章增當(dāng)

摘要：對于實際工程，要考慮結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、適用性，以及便于施工設(shè)計等條件，從結(jié)構(gòu)方案的選型、計算分析和施工圖設(shè)計，每個環(huán)節(jié)都進(jìn)行優(yōu)化。本文介紹了瑞安市體育中心游泳館的鋼桁架設(shè)計分析、結(jié)構(gòu)荷載、節(jié)點設(shè)計、防腐防火處理。

關(guān)鍵詞：游泳館、鋼桁架、結(jié)構(gòu)設(shè)計

Abstract: the practical engineering, want to consider the structure of the economy, safety, applicability, and facilitating construction design conditions, from the structure of the selection of the scheme, the computation analysis and construction drawing design, every link is optimized. This paper introduces the ruian sports center swimming pool of steel truss design analysis, structure load node design, anticorrosion, fire prevention.

Keywords: swimming pool, steel truss, structure design

中圖分類號：TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，夏季外出旅游度假是現(xiàn)代生活的重要組成部分。人們對旅游目的地入住酒店的環(huán)境、娛樂、安全、客房和配套設(shè)施的功能等方面不僅提出了要求，而且對夏季降溫，游泳館設(shè)施也提出了要求。建筑行業(yè)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)的迅猛發(fā)展是實現(xiàn)生活現(xiàn)代化、旅游環(huán)境舒適化、安全化提供了可靠的保障。

1 工程概況

瑞安市游泳館位于瑞安市體育中心內(nèi)，體育路以南，交通便利。游泳館總建筑面積15190m2，側(cè)面造型如同婉延流水，獨具流線型。建筑作為瑞安市象征性建筑，其室內(nèi)和建筑造型具有簡潔，明快，大方，美觀的特點。游泳館屋面波瀾起伏（圖1），整體高度控制上為南低北高，并且設(shè)計了大小不等諸如水泡的球冠面屋頂天窗，自由的分散在屋頂。應(yīng)合了水的柔和之美和自由之美。

圖1 瑞安游泳館效果圖

游泳館三層為泳池，設(shè)置了一個標(biāo)準(zhǔn)池（25mx50m）和小型練習(xí)池(20mx25m)，可以承辦正式比賽。屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)跨度為47m。根據(jù)室內(nèi)檢修的要求，必須設(shè)置一定高度的檢修走道（馬道）。結(jié)構(gòu)采用Q235空間鋼管桁架，桁架節(jié)點沒有采用球節(jié)點和節(jié)點連接板，而是采用最簡潔的焊接球節(jié)點。

2 設(shè)計分析

游泳館屋蓋結(jié)構(gòu)為倒三角形空間桁架。為了美觀，桁架上弦兩根鋼管到支座處與單根下弦鋼管交為一點。從鋼結(jié)構(gòu)平面布置圖（圖2）可知，結(jié)構(gòu)縱向有兩道桁架既可作為結(jié)構(gòu)的縱向支撐，又可當(dāng)作馬道使用。為保證建筑的采光效果，3軸左邊和11軸右邊各有一跨較低的屋面，其與主桁架連接見B-B剖面。屋面板采用現(xiàn)場復(fù)合的彩色夾色鋼板。結(jié)構(gòu)計算模型為空間桁架，結(jié)構(gòu)分析采用同濟(jì)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究室研制開發(fā)的空間結(jié)構(gòu)計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)（3D3S9.0)進(jìn)行滿應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)平面布置圖

2.1 結(jié)構(gòu)荷載

恒載：鋼結(jié)構(gòu)、屋面、檢修平臺和燈具等設(shè)備的重量取1.0kN/m2。

活載：屋面活荷載取0.5 kN/m2；馬道荷載取1.0 kN/m2。

風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓取0.6 kN/m2。

抗震設(shè)防烈度：6度。

荷載組合：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時，必須考慮幾種荷載同時作用的可能性。本工程考慮以下4種荷載組合：1.2恒載+1.4活載；1.2恒載+1.4風(fēng)載；1.2恒載+1.4*0.85活載+1.4*0.85風(fēng)載；1.2恒載+1.4活載+1.3地震荷載；

2.2 結(jié)構(gòu)分析

采用曲線拱空間鋼管桁架，不但造型美觀符合建筑要求，而且合理利用桁架受力特點，使得桿件內(nèi)力較均勻，撓度小，結(jié)構(gòu)跨度大，整體性好，且節(jié)省鋼材；

計算結(jié)果表明，恒載和活載的第一種組合起控制作用；

在滿足設(shè)計分析的條件下，桿件的外形尺寸關(guān)系到室內(nèi)視覺效果。經(jīng)建筑師認(rèn)可后，上、下弦桿件分別選用Φ299x16和Φ351x16無縫鋼管，桁架立面腹桿和上弦平面桿件均選用Φ140x9無縫鋼管；

3 節(jié)點設(shè)計

經(jīng)計算分析確定桿件截面后，節(jié)點的構(gòu)造處理成為關(guān)鍵。根據(jù)本工程的特點，鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點做法有相貫節(jié)點形式，鋼結(jié)構(gòu)支座與混凝土的連接采用常見的預(yù)埋螺栓方案。

在桿件內(nèi)部，絕大部分節(jié)點采用鋼管直接焊接的相貫節(jié)點，典型的節(jié)點形式如圖" 所示。它具有構(gòu)造簡單、簡潔明快的特點，但相貫線的切割對施工要求較高，施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到節(jié)點強(qiáng)度及

結(jié)構(gòu)安全度是否能達(dá)到設(shè)計的要求，必須專門進(jìn)行節(jié)點強(qiáng)度驗算，以保證結(jié)構(gòu)安全。

圖3 典型的直接焊接相貫節(jié)點

4 防腐防火處理

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除在結(jié)構(gòu)選型、截面組成以及鋼材材質(zhì)方面予以注意外，尚應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境及其重要程度，采取相應(yīng)的防腐蝕措施。

游泳館的環(huán)境比較潮濕，空氣中含有一定的腐蝕成分，鋼結(jié)構(gòu)的防腐要求比一般建筑物高。所以，從鋼材及其截面的選用、基層除銹方法的確定、多層涂料的比較和選擇等方面，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)防火的要求，進(jìn)行了多方面細(xì)致的工作，最終確定了具有多重保護(hù)手段的做法。

鋼材的選用：主要結(jié)構(gòu)選用圓形封閉截面，屋面檁條使用矩形封閉截面，節(jié)點采用直接焊接的相貫連接，將鋼構(gòu)件與外界的接觸面———腐蝕面減小到最小程度。

除銹方法：設(shè)計要求鋼構(gòu)件在出廠前進(jìn)行噴砂處理，質(zhì)量達(dá)到《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》（GB8923-88）中的Sa2.0等級。

鋼構(gòu)件除銹后，基層防銹采用無機(jī)富鋅類底漆2遍，厚80μm，環(huán)氧云鐵中間層40μm。

防火涂料：室內(nèi)部分采用SF超薄型防火涂料厚1.5 mm（保一級防火2小時）；室外部分采用BS52-12丙烯酸聚氨酯（俗稱可復(fù)漆），面漆厚80μm。

5 結(jié) 語

瑞安市游泳館的鋼結(jié)構(gòu)屋面，在滿足功能、室內(nèi)視覺效果和建筑造型的前提下，結(jié)構(gòu)選用Q235 鋼管空間桁架，并從結(jié)構(gòu)外觀形式、內(nèi)部節(jié)點構(gòu)造上，充分體現(xiàn)出大跨度鋼結(jié)構(gòu)簡潔、明快、大方的特點。室內(nèi)外露鋼結(jié)構(gòu)顏色選用天藍(lán)色，屋面板內(nèi)板采用白色壓型鋼板，墻面采用亞白色。進(jìn)入游泳池，仿佛置身于大海一樣。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。