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1、第八届全国现代结构工程学术研讨会三、结构布置由于本工程单片膜面覆盖面积较大，结构布置是重点，因此综合建筑设计和使用功能的要求，支撑膜面的骨架采用了空间立体钢桁架结构体系，图2、图3分别为结构的平面布置图和轴测图。凛与5愍、i；，I怒栗严Z辍7飞bdl到bd矿l逃扩Lq支(I入l，、Lq对7qbl弋7少一N澎刈ij-、企17图2平面布置图囤3轴测图整个膜面桁架主要支承于两根巨型钢桁架柱GIiIZ上，桁架直径为2m，在圆周上等间距布置了四根0273X10的圆钢管柱GZI通过腹杆连接形成铡桁架柱，两钢桁架柱距离为24m。考虑到舞台中部要安装屏幕，故在两根巨型钢桁架柱GI-IZ之问等距布置了三根方钢管
2、柱，分别为GZ2、GZ3。在两钢桁架柱之间，沿纵向对称轴布置了一榀主钢桁架LHI，桁架跨度为24m。由于这榀主桁架是该结构中最重要的承重构件，其刚度直接影响结构的整体刚度，故采用二层立体桁架，截面呈正三角形，由一道上弦杆，两道下弦杆及相应的上下腹杆组成，高度为2m，宽度为2m，如图4。在横向对称轴上，由主桁架LH1向两侧各悬挑一榀横向桁架LHJ2，悬伸跨度为12m，截面呈正三角形宽度为15m，其上弦平面呈弧形，截面高度为0-2m不等，如图5。在结构两端以钢桁架柱为圆心的半圆范围内，径向布置了五榀悬臂跨度约为1214m的平面桁架，各榀桁架之间的夹角相等，且各桁架的上工业建筑2008增刊第八届全国
3、现代结构工程学术研讨会弦及下弦通过两道系杆连接，所有桁架端部通过钢索拉结，以提高整体刚度。图4LHJI剖面图口219X0图5LHJ2音面图四、荷载分析与组合()荷载分析一般情况下，结构的荷载包括索膜自重、地震作用、雨雪荷载、风荷载等。由于膜结构为柔性结构，自振周期长，地震反应不明显，可不计。在结构初始设计时，通过设置高度不同的支撑结构构造了足够的无组织排水坡度，且本_T程位于常年无雪的广东地区，所以雨雪荷载不予考虑。本工程的主要荷载有：1、静荷载：膜材自重由于和其他荷载不在同一个数量级上，忽略不计，钢索的重量由分析程序自动计算。2、活荷载：不上人屋面，取05kN，m2i3、风荷载：当地基本风压
4、Wo=O55kNm。4、索膜预张力：2KNIm。瓢温度荷载：040。(二)荷载组合根据上述荷载取值，取以下的各种工况对结构进行分析验算；1、初始预张力+12静荷载+14活荷载：2、初始预张力+135静荷载+14x07活荷载；3、初始预张力+l-2静荷载+14活荷载+14X06(左右)风荷载：4、初始预张力+12静荷载+14X07活荷载+14X(左右)风荷载；5、初始顸张力+10静荷载+1407活倚载+14X(左右)风荷载；6、初始顶张力+12静荷载+14活荷载+14X03(左右)风荷载+10正温蔗；7、初始预张力+12静荷载+14活荷载+14X03(左右)风荷载+1O负温差；8、初始预张力+1
5、2静荷载+14活荷载十10正温差：9、初始预张力+12静荷载+14活荷载+10负温差；10、初始预张力+12静荷载+14(半跨)活荷载。工业建筑2008增刊第八届全国现代结构工程学术研讨会五、结构分析与设计本工程膜结构部分采用德国公司的膜结构软件EASY70进行设计，钢结构部分采用同济大学钢结构软件3D3S802行设计膜结构的设计包括找形分析(即初始形态分析)，荷载分析(即受力状态分析)与剪裁分析。找形问题的实质是寻求作用在尽可能接近建筑师预想的几何外形上，并使结构处处满足力的平衡条件和边界约束条件的索膜预应力分布的问题，其找形分析理论基础是力密度法。荷载分析的实质是在受力分析过程中检验最大索
6、力、膜面应力是否过大，检验膜面是否会出现松弛或褶皱，结构的变形是否在允许范围内。膜结构的荷载分析完成之后，进行剪裁分析，其实质是空间曲面展开成平面的问题。根据对膜结构的分析，可以得到各种工况下各个支座的最大反力，并据此设计钢结构部分。钢结构部分应满足下列要求：1、钢结构部分应自成稳定体系保证结构在各个方向均具有足够的承载力，在整个空间结构中，钢管压杆必须保证承压稳定性。2、曲于膜结构对支座位移很敏感，钢结构部分应具有较高的刚度以保证在使用过程中支座位移很小，对于复杂的结构，应采用空间结构设计软件对钢结构部分进行整体分析，同时膜结构的支座反力作为荷载施加上去。3、钢结构部分的设计原理、方法及要求
7、应遵循相关国家钢结构规范的规定。：r从以卜原则m发，根据使用上的要求和钢结构的实际受力特性，初步确定杆件截面。本工程大部分构件采用钢管，节点为相贯焊接，为采购方便，对杆件截面进行了适当的归并，同时由于大部分结构为外露，截面确定时考虑了建筑美观要求。杆件截面确定的总原则是，对各类桁架的各类杆件(上弦杆、腹杆、下弦杆)尽量采用同种类型的截面；此外，处于对相贯节点连接方便的考虑，弦杆尽量采用管径较大而管壁较薄的杆件，腹杆则采用管径较小的杆件o通过计算优化，最终整体结构中共采用了以下8种杆件截面：46033、0127X45、0133X5、Oi59X6、0219X6、0219X8、0219X12、027
8、3X10。所有杆件均采用Q235B钢材。六、节点设计节点设计是膜结构设计的重要环节，本工程钢管桁架均为钢管相贯空间体系，采用弦杆与腹杆直接汇交相贯焊接连接。重要的相交节点处均设置了一定数量的加劲肋，以减少相贯部位应力及提高节点稳定性，各种节点处构件的强度计算均按规范的有关规定进行计算设计。钢管桁架焊缝要求：1、圆钢管拼接采用全熔透对接焊缝，内加衬管，焊缝质量等级为一级2、桁架上、下弦工地拼装接口及安装接口采用全熔透坡口对接焊缝，焊缝质量等级为二级。3，相贯节点焊缝质量等级为二级4、钢管与支座间采用全熔透坡口对接焊缝焊缝质量等级为一级。全熔透坡1：3等强焊缝端部设置引弧板，材质与焊件相同。焊接完
9、毕用火焰切除，并沿受力方向修磨平整。图6为钢桁架柱G盈I柱项大样、图7为钢桁架端部节点大样、图8为钢桁架柱脚大样。工业建筑2008增刊第八届全国现代结构工程学术研讨会七、结论图66ZHJ柱顶大样及11GSL3图7钢桁架端部节点大样图8(a)钢桁架柱与基础节点及钢桁架柱与基础节点本文以某中心广场舞台结构工程为例，从舞台的结构布置、荷载分析、钢结构及节点设计等方面，介绍该工程设计及分析的方法和重点，探讨设计中存在的问题和注意事项，为类似工程提供参考。参考文献(1)赵阳，肖南，袁行飞，董石，张良平南海市文化中心大跨度钢结构屋盖设计第五届全国现代结构工程学术讨论会，2005：工业建筑2008增刊923
10、第八届全国现代结构工程学术研讨会315-319(2)王新，董卫国武汉工业学院金银湖校区体育馆大跨度钢结构屋盖设计第六届全国现代结构工程学术讨论会，2006：488493(3)李陵灵某张拉膜结构设计与分析第五届全国现代结构工程学术讨论会，2005：669-672(4)刘秋予，宋小兵，徐向增，佟建伟北京石景山游乐园舞台索膜结构工程第六届全国现代结构工程学术讨论会，2006：658661(5)邹伟宁某体育馆膜结构设计探讨工业建筑与设计，2006年第三期(6)高永林。黄呈伟。苏何先索膜结构分析理论研究综述及展望山西建筑。2007年第13期第33卷(7)林文静，陈树辉索膜结构的静力分析中山大学学报，2006年第2期第45卷工业建筑2008增刊
