大跨度空间桁架体育馆设计方法
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２ １ 年 第 １ 期 ０１ Ｏ 总第 １０ ６期
福
建
建
筑
Ｎｏｌ ・２ ０ Ｏｌｌ
Ｆ ｊ ｎ Ａ ｃ ｉ ｃｕ ｅ＆ Ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｕ ｉ ｒ ｈｔ ｔ ｒ ａ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｏ
ＶＯ ｌ・１ Ｏ ６
大 跨 度 空 间 桁 架 体 育 馆 设 计 方 法
匡 子 佑 （ 门合 道 工 程 设 计 集 团 有 限 公 司 厦 福建厦 门 ３１０） ６ ０ ２
构沿长跨度方 向布 置一 榀 三跨 落地 主拱 ， 结合 建筑 造 型 的需
一 ：，月师 收子程生国 作０１出， 稿册年工一 者佑师，家 简结。 程 日０ 期６ 介男８ ２７ 级２ 匡工 注 １７ － ， 构 — ９ ９
图 ２ 长 向 落 地 拱 桁 架
２１年 ｌ ０１ Ｏ期 总第 ｌ Ｏ期 ６
内 力 腹 杆 （ 件 号 ）一 １６ ｋ （３ ） 杆 ３ ０ Ｎ １ ６
５ ４ｍｍ （ ５ ） ９ ８
优势没有发挥 出来 。 ｂ 将 中间支 座完 全约 束 ， 定 支座 位置 Ｘ Ｙ ｚ三 向位 移 ． 假 、、
为０ 。相 比 ａ的结 果 来 看 ， 盖 的 变 形 值 减 小 明显 ， 分 发 挥 屋 充
０ ３ ／ ．０ ． ２ ． ６０ ５ ＝０ ７
０４／．１ ．Ｏ ． ３ ０ ６ ＝０ ７
１ ２ ３ Ｎ／ ３ ９ Ｎ ５ ２ ｋ １ ５ ５ｋ １ １２ Ｎ／ ４ ６ ｋ ６ ４ ｋ １７ ９ Ｎ
两者结果 （ ３ 比较来 看 ， 阶振 动形式基 本一 致 ， 表 ） 各 基底 反力接近 。设计 时对重要杆件如看 台斜梁 、 支承屋盖 的悬臂柱 等进行 了两个软件包络设计 。 ３ ４ 支座假定 ． 本工程是将长 向落地拱 支座 设置在 主体 框架柱顶 （ ４ ， 图 ）
Ｋｕ ｎ ｉ ｏ ａｇＺｙ ｕ
（ ａ ｎＨｏｄ ｒＡ ｃ ｉ ｃｕｅ＆ Ｅ ｇｎ ｅｉｇＤｅｉｎＧｒｕ ｏ Ｔ Ｘｉ ｍｅ ｒｏ ｒｈｔ ｔｒ ｅ ｎ ｉｅｒ ｓ ｏ ｐＣ ．Ｌ Ｄ， Ｘｉ ｎ ３ １０ ） ｎ ｇ ａ ６ ０ ４ ｍｅ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｒｂ ｓｔ ｅｒ ａｏ ａ ｌ ｅｅ ｔ ｎ ｉｅ ｓｏ ｔｅ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ｆｏ ｉ ｉ ａ ｐ ｒｓｃｎ ｅ ｎ ＱｕＪｎ ｔ ， ｔａ ｔ Ｔｈｓ ａ ｅ ｅｃ ｉｅ ｈ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅｓｌｃｉ ｄ ａ ｆｓｅ ｌ ｒ ｃｕ ｅｒｏ ｆＪｎ Ｉ ｎＷ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅ ｔｒｉ ｉｇＣｉｙ ｏ ｓ
项使用要 求 。建 筑面 积 １ ７８ｎ ， ２ ８ ２ ８ ｒ２ 由 ９ ２座 比赛 馆 和训练馆 组成 。训 练 馆 地 上 １层 ； 比赛 馆 地 上 ３层 ， 盖 顶 标 高 为 屋 ２ ． ９ ｍ， ８ ５ ２ 屋盖 整体造型呈现两侧 内凹马鞍形 状 。本文 主要介 绍 比赛馆 的结构设 计 （ １ 。 比赛 馆抗震 设 防分类 为标 准设 图 ） 防类 ， 地 区抗 震设 防烈 度 为 ７度 ， 计 基本 地 震加 速 度 为 该 设 ０ １ ｇ 设计地震分 组为第一组 。框架部分参照框架结构中的大 ．５ ，
小， 但是计算分 析结 果发现屋 盖的变形 不满足 规范 ， 若调 整桁 架矢高和杆件截面达到满 足规范变 形 ， 经济性 差 ， 形桁架 的 拱
长 向落 地 拱 ｚ向位 ５ ｍｍ （ ５ ２ ９ ８） 移值 （ 点号 ） 节 杆 件 弦杆 （ 件 号 ）一２ ８ ｋ ｉ２ 杆 ９ ３ Ｎ（ １ ）
周期 Ｔ１ Ｔ２ Ｔ （ ０ ５ ｌ． ９０ ４ （Ｘ／０ ６ ／ ． ０ ０ ５ Ｘ／ ／ ／ ／ ３ 平 ．ｏ ｏ ４ ／． ８ ． １０ ６ ／ ． ５（ Ｙ 扭 方 向） Ｙ／ Ｙ） Ｙ） 周期 比
基底剪力（ ／ Ｘ Ｙ）
３ 结构 分析 与计 算
３ １ 钢结 构屋盖建模方法 ． 主桁架为空 间弧形结构 ， 水平投影和垂直投影均为规则弧
长 向落地拱桁架 和短 向八 字型次桁架组成 空间桁 架体 系 ， 屋盖 以下为框架结构体 系。为减小屋盖地震作用 下扭 转变形 ， 采取
了两个措施 ： 在屋盖支座上方设置环形桁架作 为水平支撑 ； 在
短 向八字型次桁架两端跨之 间设置水平拉杆 支撑 。
长向落地拱
３ ３ ２ 协 同 计 算 法 ．．
３ ３９ ０软件 计算 ， 用 ＭｉａＧ ｎ７ ３复核并 包络 设计 。钢 ｄ ｓ． 并 ｄ ｓ ｅ ．
结 构 屋 盖 两 种 软 件 主 要 计 算 结 果 见 表 １ 。 表 １ 钢 结 构 屋 盖 主 要 计 算 结 果
计算软件 ３ ３９ ０ ｄｓ ． ＭｉａＧｅ ． ｄ ｓ ｎ７ ３
１ 工 程概 况
曲靖市金麟湾体育 运动 中心位 于曲靖市 南片 开发 区金麟 湾 高尔夫别墅 区的东侧 ， 是一座 以全 民健 身活动为主的社 区体 育 中心 ， 体育 建筑等级丙级 ， 能举 办地 区性运 动会 和全 国单项
向 地撰 落
比赛的体育场馆 。功能设计满 足篮球 、 手球 、 排球 、 羽毛球等各 类 室 内项 目比赛要求 ， 同时兼顾 文艺 演出 、 集会 、 商业活动等各
跨 度公 共 建筑 选用 ， 等 级 为二级 。基础 采用 柱 下独 立基 础 。 抗震
图 ｌ 体 育 中 心 整 体 结构 模 型
２ 结 构形 式
比赛馆屋 盖长跨度方 向为 １ ６ 短跨 度方 向为 ８ ｍ， １ ｍ， ４ 屋脊
突 起 ， 端 八 字 张 开 落 地 ， 脊 左 右 两 侧 内 凹 ， 四周 展 开 。结 两 屋 沿
摘
要： 本文通过 阐述 曲靖 市金 麟湾体育运动 中心 的钢 结构屋盖结构合理选 型思路 ， 论述钢结构屋 盖静力、 动力分析 、 主体与屋盖
整体协 同分 析， 屋盖支座 刚度假 定 以及铸钢节 点有 限元分析和屋盖整体稳定分析 ， 总结 了钢结构 与混凝 土结构大跨度体育馆 的设
计方 法， 以供 类似 工程 参考 。
ｄｓ ｕ ｓ ｓｔ ｅｓａｉ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ａ ａｙ ｉ ｏ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅｒ ｏ ， ｏｌ ｏ ａｉｅａ ａｙ ｉ ｏ ｕ ｊｃ ｎ ｏ ｆ ｓｉ ｎ ｓ ｓｕ ｔ ｎ ｏ ｉ ｓｅ ｈ ｔｔ ｎ ｙ ａ ｃ ｎ ｌｓｓ ｆ ｅｌ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ｆ ｃ ｌ ｂ ｒｔ ｎ ｌｓ ｆ ｂｅ ｔ ｄｒ ｏ ， ｔ ｆ ｅ ｓａｓ ｍｐ ｉ ｆ ｃ ｃ ｓ ａ ｖ ｓ ｓ ａ ｆ ｏ ｒ ｏ ｅ ｒ ｇａ ｄｆ ｉ ｌ ｎ ｎ ｌｓ ｆ ａ ｔ ｔｅ ｊｉｔ ｎ ｖ ｒｌ ｓａ ｉｔ ｎ ｌｓ ｆ ｈ ｏ ， ｕ ｏ ｆｂ ａ ｉ ｎ ｎｔ ｅｅ ｔ ａｙ ｉ ｏ ｓ ｓ ｌ ｏｎ ｄｏ ｅａｌ ｔｂｌ ｙａ ａ ｉ ｏ ｅｒ ｆ ｓ ｍｍａｉ ｓｔｅｄ ｓ ｎｍｅｈ ｄ ｏ ｎ ｉ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｃ ｅ ａ ｉ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｈ ｅ ｉ ｔ ｏ ｆ ｚ ｇ １ｎ — ｓ ａ ｔｄｕ ｏ ｔｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ｎ ｏ ｃｅｅｓｒ ｃｕ ｅ ｒｖｄ ｓ ｅｅｅ ｃ ｏ ｈ ｉ ｌｒ ｒｊｃ． ｏ ｇ ｐ ｎ ｓａ ｉ ｍ ｆ ｅ ｌ ｔ ｃｕ ｅａ ｄ ｃ ｎ ｒｔ ｔｕ ｔ ｒ ，ｐ ｏ ｉｅ ｒ ｆｒｎ ｅｆｒｔ ｅ ｍｉ ｏｅ ｔ ｓ ｒ ａ ｓ ａ ｐ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｐ ｃ ｒｍｅｓｒ ｃｕ ｅ Ｂ ａｉｇ ａ ｓ ｍｅ Ｃ ｓ ｔｅ ｊｉｔ Ｉ ｔｇ ａ ｓａ ｉｔ ｙ ｒ ｓ Ｓ ａ ｅｆ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｅ ｒ ｓ ｕ ａ ｔ ｅ ｌ ｏ ｎｅ ｒｌ ｔｂｌ ｙ ｎ ｓ ｎ ｉ
利用 ＭｉａＧｅ ． 软件将混凝土框架和钢结构屋盖组合 ｄ ｓ ｎ７ ３ 在一起进行协 同计算 。协同计算 和主体 框架简化 计算结 构对
比见 表 ３ 。
表 ３ 主 体 框 架 主 要计 算 结 果
计算软件
图 ３ 短 向八 字 型次 桁 架
Ｐ Ａ 简化计算 ） ＭＳ Ｐ（
ＭＩ ＡＳ 协 同计算） Ｄ （
曲线 ， 建模 时采用编制函数 的方式建模 ， 该方法可 通过调 整角 度大小来调节桁 架节 点 间距离 ， 同时也 可 以灵活 调整 桁架 矢
高； 次桁架 利用 ３ ３ 弧线桁架建模 。 ｄｓ ３ ２ 荷载组合 ． 屋盖荷载主要考虑恒荷 载、 活荷载 、 风荷载 、 温度荷载 。参 考国内工程经验Ⅲ ， 地震荷载和温度荷载不 同时组合 ， 典型荷载 组合为 ：１恒载 ＋活载 ；２ 恒载＋风荷载 ；３ 恒载＋活载 ＋风 （） （） （） 荷载＋地震荷载 ；４ 恒载 ＋活载＋风荷载 ±温度荷载 ； 中活 （） 其 荷载考虑全跨活荷载和半跨活荷载， 温度荷载按照活荷载考虑 。 ３ ３ 计算方法 ． 计算分析采用分算法和协 同计算法 。 ３ ３ １ 分算法 ．． 主体框架采用 Ｐ ＡＰ软件建模 ， ＭＳ 屋盖简化为等 刚度 的钢
关键词 ：空 间桁 架结 构
中 图分 类 号 ： Ｕ３ ３ ３ Ｔ ９ ．
支座假定
铸钢 节点 整体 稳定
文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ４ １ ５ ２ １ ）Ｏ ０ ２ ０ １Ｏ —６ ３ （０ １ ｌ —Ｏ ３ ４
Ｄ ｅ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｏ － ｓ ｎ ｓ ａ ｅｔ ｕ ｓ ｇ ｍ ｎａ ｉ ｍ ｓｇ ｔ ｏ ｆ ｌｎｇ－ ｐａ ｐ ｃ ｒ ｓ ｙ ｓｕ
２２ｋ （１） ７ ０ Ｎ １ ２ １１ｋ （３） ３ ｌ Ｎ １ ６
从计 算结 果 比较来看 ， 五阶各 阶振 型基 本一致 ， 向落 前 长 地拱 桁架最 大位 移点 出现位置相 同 ， 杆件 内力相差 在 １ 的 Ｏ
了拱形的特点 ， 这种 情况 的不 足之处 在于 ， 际结 构柱顶 是有 实 变形 的， 盖支座无 法做到完 全铰 接 ， 座推力较 大且数 值超 屋 支
２１ ０ １年 １ ０期 总第 １ ０期 ６
匡子佑 ・大跨度 空间桁 架体育馆设计方法
过 竖向力 ， 结 构支座设计 困难 ， 结 构支 座附近 腹杆 截面设 钢 钢 计 较大 ， 与桁 架 弦 杆 相 贯 的 难 度 也 会 增 加 ， 体 框 架 柱 需 要 较 主
图 ４ 长 向落 地 拱 桁 架 支 座 示 意 图
ａ ．释放 中间支座柱 顶水平 约束 ， 整个 拱形 的推 力转 移 将 到落地支座上 ， 柱顶 支座设计 简单化 ， 盖对于框 架的影 响减 屋
周 期 Ｔ１ Ｔ２ Ｔ ／ ０ ３ ９ ０ ３ ５ ｏ ３ ４ ０ ３３ ｏ ３９ ｏ ３ ８ ／ ／ ３ ． ８ ／ ． ６ ／ ． ６ ／ ． ９ ／． ６ ／． ３ ／ Ｔ４ Ｔ５ ／ ０ ３ ２ Ｏ ３ １ ． ４ ／ ． ３ ０ ３Ｏ Ｏ ２０ ． ｌ ／． ８
匡子佑 ・ 大跨度空间桁架体育馆设计方法
・３ ３・
要， 形成交叉格构拱形桁 架 （ 即图 ２ 长 向落地 拱桁架 ； 侧设 ） 两
范围内。表 ２为钢结构 主要 杆件 尺寸。
表 ２ 屋 盖 主 要 杆 件 尺寸
置短 向八字 型次桁架 ， 一端 支撑在长 向落地拱 桁架 上 ， 一端支
撑在框架柱上 ， 并且 外 挑 长 度 约 ６ ４ ． ｍ～ １． ｍ（ ３ 。屋 盖 由 ２４ 图 ）
由于屋面桁架结 构呈 拱形 ， 以主体 结构支 座 不仅 承受 竖 向 所
力， 还会 承受较大的水平 推力 ， 座刚度 直接影 响水平推 力的 支
大小 ， 为了合理 控制拱桁 架的挠度及传递到支座 的推力 。结合
本工程 的特点 ， 计算屋盖时考虑 了三种情况 ：
薄
梁， 并将屋 盖支座反力输 入模 型中分析计 算 ； 钢结构 屋盖采 用
福
建
建
筑
Ｎｏｌ ・２ ０ Ｏｌｌ
Ｆ ｊ ｎ Ａ ｃ ｉ ｃｕ ｅ＆ Ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｕ ｉ ｒ ｈｔ ｔ ｒ ａ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｏ
ＶＯ ｌ・１ Ｏ ６
大 跨 度 空 间 桁 架 体 育 馆 设 计 方 法
匡 子 佑 （ 门合 道 工 程 设 计 集 团 有 限 公 司 厦 福建厦 门 ３１０） ６ ０ ２
构沿长跨度方 向布 置一 榀 三跨 落地 主拱 ， 结合 建筑 造 型 的需
一 ：，月师 收子程生国 作０１出， 稿册年工一 者佑师，家 简结。 程 日０ 期６ 介男８ ２７ 级２ 匡工 注 １７ － ， 构 — ９ ９
图 ２ 长 向 落 地 拱 桁 架
２１年 ｌ ０１ Ｏ期 总第 ｌ Ｏ期 ６
内 力 腹 杆 （ 件 号 ）一 １６ ｋ （３ ） 杆 ３ ０ Ｎ １ ６
５ ４ｍｍ （ ５ ） ９ ８
优势没有发挥 出来 。 ｂ 将 中间支 座完 全约 束 ， 定 支座 位置 Ｘ Ｙ ｚ三 向位 移 ． 假 、、
为０ 。相 比 ａ的结 果 来 看 ， 盖 的 变 形 值 减 小 明显 ， 分 发 挥 屋 充
０ ３ ／ ．０ ． ２ ． ６０ ５ ＝０ ７
０４／．１ ．Ｏ ． ３ ０ ６ ＝０ ７
１ ２ ３ Ｎ／ ３ ９ Ｎ ５ ２ ｋ １ ５ ５ｋ １ １２ Ｎ／ ４ ６ ｋ ６ ４ ｋ １７ ９ Ｎ
两者结果 （ ３ 比较来 看 ， 阶振 动形式基 本一 致 ， 表 ） 各 基底 反力接近 。设计 时对重要杆件如看 台斜梁 、 支承屋盖 的悬臂柱 等进行 了两个软件包络设计 。 ３ ４ 支座假定 ． 本工程是将长 向落地拱 支座 设置在 主体 框架柱顶 （ ４ ， 图 ）
Ｋｕ ｎ ｉ ｏ ａｇＺｙ ｕ
（ ａ ｎＨｏｄ ｒＡ ｃ ｉ ｃｕｅ＆ Ｅ ｇｎ ｅｉｇＤｅｉｎＧｒｕ ｏ Ｔ Ｘｉ ｍｅ ｒｏ ｒｈｔ ｔｒ ｅ ｎ ｉｅｒ ｓ ｏ ｐＣ ．Ｌ Ｄ， Ｘｉ ｎ ３ １０ ） ｎ ｇ ａ ６ ０ ４ ｍｅ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｒｂ ｓｔ ｅｒ ａｏ ａ ｌ ｅｅ ｔ ｎ ｉｅ ｓｏ ｔｅ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ｆｏ ｉ ｉ ａ ｐ ｒｓｃｎ ｅ ｎ ＱｕＪｎ ｔ ， ｔａ ｔ Ｔｈｓ ａ ｅ ｅｃ ｉｅ ｈ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅｓｌｃｉ ｄ ａ ｆｓｅ ｌ ｒ ｃｕ ｅｒｏ ｆＪｎ Ｉ ｎＷ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅ ｔｒｉ ｉｇＣｉｙ ｏ ｓ
项使用要 求 。建 筑面 积 １ ７８ｎ ， ２ ８ ２ ８ ｒ２ 由 ９ ２座 比赛 馆 和训练馆 组成 。训 练 馆 地 上 １层 ； 比赛 馆 地 上 ３层 ， 盖 顶 标 高 为 屋 ２ ． ９ ｍ， ８ ５ ２ 屋盖 整体造型呈现两侧 内凹马鞍形 状 。本文 主要介 绍 比赛馆 的结构设 计 （ １ 。 比赛 馆抗震 设 防分类 为标 准设 图 ） 防类 ， 地 区抗 震设 防烈 度 为 ７度 ， 计 基本 地 震加 速 度 为 该 设 ０ １ ｇ 设计地震分 组为第一组 。框架部分参照框架结构中的大 ．５ ，
小， 但是计算分 析结 果发现屋 盖的变形 不满足 规范 ， 若调 整桁 架矢高和杆件截面达到满 足规范变 形 ， 经济性 差 ， 形桁架 的 拱
长 向落 地 拱 ｚ向位 ５ ｍｍ （ ５ ２ ９ ８） 移值 （ 点号 ） 节 杆 件 弦杆 （ 件 号 ）一２ ８ ｋ ｉ２ 杆 ９ ３ Ｎ（ １ ）
周期 Ｔ１ Ｔ２ Ｔ （ ０ ５ ｌ． ９０ ４ （Ｘ／０ ６ ／ ． ０ ０ ５ Ｘ／ ／ ／ ／ ３ 平 ．ｏ ｏ ４ ／． ８ ． １０ ６ ／ ． ５（ Ｙ 扭 方 向） Ｙ／ Ｙ） Ｙ） 周期 比
基底剪力（ ／ Ｘ Ｙ）
３ 结构 分析 与计 算
３ １ 钢结 构屋盖建模方法 ． 主桁架为空 间弧形结构 ， 水平投影和垂直投影均为规则弧
长 向落地拱桁架 和短 向八 字型次桁架组成 空间桁 架体 系 ， 屋盖 以下为框架结构体 系。为减小屋盖地震作用 下扭 转变形 ， 采取
了两个措施 ： 在屋盖支座上方设置环形桁架作 为水平支撑 ； 在
短 向八字型次桁架两端跨之 间设置水平拉杆 支撑 。
长向落地拱
３ ３ ２ 协 同 计 算 法 ．．
３ ３９ ０软件 计算 ， 用 ＭｉａＧ ｎ７ ３复核并 包络 设计 。钢 ｄ ｓ． 并 ｄ ｓ ｅ ．
结 构 屋 盖 两 种 软 件 主 要 计 算 结 果 见 表 １ 。 表 １ 钢 结 构 屋 盖 主 要 计 算 结 果
计算软件 ３ ３９ ０ ｄｓ ． ＭｉａＧｅ ． ｄ ｓ ｎ７ ３
１ 工 程概 况
曲靖市金麟湾体育 运动 中心位 于曲靖市 南片 开发 区金麟 湾 高尔夫别墅 区的东侧 ， 是一座 以全 民健 身活动为主的社 区体 育 中心 ， 体育 建筑等级丙级 ， 能举 办地 区性运 动会 和全 国单项
向 地撰 落
比赛的体育场馆 。功能设计满 足篮球 、 手球 、 排球 、 羽毛球等各 类 室 内项 目比赛要求 ， 同时兼顾 文艺 演出 、 集会 、 商业活动等各
跨 度公 共 建筑 选用 ， 等 级 为二级 。基础 采用 柱 下独 立基 础 。 抗震
图 ｌ 体 育 中 心 整 体 结构 模 型
２ 结 构形 式
比赛馆屋 盖长跨度方 向为 １ ６ 短跨 度方 向为 ８ ｍ， １ ｍ， ４ 屋脊
突 起 ， 端 八 字 张 开 落 地 ， 脊 左 右 两 侧 内 凹 ， 四周 展 开 。结 两 屋 沿
摘
要： 本文通过 阐述 曲靖 市金 麟湾体育运动 中心 的钢 结构屋盖结构合理选 型思路 ， 论述钢结构屋 盖静力、 动力分析 、 主体与屋盖
整体协 同分 析， 屋盖支座 刚度假 定 以及铸钢节 点有 限元分析和屋盖整体稳定分析 ， 总结 了钢结构 与混凝 土结构大跨度体育馆 的设
计方 法， 以供 类似 工程 参考 。
ｄｓ ｕ ｓ ｓｔ ｅｓａｉ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ａ ａｙ ｉ ｏ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅｒ ｏ ， ｏｌ ｏ ａｉｅａ ａｙ ｉ ｏ ｕ ｊｃ ｎ ｏ ｆ ｓｉ ｎ ｓ ｓｕ ｔ ｎ ｏ ｉ ｓｅ ｈ ｔｔ ｎ ｙ ａ ｃ ｎ ｌｓｓ ｆ ｅｌ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ｆ ｃ ｌ ｂ ｒｔ ｎ ｌｓ ｆ ｂｅ ｔ ｄｒ ｏ ， ｔ ｆ ｅ ｓａｓ ｍｐ ｉ ｆ ｃ ｃ ｓ ａ ｖ ｓ ｓ ａ ｆ ｏ ｒ ｏ ｅ ｒ ｇａ ｄｆ ｉ ｌ ｎ ｎ ｌｓ ｆ ａ ｔ ｔｅ ｊｉｔ ｎ ｖ ｒｌ ｓａ ｉｔ ｎ ｌｓ ｆ ｈ ｏ ， ｕ ｏ ｆｂ ａ ｉ ｎ ｎｔ ｅｅ ｔ ａｙ ｉ ｏ ｓ ｓ ｌ ｏｎ ｄｏ ｅａｌ ｔｂｌ ｙａ ａ ｉ ｏ ｅｒ ｆ ｓ ｍｍａｉ ｓｔｅｄ ｓ ｎｍｅｈ ｄ ｏ ｎ ｉ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｃ ｅ ａ ｉ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｈ ｅ ｉ ｔ ｏ ｆ ｚ ｇ １ｎ — ｓ ａ ｔｄｕ ｏ ｔｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ｎ ｏ ｃｅｅｓｒ ｃｕ ｅ ｒｖｄ ｓ ｅｅｅ ｃ ｏ ｈ ｉ ｌｒ ｒｊｃ． ｏ ｇ ｐ ｎ ｓａ ｉ ｍ ｆ ｅ ｌ ｔ ｃｕ ｅａ ｄ ｃ ｎ ｒｔ ｔｕ ｔ ｒ ，ｐ ｏ ｉｅ ｒ ｆｒｎ ｅｆｒｔ ｅ ｍｉ ｏｅ ｔ ｓ ｒ ａ ｓ ａ ｐ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｐ ｃ ｒｍｅｓｒ ｃｕ ｅ Ｂ ａｉｇ ａ ｓ ｍｅ Ｃ ｓ ｔｅ ｊｉｔ Ｉ ｔｇ ａ ｓａ ｉｔ ｙ ｒ ｓ Ｓ ａ ｅｆ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｅ ｒ ｓ ｕ ａ ｔ ｅ ｌ ｏ ｎｅ ｒｌ ｔｂｌ ｙ ｎ ｓ ｎ ｉ
利用 ＭｉａＧｅ ． 软件将混凝土框架和钢结构屋盖组合 ｄ ｓ ｎ７ ３ 在一起进行协 同计算 。协同计算 和主体 框架简化 计算结 构对
比见 表 ３ 。
表 ３ 主 体 框 架 主 要计 算 结 果
计算软件
图 ３ 短 向八 字 型次 桁 架
Ｐ Ａ 简化计算 ） ＭＳ Ｐ（
ＭＩ ＡＳ 协 同计算） Ｄ （
曲线 ， 建模 时采用编制函数 的方式建模 ， 该方法可 通过调 整角 度大小来调节桁 架节 点 间距离 ， 同时也 可 以灵活 调整 桁架 矢
高； 次桁架 利用 ３ ３ 弧线桁架建模 。 ｄｓ ３ ２ 荷载组合 ． 屋盖荷载主要考虑恒荷 载、 活荷载 、 风荷载 、 温度荷载 。参 考国内工程经验Ⅲ ， 地震荷载和温度荷载不 同时组合 ， 典型荷载 组合为 ：１恒载 ＋活载 ；２ 恒载＋风荷载 ；３ 恒载＋活载 ＋风 （） （） （） 荷载＋地震荷载 ；４ 恒载 ＋活载＋风荷载 ±温度荷载 ； 中活 （） 其 荷载考虑全跨活荷载和半跨活荷载， 温度荷载按照活荷载考虑 。 ３ ３ 计算方法 ． 计算分析采用分算法和协 同计算法 。 ３ ３ １ 分算法 ．． 主体框架采用 Ｐ ＡＰ软件建模 ， ＭＳ 屋盖简化为等 刚度 的钢
关键词 ：空 间桁 架结 构
中 图分 类 号 ： Ｕ３ ３ ３ Ｔ ９ ．
支座假定
铸钢 节点 整体 稳定
文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ４ １ ５ ２ １ ）Ｏ ０ ２ ０ １Ｏ —６ ３ （０ １ ｌ —Ｏ ３ ４
Ｄ ｅ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｏ － ｓ ｎ ｓ ａ ｅｔ ｕ ｓ ｇ ｍ ｎａ ｉ ｍ ｓｇ ｔ ｏ ｆ ｌｎｇ－ ｐａ ｐ ｃ ｒ ｓ ｙ ｓｕ
２２ｋ （１） ７ ０ Ｎ １ ２ １１ｋ （３） ３ ｌ Ｎ １ ６
从计 算结 果 比较来看 ， 五阶各 阶振 型基 本一致 ， 向落 前 长 地拱 桁架最 大位 移点 出现位置相 同 ， 杆件 内力相差 在 １ 的 Ｏ
了拱形的特点 ， 这种 情况 的不 足之处 在于 ， 际结 构柱顶 是有 实 变形 的， 盖支座无 法做到完 全铰 接 ， 座推力较 大且数 值超 屋 支
２１ ０ １年 １ ０期 总第 １ ０期 ６
匡子佑 ・大跨度 空间桁 架体育馆设计方法
过 竖向力 ， 结 构支座设计 困难 ， 结 构支 座附近 腹杆 截面设 钢 钢 计 较大 ， 与桁 架 弦 杆 相 贯 的 难 度 也 会 增 加 ， 体 框 架 柱 需 要 较 主
图 ４ 长 向落 地 拱 桁 架 支 座 示 意 图
ａ ．释放 中间支座柱 顶水平 约束 ， 整个 拱形 的推 力转 移 将 到落地支座上 ， 柱顶 支座设计 简单化 ， 盖对于框 架的影 响减 屋
周 期 Ｔ１ Ｔ２ Ｔ ／ ０ ３ ９ ０ ３ ５ ｏ ３ ４ ０ ３３ ｏ ３９ ｏ ３ ８ ／ ／ ３ ． ８ ／ ． ６ ／ ． ６ ／ ． ９ ／． ６ ／． ３ ／ Ｔ４ Ｔ５ ／ ０ ３ ２ Ｏ ３ １ ． ４ ／ ． ３ ０ ３Ｏ Ｏ ２０ ． ｌ ／． ８
匡子佑 ・ 大跨度空间桁架体育馆设计方法
・３ ３・
要， 形成交叉格构拱形桁 架 （ 即图 ２ 长 向落地 拱桁架 ； 侧设 ） 两
范围内。表 ２为钢结构 主要 杆件 尺寸。
表 ２ 屋 盖 主 要 杆 件 尺寸
置短 向八字 型次桁架 ， 一端 支撑在长 向落地拱 桁架 上 ， 一端支
撑在框架柱上 ， 并且 外 挑 长 度 约 ６ ４ ． ｍ～ １． ｍ（ ３ 。屋 盖 由 ２４ 图 ）
由于屋面桁架结 构呈 拱形 ， 以主体 结构支 座 不仅 承受 竖 向 所
力， 还会 承受较大的水平 推力 ， 座刚度 直接影 响水平推 力的 支
大小 ， 为了合理 控制拱桁 架的挠度及传递到支座 的推力 。结合
本工程 的特点 ， 计算屋盖时考虑 了三种情况 ：
薄
梁， 并将屋 盖支座反力输 入模 型中分析计 算 ； 钢结构 屋盖采 用