室內運動場鋼結構設計與思路分析

　　1.工程概況
    長治清華廠室內運動場是一面積較小且包含有籃球場、羽毛球場、乒乓球場及健身器材等的一個綜合性體育運動場所，結構形式為單層平面拱形桁架結構；總建筑面積約3090m2，室內建筑面積約2530 m2，平面建筑尺寸為長57.7m，寬52.9m，總高17.08m。本工程是在有所局限的地理位置上設計出有自己特色的建筑結構，其立面布置見圖1所示。

    本工程是由鋼柱、鋼桁架及柱間支撐、水平支撐組成的鋼框架支撐體系，主體結構由H型鋼鋼柱、鋼管平面桁架、支撐及系桿組成，墻面次結構為冷彎薄壁C型鋼，屋面次結構為矩形型鋼；維護結構采用現場復合保溫板，即金屬波紋外板+玻璃絲保溫棉+金屬波紋內板。

    本工程用鋼量統計，主結構總用鋼量約140.4t，次結構用鋼量約42.9t，基礎錨栓用鋼量約4t，結構總用鋼量為187.3t，平均用鋼量（含錨栓）為60.6Kg·m-2；本工程結構緊湊，造型美觀，經濟效益較好。該工程由山西省長治市航建建筑安裝公司承建。

    2.結構選型與分析
    2.1  結構選型
    本工程所處的地理位置是廠舊鍋爐房拆遷后所剩下的一塊地方,周圍都是樓房或建筑物，為了充分利用現有的建筑空間，它的平面形狀已被確定，見圖2所示。建筑長度為57.7m，寬度為52.9m，因此就要求在有限的區域內建造出符合各功能要求且具有現代外型的一個室內綜合性運動場所。

    本工程設計有三種方案，最初方案是主結構的柱子采用混凝土柱，屋面采用大跨度壓型鋼板拱形結構形式；但經過進一步的查閱資料[1]和調研發現，此結構容易失穩，目前國內已有多個工程在冬季大雪壓頂的時候塌落，其主要原因是由于半跨雪荷載引起局部失穩（半跨雪荷載容易引起下殼體失穩），因此該方案被否定。

在后面的兩種設計中,主結構均為空間桁架形式,區別主要在內部的桁架結構形式；方案二采用三角形拱形桁架，而方案三采用平面拱形桁架。

     方案二采用空間桁架結構（倒三角形桁架），見圖4所示，三角形空間桁架截面尺寸見1-1桁架截面圖；在2~7軸該空間桁架跨距為56.75m（直接從A軸到C軸），截面高度為1700mm，上弦桿間距為1300mm，下弦桿直徑選用φ219×12，上弦桿直徑選用φ168×8，腹桿直徑選用φ89×5；在1、8、9軸的桁架截面高度為1500mm，且由于該建筑所在位置的限制，它的柱距選用6.5m；對三角形空間桁架而言，它的優勢是大跨度大空間時才能體現其合理的性價比（一般柱距在9m以上），才能體現它的造型美觀、承載合理和明顯的經濟效益；在本方案中的柱距為6.5m，如果采用此三角形空間桁架，將會使屋面桁架布置過密，用剛量大，經濟成本較高，因此該方案被否定。

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