鹽城市體育館結構設計及若干問題的研究.pdf

1、本文以鹽城市體育館工程為背景，從該工程整體結構設計的角度出發(fā)，討論了此類大跨度公共建筑的屋蓋設計方法；鋼結構屋面與混凝土底盤兩種結構形式的共同工作問題：超長框架結構中溫度、收縮應力分析和裂縫控制措施以及實施效果。 1、鹽城體育館屋面網(wǎng)殼形狀比較復雜，設計時先用MST2000程序進行網(wǎng)殼的初步計算，確定其截面尺寸，再結合下部混凝土結構的實際情況用ANSYS做整體分析。包括：靜力分析、水平地震下的反應譜分析、穩(wěn)定性分析。在靜力計算中

2、主要考慮恒載、活載、風荷載和溫度變化，經(jīng)ANSYS分析得到各工況組合下桿件應力的最大和最小值以及網(wǎng)殼的位移，驗證和調(diào)整初步設計確定的桿件尺寸。穩(wěn)定性分析時先用特征值屈曲分析方法對整體結構進行線性屈曲分析，在此基礎上，考慮桿件的初始幾何缺陷與殘余應力的不利影響，并分別考慮材料線性和非線性兩種情況。作結構非線性的屈曲分析。結果顯示該網(wǎng)殼在使用荷載下的穩(wěn)定性有足夠保證。 2、由于鹽城體育館抗震等級高，固定看臺為大面積斜板，不同于常規(guī)的

3、有明確分層的結構，柱頂空間環(huán)梁和柱的內(nèi)力分析比較復雜。設計時在SATWE和PMSAP程序計算的基礎上用ANSYS程序建立比較真實的模型對結構作整體分析，找出混凝土框架中抵抗水平力的薄弱環(huán)節(jié)即訓練場上方，有針對性地采取加強措施。文中還對受屋面網(wǎng)殼影響最大的支撐柱和柱頂空間環(huán)梁進行詳細分析，找出最不利內(nèi)力。根據(jù)環(huán)梁內(nèi)力以軸向拉力為主，支撐柱的彎矩較大的特點，在環(huán)梁中施加預應力，提高梁的抗拉力，部分抵消外荷載產(chǎn)生的拉應力和柱根彎矩，改善支撐柱

4、的受力狀況，提高結構的整體性和抗震性能。 3、鹽城市體育館二層面積18000平方米，不留伸縮縫，混凝土的收縮應力不容忽視，外露的大平臺在季節(jié)溫差以及晝夜溫差下會產(chǎn)生很大的應力，由此帶來溫度、收縮應力的計算和混凝土結構的裂縫控制問題。本文利用ANSYS和PMSAP兩種有限元程序對體育館工程的溫度、收縮應力進行定量分析，找出其分布規(guī)律及大小。 4、根據(jù)計算分析結果，采取一系列抵抗溫度、收縮應力、控制裂縫的措施。如采用優(yōu)化混凝

5、土的配合比：摻入合適的外加劑；對施工時混凝土的澆筑和養(yǎng)護以及后澆帶的留設作出控制要求；屋面、外墻作保溫隔熱處理等措施來減小收縮量和溫差，降低溫度收縮應力。通過合理配置樓板和梁鋼筋、對結構施加雙向預應力，抵消大量的拉應力，控制樓板不發(fā)生肉眼可見裂縫，以達到“不裂”的目的。 5、為了對上述各種措施的實施效果進行驗證，在該工程的樓板和柱內(nèi)埋設傳感器檢測混凝土的應力變化規(guī)律，根據(jù)檢測結果，發(fā)現(xiàn)預應力的施加效果和隨著環(huán)境溫度變化而變化的混