综合运动中心结构设计

肖旺辉

中煤科工集团武汉设计研究院有限公司（430064）

综合运动中心结构设计

肖旺辉

中煤科工集团武汉设计研究院有限公司（430064）

由于使用大跨结构，某综合运动中心施工中使用钢骨混凝土梁、柱，通过对比研究地震作用下结构性能，提出钢骨混凝土结构在大跨结构设计中的一般方法及处理措施，以确保钢骨混凝土结构安全性。

大跨结构；钢骨混凝土；性能设计

1 工程概况

二炮指挥学院综合运动中心地下一层、地上三层，总建筑高度23.920 m，总建筑面积33 137.95 m2，地下总建筑面积16 936.59 m2，地上总建筑面积16 201.36 m2，一层为乒乓球馆和游泳池，二层为羽毛球馆，三层局部为健身房如图1。

图1 综合运动中心建筑效果图

图2 2层结构平面图

该工程设计使用年限50年，抗震设防烈度为6度[1]，抗震设防类别为丙类[2]，设计基本地震加速度为0.05 g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.35 s。风荷载50年一遇基本风压为0.35 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。

2 结构计算与分析

结构采用钢骨混凝土梁、柱，梁中钢骨为H型钢，截面为1 000×400×14×18。柱中采用十字型工字钢，截面为700×350×12×14。钢材均为Q345B，柱、梁混凝土强度等级分别为C40、C 35。

2.1 钢骨梁设计

对结构大跨梁在正常使用状态下挠度及裂缝宽度进行验算（见表1），抗震计算梁挠度及裂缝满足规范[3]要求。由于跨中挠度计算值过大，工程设计采取了一定的起拱，钢骨混凝土梁起拱高度为30 mm。钢骨混凝土梁含钢率为3.3%，满足规范[4]要求。

表1 21 m跨钢骨混凝土梁挠度及裂缝计算结果

表2 21 m跨钢骨混凝土梁内力计算结果

2.2 钢骨混凝土柱设计

图3 钢骨构件断面图

图4 栓钉布置图

为增加框架部分的抗震能力，对钢骨混凝土柱采取以下措施:1）在受力较大处，底层、二层楼面上下各2.5 m范围内在钢骨上设置栓钉抗剪连接件（如图4）;2）对底层、二层框架柱进行中震弹性设计; 3）控制柱轴压比，保证柱的塑形变形能力和框架抗倒塌能力；4）利用矩形符合箍筋对混凝土的约束,提高混凝土的轴心抗压强度和混凝土的受压极限变形能力；5）游泳池在一层，周边与走道无连接框架柱形成拔高至三层的跃层柱，这种柱子分别按分层计算结果和跃三层计算结果进行包络设计，并加强构造措施，保证上下层柱、梁与柱刚性连接。

2.3 楼板加强措施

由于游泳池、羽毛球馆上空均为大跨空间,游泳池在一层走道右侧,羽毛球馆在二层走道左侧，楼板不连续，形成楼板开大洞。计算时将周边开大洞的楼板按弹性膜简化，并考虑双向地震作用、扭转效应对结构平面外的不利影响。结构设计中采取以下措施:1）二层走道处楼板厚度加厚至150 mm，双层双向配筋；2）增强走道周边梁刚度，梁宽加至350 mm，箍筋为4肢箍。

2.4 整体计算

由本工程较为复杂,二层楼面为21 m大跨钢骨混凝土梁板式结构楼板,三层屋盖为48 m大跨倒三角型立体钢管桁架钢结构，大跨结构需达到一定的抗震性能化设计目标，因此要采取合理的计算分析方法对结构进行计算分析，保证结构安全。

依据工程抗震性能设计要求，对本工程主要进行以下几种情况的计算分析:小震作用下结构整体反应谱分析；小震作用下结构整体弹性时程分析;中震作用下构件承载能力（考虑竖向地震），按震型分解反应谱法计算。

3 结语

对不规则结构设计时,应对结构薄弱部位，按照抗震性能设计目标的参考方法,保证结构设计安全。对大跨结构受力复杂部位，充分利用结构概念设计的思想，保证传力途径简单，简化设计，设计中应加强构造措施，使结构满足大震不倒的要求。

[1]GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版设,2010.

[2]GB 50223-2008,建筑工程抗震设防分类标准[S].北京:中国建筑工业出版设,2007.

[3]GB 50010-2010,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版设,2010.

[4]YB 9082-2006,钢骨混凝土结构技术规程[S].北京:冶金工业出版设,2007.