某综合馆结构设计

江熙 田然

摘要：对于下部为混凝土，屋盖为钢结构的结构，通常采用简化计算，分别对下部混凝土和上部钢结构进行单独计算分析后，就直接进行结构设计，多没有再采用总装模型进行整体计算分析，通过本工程证明不进行分体和总转计算包络设计是不能保证结构安全的。

关键字： 大跨度 钢管管桁架 计算分析 计算模型

一、工程概况

本项目综合馆（图1）为一个室内篮球场和两各标准室内网球场构成，总建筑面积4751 m2，建筑最低点9.5m，最高点16.3m，最大跨度为42m，建筑设计时把按屋盖拱形进行，为确保场馆建成后的空间美感，结构专业与建筑专业及建设方共同讨论后确定屋盖采用空间钢管管桁架结构形式（图2、图3） ，本项目于2008年6月开始动工于2009年10月竣工交付使用。

二、结构体系

本工程下部钢筋混凝土主体结构高度9.5米，平面接近矩形，长向约84.7m，短向约58.7m，主体采用混凝土框架结构，楼屋盖采用空间钢管管桁架结构形式，篮球观众看台采用活动式坐席。

建筑场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度值0.2g，设计地震分组： 第二组。

1、基础设计

本工程斜看台结构的外柱由于建筑造型的需要为一斜柱，导致在重力荷载作用下柱底产生较大的水平推力与弯矩。结合地质勘查报告提供的持力层情况，经综合比较，选用大直径人工挖孔桩桩基础较为合理，人工扩孔桩桩径为Φ1200，Φ1400一柱一桩，桩端持力层为○81层强风化白云质灰岩，桩身配筋率按不小于0.65%进行配置。人工扩孔桩桩径为Φ1200的水平承载力设计值为512KN，人工扩孔桩桩径为Φ1400的水平承载力設计值为645KN。由于拱形屋面钢管桁架建筑师不允许设置水平拉杆，故柱脚下水平力较高，最大值为578KN，为充分保证桩基础的安全性，设计时适当加大桩帽尺寸（2.0mx2.7mx1.0m高）以增加桩帽与土的被动土压力，从而提高桩基础的整体抗水平承载力。

2、计算模型与分析

（1）计算模型

设计时采用整体模型和单独模型的分析结果包络设计，整体分析模型采用中科院建研院编制的有限元计算软件Spas CAD进行总装计算，单独钢结构分析模型采用3D3S8.0，单独混凝土部份采用STAWE。

（2）计算分析

由分析可知单独钢结构构件在静力作用的受力及变形小于总装分析中钢结构的受力，在地震工况组合下，在支座附近的钢管桁架部分结构杆件超应力比较为严重，故总装分析结果起控制作用，对于钢管桁架支座处的水平力单独钢结构模型中较总装模型中水平力大，为确保基础安全，设计时采用单独钢结构模型中的水平力作为基础设计依据。

4.结论

对于下部为混凝土，屋盖为钢结构的结构，通常采用简化计算，分别对下部混凝土和上部钢结构进行单独计算分析后，就直接进行结构设计，多没有再采用总装模型进行整体计算分析，通过本工程证明不进行分体和总转计算包络设计是不能保证结构安全的。

参考文献：

1. 张辉，钟阳，田宏民 ，苏涛，江熙. 《老挝国家体育公园主体育场馆结构设计》