本文討論屋蓋為鋼網(wǎng)架或桁架，下部為鋼筋混凝土框架的體育館等空曠建筑結(jié)構(gòu)的設計方法，可供結(jié)構(gòu)設計人員參考。此類結(jié)構(gòu)特點是，體型復雜，大跨度，樓面面積較小，大開洞，屋蓋一般為網(wǎng)架或桁架大跨度鋼屋蓋，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架或框架剪力墻體系。近年來，隨著我國建筑行業(yè)及經(jīng)濟的迅速發(fā)展，像體育館等空曠建筑越來越多，而針對空曠建筑，規(guī)范對其規(guī)定的內(nèi)容不是很多，這就給經(jīng)驗尚未豐富的結(jié)構(gòu)設計人員在初次接觸此類結(jié)構(gòu)時，會造成一時的找不到設計思路，不知道該控制哪些參數(shù)，不知道該注意什么，不知道需要加強什么，概念設計又包括哪些方面等問題。在本文中，本人結(jié)合剛做完的一個實際工程對這類建筑結(jié)構(gòu)設計的方法進行討論，總結(jié)此類建筑的一般設計方法，設計步驟，給結(jié)構(gòu)設計人員在設計此類建筑時以參考，明確設計思路。本文的實例工程是某市職業(yè)中專學校體育館。

1工程概況

本工程所在地的場所抗震設置防烈度為8度(0.20g)，設計地震組為第二級，場所類別為II。該體育館建筑高度為21.77m，中間為比賽運動場所，周圍為觀眾席和局部辦公室，觀眾席為2層，局部辦公室為4層，屋頂為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，體育館剖面顯示圖1。

2概念設計

此類建筑結(jié)構(gòu)應注重概念設計，從整體角度確定建筑結(jié)構(gòu)的整體布局，保證結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。這種建筑概念設計的內(nèi)容包括選擇有利于抗震抗風的結(jié)構(gòu)方案和配置，整個結(jié)構(gòu)是增加剛性還是減少剛性，釋放溫度應力還是硬耐溫應力，盡量使部件處于軸向受力狀態(tài)，充分發(fā)揮材料強度，盡量使部件處于拉伸狀態(tài)，避免穩(wěn)定性問題本工程結(jié)構(gòu)概念設計主要從

2.1加強網(wǎng)架支架下鋼筋混凝土柱

(1)加強柱截面尺寸，截面不得過小，應適當擴大計算所需。本工程采用直徑900mm、1000mm的圓形截面柱，計算的軸壓比最大為0.40。（2）將此柱的抗震等級提高一級。(3)比計算結(jié)果適當放大柱縱筋。(4)柱箍采用全長加密，提高柱的延展性。

2.2對薄弱部分采取強化措施

(1)柱頂環(huán)梁應加大截面，具有足夠的剛性，保證結(jié)構(gòu)的整體性。對于本工程，頂部環(huán)梁截面為400毫米×900毫米。另外，配筋時，環(huán)梁的縱筋需要更多的拉筋來承受拉力。(2)對于周圍的局部地板，當板的寬度較小時，應加強板的厚度和配筋。本工程四程四層的天橋，其寬度僅為1.7m，因此本設計加強了天橋板的設計，板的厚度為150mm雙向拉伸設置。

3設計方法

(1)鋼屋采用鋼結(jié)構(gòu)設計軟件進行建模分析。(2)下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用PKPM鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的相應模塊進行建模分析，將鋼屋頂支點的內(nèi)力輸入柱節(jié)點的內(nèi)力，參加計算。另外，分析時，整體指標的控制和配筋計算應分別設置模型進行計算，兩個模型在建模分析時的主要注意點如下:①整體指標計算模型:網(wǎng)格屋頂用鋼梁輸入，柱上端設置鉸鏈，板厚可設置50mm(主要考慮網(wǎng)格屋頂?shù)淖灾睾蛣傂?，考慮剛性屋頂假設計算整體指標:位移、位移比、周期、周期比②配筋計算模型:網(wǎng)格屋頂按空洞輸入，支架反力按節(jié)點內(nèi)力輸入柱頂，柱頂設置鉸鏈。另外，由于網(wǎng)架的屋頂具有風浮力和縱向地震的作用，提供的支架的反力是從最大正值到最小負值的范圍，x方向和y方向力取最大值/1.2在整個平面的同一方向輸入，輸入正值后全部輸入正值，輸入負值后全部輸入負值，因此根據(jù)以下兩種情況模型分別計算a.體育館Nmax的情況模型:根據(jù)網(wǎng)架提供的支架的反力，將RZ作為負荷的最大值(即向下的壓力的最大值)該模型用于計算梁的配筋，計算柱在壓力狀況下的配筋，計算壓力狀況下的柱底內(nèi)力b.體育館Nmin狀況模型:根據(jù)網(wǎng)架提供的支架反力，以RZ為正最大值(即向上拉力的最大值)，同時取消梁上的墻壁負荷(此時梁上的墻壁負荷是有利的負荷)。該模型用于計算柱在拉力狀況下的配筋的拉力狀況下的柱底內(nèi)力2。

4結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)布置的原則同一般建筑結(jié)構(gòu)一樣，基本要求如下：（1）結(jié)構(gòu)布置宜規(guī)則，對稱，受力明確，傳力合理，途徑不間斷，并應具有良好的整體性，不應采用嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置。(2)盡量設置多條抗震防線。建筑允許設計剪切墻時，應設計剪切墻，將下部結(jié)構(gòu)設計為框架剪切墻結(jié)構(gòu)體系。

5控制指標

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)指標控制:(1)控制結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比、剛性比、層之間的剪切承載力、剪切比、位移角。(2)因此，這種結(jié)構(gòu)是空洞的，開口的結(jié)構(gòu)沒有明顯的層概念，所以位移比、周期比的計算結(jié)果僅供參考，盡量滿足規(guī)范要求。(3)應控制軸壓比、配筋率、配帶率、剪切比等各指標滿足規(guī)范要求。

6考慮溫度作用

對于體育場館等類型的建筑往往為超長結(jié)構(gòu)，溫度作用效應不可忽視，應采用措施減少溫度應力對結(jié)構(gòu)的影響，可通過設置適宜的后澆帶，加大梁板通長筋的配筋率，采用低水化熱的普通硅酸鹽水泥和級配良好的碎石骨料配制混凝土，低溫合攏，加強混凝土養(yǎng)護，采用高效減水劑降低水泥用量，配置適當?shù)臉?gòu)造鋼筋等措施都可以有效地減小施工階段溫度應力以及混凝土收縮的影響。

7結(jié)尾詞

綜上所述，體育館類建筑為空洞，開口結(jié)構(gòu)，體型復雜，應注重概念設計，并在設計過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，積累經(jīng)驗，使這類結(jié)構(gòu)設計合理、安全、經(jīng)濟、適用。本文根據(jù)體育場館結(jié)構(gòu)的設計經(jīng)驗，介紹體育場館類結(jié)構(gòu)的設計過程和方法，為此類結(jié)構(gòu)設計提供一些建議和參考。