淺析某大學體育館網殼設計

胡國彬

（泉州中澤房地產開發有限公司 福建泉州 362000）

1 工程概況

上海某大學體育館位于上海市松江區

大學城內，是學校內基礎設施項目之一。工程設籃球比賽及訓練場地，建成后能承接籃球、羽毛球、排球等比賽。體育館可容納觀眾1630人。建成后的外貌。建成后的外貌方案見圖1。

圖1 外貌方案圖

工程屋蓋造型新穎，外形由成階梯狀的疊加園拱組成。屋蓋為平面兩條圓弧線，脊為一條圓弧線，沿脊的方向形成無數個圓組成的空間曲面。完整的平面長軸為76.5m，短軸60.8m。屋蓋結構采用四角錐螺栓球節點鋼管網殼，網殼投影面積為4441m2，上弦支撐最大跨度60.8m。平剖面見圖2。

圖2 剖面圖

2 網殼設計

2.1 結構選型及布置

工程屋蓋設計采用四角錐焊接空心球節點鋼管網殼，網格尺寸4250mm×3400mm，網殼厚3.5m。網架形式按建筑造型需要，縱向剖面每隔4250mm，網格上下弦節點提高0～900mm，保持同一個斜率呈斜直線，使得剛度保持連續。

橫剖面為連續的光滑拋物線曲線，保持剛度沒有突變。因而主受力網架的剛度在縱橫兩個方向上是連續的，形成整體性較好的近似于空間受力的柱面網殼。

為了滿足立面造型中屋面階梯狀的層層疊加的外觀，從建筑采光需要，節約能源，考慮盡量利用自然光源的要求，在弦節點處，設置了采光天窗，由屋面次結構組成，結構布置見。使得屋面板在每一個柱距8500內，沿縱向呈水平，

橫斷面仍呈拋物線。剖面同時建筑造型在屋蓋的中部設置了小圓拱狀的側向采光天窗，在網架設計時將此圓弧部分做成小網架，與主網架連續，參與網架整體計算。

2.2 支承條件

由于網殼結構對邊緣支承構件相當敏感，支承構件除保證可靠傳遞豎向反力外，尚應滿足抵抗側向水平位移的約束條件。

圖3

本工程網殼縱邊支承設置在鋼筋混凝土柱頂并利用建筑物外立面造型需要設置Y型斜撐，使下部主體結構可承受較的水平推力和豎向壓力。所以設計假定支承為橡膠支座。

3 網殼的計算分析

在結構計算中，考慮的荷載（作用）包括結構自重、屋面恒載、屋面活載、風荷載、溫度變化，地震作用。因為雪荷載小于不上人屋面活荷載取值，所以不考慮雪荷載，只考慮屋面活載。

荷載作用如下：

①上弦恒載0.5kN/m2（不含網架自重）下弦恒載0.3kN/m2馬道荷載0.2kN/m2；②基本風壓為0.55kN/m2；③屋面活載0.5kN/m2；④溫度作用按±25計算；⑤抗震設防烈度取Ⅷ度，近震，IV類場地。根據規范進行了10種主要工況組合。

結構分析采用微機板SFCAD軟件，網架支座采用橡膠支座。在荷載最不利組合下，網架的最大撓度理論值為60mm，變形率為1/1000。網架桿件最大內力值：拉力455.0kN，壓力563.0kN。支座位移橫向19mm，縱向6mm，最大水平力300kN。網殼的整體穩定滿足要求。

4 主要經濟技術指標

4.1 鋼材選用

在確保網殼結構的強度、剛度和整體穩定均滿足設計規范、規定前提下，通過結構優化計算，同時考慮施工備料，經反復調整最終選用的鋼管有 9種（規格為 φ75.5×3.75～φ219×6），螺栓球 9種（規格 D110～D300），鋼管采用Q235B，螺栓球采用45號鋼。

4.2 鋼材用量指標

體育館用鋼材170t，按屋蓋投影面積計算用鋼量38.3kg/m2。

5 結語

在進行大型公共建筑設計時，結構設計應充分考慮建筑的平面功能和立面造型與結構受力特點的關系，使結構選型能有機與建筑設計相配合。