某体育馆的结构分析及优化

２结 构 分 析
＋１４×０ ６×活荷载 ＋１４×０ ６×正温 ） 对于承载 能力极限状态 （ ． ． ． ． ， 考虑地 ＋． ０ ６×风荷载 ＋ ． ０ ６×活荷载 ＋ ． ０ ６×正温 ， ． １０×恒载 ＋０ ６×风 荷载 ＋ ．
０ ６×活 荷 载 ＋ ． ． ０ ６×负 温
彻 了“ 绿色建筑 ” 的设计原则 ， 并且满 足 了全校 师生举行 大型室 内集会 、 展 震作用） １２×恒载 ＋１３×水平地 震， ：． ． 对于正 常使用极限状 态： ． １０×恒载
２２模 型 及荷 载 ． 单元进行建模。 ３ 结构 优化
采用 ３ ３ 结构设计软件 进行杆件 、 ｄｓ 节点 的对 比分析 ， 化后的结构 经 优
３ １结构布 置。在满足使用功能的前提下 ， ． 采用合理的结构形式 ， 节 可
２２ １ 型。将结构 中的桁 架拱、 ．． 模 格构 柱、 向桁架 、 ｘ” 支撑按 杆 济 性 显 著 。 纵 “ 形
筑 方案充分体 现北京建筑 工程学院辉 煌 的校史 ， 勃向上 的发展 前景 ， 蓬 务 温（＋３ Ｃ）＋１３× ． ０ ． ０ ６×水平地 震作用 ） １ １ｘ（ ． ；． １ ０×恒载 ＋１４× ． 风荷载 实创新的学风 ， 而且表达出“ 建工人” 对于学校美好未来 的寄语。该建筑贯 示 的建筑功能。本文重点对该建筑开展结构分析 及优化 ， 得到 合理的结构 设计方案 ， 为类似工程提供借鉴。
１引 言
结构分析
优 化
１４×活荷载 ＋１４× ． ． ． ０ ６×正温 ） １ １×（ ． ；． １ ２×恒载 ＋１４×活荷载 ＋１４ ． ．
０ ６×负温 ） １ １×（ ． ；． １０×恒载 ＋１ ４×风 荷载 ） 考 虑风吸 力的作用 ） ． （ ； 根据第九届北京高校建 筑结构设 计联赛 （ 大跨组赛题 ） 设计题 目—— ｘ ． 北京建筑工程学院体 育馆设计展开研究。
该 结 构重 要 性 等 级 应 为 一 级 ， 设计 基 准期 为 １０年 。 风 荷 载 ２ 纵 向加 载 ） 钢量相 差约 １ ％ ～１ ％ ， ０ （ ： ０ ５ 因此设计 中采 用钢管相贯节点 ， 节约钢材 ， 降低整 风 荷 载从 面 外 加 载 到屋 面 上 ， 垂直 于 每 榀 桁 架 的 平 面 。 由 于 本 结 构 的 纵 向 体 的造价。统筹考虑对比分析 ， 优化后 的结构 每平方米用 钢量为 ４ ． Ｋ ， ０ ２ ｇ
时， 该结构是门式桁架结构 ， 可以通过其 变形来释放温度应 力。（ 荷载组 ５） 合 。计算分析过程考虑了承 载力极 限状 态下的有震 、 震 以及正 常使 用极 无 限状态下共 ｌ ３种荷载组合 ： 对于承载能力极 限状态 （ 不考虑地震作用）：． １２×恒载 ＋１４× １ １ｘ（ ． ． 活荷载 ） １ １ １３ ；． ×（ ．５×恒载 ＋１ ４×０ ６×活荷载 ） １ １×（ ． ． ． ；． １ ２×恒 载 ＋
２ ３整体分析及设 计。采用 ｓｐ０ ０对结 构整体分 析 ， 到杆件最 不 ． ａ２ ０ 得
该结 构 中间跨 的 中部 为 内力最 大部 ２ １结 构 布 置 。 综 合 考 虑 建 筑 方 案 的 特 点 及 结 构 受 力 荷 载 ， 用 钢 管 利内力及结构最 大 变形。经 过分析 ， ． 采
轮廓线是不规则的折线 ， 《 从 建筑结 构荷载规 范》 上不 能确定其 “， 实际 对 中小型类似工程具有较强的竞争力 ， 广应 用价值较高 。 在 推 工程 中应通过风洞实验来确定其最终 的可靠的 ， 本文研究 中通过加 强结
４ 结语
构纵 向刚度 ， 不考虑纵 向加载 的影 响。（ ） 震作用。按 照《 ３地 建筑抗 震设计
１ １×（ ． ． １ ２×恒 载 ＋１４×风 荷 载 ＋１ ４× ． ． ． ０ ６×正 温 ） １ １×（ ． ；． １ ２×恒 载 ＋ ． ． ０ ６×温 （ ０ ） １ １ １２×恒 载 ＋１４× ． ＋３ Ｃ） ；． ×（ ． ． ０ ６×风 体 育 馆 工 程 总 用地 面 积 ：１４ ． １６ ３ ８平 方 米 ； 筑 面 积 ：０ ８ 建 １２ ０平 方 米 （ １４×活 荷载 ＋１４× ． 地 ． ０ ） １ １×（ ． １２×恒 载 ＋１ ４×活 荷 载 ＋１４× ． ． ． ０ ６× 上面积约 ８ ０ ０ ０平方米 ）体 育馆长 １０ 宽 ７ ； ０ ｍ， ０～８ ｍ， ５ 建筑控高 ：０米。建 荷 载 ＋１４×温 （＋３ Ｃ） ；． ３
参考 文 献 ：
［］ １ 张毅 刚， 杨庆 山． 大跨空间结构． 北京： 机械 工业出版社 ，０ ５ １ ２ ０ ，． ［］ ２ 杨桂英． 外墙保温技术及节能材料 的应用探讨 ［ ］ 山西广播 电视 Ｊ． 大学学报 ，０ ９ （ ） ２ ０ ，２ ．
温差 ： ｑ ， ３ ｃ 负温差 ： ２ 。温度应力 的作用 ， 们考虑温 度的 变化 会在 ９ 一１℃ 我 结构 上产生 内力 ， 们通过 适当加 大截 面， 我 来抵抗 温度 所产 生的应 力， 同
［ ］ 山西广 播电视 大学学报 ，０ ９，２பைடு நூலகம்． Ｊ． ２０ （ ）
０／ ９ ２０１ １ ０ ５１
通过对北京建筑工程学院体 育馆 的结构分析及优 化 ： 结构方案 阶段应
规范） ５０ ｌ ０ １ ２ ０ ＧＢ ０ １ ＿２ ０ （０ ８年版 ） 规定 ， 本建筑为 甲类 建筑 ， 建筑高度小于 重视概念 设计 ， 如结构 形式 的选 取 ， 构布 置， 结 经济 跨度 ， 面尺寸等 。对 截 ４ ｍ。北京市大兴区场地类别为 Ⅱ类， 震分组 为第一组 。 ０ 地 设计 基本加速度 于钢 管 结构 的优 化 应综 合 考虑 结 构 的布 置、 件 类型 的 归并 及节 点形 杆
上 ３ ．８ Ｎ， ２ ，ＫＮ， 桁架结构。桁架跨度 ６ ５～８ ｍ， ０ 间距 ６ ｍ。桁架截面宽度 ２ ５ 高度 ３ ５ 分 。 弦 杆 最 大 轴 向 压 力 为 ９０ ９ Ｋ 下 弦 杆 最 大 轴 向 拉 力 为 ８５ １ 腹 ， ｍ， ． ｍ，
取节间长度 ３ ５ 腹杆与弦杆的夹角 ３ 。～６ 。 为提 高结构的 整体 性 ， ．ｍ， ０ Ｏ。 增 杆最大轴 向压力为 ３ ９ ６ Ｋ ４ ．３ Ｎ。Ｘ方向上的最大节点位移为 ０ ４ ｍ， ． ｃ Ｙ方向 大刚度 ， 在纵 向设置四道联 系桁架 ， 两道位 于柱 顶 ， 两道 位于跨 中 ； 两端 为 ０ ６ ｃ Ｚ方 向 为 ６ ８ ｃ 在 ．７ ｍ， ．５ ｍ。 及中部设置连接相邻两榀桁架 上下弦节点 的“ 形支撑。 Ｘ”
［ ］ 建筑结构荷 载规范》 Ｇ ０ ９ ２ ０ ） ２ ０ ３《 （ Ｂ ５ ０ － ０ １ （０ ８年版 ） 《 ０ ； 建筑抗震 设计规 范》 Ｇ ０ １ －２ 叭 ） ２０ （ Ｂ ５ ０ １＿ ０ （０ ８年版 ） 《 结构 设计 规 范》 ；钢
（ Ｂ ５０ ７ ２ ０ ） Ｇ ０ １－ ０ ３ ． ［ ］ 园 林 ， 龙 ， 淑 绒 ． 论 混 凝 土 裂 缝 的 形 成 原 因 及 防 治 措 施 ４许 张 杨 试
值 Ｏ２ ， ．ｇ 抗震设防烈度为 ８度 。由《 钢结构 设计规范 》 ： 知 对于抗 震设 防烈 式 等 。
度为 ８度的地区 ， 考虑它的竖 向地 震作 用。（ 温度作用。经 查得 ： ４） 北京市 的平均气温 为 １ ． ℃ ， １８ 最低气温 为 一１ ￣ 最高气 温 为 ３ ￣ 。所 以考虑正 ２Ｃ， ９（ ２
２ ２ ２荷 载 及 其 组 合 。 （ ） 久 荷 载 。 承 重 结 构 的 自重 （ 括 杆 件 及 约钢材 。本次设计对承重结构 的间距不 同 ， 附属部 分 （ ．． １永 包 对 如屋 檩、 墙梁等 ）
降低结构总造价。 节点的 自重） 屋面板 及檩 条的 自重 、 、 马道、 吊挂灯 具及 其他 设备 的 白重 。 用钢量 的比较分析 ， 按从属面积折算荷载。 （ 可变荷载。活荷载 ： ２） 该屋面 为不 上人屋面 ， 荷载 雪荷载： 其方 向沿竖直方向 ， 设计基准期 为 １０年。风 荷载 １ 横 向加载 ） ０ （ ： ３ ２杆件选择 。经 比较分析 ， ． 结构中根据受力特点及 需要 ， 杆件采用 的 标准值取 ０５ Ｎ ｍ ， ． ｋ ／ 施加给上弦杆的活载标准值 ： ． ４ ５＝ ．５ Ｎ ｍ。 规格共 ６种 ， ０ ５× ． ２ ２ Ｋ ／ 同时兼顾备料方便 ， 外观区分度好， 加工制作 时不容易混淆。 ３ ３节点设计。通过比较焊接 空心球节 点与钢管相 贯节点 ， 构总用 ． 结
静 渗 静 静 够
某 体 育 馆 的 结 构 分 析 及 优 化
◆ 张 辰
（ 京交通大学士木建筑 ＝程学院 ） 北 Ｔ ＝
【 摘要】 据第九届 北京 高校建筑结构设计联赛 （ 根 大跨组 赛题 ） 计题 目—— 北京建 筑工程 学院体 育馆 设计展 开研 究。结合建 筑特点选 设
取 了结构 形 式 — — 钢桁 架 ， 行 了结构 布 置 ， 用 ｓｐ ０ ０对 体 育 馆进 行 建模 分析 ， 进 采 ａ２０ 同时 采 用 ３３ 进 行 了结构 优 化 ， 到 了合 理 的结 构 方 ｄｓ 得 案 ， 究 成 果 可供 中小 型 体 育馆 项 目参 考 。 研 【 键词 】体 育馆 关