某綜合訓練館結構設計分析與探討

田 野

(上海誠建建筑規劃設計有限公司，上海 200081)

1 工程概況

本工程位于河南省鄭州市，為高等專科學校的新建體育綜合訓練館。綜合訓練館總建筑面積22 533 m2，地上3層(局部1層)，局部為大跨躍層。地下建筑面積500 m2，地上建筑面積22 033 m2;建筑高度為20.45 m。

綜合訓練館根據GB 50223-2008建筑工程設防分類標準規定，建筑物抗震類別為重點設防類(乙類)，乙類建筑地震作用應符合本地區抗震設防烈度的要求，抗震設施按提高1度地區要求。本工程抗震設防烈度為7度，故地震作用按7度計算，抗震措施提高1度的要求即按8度考慮。本工程上部結構采用現澆鋼筋混凝土框架結構體系，因此框架抗震等級按二級設計，抗震構造措施按提高一級采用。

2 結構選型及結構布置

綜合訓練館平面總長度123.6 m，總寬度103.2 m，結構超長，由于建筑功能，無法設置結構縫將建筑分為單獨結構單體，設計中超長混凝土樓面板采用加強結構配筋、摻加抗裂劑、加強保溫等措施以抵抗溫度應力，對部分樓板采用預應力加強抗裂能力。結構體系采用框架結構。

綜合訓練館抗震設防類別為重點設防類，抗震設防標準應按高于本地區抗震設防烈度1度的要求加強其抗震措施，根據規范確定框架抗震等級為二級，抗震構造措施為一級。框架縱向柱網基本尺寸為7.2 m，部分跨度較大為8.4 m和9.6 m。籃排球訓練館和游泳館內不設框架柱，為局部單層，2層、3層上空，籃排球訓練館跨度為64.8 m×64.8 m，游泳館跨度為58.8 m×28.8 m。框架柱基本截面尺寸為600×600，600×900。樓蓋采用主次梁結構，主要框架梁截面尺寸為350×800，400×900，主要次梁250×600，250×550，綜合訓練館內建筑造型需要，球館、游泳館屋面跨度較大，結合建筑截面尺寸為采用平面鋼桁架+鋼梁結構，屋面為輕型保溫彩色壓型鋼板。主要樓層板厚均為130 mm。兩個方向均設置兩道收縮后澆帶，并在設計時考慮溫度荷載作用，對超長混凝土樓面板采用加強結構配筋、摻加抗裂劑、加強保溫等措施以抵抗溫度應力，對部分樓板采用預應力加強抗裂能力。

3 基礎設計

根據地勘資料、場地距已有建筑物及道路60.0 m以上，基坑開挖最大深度2.0 m，棄土堆放、復合地基或樁基施工對周圍環境及建筑物均無不利影響，環境條件較好。根據鉆探揭露，在勘探深度范圍內的地層全部為第四系松散沉積物，其巖性以粉土、粉質粘土和粉細砂為主，下部以粉土和粉質粘土為主，含大量鈣質結核，局部膠結成層。由于地下水位埋藏較淺，需考慮地下水對工程的影響。根據地質報告，本場地飽水砂土不液化，可不考慮液化。

本工程地基采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)處理，CFG樁端持力層為9層細砂，基底持力層為3層粉土。CFG樁樁長17 m，樁頂褥墊層為250 mm厚級配良好砂石。復合地基承載力特征值根據現場載荷試驗確定，根據地勘資料估算值為fspk=310 kPa，基礎除局部地下室采用梁板式筏形基礎外，其余均采用獨立柱基。

4 上部結構處理

4.1 躍層柱

由于綜合訓練館的游泳館、籃排球訓練館的使用功能要求，形成局部一層且大空間結構，?軸、軸、①軸部分柱在1層～3層單方向無側向支撐，鋼屋面與混凝土柱為鉸接，因此在結構設計中注意設置實際的計算長度，并在計算時設置與鋼結構屋架相連的結構柱柱頂鉸接。

4.2 大開洞旁的樓板

籃排球訓練館和游泳館之間在2層，3層存在一跨混凝土樓板，在設計時需考慮平面外變形。計算為彈性樓板計算。結構設計加強柱、邊梁、樓板構造措施。柱、梁抗震等級提高一級，截面加大，配筋加強，箍筋全長加密。樓板加大板厚，配筋率提高，板筋雙向拉通。

5 結構分析

由于綜合訓練館結構為乙類建筑，地震作用較大，且結構平面開洞較大不規則，頂層存在梁托柱豎向剛度突變等整體計算中較難處理的問題。因此在本工程設計中，對于建筑周邊及躍層柱予以加強，采取了加大結構斷面、加大配筋、增大板厚、雙層雙向配筋等構造措施。

結構自振周期(選取前3個振型，考慮扭轉耦聯)的SATWE計算結果見表1，主要控制參數見表2。

表1 結構自振周期

根據以上數據，結構兩個主軸方向的周期值在合理范圍內，T3/T1=0.88＜0.90，滿足規范要求;位移角均小于1/550，最大位移/平均位移比值為1.33，滿足規范不大于1.50的要求;基底剪重比均大于 5.40%;有效質量系數:X向為 99.8%，Y向為99.5%，均滿足規范不小于90%的要求。因此，經過調整計算的病房樓的整體結構方案較為合理，各指標均滿足設計要求。

表2 主要控制參數

6 結語

對于較為復雜的框架結構體系，由于結構中存在較多的結構薄弱處，在設計中應加強概念設計，對于關鍵部位，需要采用補充計算以校核整體計算結果，并根據不同的建筑要求應既滿足承載要求，同時又要滿足結構整體變形的要求，且需增強局部結構薄弱處的結構設計。對于該種結構的躍層處理、薄弱樓板處理、梁抬柱處理、屋頂大跨度鋼結構屋蓋與混凝土柱連接處理等均需多做結構方案進行計算比較分析，采取合適的結構方案以滿足設計要求。

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［2］李社生.某多層大空間體育訓練館的設計［J］.工業建筑，2012(1):61-63.

［3］劉中華，肖志斌，裘 濤，等.杭州電子科技大學體育館結構設計與研究［Z］.

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