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摘要：在我国体育馆工程项目建设工作中逐渐采用了钢—混凝土组合结构，采用这种结构对体育馆整体和局部进行结合，对不同类型的网架支座进行分析发现，相比于传统独立框架结构，该种组合在地震、温度、风荷等作用下整体计算结果更加真实、可靠的，实现更高安全性的整体结构设计。
关键词：体育馆；钢—混凝土组合结构；设计与思考
引言
在我国某项体育馆结构建设项目中具有有8度防烈度和0.2g的地震加速度，该体育馆的长度和宽度分别为86.4m和69.9m。在网架支座底部和顶部，标高分别为17m和26.45m，在X、Y的向柱距方面，均在4.1m到8.5m之间。这一体育馆建设项目被作为当地的地标性建筑，对建筑空间有较高的要求，实际建设工作中采用了延长跨波浪形网壳作为屋顶结构形式，实现了具有独特风格的建筑和设计效果。
1计算模型的建立
在体育馆工程项目建设中，为了充分保证下部混凝土刚度性能，工程中在体育馆周围和内部位置进行了混凝土框架柱的设计，并在框架柱上部位置进行了混凝土环梁的设计。在体育馆周围采用了型钢柱设计，设置在网架支撑位置，其目的是对结构抗扭刚度予以进一步提升，采用了300mm厚剪力墙的设计，分别设置在南北看台两侧位置。在网架结构设计方面，结构设计为双层正方三角形的形式，并采用了悬挑形式分别的设置在两个方向，从而形成更为合理的受力状态，并对建筑专业的观赏性、美观性加以强化，该种网架施工成本投入低并且具有较强的抗震性能和整体刚度，在重力荷载方面性能也较为良好，显著提升了体育馆整体结构设计水平。
在以往设计、建设体育馆过程中，通常会采用BIM技术进行混凝土模型构建工作，在网架模型构建工作中，会利用3D3S进行分别计算，之后将网架制作轴力作为节点荷载，并代入到混凝土模型中并进行计算。实际分析屋面结构过程中，采用的模板所设置的虚梁厚度为0，并有效简化了结构的上部网架结构，仅仅简单实现了荷载传递，但是网架自身并不具备较高刚度性能，在网架平面中通常具有较大的内刚度，在网架支座设置上框架柱是重要的生根位置，其平面外长度较长、刚度相对较低，并且存在较为明显柱、网架之间的相互影响，在整体结构刚度上，表现出刚度上部强下部弱的特点，从而导致框架柱所提供的稳定支撑作用明显不足，在面对地震、风荷载、温度荷载等方面作用的影响下，框架柱所能发挥的作用存在一定限制，由于简化了网架结构，框架柱的配筋比例也相对较低，难以较为真实地计算整体位移。
在体育馆上部模型中，针对网架选择使用刚性支座计算方式，难以充分符合实际情况。网架模型中仅仅是对钢构件在重力荷载作用下的内力进行了模拟，而针对支座位移、温度效应等方面表现出的应力并没有进行模拟。在网架结构中上部结构就有较大的质量，并且具有较大的整体侧向刚度，在水平地震作用力影响下，支撑柱底部的弯矩会显著提升；同时，由于体育馆下部位置对空间使用有着较高要求，因此通常都会设置较大的支撑柱间距，相应柱间支撑的数量会明显减少，从而导致整体结构表现为上部刚度大下部刚度小的现象，结构的抗震设防会因此受到影响。
而在体育馆建设项目中，通过采用钢筋混凝土结构和钢网架的整体组合计算模型，并将局部模型计算结果作为依据选择使用包络设计方式，可以有效强化结构薄弱部位，并充分考虑计算、构造等方面内容。针对柱的刚度可以借助型钢混凝土柱的应用予以提升，利用柱内部的钢骨可以采用焊接方式直接连接网架支座，详情如下图所示。
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图1 钢—混凝土组合结构模型
2支座模型
在该项体育馆项目中，选择使用了周边支撑网架支撑形式，可以实现较为平均的受力状态以及较为简单的传力路径。与框梁、整体式无梁楼板进行比较，具有相似的受力情况，为了将受力情况均匀分布在网架结构上，需要充分参考框架梁的受力情况，针对无梁楼板的受力情况也需要进行分析，选择使用悬挑结构形式来设计网架整体，从而实现对低跨中正弯矩和挠度的有效控制，并充分满足建筑专业提出的波浪形体要求，同时可以降低工程项目建设中的成本投入。
在网架结构方面，采用了高次超静定设计形式，在温度均匀应力作用影响下，杆件的胀缩自由会受到限制，从而导致温度应力的产生。在网架温度应力的形成方面，主要原因是由于网架温差变形受到了支撑结构的阻碍。网格通常情况下受到温度应力的影响较大。因此，在支座设计方面，需要对释放温度应力方面的性能需求予以充分保障。
在对支座进行选择过程中，设计人员通常是对温度效应、恒活荷载等内容综合考虑，在一定程度上忽略了对支座抗震性能强化需求，在实际开展建模分析过程中，没有对支座隔震效果进行引入，从而导致没有实现对网格隔震结构的设计。在本次分析研究的体育馆建设项目中，针对一些网架的生根位置，选择使用铅芯橡胶支座形式进行了隔震支座的设计，借助铅芯橡胶支座具备的形变特性减轻地震时承受到的地震作用力，从而对建筑主体予以保护。隔震支座会代替建筑结构承受地震作用的影响，并且可以定期进行检修和更换，借助这一设计方式还可以有效限制支座位移量，应用限位装置的设计可以有效控制滑动现象，从而在最大程度上保障建筑整体安全性。
在网架支撑方面，选择使用铅芯橡胶支座、抗震球支座进行结合，这种属于周边支撑的网架支撑类型。可以在整体结构处于超静定约束状态下将部分支座约束释放出来，并选择使用铅芯橡胶支座作为某些部位的滑动支座，并选择使用抗震球支座用于其他部位的铰支座，通过这种方式，可以有效释放存在较大温度应力部位的应力作用。
在体育馆结构设计工作中，针对下部钢筋混凝土和上部网架进行了分别计算，存在较大的局限性，工程情况难以得到真实反映，而借助钢—混凝土组合设计形式，则可以对实际受力模型进行真实模拟。针对柱和网架节点位置，可以将计算结果作为依据，采取相应措施予以加强。另外，借助铅芯橡胶支座的设计，可以将温度效应有效释放出来，对温度应力集中情况予以有效避免，并且可以对主体网架结构予以有效保护，在地震产生时该部分结构会优先承受地震力作用的破坏，事后可以进行修复、更换等操作，相比于其他类型网架支座，还具有限制位移功能，可以进一步对网架结构安全性予以保证。在框架结构中，框架柱是十分关键的抗侧力结构，应该对相应构造措施予以加强。在体育馆建设项目中，通常就有较为特殊的形体构造，这也导致了框架柱具有较长的平面外长度，网架支座生根位置设置在上部位置，针对网架结构可以借助型钢混凝土柱予以有效加强。
结语
在体育馆建设项目中，由于体育馆的形体构造通常较为特殊，设计方面也相比与其他类型建筑存在明显差异，现阶段为了进一步提升体育馆建设质量，逐渐采用了钢—混凝土组合结构设计形式，为了对这一设计形式予以有效实施，相关建筑设计人员对体育馆后期使用过程中的各方面影响因素、充分考虑，并不断对计算模型和支座模型设计方式进行了优化，保证钢—混凝土组合设计形式予以了有效落实。
参考文献
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