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以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子》

有关大跨度体育馆屋盖结构设计探析

摘要：本文结合某大跨度体育馆的管桁架屋盖结构设计工程设计,介绍空

间管桁架结构的计算方法、主桁架平面布置及支撑平面布置、主桁架设计、杆件

及节点设计和屋面排水沟节点设计等内容。所得出的结论具有一定的指导意义和

工程应用价值。

关键词:结构设计;空间管桁架;相贯节点

空间管桁架造型别致新颖,具有优秀的静、动力特性和良好的经济技术

指标,施工方便。非常适用于复杂多变的建筑形式。空间管桁架既可以很好地满

足建筑要求,又能够使结构达到安全、适用、经济等性能指标,符合钢结构的最

新设计理念,现在已经被大量地应用在大跨度公共建筑中。管桁架中钢管截面具

有一系列独特的优越性能,主要有以下几个方面:

(1)圆管和方管的管壁一般较薄,截面回转半径较大,故抗压和抗扭性能

好。对称截面形式使得截面惯性矩对各轴相同,有利于单一杆件的稳定设计。截

面的闭合提高了抗扭刚度,对板件局部稳定性而言,闭合截面也优于有悬挑板件

的开口截面。在许多场合下,建筑师也愿意利用钢管外观简洁的特点表达其建筑

意图。

(2)在截面积相同的型钢中,钢管外表面积最小,这就使得钢管与大气的接

触面积最小,加之钢管往往会两端封闭,内部不会生锈,这就大大减少了防腐防

火涂层的材料消耗和涂装工作量。而且钢管结构较易于清刷、油漆,故维护更为

方便。

(3)钢管截面的流体动力特性好。承受风力或水流等荷载作用时,荷载对钢

管结构的作用效应比其它截面形式结构的效应要低得多。

(4)钢管加工便利。随着多维数控切割技术的发展,钢管的相贯线切割已经

不再是难题,国内许多钢结构加工厂家已经掌握了这项技术。

鉴于这种结构体系的优点及大量的工程案例,在某多层大跨体育馆的屋盖

钢结构设计中拟采用这种结构体系。

某中学多层大跨体育馆坐南朝北,东西长约85m,南北宽约47m,建筑面积

约为7680m2,总共四层。下部结构为多层普通钢筋混凝土框架结构,屋盖采用

空间管桁架结构。由羽毛球馆、篮球馆、排球馆及配套用房组成。建筑物重要类

别为乙类,工程设计的使用年限为50年。建筑结构的安全等级为二级、钢结构

的耐火等级为一级,抗震设防烈度为6度。

1结构体系布置

体育馆钢屋盖结构采用倒三角形空间管桁架结构体系,一共由8榀单独的三

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角桁架组成，跨度为39m左右。屋面板采用能够自动锁边的铝镁锰金属屋面板,

屋盖采用双坡排水方案,结构找坡。

与平面桁架相比,倒三角形空间管桁架的稳定性及工作性能均更为优良,但

仍属于单向受力结构,其平面外刚度和稳定性稍差。因此,屋盖支撑体系的设置

必不可少。屋盖支撑体系不但可以保证屋盖刚度、空间整体性及几何稳定性,还

可以对弦杆提供侧向支撑点,承担纵向水平荷载。为此,在主桁架与主桁架之间

支座附近的两个网格内布置连接桁架,类似于普通屋盖结构的纵向支撑。同时在

桁架跨度内同时在上下弦均匀布置3道水平刚性系杆,在B-D轴、B-S轴靠近

山墙一侧两榀桁架之间布置横向支撑,在B-L轴靠近隔墙两侧分别在两榀桁架

之间布置横向支撑,在B-2轴、B-9轴与山墙间的桁架中间位置布置2个网格

的纵向支撑,以上措施用于提高主