益阳供电公司职工健身体育中心结构设计

崔凯

摘 要：益阳供电公司职工健身体育中心位于益阳市电力局龙洲路西侧，地上一层，局部位置四层。建筑平面规则的矩形。由于体育运动场为大型公共建筑，结构形式高大空旷。屋盖采用空间网格结构，短方向跨度为38.8m，长跨度方向为58.8m。

关键词：体育中心；网架结构；大跨度结构；模型对比；结构分析

中图分类号：TU31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）18-0134-02

1 工程简介

本项目位于益阳市电力局龙洲路西侧的生产生活区基地内。地上一层，局部四层，总建筑面积约3903.39m2，建筑高度17.9m。建筑平面呈规则矩形，详图1，东西方向66.6m，南北方向38.8m。东侧为高大的球场区，设置篮球场2个，4个羽毛球场；西侧的附属用房区有7个乒乓球场，多种健身房（器械健身房、瑜伽房、健美操、桌球室）。可以满足多种运动需要。

建筑抗震设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.35s，场地类别为Ⅱ类，地面粗糙度为B类，基本风压0.4kN/m2，基本雪压0.65kN/m2。

2 结构形式

该场馆外轮廓为规则矩形，主体结构采用钢筋混凝土结构体系，局部四层。四层部分屋面也采用钢筋混凝土楼面，为常规设计。一层部分屋面采用钢网架屋面体系，下部采用独立柱做上部网架的支撑。

由于建筑门窗以及结构需要，分别在4.800、10.900、13.200、15.000、17.100设置封闭框架梁，其中15米处的框架梁为平衡网架支座水平力梁，防止网架支座处产生的水平力导致柱产生扭矩，17.1米出的框架梁为压顶环梁。主要混凝土结构框架柱截面采用500×500，600×1000（网架支撑柱）等，框架梁截面基本采用300×600、300×700等，网架部分采用正放四角锥网架体系，采用上弦支撑，网格尺寸在2.6～2.8的区间内变化。主要受力方向为短向。受力方向采用找坡形式，中部高度3.4m，跨高比为11.5，满足规范要求。钢管采用无缝钢管，Q235B，焊接球形式。受力方向钢管典型截面有159×12、159×8等。

3 桩基础设计

工程场地地形平坦，起伏小，原始地貌属于丘陵地貌，地貌类型单一。地层结构简单，物理力学性质均匀，无不良地质现象分布，场地稳定性良好，工程土质分布均匀，厚度稳定，力学性能好。本场地地下水类型主要为上层滞水，其水位埋深1.5m，水量较小，水位浅。由于本工程不设置地下室，不考虑抗浮。但施工过程中应局部降排水，保证基坑不被水浸泡。工程场地土自上而下土层分布及主要地质参数详表1所示。

基础形式可以采用天然基础或者桩基础。但从土层分布来看，①层杂填土厚度较厚，且含有软弱下卧层，所以不适合采用天然基础。所以本工程采用桩基础。如果采用人工挖孔装的话，桩长较长需穿过3层，造价较高，所以结合计算结构和地勘建议，最终采用了长螺旋钻孔灌注桩基础形式（图2）。以④粘土为持力层。桩径500mm，混凝土强度等级为C30，单桩承载力特征值为550kN，桩长约为15m。

4 上部结构

西侧附属用房主梁截面主要为300×700，次梁截面主要为300×600，板厚取120mm，首层无楼板部分设置承台间连系梁，主要截面为300×700。东侧球场部分首层承台连系梁截面主要为400×700，并且分别在4.800、10.900、13.200、15.000、17.100设置封闭框架梁，层间封闭框架梁截面主要为300×700。详图3。

本工程下部采用混凝土框架结构，采用YJK软件进行下部混凝土计算，层间位移角分别为1/915（X方向），1/870（Y方向）。并采用SAP2000进行对比复核，详表2。两个计算模型整体结构自振特性如表2所示，由于本结构类型属于中部空旷结构，扭转位移比不具备实际意义，所以不对其进行控制。

5 屋盖钢结构

图4为体育场地上方钢结构屋面部分。采用下弦支撑的正方四角锥网架结构。网架结构具有整体性好，布置灵活的特点，故选用此方式。网架平面尺寸54.5m×37.4m，上下弦主要网格尺寸2700×2500。如图5所示，网架配合建筑要求，上弦按照建筑要求进行放坡，下弦水平布置。受力最大处网架高度為3.4m，向两端向下找坡，端部网架高度为2.6m。网架支座采用平板压力支座，支座处设有混凝土圈梁用来平衡水平力。

网架采用正方四角锥方案，第一是能节约材料，第二是能够让杆件减少，使建筑的采光干更加通透。最后工程采用的截面均为圆钢管，最小为60×4，最大为159×12，共6总截面形式。焊接球节点共5种规格，最小为240×8，最大为400×14。网架模型采用MST2016计算，采用SAP2000进行复核，应力比大部分位于0.55～0.75之间，中部最大变形为60mm，为跨度的1/633，满足规范要求。

6 结语

益阳市体育中心建筑功能复杂，除了功能性房间外，其余部分均为开洞。对于不同跨度和功能的屋盖结构选取不同的结构形式，如混凝土梁，钢结构网架，使得结构的整体性和施工便利性得到了一定程度上的保证，满足现行各种规范以及规程的要求，从而进一步保证结构安全和施工质量。

参考文献

[1]GB 50017—2003，结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[2]JGJ 7-2010，空间网格结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]董明昱，罗敏杰，陆颖.华北科技学院多功能体育馆结构设计[J].建筑结构，2017，47（S1）：350-353.

[4]丁毅，杜兆宇.瑞金体育中心体育场钢结构屋盖设计[J].建筑结构，2017，47（S1）：702-706.