葛
迪，王川，涂雨
（同济大学建筑工程系，上海
200092）
收稿日期：2019－01－25
作者简介：葛迪（1994－），男，江苏宿迁人，硕士研究生，主要研究方向：大跨度钢结构。
摘
要：某体育场大跨度挑蓬钢结构项目采用半刚性轮辐式
张拉结构，该体系属于较为新颖的结构体系，结构受力合理，
贴合建筑效果。但是对于影响体系受力的相关参数分析缺少研究，无法为该类型的结构设计提供足够的理论参考。本文利用SAP2000软件对影响该体系变形受力的关键参数（包括飞柱高度、内圈挑檐跨
度等）进行针对性分析研究，以结构在竖向荷载作用下的竖向变形为主要评价指标，探究相关参数的合理取值范围，为类似的工程设计提供设计参考。关键词：挑蓬钢结构；半刚性轮辐式张拉结构；关键参数分析中图分类号：TU393．3文献标志码：A 文章编号：1672－4011（2019）03－0088－02DOI ：10.3969/j.issn.1672－4011.2019.03.044 0前言
随着我国经济的高速发展，人们对于体育、文化、休闲、
展览、交通等生活需求的逐步提升。对于此类大跨度公共建筑，空间钢结构应用最为广泛。随着钢材的广泛运用，网架、网壳、桁架、悬索结构相继出现，在建筑外形更趋多元化的同时，内部结构也更加先进稳定。“轻远”成为大跨度空间结构设计的新主题。近代张拉结构的出现使得大跨度空间结构得到了质的飞跃，
索膜结构、张弦梁、张弦桁架、弦支穹顶、索桁架、索穹顶以其卓越的承载性能与造型优势成为工程师们不懈努力追求的至高追求。本文基于笔者参与设计的某市体育中心体育场项目，来阐述半刚性轮辐式张拉结构在大型体育场挑蓬结构中应用，为以后的工程实践提供了可供参考的依据。
1结构概述
该体育场可容纳35000人。体育场的空间挑蓬结构外
形为马鞍形。根据建筑造型，本结构采用外凸型半刚性轮辐式张拉结构。该结构体系屋盖上部采用刚性构件，
下部由一个内拉环和68条径向索组成。屋面及立面为金属面板。整个挑蓬的剖面投影为230m ˑ240m 的类似圆形。屋盖最高标高约为42m ，屋盖东西看台最大悬挑长度41m ，屋盖南北
看台最小悬挑长度26m ，
见图1 4
。图1
屋盖钢结构轴测图
图2
屋盖钢结构平面尺寸
/m
图3
东侧屋盖钢结构单榀
示意
/m
图4
北侧屋盖钢结构单榀
示意/m
2
荷载取值
2．1
竖向荷载
为施加荷载方便，在屋盖上建立虚面施加面荷载导荷载至框架。屋面荷载具体如下。
1）结构自重：由程序自动加载并计算，并考虑1．1的节点增大系数。
2）附加恒荷载：体育场钢结构屋面采用铝镁锰金属屋
面，屋面恒荷载取值1．0kN /m 2
（包含屋面构造做法、吊顶、灯具），
屋面的采光天窗位置采用玻璃材料，恒荷载取值1．0kN /m 2
，立面为铝板幕墙，局部布置有玻璃，恒荷载平均值折
算为1．0kN /m 2
。
3）活荷载：屋面活荷载取0．5kN /m 2。4）马道荷载：线荷载形式，4kN /m 施加于内圈下弦上。2．2
风荷载
根据
《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）中8．1．2条规定，对于高层建筑、高耸建筑以及对风荷载比较敏感的其
他结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的规定。根据此条规范，风荷载的基本风压取为重现期为100年的基本风压，0．45kN /m 2。2．3地震作用
考虑三个方向的地震作用，分析参数见表1。
表1
地震作用及结构分析参数
地震水平
多遇地震设防烈度地震罕遇地震
地震加速度峰值/gal 110300510水平地震影响系数最大值0．240．681．20场地特征周期/s
0．40
0．40
0．45
3关键参数分析
本文针对影响结构体系受力的关键参数（包括飞柱高
度、内圈挑檐跨度等）进行参数分析，以得到相关参数的较优取值区间。
3．1飞柱高度对于结构变形的影响分析
本文对结构的飞柱（见图5）高度进行参数分析。由于视线要求，图6中A 处飞柱高度最大为9m ，故此处不作变动；B 处飞柱高度（最短飞柱）分别取为4、4．5、5、6m 进行参数分析，探讨最短飞柱高度对于屋盖竖向静力刚度的影响。竖向挠度测点见图7，影响分析见表2。
·
88·
图5
内圈飞柱环图6
飞柱高度参数变化示意图7竖向挠度测点示意
表2飞柱高度对于结构变形的影响分析
工况方案1
（B 处飞柱高度取4m ）方案2
（B 处飞柱高度取4．5m ）方案3
（B 处飞柱高度取5m ）方案4
（B 处飞柱高度取6m ）测点1测点2测点3测点4测点1测点2测点3测点4测点1测点2测点3测点4测点1测点2测点3测点4
S +PＲES 248347－50－702303193736207283111127153198223265S +D +L
－323
－525
－558
－689
－345
－557
－414
－504
－382
－619
－274
－339
－459
－738
－51
－64
注：S 为自重，
D 为附加恒荷载，L 为活荷载。由分析可知，方案3（B 处飞柱高度取5m ），在S +D +L
工况下的竖向变形较小，并且与另外3种方案相比更均匀，因此，B 处飞柱高度取为5m ，在此基础上进行下述分析。3．2内悬挑跨度对于结构变形的影响分析
屋盖悬挑跨度有两部分（轮辐式屋盖和端部挑檐）构成，考虑到看台视线要求的限制，将挑檐跨度适当减少（即把内圈飞柱内收），就可以相应的把飞柱高度适当增加。本文研
究在屋盖总悬挑跨度不变的基础上，
内圈挑檐跨度的变化对于屋盖竖向静力刚度的影响。视线关系见图8，影响分析见
表3
。
图8
飞柱高度与看台视线关系/m
表3内悬挑跨度对于结构变形的影响分析工况方案1
（挑檐跨度15m 方案）方案2
（挑檐跨度10m 方案）测点1测点2测点3测点4测点1测点2测点3测点4S +PＲES 230
319
37
36
164
200
－56
－69S +D +L
－345－557－414－504－374－495－448
－544
方案2（挑檐跨度10m 方案）的大悬挑区域附近的结构竖向变形性能明显改善。
4结论
1）半刚性轮辐式张拉结构是一种刚柔并济，结构效率较高的体育场挑蓬结构体系型式。
2）飞柱最大高度不变的情况下，适当增大最短飞柱的高度也可以改善屋盖在竖向荷载作用下的变形。
3）将内环适当内收，减少内圈挑檐跨度后，大悬挑区域附近的结构竖向变形性能明显改善，结构的竖向静力刚度可以得到有效提高。
4）本文对影响体育场结构体系受力变形的两个关键参数（飞柱高度，
内圈挑檐跨度）进行了针对性分析，该体系中还有其他参数（如马鞍形高差、下弦拉索预应力等）需要在日后进行进一步地研究。
［ID ：007520］
参考文献：［1］
中华人民共和国住房和城乡建设部．钢结构设计标准：GB50017—2017［S ］．北京：中国建筑工业出版社，2017．
［2］中华人民共和国住房和城乡建设部．空间网格结构技术规程：
JGJ7—2010［S ］．北京：中国建筑工业出版社，2010．
［3］张月强．大跨度钢结构设计中常见问题的研究与探讨［J ］．结构
工程师，
2018，34（2）：16－22．欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇欇
（上接第80页）采光天窗
5结论
该地下粮仓经过整体安全性分析，满足结构安全，可以
继续使用。但应对调查发现的病害及损伤及时进行处理。采用挂网喷射混凝土，进行局部加固及防腐处理，可以有效防止旧粮仓病害的继续发生，又提高了粮仓储粮的可靠性。目前我国仍有较多地下粮仓正在使用，该粮仓的安全性分析及病害调查处理，对其他地下粮仓具有重要参考价值。
［ID ：007511］
参考文献：
［1］于文江．旧粮仓综合改造提升储粮功能研究［J ］．粮食储藏，
2014，43（1）：45－47．［2］钱则峰，瞿春霞．某粮仓地坪基础加固工程［J ］．建筑技术开发，2017，44（10）：100－101．［3］杨久俊，黄斌．砖拱屋面粮仓的加固方案［J ］．山西建筑，2007，33（3）：13－14．［4］林拥军，邱秀姣，葛宇东，等．砌体结构安全性模糊层次综合评
价方法［J ］．西南交通大学学报，
2016，51（6）：14－21．·
98·
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议