铜陵一中体育馆联体异形网壳的设计.pdfVIP

钢结构工程研究④ ((钢结构》2002增刊 铜陵一中体育馆联体异形网壳的设计 杜新喜陆猛祥 叶国平 武汉大学土木建筑学院(武汉430072) 芜湖天航设备安装工程公司(芜湖241007) 摘要： 本文介绍了体育馆联体异形网壳的设计及计算方法，对优选结构方案进行探讨，并运用自编的 程序，自动完成杆件的选择，使网壳的性能得到了很大的优化。 关键词： 联体异形网壳 结构方案 程序 优化 1 引言 铜陵一中体育馆是铜陵一中的标志性建筑，拟建在新校址西南角，属临街建筑，其建 筑造型充分考虑学校发展规划、城市景观的要求，对屋盖的设计标新立异，从正面看上去 rn2， 形似飞鸟，取意鲲鹏展翅，平面为椭圆形(如图l、图2所示)，水平投影面积为3622 长轴77．4m，短轴59．4m，网壳四周悬挑8．7m。该馆建筑面积5000m3，能容纳1800名观 众，内设一个标准篮球场地，看台下附设乒乓球训练馆及健身房。 2网壳结构选型 网壳网格布置形式分为两大类，第一类为径向、纬向和斜向杆系所组成的四向、三向、二 向网壳：另一类为由三角形网格组成的各种形式的三向网壳。本工程采用了第一种类型， 杆件布置成二向正交状，构成菱形四角锥。网壳结构选型前期工作主要对以下方案进行比 较分析：支座布置及约束形式、网架形式(四角锥、三角锥和混合形)、网壳厚度(2m等 厚、1．5m等厚和不等厚)、屋面荷载。经过对比分析，中间采用环向放射四角锥，两翼壳 边缘采用三角锥，形成网壳厚度由中心2m向四周渐变为lm的体系，将20个网壳支座分 别支撑在20根柱子的顶端，每个支座由5～6根支座杆支撑在下弦节点上，拱支座落在地 面，拱与壳之间用杆件连接。网壳节点总数为2115个，拱节点总数为520个，杆件总数 为10026根。建筑在造型上设计了两个扭曲拱，此拱受力性能不太合理，对网壳的受力帮 助不大，相反在风荷载作用下给网壳造成了一定的负担，通过整体受力分析，发现拉杆将 网壳与拱的受力分布得较均匀，总体受力比较理想。这种体系杆件之间的最小夹角35。， 受力合理，用钢量少，造价低。施工也比较方便，有明显的经济效益。 。． _、 3网壳的设计分析 由于网壳)-LN造型复杂，进行结构计算非常困难。因此采用如下的处理方法：首先使 277 钢结构工程研究④ ((钢结构》2002增刊 图1体育馆屋盖网壳结构(鸟瞰图) 图2体育馆屋盖网壳结构(正立面图) 恒载、活载外，还考虑了风荷载和温度变化对结构的作用：静荷载标准值(压型钢板+结构 时，基本风压取一O．4 KN／盯，在幕墙 墙，故在计算风荷载时以幕墙为界分为两种情况考虑，在幕墙内取一0．676 外取一1．69 KN／m3，结构温度应力按温差±30℃计算。设计考虑以下荷载组合工况： 工况一：永久荷载设计值+雪荷载设计值 工况二：永久荷载设计值+半跨雪荷载设计值 278 钢结构工程研究④ 《钢结构》2002增刊 工况三：永久荷载设计值+温度作用 工况四：永久荷载实际标准值+风荷载设计值 利用自己编制的截面优化程序按上述荷载不利组合进行优化设计了每一根杆件，受拉 3．5，最大规格取函159×6，网壳结构自重30kg／m2。 4节点设计 螺栓球节点在国内外应用比较广泛，它适用与平板网架，也可用于任何曲面的网壳结 构。我国对螺栓球节点网架的加工和安装已积累了丰富的经验，故我们将该网壳的节点设