綜合運動中心結構設計

肖旺輝

中煤科工集團武漢設計研究院有限公司（430064）

綜合運動中心結構設計

肖旺輝

中煤科工集團武漢設計研究院有限公司（430064）

由于使用大跨結構，某綜合運動中心施工中使用鋼骨混凝土梁、柱，通過對比研究地震作用下結構性能，提出鋼骨混凝土結構在大跨結構設計中的一般方法及處理措施，以確保鋼骨混凝土結構安全性。

大跨結構；鋼骨混凝土；性能設計

1 工程概況

二炮指揮學院綜合運動中心地下一層、地上三層，總建筑高度23.920 m，總建筑面積33 137.95 m2，地下總建筑面積16 936.59 m2，地上總建筑面積16 201.36 m2，一層為乒乓球館和游泳池，二層為羽毛球館，三層局部為健身房如圖1。

圖1 綜合運動中心建筑效果圖

圖2 2層結構平面圖

該工程設計使用年限50年，抗震設防烈度為6度[1]，抗震設防類別為丙類[2]，設計基本地震加速度為0.05 g，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，特征周期為0.35 s。風荷載50年一遇基本風壓為0.35 kN/m2，地面粗糙度類別為B類。

2 結構計算與分析

結構采用鋼骨混凝土梁、柱，梁中鋼骨為H型鋼，截面為1 000×400×14×18。柱中采用十字型工字鋼，截面為700×350×12×14。鋼材均為Q345B，柱、梁混凝土強度等級分別為C40、C 35。

2.1 鋼骨梁設計

對結構大跨梁在正常使用狀態下撓度及裂縫寬度進行驗算（見表1），抗震計算梁撓度及裂縫滿足規范[3]要求。由于跨中撓度計算值過大，工程設計采取了一定的起拱，鋼骨混凝土梁起拱高度為30 mm。鋼骨混凝土梁含鋼率為3.3%，滿足規范[4]要求。

表1 21 m跨鋼骨混凝土梁撓度及裂縫計算結果

表2 21 m跨鋼骨混凝土梁內力計算結果

2.2 鋼骨混凝土柱設計

圖3 鋼骨構件斷面圖

圖4 栓釘布置圖

為增加框架部分的抗震能力，對鋼骨混凝土柱采取以下措施:1）在受力較大處，底層、二層樓面上下各2.5 m范圍內在鋼骨上設置栓釘抗剪連接件（如圖4）;2）對底層、二層框架柱進行中震彈性設計; 3）控制柱軸壓比，保證柱的塑形變形能力和框架抗倒塌能力；4）利用矩形符合箍筋對混凝土的約束,提高混凝土的軸心抗壓強度和混凝土的受壓極限變形能力；5）游泳池在一層，周邊與走道無連接框架柱形成拔高至三層的躍層柱，這種柱子分別按分層計算結果和躍三層計算結果進行包絡設計，并加強構造措施，保證上下層柱、梁與柱剛性連接。

2.3 樓板加強措施

由于游泳池、羽毛球館上空均為大跨空間,游泳池在一層走道右側,羽毛球館在二層走道左側，樓板不連續，形成樓板開大洞。計算時將周邊開大洞的樓板按彈性膜簡化，并考慮雙向地震作用、扭轉效應對結構平面外的不利影響。結構設計中采取以下措施:1）二層走道處樓板厚度加厚至150 mm，雙層雙向配筋；2）增強走道周邊梁剛度，梁寬加至350 mm，箍筋為4肢箍。

2.4 整體計算

由本工程較為復雜,二層樓面為21 m大跨鋼骨混凝土梁板式結構樓板,三層屋蓋為48 m大跨倒三角型立體鋼管桁架鋼結構，大跨結構需達到一定的抗震性能化設計目標，因此要采取合理的計算分析方法對結構進行計算分析，保證結構安全。

依據工程抗震性能設計要求，對本工程主要進行以下幾種情況的計算分析:小震作用下結構整體反應譜分析；小震作用下結構整體彈性時程分析;中震作用下構件承載能力（考慮豎向地震），按震型分解反應譜法計算。

3 結語

對不規則結構設計時,應對結構薄弱部位，按照抗震性能設計目標的參考方法,保證結構設計安全。對大跨結構受力復雜部位，充分利用結構概念設計的思想，保證傳力途徑簡單，簡化設計，設計中應加強構造措施，使結構滿足大震不倒的要求。

[1]GB 50011-2010,建筑抗震設計規范[S].北京:中國建筑工業出版設,2010.

[2]GB 50223-2008,建筑工程抗震設防分類標準[S].北京:中國建筑工業出版設,2007.

[3]GB 50010-2010,混凝土結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版設,2010.

[4]YB 9082-2006,鋼骨混凝土結構技術規程[S].北京:冶金工業出版設,2007.