米跨网壳结构设计汇报

2023/5/171

金帐网壳结构设计汇报

2023/5/172（一）工程概况

本工程位于内蒙古鄂尔多斯市康巴什新区，投资方为内蒙古大正传媒投资集团有限责任公司，是集休闲、娱乐、会议、演出为一体的大型公共建筑。地下三层，地上一层，地上部分中间为跨度99米的大空间供表演、会议使用。设计使用年限50年。由于本工程的重要性，设计时安全等级按一级考虑，抗震设防烈度提高一度按8度设防。（二）设计依据和标准

《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068－2001《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223－2008《建筑结构荷载规范》 GB50009－2001（2006年版）《建筑抗震设计规范》 GB50011－2001（2008年版）《钢结构设计规范》 GB50017－2003《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98《网架结构设计与施工规程》 JGJ7－91《网壳结构技术规程》 JGJ61－20032023/5/173（三）荷载取值上弦屋面恒载：1.5KN/M2

上弦屋面活载：0.7KN/M2下弦吊挂恒载：1.5KN/M2

下弦吊挂活载：按荷载图2.0~5.0KN/M2基本风压：（重现期100年）0.60KN/M2

（风荷载体形系数按规范和数值风洞结果确定）基本雪压：（重现期100年）0.40KN/M2设计温差：±3002023/5/174（四）荷载组合1.2恒载+1.4均布活载1.2恒载+1.4半跨上下弦活载1.35恒载均布活载1.35恒载半跨上下弦活载1.2恒载+1.4均布活载风荷载1.2恒载均布活载+1.4风荷载1.35恒载均布活载风荷载2023/5/1751.2恒载+1.4半跨上下弦活载风荷载1.2恒载半跨上下弦活载+1.4风荷载1.35恒载半跨上下弦活载风载1.0恒载+1.4风载（此时恒载按0.5KN考虑）1.2恒载+1.4风载（此时恒载按1.5KN考虑）1.2恒载+0.6活载+1.3X向地震（此时吊挂计入恒载）1.2恒载+0.6活载+1.3Y向地震（此时吊挂计入恒载）1.2恒载+0.6活载+1.3Z向地震（此时吊挂计入恒载）1.2恒载+1.4活载+1.4温度（+）1.2恒载+1.4活载+1.4温度（-）2023/5/176（五）计算软件与设计参数主要计算软件1.空间结构分析设计软件MST2008版。2.结构分析通用有限元软件SAP2000V9中文版。3.多高层建筑结构分析设计软件SATWE设计参数杆件控制应力：252Mpa(应力比：0.8)杆件长细比：150（按钢结构设计规范取值）（六）材料选取考虑所处低温地区，采用Q345C低合金结构钢2023/5/177建筑平面2023/5/178建筑立面2023/5/179建筑剖面2023/5/1710结构选型支承屋盖的结构采用钢框架，其中钢柱采用圆钢管，分为内圈和外圈。两圈钢管柱头均设环向拉梁，内外圈柱之间设径向拉梁，均为焊接H型钢截面，下部结构整体刚度大，抗水平力能力强。屋盖结构的造型决定了采用空间网架结构为最佳方案，考虑到下弦吊挂荷载较重，螺栓球网架常用的基准孔设吊杆的方式难以满足要求；并考虑建筑的重要性，采用安全度更大的焊接球节点网架。2023/5/1711焊接球网架在工程中的应用实例-12023/5/1712焊接球网架在工程中的应用实例-22023/5/1713网架设计要点1、结构建模

起点往往决定事物的成败2、计算中的人工调整概念设计与构造措施重于计算3、结构冗余度与鲁棒性

结构需要意外状态下足够小的垮塌概率4、非标节点与支座设计传力明确合理的节点，符合计算假定的支座2023/5/1714结构建模要点

好的网架模型首先要有明确的传力路径，足够的超静定次数；其次要有合理的网格划分方式，在经济性与方便施工中间寻找一个平衡点；还要考虑网格的统一性，为加工制作带来方便。

本工程共有节点2200个，杆件8886根，设计后节点类型共8种，杆件类型共309种，结构整体对称优美，且加工施工都较为方便。2023/5/1715计算中的人工调整

网架设计满应力优化带来的缺点是显而易见的：所有杆件的应力都基本用足的话，如果有一根杆件失效，必然带来其他杆件的超应力，有可能带来结构的连续破坏。

结构的重要部位如支座处杆件，安全度理应比其他地方更大，需要人工进行调整。

对网架整体进行概念分析，作为其他部分支承体系的部位，如下部环向杆件和分层处的环杆和竖杆，人工进行加强。2023/5/1716结构的冗余度与鲁棒性

在罕遇地震、火灾、爆炸、撞击等意外情况下，必然会有部分杆件失效，这时结构的备用传力路径就会发挥作用。

根据德国MERO公司的规程，设计中如果考虑一根杆件断掉之后的情况，结构整体安全度满足大于1即可。

本工程最重要的杆件是支座处的环向拉杆，设计时考虑如果环向拉杆失效后，其余杆件在标准值荷载下无超应力杆件，防止了结构的连续垮塌。2023/5/1717非标节点与支座设计

在本工程下弦吊挂荷载较大，普通焊接球节点无法满足要求，我们采用了有充分使用经验和试验结果的非标准节点，例如双肋球节点和钢管贯通节点。

支座作为结构最重要的部分之一，采用万向抗震球铰支座，与计算支座假定完全符合。2023/5/1718钢管贯通节点2023/5/1719抗震球铰支座节点2023/5/1720抗震球竭铰支座柏构造202灵3/5止/421主要报分析计算结果本工佛程采用摊三种该不同馋的软滋件进搬行整慢体计滋算，输其中风采用SAT仰WE对上洪部网稿架采跑取简萝化处嫂理，MS妇T与SAP模200颤0均采用直整体模妥型进行天分析，誓主要计泪算结果贼如下：20汉23盖/5馒/422结构计涉算空间铺模型202劫3/5鲁/423整体微竖向扭变形202诱3/5驴/424整体滔水平渡变形202蜂3/5斯/425第一振缎型202灿3/5双/426第三己振型20罩23蚂/5秒/427满布荷恭载下一符阶屈曲歇模态202涨3/5决/428半跨荷抓载下一腥阶屈曲复模态20滴23茶/5减/429结构整压体竖向拖最大位园移（最扩大值120传mm）202勒3/5口/430结构迷整体是水平谋最大呢位移跟（最损大值52m所m）202抛3/5别/431表2：周纷期与浇地震承力自振周期(S)第一扭转周期与第一平动周期比X方向地震作用Y方向地震作用T1T2T3TtTt/T1Qox(kN)剪重比Qox/GeQoy(KN)剪重比Qoy/Ge0.8130.6440.4890.4890.60121477.98%13905.17%20低23蛮/5墓/432风荷载作用下最大层间位移角地震力作用下最大层间位移角X向风Y向风X向地震Y向地震1/33751/14671/9811/675风荷载作用下最大层间位移比地震力作用下最大层间位移比X