杂，但从经济性及满　足建筑功能的角度讲，却实现了最优化，见图７。　３５ｏ　５　６００　１５ｏ　１５ｏ　合体育馆建筑，应当在设计过程主体和屋盖配合进行　且应当考虑相互之间的影响，特别是屋盖对主体结构　抗侧刚度的影响。　ｌｑ！　４＿８５。板顶及粱顶标高竺　一…　一一　｝　一２）对“Ｌ”形平面布置，应当采取措施提高结构的抗　—　・　｛‘’！　一　＝　、　一　＝＿＝一　＿＿一＝　兽　Ｎ　磊　０　扭刚度并加强连接部位。　３）对长悬挑结构，计算过程中应考虑竖向地震作　用并严格控制构件的挠度和裂缝指标；可采取结构找　坡的方式减轻建筑做法的重量。　４）对看台斜板结构，可采用盈建科软件准确建模　并应在设计过程中加强斜梁的抗剪能力。　口■　参考文献：　单位：尺寸ｍｍ　高程ｍ　图７结构找坡大样　对于长悬臂结构，计算过程中应考虑竖向地震作　用并严格控制构件的挠度和裂缝指标【４】。悬臂结构冗余　度低，刚度小，尤其作为有防水又有人行要求的屋面，　裂缝及舒适度的控制尤为关键。　４）看台结构错层。在体育馆工程中，体育看台为斜　板错层结构，无明显的层概念１５１，设计过程中采用ＹＪＫ计　算软件，对存在于结构中的斜梁进行了真实模拟，准确　计算斜梁轴力，见图８。　［１］ＧＢ　５００１０－－－－２０１０，混凝土结构设计规范［ｓ】．　【２】薛强，郝际平，米周林．兰州理Ｔ大学体育馆的整体分析与　计算［Ｊ１＿钢结构，２０１０，２５（７）：１９—２２．　【３］ＧＢ　５００１Ｉ）－－－２０１　１．建筑抗震设计规范【ｓ】．　【４】王铁梦．工程结构裂缝控制［Ｍ１．北京ＩＩ卜闰建筑工业出版社，２００６．　［５】张海东，张忻，贾宗团，等．长葛体育馆结构设计与分析【Ｊ１．建　筑结构，２０１６，４６（１）：９７—１００．　口中图分类号：ＴＵ３１８　口文献标识码：Ｃ　口文章编号：１　００８—３１　９７（２０１　７）０６—７３—０３　ｒｑＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－３１９７．２０１７．０６．０２６　口收稿日期：２０１　７—０９—２１　口作者简介：张岩寿／男，１９８７年出生，工程师，硕士，天津大学建　图８看台斜梁模拟　筑设计研究院，从事建筑结构设计及结构抗震研究　工作。　采取构造加强措施，增大斜梁的构造纵筋并增强　其抗剪能力。　口单玉坤、王湘安、王亨／天津大学建筑设计研究院。　课护　瀛　翰　泻藁　７５