某体育馆屋盖在重型吊挂荷载下的受力性能分析
西安奥体中心体育馆钢屋盖结构设计
西安奥体中心体育馆钢屋盖结构设计摘要：工期要求紧张的大跨度工程，网架结构具有较好的适应性。
传力直接是设计的追求目标，西安奥体中心采用了一系列的环向构件，结构受力合理。
高烈度区的大空间建筑抗震设计不能轻视，靠近支座处及跨中位置的钢屋盖杆件截面地震工况控制的情况比较常见。
钢构件的计算长度系数需通过屈曲分析进行复核确定。
关键词:肋环形双层钢网架；体育馆钢屋盖；钢斜柱；混凝土环梁前言西安奥体中心体育馆是一个甲级特大型综合体育馆，可以满足16种以上的国际单项赛事的比赛要求，是第十四届全运会的主赛馆，建筑面积 93200.43 ㎡，结构高度：41.360米，主馆地上四层，局部五层，无地下室，混凝土屋面高度29.50米。
内部主要轴网呈放射状，比赛大厅及看台位于建筑中部，看台以下部分结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，看台采用清水混凝土预制看台。
屋盖结构为经纬式双层网架，支撑结构为直径136.6米轴线上的48根混凝土柱及外围的三叉钢斜柱，屋面总直径205.16米。
136.6米跨度内网架厚度5.2米，以外部分为2.0米厚+0~3.2米的第三层网架形成准三层的网架结构。
里圈网格间距5.0米左右，外圈网格间距2.5米左右。
其围护结构为网架上面铺金属屋面板及装饰面板，网架下弦吊挂着检修马道、中央斗式显示屏，但消防水不上屋面。
网架由钢斜柱及混凝土柱支撑。
网架节点分焊接球和螺栓球两种，对于杆件夹角较小者采用在焊接球外焊加劲板的办法予以加强，支撑网架混凝土柱顶采用成品盆式支座。
1、钢屋盖的设计荷载取值1.1、恒荷载钢网架屋盖结构自重由程序自动计算,Midas Gen计算时取（考虑节点重量）：78.5x1.3=102kN/m3，MST计算时取:78.5kN/m3；建筑屋面装修：上弦部位防水屋面+保温及檩条重取：0.85kN/m2，下弦设备吊重（除马道外）取：0.2kN/m2，下弦有吊顶区域取：0.6kN/m2。
1.2、可变荷载不上人屋面可变荷载取：0.5kN/m2。
知识科普倒塌案例——设计失误Vol.3
知识科普倒塌案例——设计失误Vol.3本⽂来源：iStructure（获授权转载）“倘若⼀个建造者为屋主建造⼀幢房⼦…⽽⼯程不完善…应由该建造者出资修缮。
”——《汉谟拉⽐法典》“⼀栋建筑物的意外死忘经常起源于⾻架，亦即结构的破坏。
”结构⼯程师初做设计时胆⼦很⼤，认为结构倒塌是很遥远的事，有诸多系数保证结构安全，⽽整体失效的概率极低。
⼼存侥幸的我们渐渐抛弃了对结构的敬畏。
然⽽，建筑因结构破坏⽽意外倒塌的案例从未间断过。
铁戒/Iron Ring1900年，加拿⼤魁北克⼤桥开始修建，横贯圣劳伦斯河。
桥梁设计总长987m，悬臂段长度达177m，中间段桁架长度195m搁置在南北侧的悬臂端上。
在桥梁的设计和建造过程中，年轻的⼯程师Theodore Cooper和Peter L.Szlapka未能履⾏应尽的职责。
为了建造当时世界上最长的桥梁，⼯程师Cooper盲⽬⾃信，未经过严密计算就擅⾃增加了桥梁主跨度；没有准确计算桥梁的荷载，使得实际⾃重荷载⼤⼤超出了桥梁的设计承载能⼒。
魁北克⼤桥原始设计图在⼤桥即将竣⼯之际，悬臂段的主弦杆发⽣了明显的扭曲，这⼀现象没有引起⼯程师Theodore Cooper的重视。
1907年8⽉29⽇，南侧的悬臂段发⽣了垮塌。
建造了四年之久的⼤桥在15秒种掉进了圣劳伦斯河，同时带⾛了75个⼈的⽣命。
1907年魁北克⼤桥垮塌1913年，⼤桥重新设计建造。
然⽽，悲剧再次重演。
1916年9⽉，由于施⼯起重装置的问题，中间段桁架在安装过程中掉落到河中，有13名⼯⼈在事故中丧⽣。
1916年魁北克⼤桥中间段掉落河中历经种种灾难，1917年⼤桥终于建成通车，成为迄今为⽌悬臂最长的⼤桥。
这座⼤桥原本可以成为不朽的杰作，却成为了⼯程界的⼀种耻辱。
1917年魁北克⼤桥安装过程为了铭记这次⼯程灾难，加拿⼤七所⼯程学院筹资买下了垮塌的⼤桥残骸，打造成⼀枚枚指环，每年分发给从⼯程系毕业的学⽣，取名“⼯程师铁戒/Iron Ring”。
体育馆钢结构吊装工况分析
第八章钢结构吊装工况分析8.1 结构卸载工况分析结构在施工过程中采用了支撑架起临时支撑作用，在整个结构安装完毕前，结构的受力主要是通过支撑架及后柱来传到地面上；而当整个结构施工完毕后需要卸载支撑架，结构的受力转换到设计的受力状态，此时结构转换到前、后柱共同承受结构荷载。
在卸载的过程中，桁架结构随支座的改变而发生受力状态的改变，从而使构件的内力发生改变，尤其是支撑架附近的杆件内力及端部构件的变形位移都会发生较大的变化，因此我们对结构的卸载过程进行分析，以保证整个结构的变形。
支撑架的拆除方案有两种，即中间向两边拆除方案与两边向中间拆除的方案。
通过两种方案对比分析可知，采用中间向两边拆除方案比较合理，我们对此方案的卸载过程进行了分析。
8.1.1 卸载过程的描述1 图2结构卸载的顺序是从中间到两边的顺序进行。
第一次拆除中间一榀；其后每次沿中间向两边对称各拆除一榀桁架的支撑；最后分两次拆除右末端四榀空间主桁架，共进行、卸载前支撑架承受主要竖向荷载的作用，支撑架附近的下弦杆及腹杆承受较大的压力，而前锥型柱未承受荷载作用，此时前端部的节点竖向位移较小。
此时整个结构的、卸载过程中，随着支撑架的逐步拆除，桁架的受力发生改变，原后支撑架附近的弦杆变为了受拉杆件，部分腹杆由原来的受压变为了受拉；而随着前锥型柱的受力，桁架与柱的节点附近的杆件的受力也发生了较大的变化，同时杆件的前端部节点位移较大，应作为控制重点。
、卸载结束后，结构实现从施工安装到设计阶段的转化；结构已没有了设计以外的多余约束，此时将验算结构的振型、应力与变形是否符合设计要求。
8.1.2 卸载过程的模型对比8.1.3 卸载过程的结构计算分析8.1.3.1卸载的计算模型8.1.3.2卸载各阶段的结构分析8.1.4 卸载前与卸载结束的对比分析8.1.5卸载过程的分析8.1.6支撑架的计算分析8.2 吊装分析8.2.1主桁架吊装的计算分析8.2.2桅杆吊装的计算分析8.2.3后柱吊装的计算分析。
体育场悬挑屋盖结构风荷载解析模型
（３）对于整个屋盖而言，同一条带上的各测点，在风向角从０度到１８０度变化过程中，屋盖前缘 测点的频谱曲线中驼峰逐渐消失，在０度和１８０度风向角下，频谱衰减比较平缓，在９０度风向角下，
频谱值衰减最快，有此可得，当测点处于迎风的风向时，其脉动量较大且相应的谱成分也较丰富； 当测点处于下游风向时，压力波动的程度要小的多。
其中，ｐｌ，ｐ４控制谱峰左侧曲线形状，ｐ３，ｐ６控制谱峰右侧曲线形状，ｐ２，ｐ５控制谱峰大小。 通过对各风向角脉动风压功率谱的全面分析，可以把不同风向角下的脉动风压功率谱归纳成以 下五种谱形式。对于第一类谱形式集中分布在６０度、９０度、１２０度风向角屋盖前缘区域：第二类谱 集中分布在６０度、９０度、１２０度风向角屋盖后缘区域；第三类谱集中分布在０度风向角屋盖区域， 第四类谱集中分布在１８０度风向角屋盖前缘区域；第五类谱集中分布在１８０度风向角屋盖后缘区域。 第一类谱各参数值：ｐｌ＝０．３７，ｐ２＝Ｏ．４２，ｐ３＝２．６０，ｐ４＝５．００，ｐｓ＝１．００，ｐ６＝３００
５。３７
８４９ ２２．８３ ２ｌ。０５
１５８３
２５．２７ ２２．８
１２４０ ２５．９１ ２３。０８
１９７０ ２３。９９
２ｌ。６７
１７６０
１２４１ ２３。２４ ２０．６６
２４．６ｌ
２ｌ。９ｌ
４．ｓ８
２１．０８
－１２．８５－１０．６８－１０．０３—９．５５－７．７９－９．７７－１０．９２－９．６７－１０．９７－１１．１ １５８５ ２２。６４
本文以援莫桑比克国家体育场为研究对象，在刚性模型风洞试验基础上，重点研究了援莫桑比
克国家体育场单挑屋盖的风荷载分布特性、风荷载谱特性和各测点间风荷载相关性，提出了此类结 构的风荷载解析模型。这一风荷载解析模型的建立为该类结构的风振响应分析奠定了基础，避免了
2024年二级注册建筑师之建筑结构与设备过关检测试卷A卷附答案
2024年二级注册建筑师之建筑结构与设备过关检测试卷A卷附答案单选题（共180题）1、山区地基的设计，可不考虑的因素是( )。
A.建筑地基的不均匀性B.岩洞、土洞的发育程度C.中等风化程度的基岩变形D.在自然条件下，有无滑坡现象【答案】 C2、无吊车的单层单跨房屋，下列各种方案中房屋受压墙柱的计算高度最大的是( )(各种方案的墙柱构造、高度相同)。
A.刚性方案B.刚弹性方案C.弹性方案D.三种方案相同【答案】 C3、在下列房间中，应设单独排风系统的是( )。
A.散发余热、余湿的房间B.放散剧毒物质的房间及含有两种及两种以上有害物质混合后能引起燃烧或爆炸的房间C.设有空调系统的地下室房间D.设有空调的办公楼【答案】 B4、对框架-核心筒结构的抗震设计，下列所述不恰当的是（）。
A.核心筒与框架之间的楼盖宜采用梁板体系B.核心筒在支承楼层梁的位置宜设暗柱C.9度时宜采用加强层D.楼层梁不宜支在洞口连梁上【答案】 C5、锅炉房的锅炉操作平台宽度和其他平台宽度分别是( )。
A.≮0.8m和≮0.6mB.≮0，8m和≮0.8mC.≮0.7m和≮0.6mD.≮0.5m和≮0.4m蘩麟A【答案】 A6、下列关于钢筋混凝土柱子的箍筋加密范围的规定，哪一项是不合理的？( )A.柱端，取截面高度(圆柱直径)、柱净高的1／6和500mm三者的最大值B.底层柱的下端不小于柱净高的1／4C.刚性地面上下各500mmD.剪跨比不大于2的柱、因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱、框支柱、一级和二级框架的角柱，取全高【答案】 B7、电缆隧道适合选择的火灾探测器是( )。
A.光电感烟探测器B.差温探测器C.缆式线型感温探测器D.红外感烟探测器【答案】 C8、作为刚性和刚弹性方案的横墙，为了保证屋盖水平梁的支座位移不致过大，关于横墙的要求，说法正确的是( )。
A.横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的70%B.横墙厚度不宜小于100mmC.单层房屋的横墙长度不宜小于其横墙高度D.多层房屋横墙长度，不宜小于横墙总高度的三分之一【答案】 C9、下列不用于热水供热系统的是（）。
考虑风荷载作用的大跨度体育馆结构
考虑风荷载作用的大跨度体育馆结构【摘要】风，是一种由于空气与地面的相对运动而形成的自然现象。
风荷载是指建筑物对风的阻碍作用而是风作用在建筑物上的一种力的表现，建筑物对风的阻碍能力越强，风作用在建筑物上的荷载也就越强。
近年来，随着科技的发展，具有高强度的轻型材料被广泛的应用在各行各业，建筑行业也不例外。
这种轻型材料被频繁的应用在建筑物的建设当中，主要作用表现在，建筑物可以建设成为一种宽大的无内柱的空间，极大的提高了建筑物的美观和使用价值，也降低了建设成本。
这样的建筑物包括了大跨度的体育馆。
本文主要对大跨度体育馆结构在风荷载作用下设计计算结果的影响进行探究。
【关键词】大跨度体育馆；风荷载前言随着科技的发展，高强度的轻型材料的应用，以及建筑学方面对高强度轻型材料的使用施工技术的发展，像大跨度体育常这样的大跨度空间的结构发展也变得越来越多样化。
大跨度的建筑物本身所具有的重量轻、阻尼小等优势特点都决定了体育馆的建设将会朝着大跨度的方向发展。
说到大跨度的体育馆建设，就必须要考虑对大跨度建筑物影响最大的风荷载问题了，尤其是在设计大跨度的体育馆这种类型的复杂弱刚性结构时，必须将风荷载对体育馆的影响考虑进去，否则由于风荷载的作用可能引发严重的事故。
本文主要对大跨度体育馆结构在风荷载作用下设计计算结果的影响做出研究。
1、大跨度空间结构的发展现状人类对于空间的追求从古至今就是存在的，随着时代的进步和科技的发展，力学在建筑学当中的应用随处可见，也随着建筑材料出现了钢筋何水泥等多种材料，使得现代的建筑空间跨度得到了巨大的扩展。
现在，由于高强度的轻型材料在建筑方面的应用，使建筑物的空间跨度得到了前所未有的突破。
大跨度空间结构技术水平的高低已经成为衡量一个国家总体的建筑水平的标尺，而通过这种大跨度空间技术建造的建筑物也成为了建筑所在城市的地标性建筑物，为城市添加了一道亮丽的风景线。
2、大跨度空间结构的特点目前所能够建造的大跨度空间结构建筑，通常都是以弧形的顶部和空间网架结构为主体的建筑形式，大跨度建筑结构当中的空间网架结构是目前发展速度最快的一种建筑物表现形式之一。
某中学体育馆钢桁架屋盖结构设计要点
某中学体育馆钢桁架屋盖结构设计要点发表时间：2020-09-03T11:50:23.730Z 来源：《建筑实践》2020年39卷第9期作者：李龙[导读] 当前人们对建筑空间使用需求的不断扩大，公共建筑的跨度也越来越大摘要：当前人们对建筑空间使用需求的不断扩大，公共建筑的跨度也越来越大，对于某些跨度大，荷载大，支座位置受建筑柱网限制的建筑，大跨度钢桁架屋盖结构的使用更加切合工程要求，本文介绍了北京某中学地下体育馆钢桁架屋盖的设计过程，重点介绍了屋盖结构体系以及在分析和设计中涉及的关键问题。
采用PKPM-STS和MIDAS两种软件分析计算互相复核，同时采用了sap2000对屋盖结构自身进行了舒适度验算。
关键词：体育馆；钢桁架；滑动支座；舒适度验算1 工程概况某中学地下体育馆，建筑平面不规则，由32.6m X 26.9m矩形切角而成，地下一层，净空约9m，由篮球场、羽毛球场、看台等组成大空间运动馆，看台下夹层布置有消防水池、休息室、储存室等；与入口相邻空间为地下两层，地下一层层高5m，作为体育馆的门庭及展厅，通过门庭进入体育馆看台顶部，地下二层有消防水泵房等其他功能用房，层高4.8m。
建筑剖面如图1。
体育馆屋顶即为室外地面，并高于室外地坪，一侧起坡作为室外风雨操场看台，另一侧逐渐放坡至室外地坪标高，并做成开有天窗的室外草皮屋面。
体育馆的结构分为主体混凝土部分和钢结构屋盖部分，本文仅对钢结构屋盖部分进行介绍。
图1 建筑剖面图2 屋盖结构体系选型屋盖承重采用钢桁架结构，屋面板采用压型钢板非组合楼板，板厚180mm。
屋盖钢结构主受力构件：由7榀钢桁架组成，每榀间距约4m，根据跨度和受力不同，将桁架分为2种，中间5榀跨度26m，两个端榀跨度23m，桁架两端支座分别放置于主体结构中伸出的牛腿上。
根据屋面的起坡情况，每榀桁架由三个坡度段组成。
钢桁架大样见图2。
图2 钢桁架大样屋盖钢结构支撑系统：压型钢板非组合楼板在上弦平面有足够的刚度，且布置了屋面钢次梁，在纵横方向刚度很强，形成了非常强的支撑效果，故上弦平面不设置支撑；在下弦平面，布置有2道横向平面支撑、每个下弦节点处布置有通长纵向刚系杆、在桁架两个转折处布置纵向竖向支撑。
大跨度屋盖围护结构风荷载计算探讨——对某体育馆屋面破坏的结构计算分析
大跨度屋盖围护结构风荷载计算探讨——对某体育馆屋面破坏的结构计算分析ｆ建筑与结构设计‰№ｃ删知鼬一赢蕊磊【文章编号】１００７．９４６７（２０１０）０９．００５４．０３大跨度屋盖围护结构风荷载计算探讨——对某体育馆屋面破坏的结构计算分析●傅余萍１，刘玉树ｚ，张骏。
（１．广州城市职业学院，广州５１０４０５；２．广东省设计院，广州５１０００；３．富春东方地产投资有限公司，广州５１０００）【摘要】结合一般大跨屋盖结构风灾破坏的特点，对某体育馆屋面围护结构风荷载作用的计算进行了分析，并对大跨度屋盖围护结构的实用计算重点提出看法．【关键词】大跨度屋盖结构；围护结构；风荷载【中图分类号】ⅡＪ３１２【文献标志码】ＡＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＷｉｎｄＬｏａｄｏｎｔｈｅＲｏｏｆｏｆＬａｒｇｅ－ｓｐａｎＥｎｖｅｌｏｐｅ＿＿＿?＿－＿＿——－ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆａＧｙｍｎａｓｉｕｍＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｖｅｌｏｐｅＦＵＹｕ－ｐｉｎ９１，ＬＩＵＹｕ—ｓｈｕ２，ＺＨＡＮＧＪｕｎ３（１．ＯｕａｎｇｚｈｏｕＣｉｔｙＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０４０５，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ］ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｕｒｒｉｃａｎｅｄａｍａｇｅｏｎａｌａｒｇｅ－ｓｐａｎｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｉｎｄｌｏａｄｏｎｔｈｅｒｏｏｆｏｆａｇｙｍｎａｓｉｕｍｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｖｅｌｏｐｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｖｅｌｏｐｅｓｌｒｕｃｔｕｒｅＷａｓｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄｔｈｅｖｉｅｗｓｏｆｔｈｅａｕｔｈｏｒ．【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｌａｒｇｅ—ｓｐａｎｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｅｎｖｅｌｏｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｗｉｎｄｌｏａｄ１工程概况该体育馆位于广东省某市，网架结构形式为马鞍形，下弦支承于主体结构柱上，最高柱项标高为２５．１４ｍ，钢网架跨度为６１．８２ｍ×７５．４ｍ，四周悬挑，最大悬挑尺寸为１２．４ｍ。
沧州体育馆工程高空操作吊挂式脚手架应用技术
第２ ９卷 ２ １ ０ １年 第 ７期
沧州体育馆工程 高空操 作 吊挂 式脚 手架 应用 技术
郑 直 邓 林 朱 文键 贾书文
（ 京 建工 集 团有 限责 任 公 司 总 承 包 部 ， 京 １０ ５ ） 北 北 ０ ０ ５
【 要 】 针 对 大 跨度 钢桁 架 屋 盖 工 程 ， 用 高 空 操 作 吊挂 式 脚 手 架 技 术 ， 分 结 合 屋 盖 结 构 形 式 ， 用 吊挂 架 体 作 为操 作 摘 应 充 采 平 台 ， 决 了 空 间相 对 较 高 且 受 下 部 场 地 限制 的 问 题 ， 少 了工 程 成 本 投 入 ， 短 了施 工 工 期 ， 济 效 益 明显 。 解 减 缩 经 【 键 词 】钢桁 架屋盖 ； 空操作 ； 关 高 吊挂 ； 手 架 脚 【 图 分 类 号 】 Ｕ６ 中 Ｔ ９ 【 献标 识码 】 文 Ｂ 【 章 编 号 】１７ — ７ ２ ２ １ ）７ ０ ６ — ３ 文 ６ １３ ０ （ ０ １ ０ — ０ ５ ０
沧 州体 育馆 工程屋 盖 为大 跨度钢桁 架结构体 系 ， 由于空间相对较高 ， 且受下部场地狭小 的限制 ， 过对 通 比分析 ， 决定采用 吊挂式脚手架作 为高空 操作平 台 ， 充 分结合 了钢桁 架屋盖结 构形式 ， 大大减小 了脚手架 工 作量、 少 了工程成 本投入 ， 减 且最大 限度地避免 了下部 场地对高空操作 施工条件 的限制。
１ 搭设顺序。搭两侧 吊挂架上的水平杆一搭横 向 ） 水平杆一搭纵 向水平杆一搭斜拉杆一搭斜支撑杆一挂
安 全 网、 脚 手板 一 检 查 验 收 。 铺
２ 搭两侧 吊挂 架上 的水平杆 时 ， ） 应考 虑好水平杆
图 １ 吊挂 架体 与桁 架 连 接 节 点 图
某会展中心屋盖钢结构受力性态分析
广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2019年4月第26卷第4期APR 2019Vol.26No.4DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2019.04.009作者简介：薛晓娟（1987-），女，硕士，工程师，主要从事结构设计工作。
E-mail ：510183887@ 1工程概况某会展中心地上4层，首层主要功能为展览，2层为商场、活动看台等，3层为预留看台夹层，4层为设备夹层。
建筑平面呈椭圆形（见图1），平面尺寸约为113m ×82m 。
立面整体造型呈椭球状，单轴对称，整个曲面由圆心沿长轴方向移动的多个大小不同且标高不同的椭圆组成，顶部椭圆圆心偏置于平面的一侧，屋盖与立面幕墙形成一体，幕墙底部支承于2层结构悬挑梁上（见图2），悬挑梁跨度约为3m ，屋盖跨度约为95m ×70m 。
2屋盖结构选型与布置本结构由屋盖、下部看台结构以及外围幕墙结构组成。
屋盖水平投影呈椭圆形，长轴方向跨度约为95m ，短轴方向跨度约为70m ，屋顶标高为35m ，檐口标高27m ，矢高8m ，矢跨比1∶11。
根据屋面的建筑形态及下部结构可以提供的支承条件，采用双层网壳结构[1]，结构体系由30榀径向主桁架、内环桁架、外环桁架、环梁以及交叉支撑等组成（见图3、图4）。
内外环桁架及径向主桁架作为主受力结构承担屋面荷载，为增强屋盖平面内抗扭刚度，设置环梁和屋面支撑系统，为提高径向桁架平面外的稳定性，在桁架下弦杆处设置竖向隅撑。
径向桁架结构高度为3m ，外环桁架支承于混凝土圈梁上，对应每榀径向桁架设置30个单向滑动铰支座，沿径向滑动。
环梁水平间距约6m ，内环立体桁架外围尺寸为14.5m ×19.5m ，内环桁架以内为玻璃顶，采用单层网壳结构。
屋盖杆件均采用圆钢管截面，关键构件的最大截面如表1所示。
立面幕墙的顶部与屋盖结构相切，采用主次梁钢结构，结构由辐射状布置的60榀主曲梁、5道环梁以及交叉支撑系统组成。
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某体育馆屋盖在重型吊挂荷载下的受力性能分析
摘要：巨型网格预应力弦支穹顶体系受其结构特性的限制，常对作用其上的荷载要求较高，为了满足某些演出的需要，又必须了解屋顶结构的实际承载能力，以保证结构的安全性。
为此，特对该类屋盖结构的受力性能进行有限元建模分析，并将现场检测结果与理论计算结果对比分析，结果吻合较好。
基于模型的正确性，进行了不同吊挂位置处的最大吊挂荷载试算，并最终提供了最优选的吊挂荷载布置方案及合理、可行的加固建议。
关键词：巨型网格; 预应力弦支穹顶结构；现场检测；建模分析；预应力拉索
1 工程概况
某体育馆屋顶采用巨型网格预应力弦支穹顶(索支网壳)结构体系，双向跨度为145.4 m×116 m，附属钢结构为平面管桁架结构形式，围护结构采用曲面网架。
屋顶径向由24道拱形的主桁架构件组成。
在屋顶环向方向，共设置了4道环形桁架，在外围环桁架之间设置了X形支撑，以增加屋面的整体性。
屋面围护结构，采用玻璃和金属板形式。
本工程屋盖主体结构建设阶段进行了一次设计变更，竣工后进行了两次加固。
第一次加固方式为套管加固，第二次加固方式为角钢加固。
根据常规国际演出时的吊挂荷载要求，近端舞台、中央舞台、远端舞台3个区域需承受的最小吊挂荷载分别为820，540，360 kN，总计1 720 kN。
竣工后，为了演出需要，场馆业主又在原屋盖结构上增加了一部分荷载。
为了解屋顶的实际受力状态，明确屋顶可能承受的最大容许吊持荷载，需要对该屋顶结构的受力性能进行相应的计算与分析。
本文采用建筑结构通用有限元分析与设计软件MIDAS GEN建模计算分析，将现场检测结果与模型计算结果进行对比，验证了模型的正确性。
最后，采用逐级加载的方式，评估在不同级别荷载作用下屋架结构各杆件承载能力以及屋架系统加固的可行性，得到安全可行的吊挂荷载及加固处理方案。
2 荷载调查与布置
2.1 恒荷载
屋盖主体钢结构及马道自重由软件自动生成并计算，模型中输入的其他恒载依据业主提供的相关资料进行选取。
1)灯具及其连接荷载。
荷载总重178.8 kN。
荷载在马道上的分布长度为323 m，其中在马道内环为116 m，马道外环为207 m；加荷方式为按线荷载施加在马道上，线荷载为0.55 kN/m。
2)消防水炮及其连接荷载。
荷载总重194.5 kN。
荷载在马道外环上的分布长度为262 m；加荷方式为按线荷载施加在马道最外环上，线荷载大小为0.74 kN/m。
3)风管及其连接件荷载。
荷载总重749.6 kN。
加荷方式为按点荷载施加于各弦支梁对应的吊挂点处。
4)屋面围护结构荷载。
玻璃屋面均布荷载(含檩条自重)0.93 kN/m2；铝板屋面均布荷载(含
檩条自重)为0.8 kN/m2。
加载方式为按均布荷载加载。
2.2 活荷载
活载根据设计文件进行选取。
1)母架荷载。
荷载总重为226.5 kN；加载方式为按点荷载施加于各弦支梁对应的吊挂点处，共17个吊点。
2)不上人屋面荷载。
屋面均布荷载为0.5 kN/m2。
加载方式为按均布荷载加载。
3)马道荷载。
均布荷载为0.5 kN/m2。
加载方式为按均布荷载加载。
4)斗屏荷载。
荷载总重为650 kN。
加载方式为按点荷载施加于各弦支梁对应的吊挂点处，共10个吊点。
5)分隔幕荷载。
荷载总重为252.6 kN。
荷载总长度为357 m，加荷载方式为按线荷载施加于屋盖下弦，大小为0.70 kN/m。
3 有限元建模分析
屋盖系统建模将采用线单元模拟屋盖的主钢结构部分，采用锁单元(施加了初始预拉力)来模拟屋盖主结构当中的预应力钢绞线单元。
模型中，
屋盖支座的边界条件，按原设计要求，将约束竖向位移，而不约束其径向位移，从而正确反映其“滑动支座”的功能。
屋盖整体模型如图1所示。
图1 屋盖系统有限元模型
3.1 验证模型正确性
为了校核计算模型的正确性，现场对屋架杆件挠度、索力进行了检测，将检测结果与模型计算结果进行对比，对校核已建立的计算模型的正确性至关重要。
1) 挠度验证。
对场馆目前荷载状态下屋架主桁架下弦8个节点的挠度进行了测量。
现场实测结果与模型计算结果对比分析显示，有2个节点实测值与计算值相比有较大差异(最小计算值/实测值=0.70)，其余6个节点的对比结果较为相近(最大计算值/实测值=1.06)，并且62.5%杆件的计算结果大于现场检测值，表明计算模型与实际结构基本吻合并具有一定的安全储备及可靠性。
2) 索力验证。
对场馆目前荷载状态下屋架20%的预应力索张力(共26根)进行了测量。
现场实测结果与模型计算结果对比分析显示，索拉力的模型计算值与现场实测值基本相同，表明计算模型与实际结构基本吻合。
3.2 荷载分级验算对比分析
根据甲方的要求，将屋顶的最大承重荷载W，按20%、30%、50%的比例，分别布置在“远端(O区)、中央(C区)、近端(E区)”三个区域内。
为此，试算W=1 720，1 600，1 400，1 200，1 000，800，700 kN共7种工况，找出屋顶加固的可行性，提升其吊挂能力，加载位置在下弦杆。
各区域荷载分布情况见图2。
图2 屋盖各区域荷载分布位置
通过对7种不同吊挂荷载作用下屋架杆件应力比计算与分析，对比结果如表1所示。