沧州体育馆结构设计

15:441沧州体育馆结构设计15:44沧州体育馆座席数量为5200座，总建筑面积2.2万m2，属于中型乙级体育馆，建筑总体介绍结构型式为框架结构，抗震设防类别丙类，设计使用年限50年，抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，抗震等级二级。。建筑总体介绍:15:44结构设计特点本工程结构设计主要特点:1．结构超长无缝设计，整个结构单元的最大周长达438m，在设计中采取了以下措施：a．基础拉梁以上采用补偿收缩砼。b．设置10条后浇带将结构划分为10个施工段，每段的最大长度不超过50m。c．在4.5m平台上设置温度预应力筋以抵抗结构使用期间的温度伸缩变形。15:44结构设计特点2．整个结构相邻框架柱之间内力相差悬殊，柱最小轴力仅为500KN，最大轴力达5000KN，而主拱支座下最大轴力达15000KN，极易产生超出规范要求的沉降差，在设计中采取了以下措施。a．对一般框架柱基础采用CFG桩复合地基，严格控制相邻基础间沉降差在2‰以内。b．对于主拱支墩采用钢筋砼灌注桩，该桩同时兼作抗压和抗水平力。长期最大沉降仅为32mm.本工程结构设计主要特点:15:44结构设计特点3．拱支座推力极大，且变化幅度很大，在不同工况组合下的最大推力标准值达7100KN，最小推力仅为2300KN。(1)抗水平力桩和预应力联合应用。(2)预应力分步张拉，第一阶段在屋顶主拱安装之前，张拉力为总张拉控制应力的80%，剩余的20%在屋顶所有屋面构件安装完毕后进行。以确保主拱安在各种不同工况下予应力梁始终受压应力且桩推力不超过其水平承载力。对于主拱支墩采用钢筋砼灌注桩，该桩同时兼作抗压和抗水平力。长期最大沉降仅为32mm.应对措施:本工程结构设计主要特点:15:44结构设计特点4．屋顶为钢结构，屋顶以下为砼结构，且下部结构的刚度偏柔，按常规的计算方法将屋顶和下部看台分开计算将带来非常大的误差。按照现行规范的要求，可不进行整体稳定验算，但为偏于安全计，我们进行了屈曲分折和考虑初始缺陷的荷载位移全过程分析，结果均满足规范要求。应对措施：上下部结构联合建拱，共同参与整体计算。5．钢拱的整体稳定计算。本工程结构设计主要特点:15:44结构设计特点钢结构节点含支座节点和管管相贯节点。6．钢结构节点设计。a．对4个拱脚支座，我们采用铸钢节点，考虑到本工程位于7度地震区，又是大型复杂受力焊接结构，我们选用了20Mn5V低合金铸钢，其材质满足德国标准DN17189－1992的要求（国标无相应的指标，仅有一般工程与结构用低合金铸钢件标准GB/T14408－1993，不能满足本工程的要求）。b．非标相贯节点：对一般非标节点，我们忽略受力较小的杆件，按标准节点进行验算，对重要的非标节点，或无法区分主次受力的非标节点，我们采用球节点。c．对于桁架支座，我们的采用抗震铸钢支座节点。本工程结构设计主要特点:15:44设计结论沧州体育馆是我院近几年来设计的一座结构较为复杂的体育馆，无论是建筑还是结构均由我院独立设计。在设计过程中需要考虑的因素和解决的问题都非常多，而现成的资料非常少，需要花费大量的精力进行收资调研，而且更重要的是需要设计人员具备独立分析问题解决问题的能力应该说，通过本工程的设计，使我们设计队伍得到了很大的锻炼，为今后设计更为复杂的工程奠定了基础，积累了经验。设计结论:15:44沧州体育馆-----预应力结构和抗水平力桩在拱支座中的联合应用15:44引言1．沧州体育馆共有四个拱支座，拱支座的推力在极端工况组合下最大可达7100KN（标准值），最小仅为2300KN，拱支应的压力最大可达24000KN（含上覆土重），拱脚尺寸（桩承台）为12×19.2m。根据拱的受力，需要解决以下几个问题。2．基础的承载力问题3．基础间的沉降差问题4．水平推力作用下拱支座的稳定问题以及拱座的变形问题。引言:15:44应对措施及方案对比根据我们的调研，国内类似工程的解决办法可以分为三类:一类是以南京奥体中心为代表的预应力和水平力桩方案;第二类是以清华大学体育馆为代表的桩基另加化学灌浆法处理地基;第三类是以绵阳体育馆为代表的拱基础直接落于基岩上，与基岩浇注成整体。应对措施及方案对比:15:44应对措施及方案对比本工程地质条件较差，天然地基承载力仅为90KPa，显然方案三不适应于本工程，可以采用方案中有方案一和方案二。据进一步测算，采用方案二将需600根桩水平力桩，承台尺寸达17.4×26.4×2.5，与方案一相比，造价将增加200万元以上，故最终选定方案一。应对措施及方案对比:15:44预应力与抗水平力桩的联合应用设计1.桩数量确定：根据地勘资料计算，600灌注桩的水平荷载力标准值约为70KN，经试算，确定由桩承担一半的水平推力，需要70根桩，承台尺寸12×19.2×1.5m，经验算，竖向承载力满足要求，且桩基最大沉降仅为32mm，从而解决了承载力和沉降问题。预应力与抗水平力桩的联合应用设计:15:44预应力与抗水平力桩的联合应用设计2.预应力筋及预应力拉梁的确定：拱支座在预应力作用下，共受到上部结构的推力、桩抵抗力以及预应力梁的压力的共同作用，而且不同工况下推力是各不相同，桩水平力和预应力梁的压力是相互关联，计算简图如下图所示预应力与抗水平力桩的联合应用设计:15:44在外加预应力P1、P2一定的情况下，桩的反力和预应力梁的压力随着拱推力的变化而变化，这对应于拱支座的使用状态。反之，在拱的推力不变的情况下，桩的反力和梁的压应力随着拱座张拉力的变化而变化，张拉力不能太大，张拉力太大，在拱推力很少时，会导致桩受力太大而破坏，但也不能太小。首先要做确保在任何工况下预应力梁外于受压状态，其次还要保证在最不利情况下，桩水平力不能超过桩的水平承载力。另外还要确保支座约束条件与计算假定相符，位移不超过6mm，实际设计中控制在3mm以内。经过多次反复试算，最终得出了预应力需分两次张拉，第一次80%，第二次20%。予应力梁断面尺寸：YL1：2800X1000，YL2:700X1000。预应力与抗水平力桩的联合应用设计15:44结论1．大型复杂工程，体量大，单方造价高，必需要对方案进行多方面的比较以确保安全又节省造价。2．普通的桩抗压能力最强，抗拔能力次之，抗水平力最差。以本工程为例，单桩抗压承载力可达1900KN，抗拔承载力特征值可达800KN而抗水平力特征值仅为60KN，因此抗水平力最有利的方式是斜桩，但限于施工单位的设备，本工程未能实现。结论:15:44谢谢大家！