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膜结构看台顶棚结构设计之特点详述

  某体育场膜结构看台下部主体采用了钢筋混凝土框架的结构,东西两侧顶棚采用空间桁架结构体系。顶棚径向采用三角形空间悬挑桁架,为减小檩条跨度,在各棉主桁架之间设1道平面桁架;沿环向布置3道空间次桁架,同时在桁架上弦设置一定数量的水平交叉支撑,以保证主桁架的平面外稳定。该结构的特点是:

  (1)体系构成合理,传力途径明确。由主桁架、交叉支撑和环向桁架组成的刚性子结构构成了完整的结构体系,能够承担竖向荷载和一定的水平荷载。

  (2)环向次桁架既可为主桁架和支撑杆件提供边界支承,又能加强结构的面内剪切刚度和空间整体刚度。此外,该膜结构看台工程屋面的曲率特点决定了各榀主桁架的悬挑长度各不相同,设置刚度较大的环向桁架可较好地协调各支座处的反力和变形,防止各支座处因局部变形差异过大导致的应力集中。

  (3)由于主桁架为大悬挑结构,下弦为压杆,其平面外没有侧向支撑,容易造成下弦杆失稳。故在屋盖结构中,径向主桁架均采用三角形立体桁架。在三角形立体桁架体系中,下弦有2根杆件,不容易失稳。由于屋面会布置较密的攘条,檩条上布置有屋面板,屋面板和檩条均会对上弦杆起到一定的平面外支撑作用。

  (3)该膜结构看台工程屋盖采用钢结构空间桁架体系,自振频率密集整体性好。通过对屋盖结构的特征值屈曲分析,表明屋盖具有够多的整体稳定性。

  (4)整体结构与上部钢结构相比刚度较大。设计中下部混凝土结构可以看做是上部钢结构的支座,除连接处需要考虑相互影响外,杆件计算可以以单体模型计算为主,同时以整体模型复核。