浅析某大学体育馆网壳设计

胡国彬

（泉州中泽房地产开发有限公司 福建泉州 362000）

1 工程概况

上海某大学体育馆位于上海市松江区

大学城内，是学校内基础设施项目之一。工程设篮球比赛及训练场地，建成后能承接篮球、羽毛球、排球等比赛。体育馆可容纳观众1630人。建成后的外貌。建成后的外貌方案见图1。

图1 外貌方案图

工程屋盖造型新颖，外形由成阶梯状的叠加园拱组成。屋盖为平面两条圆弧线，脊为一条圆弧线，沿脊的方向形成无数个圆组成的空间曲面。完整的平面长轴为76.5m，短轴60.8m。屋盖结构采用四角锥螺栓球节点钢管网壳，网壳投影面积为4441m2，上弦支撑最大跨度60.8m。平剖面见图2。

图2 剖面图

2 网壳设计

2.1 结构选型及布置

工程屋盖设计采用四角锥焊接空心球节点钢管网壳，网格尺寸4250mm×3400mm，网壳厚3.5m。网架形式按建筑造型需要，纵向剖面每隔4250mm，网格上下弦节点提高0～900mm，保持同一个斜率呈斜直线，使得刚度保持连续。

横剖面为连续的光滑抛物线曲线，保持刚度没有突变。因而主受力网架的刚度在纵横两个方向上是连续的，形成整体性较好的近似于空间受力的柱面网壳。

为了满足立面造型中屋面阶梯状的层层叠加的外观，从建筑采光需要，节约能源，考虑尽量利用自然光源的要求，在弦节点处，设置了采光天窗，由屋面次结构组成，结构布置见。使得屋面板在每一个柱距8500内，沿纵向呈水平，

横断面仍呈抛物线。剖面同时建筑造型在屋盖的中部设置了小圆拱状的侧向采光天窗，在网架设计时将此圆弧部分做成小网架，与主网架连续，参与网架整体计算。

2.2 支承条件

由于网壳结构对边缘支承构件相当敏感，支承构件除保证可靠传递竖向反力外，尚应满足抵抗侧向水平位移的约束条件。

图3

本工程网壳纵边支承设置在钢筋混凝土柱顶并利用建筑物外立面造型需要设置Y型斜撑，使下部主体结构可承受较的水平推力和竖向压力。所以设计假定支承为橡胶支座。

3 网壳的计算分析

在结构计算中，考虑的荷载（作用）包括结构自重、屋面恒载、屋面活载、风荷载、温度变化，地震作用。因为雪荷载小于不上人屋面活荷载取值，所以不考虑雪荷载，只考虑屋面活载。

荷载作用如下：

①上弦恒载0.5kN/m2（不含网架自重）下弦恒载0.3kN/m2马道荷载0.2kN/m2；②基本风压为0.55kN/m2；③屋面活载0.5kN/m2；④温度作用按±25计算；⑤抗震设防烈度取Ⅷ度，近震，IV类场地。根据规范进行了10种主要工况组合。

结构分析采用微机板SFCAD软件，网架支座采用橡胶支座。在荷载最不利组合下，网架的最大挠度理论值为60mm，变形率为1/1000。网架杆件最大内力值：拉力455.0kN，压力563.0kN。支座位移横向19mm，纵向6mm，最大水平力300kN。网壳的整体稳定满足要求。

4 主要经济技术指标

4.1 钢材选用

在确保网壳结构的强度、刚度和整体稳定均满足设计规范、规定前提下，通过结构优化计算，同时考虑施工备料，经反复调整最终选用的钢管有 9种（规格为 φ75.5×3.75～φ219×6），螺栓球 9种（规格 D110～D300），钢管采用Q235B，螺栓球采用45号钢。

4.2 钢材用量指标

体育馆用钢材170t，按屋盖投影面积计算用钢量38.3kg/m2。

5 结语

在进行大型公共建筑设计时，结构设计应充分考虑建筑的平面功能和立面造型与结构受力特点的关系，使结构选型能有机与建筑设计相配合。