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【摘要】

烏石化文體中心為烏石化公司職工、家屬及周邊群眾鍛煉身體，組織文體活動的主要場所，該工程為一復雜體育建筑，其上部屋蓋為鋼網架結構，網架東西跨度50米，南北跨度60米，網架支承于22根鋼筋混凝土柱上。本文圍繞屋蓋結構選型、受力特點及結構設計中的關鍵性問題，進行了分析研究，歸納、總結了鋼網架屋蓋結構設計中應注意的關鍵問題及應采取的結構措施，可供同類工程參考。

【關鍵詞】

體育場館；網架結構；荷載與作用；橡膠隔震墊

一、工程概況

烏石化文體中心位于烏魯木齊市米東區烏石化生活區，是烏石化公司職工、家屬及周邊群眾鍛煉身體，組織文體活動的主要場所，長為86米，寬為68米，建筑檐口高度23.3米，總建筑面積8690m2。建設規模2800座，烏石化文體中心分三層，首層為羽毛球廳、乒乓球廳；二層為多功能廳、健身廳、瑜伽館；三層為籃球場和排球場。建成后已成為一座集比賽、訓練、集會、演出等功能于一體的設施先進的綜合性體育場館。

二、屋蓋結構布置及特點

烏石化文體中心主體結構形式為鋼筋混凝土框架結構，屋蓋為鋼網架結構，網架東西跨度50米，南北跨度60米。網架支承在22根截面分別為1.3mX0.8m、1.2mX1.2m的鋼筋混凝土柱上，網架為正放四角錐鋼網架，網架矢高3.3米，連接形式為螺栓球連接，支座外挑4米，鋼網架與混凝土柱依靠彈性支座連接，鋼網架網格為邊長3米的正方形，所有桿件均為Q235-B鋼材。

三、屋蓋結構荷載與作用

1、設計使用年限與安全等級按照設計任務書要求和相關設計規范，結構耐久性設計年限為50年，設計基準期為50年，下部混凝土框架結構的安全等級為二級，結構重要性系數為1.0，屋蓋鋼結構的安全等級提高取為一級，結構重要性系數取為1.1。2、恒荷載與活荷載屋蓋恒荷載和活荷載標準值如表1所示。作為烏石化廣大職工家屬健身及中油系統籃球比賽之用，比賽標準要求高，工藝要求復雜，活動擴聲和照明設備、LED大屏、馬道等局部吊掛荷載較大，對于網架結構，網架桿件以承擔軸向力為主，外部設備僅能吊掛于網架螺栓球節點上，此荷載取值時應充分考慮其過渡支架的重量以及動力系數等因素；鋼構件連接節點以及焊縫的重量作為恒荷載考慮。3、地震作用抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.2g，設計地震分組為第二組。建筑抗震設防類別為丙類，設計基準期為50年。根據本工程《巖土工程勘察報告》，場地土類別為Ⅱ類。場地特征周期為0.35s，建筑結構的阻尼比為0.05。4、風荷載根據《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012），本工程取50年一遇的基本風壓0.6KN/㎡，地面粗糙度類別為B類。

四、屋蓋結構設計

屋蓋采用正放四角錐鋼網架，采用下弦多點支承，支座均設在鋼筋混凝土框架柱上。屋蓋網架內力分析采用浙江大學MSTCAD程序進行計算，并采用橡膠支座以部分釋放網架水平推力及溫度作用影響。網架水平地震作用仍按照8度設防烈度進行計算，未考慮橡膠墊的減震作用。屋蓋網架的結構分析中，為了減小分析工作量，拋開下部結構與網架共同作用的影響，采用橡膠支座，利用橡膠墊的變形能力，計算橡膠墊本身的水平剛度和豎向剛度（Kx=Ky=5.23KN/mm），再把這個剛度作為網架支座的約束邊界來進行結構分析。分析結果：支座最大水平力為90KN，如果不考慮橡膠墊變形能力即支座直接鉸接于下部結構的柱頂時，此時支座最大水平力為175KN，這對下部結構的影響非常大。可見采用橡膠墊后，水平力減小為原來的51%，對下部結構的設計極為有利，大大減小了混凝土框架的構件尺寸。在設計中采用橡膠墊板總厚度100mm，平面尺寸600mmx600mm，內夾薄鋼板，橡膠層總厚度為70mm。在計算的所有荷載工況組合中，支座在橡膠墊約束下產生的最大位移為30.7mm。在地震作用下，橡膠墊也能通過變形消能減小網架本身的地震反應，減小地震作用對下部結構產生的不利影響。

五、高精度預埋件及疊層橡膠隔震墊的應用

屋蓋網架采用多點支承，支座均設于框架柱上，支座預埋件大，預埋精度要求較高。由于柱頭鋼筋較密，若采用傳統方法整塊預埋，柱頭難以振搗，埋件下混凝土質量控制有困難，為此設計了一種將錨板與錨筋分離施工，先預埋錨筋，再鉆孔焊接錨板，最后注漿的施工方法。先將錨筋焊接成骨架預埋入柱內，待結構混凝土澆搗完畢后，根據錨筋實際位置將錨板鉆孔塞焊固定，使錨板的平整度、標高及位置均能得到精確定位，從而確保了預埋精度。錨板固定后，采用高強無收縮灌漿料進行注漿。該種注漿料呈自流態，1天的強度即可達到50MPa，并具有微膨脹性，從而保障了錨板與混凝土的緊密結合。對于精度要求較高、受荷載較大的大型預埋件不失為一種較佳的施工方法。

六、結束語

通過烏石化文體中心工程的屋蓋結構設計，可得到如下幾點結論：（1）大跨度的體育建筑屋蓋采用鋼網架結構具有受力合理，造型優美，結構輕盈，空間體積利用率高等優點。（2）后裝錨板的施工方法能夠保證大型預埋件的預埋精度，同時又保證了柱頭混凝土的澆筑質量。（3）對大跨度網架結構，利用橡膠支座的變形能力可大大釋放支座的水平推力及減小溫度作用的影響，同時也能通過橡膠墊的變形消能減小溫度的影響，同時也能通過橡膠墊的變形消能減小網架本身的地震反應，對下部結構的設計極為有利。由于橡膠支座需承受較大的水平推力及變位，故其制作質量應引起充分重視。此外，對橡膠支座除了應進行產品性能試驗外，尚應進行現場抽樣檢測。

參考文獻

[1]JGJ7-2010空間網格結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社.2010

作者：李建國 張照明 單位：中國石油工程建設公司新疆設計分公司