深圳大运中心体育场钢屋盖设计难点和分析.pdfVIP

深圳大运中心体育场钢屋盖设计难点与分析 刘琼祥1张建军1郭满良1刘臣1 倪绍文2 叶虔2李兴武2 1.深圳市建筑设计研究总院有限公司，广东深圳5180312.深圳市建筑工务署，广东深圳518031 摘要:深圳大运中心体育场钢屋盖采用单层折面空间网格结构，最大悬挑跨度68.4m，用20个球铰支座支撑，具有稳 定问题突出、多项技术超规范设计特点。为了结构安全、经济、并具有良好抗风、抗震性能。通过程序计算分析，研 究了结构找形和增设肩谷环梁前后的整体结构动力及静力性能、支座反力等变化。结果表明：结构体系稳定，结构安 全；悬挑挠度限值的确定经济合理；通过结构找形和增设肩谷环梁，缩短了结构周期、减小了风振效应、增强了结构 刚度、提高了抗倾覆能力、减小了支座环向反力、改善了应力集中状况、提高了材料利用率，获得良好的结构性能。 关键词：单层折面空间网格；结构设计;增设环梁；有限元分析;结构找形；挠度 201 建筑结构分会2012年年会学术会议论文 2年 图3建筑东立面图 图4建筑剖面图 1．2 结构体系及特点 1．2．1 结构构成 体育场屋盖由20个形状相近的结构单元组成，如图5所示，IA～5A为5个基本单元，关于工轴、 Y轴对称产生其它15个单元。每个单元由13个三角形面、24根杆件、8个节点组成。13个三角形面 以折面形式排布，构成结构面外刚度( 图6)。造型的凸点、凹点等构成整 个结构形状的控制点。内环点、冠峰点为焊接节点，其余节点均为铸钢节点。 ．．帮y．．舻‰． 匦腧萨 图5钢屋盖单元编号示意圈 圈6单元主杆件分组编号及节点命名示意 三角形面面交线是结构主杆件，断面形式为圆管，直径由700～1200mm不等，局部1400mm，材 ——362—· 建筑结构分会2012年年会学术会议论文 2012年 座底盘与水平方向夹角均为15。，该支座限制三个线位移，放松三个角位移(图8)。 图7主次杆件布置图 图8球铰支座 图9传力路径示意图 根据几何位置和受力特点的相似性，将主杆件分为16组，第l组杆件编号Gl，以此类推，如 图6所示。每组直径相同，不同结构单元壁厚不同，根据每根主杆件受力特点，端部弯矩大，中部弯 矩小，采用变壁厚设计。 该结构由弯折的三角形折面形成面外刚度、空间效应形成环向力构成不可见的空间支撑点，次杆 件网格提高了折面刚度，与相邻折面的次杆件对主杆件形成侧向约束，连通的马道、肩谷环梁等将20 个单元紧密联系在一起，共同抵抗竖向荷载与水平荷载产生的变形、倾覆力矩等。竖向和水平荷载通 过主杆件的拉、压、弯等作用传递到支座，如图9所示。 1．2．2 结构特点 体育场造型新颖，与其它的体育场馆显著不同，体育场钢屋盖具有以下主要特点： (1)结构稳定性及受力特点 单层结构且悬挑跨度大，体育场内部无可见结构支撑构件；空间作用显著，整体性要求高。G6、 G16( 图6)联合作用提供不可见的空间支点，才能形成稳定结构，这就要 求结构具有较强的整体性，肩谷环梁、马道环梁、内环梁设置及与节点的刚接等对增强单元之间的联 系作用较大；应力集中现象突出，折面形式的钢屋盖，传力路径弯折，容易产生应力集中现象，特别 是10根杆件交汇的肩谷节点， G13( 图6)组杆件的上部弯矩明显大于其 它杆件。 (2)位移控制标准 现行的规范、规程对悬挑的单层折面空间网格结构挠度限定没有规定。对结构的挠度限定通常考 虑以下几个因素：①是对以往工程的总结，与结构安全度相关联；②当结构变形较大，对人的舒适度 和正常使用都会产生不适影响：③与风振效应相关，挠度越大，风振效应越明显，威胁结构安全；④ 与附属结构的变形有关，主结构的变形应满足附属结构(例如：幕墙结构等)的变形要求，不应因主 体结构过大变形导致附属结构的破