【结构精品案例】飞鸟状东平体育中心结构设计

本工程地下1层，局部地下为2层，部分设置管廊夹层。由于部分外框架柱位于混凝土结构内部，这部分外框架柱在地下部分为混凝土柱，1层楼板以上为钢结构V形柱。结构下部为钢骨柱。

地上部分为展览馆和体育馆（图3）。展览馆地上3层，体育馆地上4层，中间为比赛场地，三面布置斜看台，一面为功能用房，斜看台采用现浇混凝土结构，另外一侧为配套用房。柱网为6，8.1，8.4m不等。体育馆采用600×600混凝土方柱，展览馆部分为了满足建筑美观要求，采用直径为700mm的混凝土圆柱。

V形柱均采用Q345C钢材，钢柱直径为1000～1400mm的圆钢管，壁厚控制在25～35mm，根据其受力情况及柱长调整管径和管壁壁厚。V形柱上下相交处均采用相贯焊接节点，柱脚连接节点为刚接节点，柱头与柱头之间的连接节点为刚接节点，屋盖网架支座节点为铰接支座节点。

屋盖网架结构平面长约为294m，横向最大跨度为81.6m，外挑长度为3.2m，网架由空间四角锥和三角锥基本空间网格单元组成，外挑部分局部采用了相贯节点管桁架。屋盖网架（图5）平面可分为左、右两部分，并分为两个主方向。

沿支座周圈设置加强带增强屋盖网架结构的整体性，加强带范围取支座内外各一跨，通过加大杆件截面及加强节点连接等构造措施，对此部分网架结构进行了加强。这样将复杂空间结构简化为传统的梁（环梁）、板（网架及悬挑管桁架）、柱（下部V形柱）体系，整个结构成为一个力学关系明确的整体。

屋盖网架节点主要采用螺栓球节点和焊接球节点相结合的形式。当节点所需的螺栓球直径小于等于320mm时，选用螺栓球节点；当所需螺栓球直径大于320mm时，选用焊接球节点。周圈悬挑部分根据受力需要采用相贯焊接节点。

2.3 基础设计

本工程基础采用钻孔灌注嵌岩桩基础。一般地下室处采用独立桩承台加防水板，桩径为800mm，桩长为22m左右，桩端持力层为中风化泥岩层，嵌岩深度不小于1倍桩径。游泳池下方为桩筏基础，所有桩抗压的同时兼作抗拔桩，桩长为15m左右，桩径为800mm。外围V形柱柱脚基础由于承受斜向V形柱向下传的力，故基础承担较大的水平力，为此V形柱柱脚基础采用群桩联合承台，承台之间利用基础拉梁相连，并在承台顶部设置水平梁与地下结构相连，使钢柱传来的水平力有效地传递至地下室的钢筋混凝土结构中。

本工程柱顶节点和柱脚节点（图6，7）构造均比较复杂，节点构造中特别设置了数量较多的加劲肋以提高节点承载力。选取作用力最大的典型柱顶和柱脚建立ANSYS有限元模型，分析结果显示，柱顶节点计算单元最大von Mises应力约为309.4MPa，柱脚节点计算单元最大von Mises应力约为91.5MPa，均符合设计要求。

由于本工程钢结构体系跨度较大，形式复杂，对安装的要求较高。首先安装29组V形柱（图8），吊装就位后分别对体育馆和展览馆两部分的钢网架进行空中拼装，拼接时应采取可靠支撑；待钢网架拼装完成后，将其放置于29个柱顶支点上；之后再安装网架挑出部分。所有构件就位后，在达到合拢温度范围内时进行合拢，合拢完毕，方可拆除所有支撑。拆除支撑时，应预先制定卸载均匀的合理拆除方案。为保证施工安全性和防止在吊装过程中某些杆件出现应力反号的情况，对整个施工过程进行了模拟计算，以确保在施工过程中结构安全可靠。竣工后建筑实景图见图9。