公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

程文剛 李潔

摘 要：以公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)為研究對象，在探討工程概況的基礎(chǔ)上，論述了公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，并對該文化體育中心的鋼結(jié)構(gòu)布置及其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)的整體受力進(jìn)行分析，旨在為其他城市快速提升文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)水平帶來更多參考和啟迪。

關(guān)鍵詞：公安縣;文化體育中心;鋼結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)分析

中圖分類號：TU318? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）09-0016-03

0引言

隨著當(dāng)代社會(huì)國民經(jīng)濟(jì)地飛速發(fā)展和人們健康養(yǎng)生意識(shí)地不斷增強(qiáng)，文化體育中心在滿足人們基礎(chǔ)健康需要上做出了重要貢獻(xiàn)，各地市政府部門為了充分滿足市民的健身需要和運(yùn)動(dòng)需要，紛紛建設(shè)了文化體育中心。鋼結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)中的重要形式，在文化體育中心的建設(shè)過程中有著建設(shè)速度快、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)良等諸多優(yōu)勢。因此，對公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)研究，也就具備重要理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 工程概況

本工程為公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工項(xiàng)目，項(xiàng)目選址位于公安縣城南新區(qū)，西臨公石路，東臨濱河西路。本工程由文化中心、展覽館、綜合球類訓(xùn)練館（全民健身中心）及游泳館、體育館等建筑群組成。總建筑面積約6.98萬 m2，其中地上建筑面積約5.18萬 m2;地下1層，建筑面積約1.80萬 m2。文化中心集圖書館、檔案館、博物館、科技館、文化館等于一體;綜合球類館定位于全民健身中心，設(shè)置健身館、排球、籃球、乒乓球、羽毛球、武術(shù)、柔道等體育項(xiàng)目訓(xùn)練館。

整體工程項(xiàng)目建筑布局呈四面合圍狀，其中文化中心地上4層，局部呈臺(tái)階狀收進(jìn)，建筑高度20.0 m（從室外地面起算），主樓下設(shè)一層地下室，主要功能為設(shè)備用房和車庫;體育館地上2層，建筑高度20.0 m（從室外地面起算），無地下室;綜合球類訓(xùn)練館（全民健身中心）及游泳館地上2層（含1個(gè)夾層），建筑高度20.0 m（從室外地面起算），主樓下局部設(shè)一層地下室與文化中心地下室及展覽館的下沉廣場連為一體;展覽館地上3層，建筑高度20.0 m（從室外地面起算），主樓下設(shè)一層地下室，主要功能為下沉式廣場，為群眾活動(dòng)、休閑場所。圖1為建筑效果示意圖。

2 鋼結(jié)構(gòu)整體分析

對公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，首先應(yīng)明確該項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)等級，表1為本工程建筑結(jié)構(gòu)等級。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，本工程所有露天、直接接觸非侵蝕性的水或土壤的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處環(huán)境類別均為二類，其余未注明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處環(huán)境類別均為一類，地下室防水等級為一級，屋面防水等級為二級。

公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)主要承受地震作用、風(fēng)作用、雪作用、建筑面層恒載作用、主要樓面活載作用、墻體作用、溫度作用和混凝土收縮作用[1]。分析地震作用時(shí)，場地類別為Ⅲ類，結(jié)構(gòu)整體彈性分析時(shí)，水平地震影響系數(shù)最大值αmax=0.054，特征周期Tg= 0.45 s，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05（綜合球類館及游泳館、體育館為0.04）。分析風(fēng)作用時(shí)，公安縣文化體育中心混凝土結(jié)構(gòu)基本風(fēng)壓值為0.30 kN/m2（n=50），鋼屋蓋結(jié)構(gòu)基本風(fēng)壓值為0.35 kN/m2（n=100）。分析雪作用時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)基本雪壓值為0.40 kN/m2（n=50）;鋼屋蓋結(jié)構(gòu)基本雪壓值為0.45 kN/m2（n=100）。混凝土結(jié)構(gòu)和鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的組合系數(shù)0.7，頻遇組合系數(shù)為0.6，準(zhǔn)永久系數(shù)0.2。分析建筑面層恒載作用時(shí)，建筑面層恒載標(biāo)準(zhǔn)值如表2所示，主要樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值表3所示;分析墻體作用時(shí)，±0.000以上墻體采用A3.5、B06級加氣混凝土砌塊，且外墻厚200 mm，內(nèi)墻厚200 mm，局部墻厚100 mm。分析溫度作用和混凝土收縮作用時(shí)，室內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)最大升溫：△Tk=Ts，max-T0，min=21.5-10=11.5℃;最大降溫：△Tk=Ts，min-T0，max=11.8-25=-13.2℃。混凝土結(jié)構(gòu)降溫時(shí)，水平構(gòu)件變?yōu)槔瓘潣?gòu)件開裂加劇，溫度應(yīng)力釋放比溫升時(shí)要多，可對溫降適當(dāng)折減：-13.2×0.85=-11.22℃。室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)最大升溫：△Tk=Ts，max-T0，min=28.2-10=18.2℃;最大降溫：△Tk=Ts，min-T0，max=3.45-25=-21.55℃。

3 結(jié)構(gòu)布置及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中，文化中心、展覽館、綜合球類訓(xùn)練館+游泳館、體育館主體結(jié)構(gòu)均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下室采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

工程設(shè)計(jì)中，上部混凝土主體結(jié)構(gòu)均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，樓蓋采用鋼筋混凝土梁板體系，綜合球類館局部上方屋蓋、體育館及游泳館局部上方屋蓋均采用倒三角立體鋼桁架屋蓋[2]。局部大跨度梁、大跨度懸挑梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁。結(jié)構(gòu)主要柱網(wǎng)尺寸為8.4 m×8.4 m，柱截面尺寸主要為800 mm×800 mm、700 mm×700 mm、600 mm×600 mm。主要框架梁截面尺寸為400 mm×700～1 000 mm，次梁為250 mm ×400～600 mm，一般樓屋面采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，板厚100～150 mm。

綜合球類館、游泳館、體育館局部大空間上方屋蓋采用倒三角立體鋼桁架屋蓋，以達(dá)到方便施工、節(jié)省材料的目的。綜合球類館、文化中心、展覽館局部大跨度屋蓋采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁。文化中心、體育館、游泳館結(jié)構(gòu)平面局部樓板開大洞，樓板不連續(xù)，平面不規(guī)則，綜合球類館及體育館因羽毛球館、比賽館、多功能廳需要抽柱形成大空間，故而造成局部夾層、豎向不規(guī)則的設(shè)計(jì)難題。

屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)方式，綜合球類館大空間上方屋蓋為倒三角立體鋼桁架組成的空間結(jié)構(gòu)，鋼屋面最大高度約為21.0 m，綜合球類館籃球訓(xùn)練大廳上方鋼屋蓋跨度為42 m。游泳館游泳池大空間上方屋蓋為倒三角立體鋼桁架組成的空間結(jié)構(gòu)，鋼屋面最大高度約為21.1 m，上方鋼屋蓋跨度為42 m;體育館大空間上方屋蓋為倒三角立體鋼桁架組成的空間結(jié)構(gòu)，鋼屋面最大高度約為21.3 m，上方鋼屋蓋跨度為50.4 m，屋面板為鍍鋁鋅壓型鋼板，其下設(shè)檁條支承在桁架節(jié)點(diǎn)上，鋼屋蓋支座采用抗震抗拉球型支座。

此外，本工程地上建筑根據(jù)建筑功能和結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性需要進(jìn)行了合理分縫，使之形成彼此獨(dú)立的單元，地上設(shè)置多道抗震縫，使得各建筑單體形成彼此獨(dú)立的抗震單元，滿足建筑平面及豎向規(guī)則性的要求，同時(shí)減小混凝土的收縮和溫度應(yīng)力的影響，綜合球類訓(xùn)練館與游泳館之間不設(shè)縫，地下室不設(shè)縫，圖2即為結(jié)構(gòu)分縫平面示意圖[3]。

4 結(jié)語

總而言之，以公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)作為分析研究對象，在論述該體育中心鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)的前提下，探討了整個(gè)公安縣文化體育中心鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的布置和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容，論述了整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)文化體育中心的受力和支撐等，在解決鋼結(jié)構(gòu)使用過程中大跨度、造型獨(dú)特甚至是內(nèi)力結(jié)構(gòu)分布不均等問題，滿足建筑結(jié)構(gòu)使用目標(biāo)和結(jié)構(gòu)設(shè)立基本需求作出了應(yīng)有貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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