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【设计分享】尚贤苑体育公园结构设计

作者:张阳  发布时间:2023-07-17 浏览次数:771
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尚贤苑体育公园

 

01 项目背景

高水平建设社区体育公园,是“十四五”期间洛阳市委、市政府着力推进的重点民生工程,也是提升城市品质、打造青年友好型城市的重要载体。建设社区体育公园,是推进公共服务进社区的重要内容。目前,洛阳中心城区已经规划建成一批社区体育公园和社区健身中心,赢得社区居民的广泛点赞。

根据项目规划,体育公园项目将按照A、B、C三类规划建设。A类社区体育公园,除了运动健身外,还兼具文化、生活服务等用途,室内面积4000平方米左右,其中室内健身场地占2000平方米左右,文化和生活类占2000平方米左右;B类社区体育公园,以室内运动健身功能为主,室内面积2000平方米左右;而C类社区体育公园,以室外运动健身功能为主。

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鸟瞰效果图

 

洛阳市洛龙区尚贤苑体育公园项目是在建设中的具有代表性的A类社区体育公园。尚贤苑健身中心是该体育公园的主体建筑,位于洛阳市洛龙区尚贤街与太康东路交叉口西北角,地下1层,地上3层,总建筑面积6359.82㎡。内含游泳馆、健身房、乒乓球培训馆、操课厅、多功能运动馆。除此之外,还有运动康复理疗中心、便利店、阅览室等便民设施。项目建成投用后,将成为融运动健身、休闲娱乐、文化服务等功能于一体的公益性公共空间,可服务周边小区的4万余名居民。

 

【建筑设计】:李真岩、李磊营

【结构设计】:宋勇、张阳、潘巧玉

 

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02 技术要点

本工程结构体系为钢框架中心支撑结构,左侧单体建筑高度17.550m,右侧单体建筑高度22.450m,采用连廊将两单元连接,形成低位连体结构。

初步设计过程中发现,首层和顶层均存在大跨度组合桁架,首层抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%,属于楼层承载力突变。同时,左右单元采用低位连体构件相连,形式了事实上的复杂连接体系。

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右单元横剖面图

 

在设计过程中我们分别采用了PKPM、PMSAP、Midas Gen三种设计软件进行计算,经对比计算结果发现,在多遇地震和罕遇地震下结构的层间位移角均不超越规范限值的40%,各结构构件应力都在规范限值以内,构件变形都能满足规范要求。

在设计过程中,左右单元之间的的低位连体构件的设计是一个难点。右单元整体刚度较小,罕遇地震下的绝对位移量远远大于左单元,虽然连廊与两侧主体结构均采用铰接连接,然而实际上仅依靠梁端腹板平面外的变形能力是远远不能承担地震动作用下的承载力要求。因此设计时在刚度较大的左单元一侧设计为固定铰支座,另一端采用滑动铰支座,采用抗震球形钢支座实现,滑动量控制为两单元在罕遇地震作用下最大绝对位移差值的1.5倍,并采用防坠落板控制端部位移不至于发生梁端掉落。

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右单元一层桁架

 

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右单元屋面桁架

 

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左单元侧向支撑

 

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右单元侧向支撑

 

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桁架1

 

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桁架2

 

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桁架3

 

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小桁架下弦与主桁架下弦连接做法

 

右单元在设计过程中,与桁架直接相连的框架柱采用了钢管混凝土柱。众所周知,混凝土的抗压强度高,抗拉能力很弱;而钢材具有良好的变形能力和承载能力,但是在承担较大荷载时依然需要很大的截面以确保稳定性。钢管混凝土柱结合混凝土与钢材二者的优点,可使混凝土处于三向受压状态,其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在,提高了钢管的刚度,两者共同发挥作用,大大地提高了承载能力和变形能力。此外钢管混凝土柱施工方便,可使工期大大缩短,同时其防火性能优于普通钢结构。

大跨度钢结构建筑通常采用钢桁架作为主承力结构,由上弦受压杆件与混凝土楼板之间采用栓钉相连接形成组合构件,两者共同分担上弦压力的组合桁架是目前常用的桁架结构体系,两者形成的组合构件具有整体性好,刚度大,抗震性能好,经济性能好的优点。桁架受荷之后楼面板平面内产生的压力可以有效的阻止楼板裂缝的产生。同时,为了施工过程中主桁架平面外能得到有效约束,右单元首层和顶层均采用了双向正交钢桁架结构作为大跨度楼、屋面的承力构件,次桁架在施工和使用过程中均对主桁架提供了很好的约束,对提高结构整体刚度,改善两个方向的抗震性能有很明显的效果。

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右单元南立面模型

 

桁架

桁(héng)架 (jià):一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构,桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而能充分利用材料的强度,在跨度较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度。

桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力,可以充分发挥材料的作用,节约材料,减轻结构重量。常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。


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