青岛海泉湾度假城温泉中心屋面网壳结构设计

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摘要青岛海泉湾度假城温泉中心屋面采用大跨度双层网壳结构，荷载较大，建筑做法复杂多样。设计中屋面采用联方A型空间网壳的结构型式。节点主要采用螺栓球节点，局部单层网壳部分采用焊接球节点。网壳结构支座主要采用单面弧形压力支座节点，局部采用橡胶板式支座节点。经过精心设计，取得了安全、适用、美观、经济等综合效益。

关键词：结构设计 双层网壳单层网壳整体建模

Abstract: With complex architectural practices, the heavy-load and large span-roof of Qingdao Haiquanwan Resort Hot Spring Center Project, use double-layer Type-A lamella spatial reticulated shell structure. The structure mainly use bolted ball joints, while local single-layer shell use welded ball joints. The bracing structure of reticulated shell is mostly made of single-sided curved pressure bearing joints, and the rubber plate bearing joints locally. By the elaborate design, the project get comprehensive benefits of safety, beauty and economic.

Key words: structure design double-layer reticulated shell single-layer reticulated shell

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

工程概况

青岛海泉湾度假城温泉中心位于青岛即墨温泉镇，海泉湾度假城项目一区地块中部。总建筑面积为32108m2,地上3层，建筑高度为15.75米（不含网壳）。地上3层为混凝土结构，3层的局部屋面为空间网壳结构。

２网壳结构方案

由于建筑结构方案的原因，3层屋面洞口的形状为，网壳的平面跨度为97米，根据建筑外形及使用功能的要求、平面的跨度、混凝土部分提供的支撑条件以及荷载等因素综合考虑后，确定采用联方A型双层球面网壳结构，厚度为2.5米；中部突起部分采用凯威特型单层球面网壳结构。双层网壳最大平面直径为126.4米，单层网壳的平面直径为30.2米。双层网壳在直径60.2米范围内杆件采用了疏化处理，这样做既减轻了结构自重，又方便的杆件的连接。联方型的网壳优点是造型优美，每个节点上交汇点杆件数量尽量少，杆件的尺寸尽量相同，且交叉形的经线杆件更适合该工程的受力方式。这种型式的网壳在既提高了结构的安全性能，又取得了不错的经济效果。

网壳的支座布置采用下弦周边支撑型式。沿网壳周边均匀设置104个支撑，使网壳的荷载可以均匀的传给周边的混凝土结构，并且可以有效的抵抗水平力的作用，从而为整个结构提供足够的安全保障。

网壳平片图 网壳侧立面图

3设计参数

3.1 计算模型及荷载

本工程采用整体建模计算，使网壳和混凝土部分整体计算，采用的软件是浙江大学空间结构研究中心开发的《空间网格结构分析设计软件 MST》以及美国CSI公司研发的sap2000。整体建模计算可以对网壳和下部混凝土结构的实际受力情况进行更加准确的模拟。对网壳结构设计和下部混凝土结构设计提供了一个更加准确的数据，从而在保证结构安全的同时，尽量的减少了不必要的浪费。

网壳结构的荷载标准值，除网壳自重外，上弦恒载0.35KN/m2、上弦活载0.50KN/m2，下弦恒载0.30KN/m2、下弦恒载0.20KN/m2；此外还根据实际情况考虑了各种局部荷载，包括吊挂设备，局部玻璃屋面等。

网壳设计中温差均按25度考虑，施工合拢控制为10度～15度。

3.2 设计标准及计算参数

本工程屋面网壳结构的安全等级为二级，建筑设计使用年限为50年。抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第二组。

结构求解振型数25个，压杆最大长细比150，拉杆最大长细比200。

3.3 材料选择

钢管、封板、锥头及套筒均采用Q345B，螺栓球采用45号钢，高强螺栓为10.9级。钢管可采用焊接钢管或者无缝钢管。

4节点及支座设计

为减小现场的焊接工作量及人为因素引起的焊接质量问题，本工程双层网壳部分节点型式为螺栓球节点。单层网壳部分按照规范要求采用焊接球节点。双层网壳与单层网壳连接处采用一个500x16，直径30.2米的钢管的加强环做为双层网壳和单层网壳的可靠连接。连接方式为相贯焊。

由于本工程网壳跨度较大，考虑到结构的挠度和温度影响的影响以及支座反力较大等因素，支座型式主要采用单面弧形板压力支座节点如图所示：

单面弧形板支座

在温度引起的支座水力特别大的位置，为了有效的减轻温度的不利影响，采用了橡胶板式支座如图所示：

橡胶板式支座

以上两种支座型式很好的满足网壳结构的受力要求，解决了大跨度温度应力的问题。

5技术指标与经验体会

本工程主体结构的用钢量为370t.用钢量指标为40kg/m2。计算挠度为107mm（为短向跨度的1/900）。

网壳结构的外形具有很强的灵活性，为实现复杂的建筑外形提供一种很方便的结构型式。网壳做为一种空间结构具有受力合理、重量轻、造价低以及结构多样等优点。

结构方案阶段应充分考虑建筑外形，结构受力，荷载情况以及支承条件等因素，选择一个合理的网壳型式。在确定好网壳型式以后，应根据实际情况统计荷载、确定计算假定、建立空间模型等数据。选择一个空间计算程序进行整体计算。网壳一般用于较大跨度的结构，且本身自重较轻，因此网壳结构的荷载应尽可能的准确，这样就可以等到一个相对准确的受力数据。在此基础上进行杆件和节点的设计。最后根据支座反力、支承条件、温度影响等因素确定合理支座型式。做好以上的每一步是保证结构安全、美观、经济、适用的前提。

参考文献:

[1]GB 50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准

[2]GB 50009-2001建筑结构荷载规范

[3]GB 50017-2003钢结构设计规范

[4]JGJ7-91网架结构设计与施工规程

[5]JGJ61-2003 网壳结构技术规程

[6]GB50011-2001 建筑抗震设计规范

[7]尹德钰 刘善维 钱若军.网壳结构设计.中国建筑工业出版社，1996

[8]李星荣 魏才昂 丁峙崐 李和华.钢结构连接节点设计手册. 中国建筑工业出版社，2005