江门市建设工程设计审查中心 广东江门 529000
摘要：近年来国家城镇化建设水平不断提升，人们对健康生活的追求，促进了珠三角城市体育场馆建设。体育馆建筑设计通常采用混凝土柱+大跨度网架屋面，对采用这种形式设计的大跨度屋盖建筑如何实施整体建模是一个重要的课题。本文从实例对网架屋面进行多种方法建模，以实例说明采取哪种方式更切合实际需要，提升结构设计应用水平。
关键词：网架屋面、开洞建模、薄板建模、等代钢梁建模
一、前言
近年来，国家出台加快城镇化建设政策的推动，各地人们的生活水平不断提高，促使各地市区和乡镇纷纷加大对全民健身体育运动的投入，广东江门台山作为珠江三角洲的三、四线城市，近年来也兴建了不少的大中型体育场馆。在体育馆建筑中往往为满足使用功能，而采用了大跨度的无盖设计。其中混凝土柱+大跨度网架屋面的形式比较普遍，而对于这种形式结构的屋盖该如何整体建模，并按实际参与计算分析，本人在施工图审查过程中结合了相关的工程实例及资料，分别进行了验算。其中常用的方法有以下几种：1，对于网架屋面按楼板全开洞建模计算；2，对于网架屋面按楼板设为厚度很薄的板建模计算；3，对于网架屋面按等代钢梁建模计算。下面通过其中一个工程实例来分析探讨选用哪种方法更符合工程实际。
二、工程概况
江门市台山某体育馆建筑占地面积约四千多平方米，使用功能为篮球与排球混合比赛场地。结构下部为混凝土柱与能容纳约1600位观众的斜看台，屋面为大跨度网架结构，建筑物高度为15米，建筑物平立面尺寸如下：
三、各种结构模型的建立与分析
本工程结构设计基准期为50年，结构使用年限为50年，结构安全等级二级，抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基本风压值为0.65KN/m2。
由于网架屋面一般是采用空间设计软件单独建模计算，而对于下部混凝土部分则采用一些主流结构设计软件比如，PKPM,广厦结构，盈建科等软件建模。对于计算后的网架，该如何输入进行整体计算，是本文要论证的主要问题。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.6.4条，结构抗震分析时，应按照楼屋盖的平面形状和平面内变形情况确定为刚性、分块刚性、半刚性、局部弹性和柔性等横隔板，再按抗侧力系统的布置确定抗侧力构件间的共同工作并进行各构件的地震内力分析。
第3.6.6条，利用计算机进行结构抗震分析，应符合下列要求：
（1）计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际的工作状况。
（2）计算软件的技术条件应符合本规范及有关标准的规定，并应阐明其特殊处理的内容和依据。
本例子的建筑形式尚算比较规则，可以通过计算后输出的位移角和框架柱配筋的差异来具体分析比较各方案。
1，对于网架屋面按楼板开洞,即不输入楼板建模计算
（1）按非刚性方法计算的楼层层间最大位移角
对比按不同模型算出来的配筋可知，前两种情况配筋一样，框架柱单侧配筋面积为1900mm2，都较第三种模型配筋面积804mm2增大较多。原因：对于前两种情况模型的框架柱为结构计算模型是按照悬臂柱的计算模式，柱子计算长度大，因此柱底弯矩大，计算配筋就较第三种情况大很多了，这也将造成工程成本的较大浪费，不利于节约资源原则。
四、采用等代刚度梁建模的计算步骤
1，采用等代刚度梁建模的主要思路是确定等代梁的刚度，从而确定等代梁的截面。参照规范《网架结构设计设计与施工规程》JGJ7-91第3.3.1条规定：由平面桁架系组成的网架结构和正方四角锥网架结构，经过惯性矩的折算，可简化为相应的交叉梁系，用差分法进行内力、位移计算。梁的折算惯性矩I可按下式计算：
2，利用以上公式计算得出等代梁惯性矩I后，就可以确定钢梁的截面大小。
（1）根据实际情况，在保证等代钢梁平面内的刚度，把上述例子的网架厚度按规范公式计算后，等待成截面为2500X300的宽扁梁形式输入整体模型，输入楼板时厚度可以取“0”。
（2）由于屋面跨度较大，等代后的钢梁的重量也会较大，与轻型的网架屋面不相符，此时可以在输入钢梁参数里把钢材的容重设置为“0”，程序就会不考虑梁的自重了。最后，把网架屋盖用空间设计软件得出的柱顶内力，取最不利组合输在相应的框架柱上；
（3）为了避免等代钢梁对柱子产生的较大弯矩，此时可在梁柱连接处设置为铰接，与网架屋面在设计时支座采用的铰接连接一致。这样就可以使得建立的整体模型与实际受力基本保持一致了。
五、结束语
对于这种复杂结构的设计思路，关键是如何使简化后的模型尽量实际情况相符合，作为结构工程师应对计算的结构工况进行分析与判断，如发现计算结果与实际情况相差较大，应运用概念设计的原则，积极找出原因，调整模型重新分析，使计算结果与实际情况相符，方可用作为设计依据。以上是本人的一点经验，希望为遇到该类工程的同行提供一些参考，如有错误之处，欢迎批评指正。
参考文献及规范
[1]《网架结构设计设计与施工规程》JGJ7-91
[2]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
论文作者:赵智聪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/12
标签：网架论文; 屋面论文; 建模论文; 结构论文; 钢梁论文; 模型论文; 楼板论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;