肖旺輝

中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司（430064）

綜合運(yùn)動(dòng)中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖旺輝

中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司（430064）

由于使用大跨結(jié)構(gòu)，某綜合運(yùn)動(dòng)中心施工中使用鋼骨混凝土梁、柱，通過(guò)對(duì)比研究地震作用下結(jié)構(gòu)性能，提出鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)在大跨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一般方法及處理措施，以確保鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)安全性。

大跨結(jié)構(gòu)；鋼骨混凝土；性能設(shè)計(jì)

1 工程概況

二炮指揮學(xué)院綜合運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)中心建筑效果圖

圖2 2層結(jié)構(gòu)平面圖

該工程設(shè)計(jì)使用年限50年，抗震設(shè)防烈度為6度[1]，抗震設(shè)防類別為丙類[2]，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05 g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，特征周期為0.35 s。風(fēng)荷載50年一遇基本風(fēng)壓為0.35 kN/m2，地面粗糙度類別為B類。

2 結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析

結(jié)構(gòu)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(qiáng)度等級(jí)分別為C40、C 35。

2.1 鋼骨梁設(shè)計(jì)

對(duì)結(jié)構(gòu)大跨梁在正常使用狀態(tài)下?lián)隙燃傲芽p寬度進(jìn)行驗(yàn)算（見(jiàn)表1），抗震計(jì)算梁撓度及裂縫滿足規(guī)范[3]要求。由于跨中撓度計(jì)算值過(guò)大，工程設(shè)計(jì)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(guī)范[4]要求。

表1 21 m跨鋼骨混凝土梁撓度及裂縫計(jì)算結(jié)果

表2 21 m跨鋼骨混凝土梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果

2.2 鋼骨混凝土柱設(shè)計(jì)

圖3 鋼骨構(gòu)件斷面圖

圖4 栓釘布置圖

為增加框架部分的抗震能力，對(duì)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(nèi)在鋼骨上設(shè)置栓釘抗剪連接件（如圖4）;2）對(duì)底層、二層框架柱進(jìn)行中震彈性設(shè)計(jì); 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(duì)混凝土的約束,提高混凝土的軸心抗壓強(qiáng)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(wú)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(jì)算結(jié)果和躍三層計(jì)算結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)構(gòu)造措施，保證上下層柱、梁與柱剛性連接。

2.3 樓板加強(qiáng)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(cè),羽毛球館在二層走道左側(cè)，樓板不連續(xù)，形成樓板開(kāi)大洞。計(jì)算時(shí)將周邊開(kāi)大洞的樓板按彈性膜簡(jiǎn)化，并考慮雙向地震作用、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)平面外的不利影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)走道周邊梁剛度，梁寬加至350 mm，箍筋為4肢箍。

2.4 整體計(jì)算

由本工程較為復(fù)雜,二層樓面為21 m大跨鋼骨混凝土梁板式結(jié)構(gòu)樓板,三層屋蓋為48 m大跨倒三角型立體鋼管桁架鋼結(jié)構(gòu)，大跨結(jié)構(gòu)需達(dá)到一定的抗震性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此要采取合理的計(jì)算分析方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，保證結(jié)構(gòu)安全。

依據(jù)工程抗震性能設(shè)計(jì)要求，對(duì)本工程主要進(jìn)行以下幾種情況的計(jì)算分析:小震作用下結(jié)構(gòu)整體反應(yīng)譜分析；小震作用下結(jié)構(gòu)整體彈性時(shí)程分析;中震作用下構(gòu)件承載能力（考慮豎向地震），按震型分解反應(yīng)譜法計(jì)算。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱部位，按照抗震性能設(shè)計(jì)目標(biāo)的參考方法,保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全。對(duì)大跨結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜部位，充分利用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的思想，保證傳力途徑簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造措施，使結(jié)構(gòu)滿足大震不倒的要求。

[1]GB 50011-2010,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版設(shè),2010.

[2]GB 50223-2008,建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版設(shè),2007.

[3]GB 50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版設(shè),2010.

[4]YB 9082-2006,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:冶金工業(yè)出版設(shè),2007.