论大跨度文体场馆的结构设计

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论大跨度文体场馆的结构设计陈剑图（广州市城市规划勘测设计研究院，广东󰀃广州󰀃510060）

摘 要：归纳总结大跨度文体场馆楼盖的结构设计方法及内部观众席的设计事项，以四个文体类项目为例，分析不同主体结构做法差异，可为同类结构设计提供参考。关键词：演艺厅；体育馆；大跨度；楼盖中图分类号：TU318󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃文体场馆如演艺中心、音乐厅、体育馆、等，要求内部大厅空旷，不设置柱子，以免遮挡视线或妨碍场地的活动。因此，框架柱一般设置在场馆四周，柱上支承大跨度梁。根据现有的技术水平，场馆屋顶做法有钢结构网架或屋盖主次梁采用预应力混凝土梁、型钢组合梁、普通钢筋混凝土梁等。根据工程实际，可采用不同结构形式，文章以典型楼盖为例分析比较，为类似工程优化提供参考。

1 典型场馆楼盖的结构布置和比较

1.1 广州大学演艺中心网架楼盖

演艺中心屋面结构布置平面图，如图1所示。

图1 演艺中心屋面结构布置平面图

广州大学演艺中心位于广州市大学城内，观众席区层高16.5m，屋盖平面尺寸26m×35m。屋盖采用钢结构网架，网架高2m，上弦杆Ф159mm×8mm，其他组合杆件Ф48mm×3mm～Ф140mm×4mm。网架上铺140mm厚发泡水泥板。网架屋架可充分发挥其轻巧的特点，在大跨度方面比较优越，空心杆件纤细，截面小，节省材料，并且施工方便。屋架与框架柱一般铰接，对框架柱产生的附加弯矩较小，加上屋架自重轻，无需将柱截面及配筋加大太多，就可满足设计规范要求，降低钢筋混凝土结构造价。其缺点是隔音方面不如钢筋混凝土结构密实，对后期装修隔音层要求更严格。因地处大学校区，演出时间四周没有马路、工厂等噪音源，基本

作者简介：陈剑图（1975—），男，本科，高级工程师，研究方向：高层建筑设计与研究。

󰀃󰀃文章编号：2096-27（2019）07-0141-03

满足音乐厅的功能要求。

1.2 广东演艺中心歌舞剧院预应力结构楼盖

歌舞剧院屋面结构布置平面图如图2所示。

图2 歌舞剧院屋面结构布置平面图

广东演艺中心位于广州市沙河顶，东邻广州大道。其观众席区层高17.2m，屋盖平面尺寸30m×32m。屋盖布置了间隔2.5m的井字次梁，截面600mm×1500mm，每梁加10束1860级预应力筋。楼板厚度120mm，钢筋双层双向布置。屋架周边设置一道600mm×2000mm的大圈梁，将四周框架柱连起来，圈梁配筋适当加强，面、底筋拉通。当楼盖跨中有向下变形趋势时，圈梁提供足够的水平牵拉力，阻止楼盖继续变形。预应力混凝土梁在节省钢筋方面没有优势，配筋与普通钢筋相当，但能提供预加应力，提高钢筋混凝土构件的抗拉能力，不加大梁高也能很好地满足挠度、裂缝要求。混凝土楼盖为演艺厅提供较好的隔音效果，可承受较大的舞台吊装布景荷载，满足专业演出的各种功能要求。需要留意的是，吊装构件需要预埋连接预埋件，避免后期钻孔钻断预应力筋，造成安全隐患。

1.3 东方小学体育馆型钢组合梁楼盖

篮球馆屋面结构布置平面图如图3所示。

东方小学体育馆共两层，二层为篮球场，层高均为

·142· | 工程设计 | Engineering Design图3 篮球馆屋面结构布置平面图

9.0m，楼盖平面尺寸30m×58m。二层篮球场需要钢筋混凝土地面，尽量不采用轻钢结构，以免运动时感觉到楼板振动。根据平面尺寸的特点，楼板布置成跨度3.3m单向板，板厚120mm。场馆内主次梁单向布置，跨度30m，统一尺寸600mm×1500mm，采用型钢混凝土组合梁，内置型钢H1200×400×18×25。次梁两端在主梁边设置预埋钢板与次梁型钢铰接。框架柱内设置H型钢或十字型型钢与主梁型钢刚接。

和广东演艺中心原理类似，东方小学体育馆在场馆四周设置刚度足够的大圈梁，梁尺寸600mm×1600mm。其采用型钢混凝土组合结构，利用型钢的强度和延性，与钢筋混凝土一体工作，使梁刚度增大，能承受更大荷载，较容易满足变形限值要求。但是为了实现框架梁和型钢的刚接，需要在框架柱预埋H型或十字型型钢。柱钢筋穿插摆放较为复杂，对施工工艺要求更高。1.4 广州恒基中心电影院钢筋混凝土楼盖

电影院屋面结构布置平面图如图4所示。

图4 电影院屋面结构布置平面图

广州恒基中心电影院位于广州市越秀区海珠广场西侧、一德路南侧，于裙楼六楼有8个电影厅，其中IMAX电影厅平面尺寸19m×25.5m，层高占两层，共12m。经计算比较，楼盖可采用普通钢筋混

2019年第7期

凝土井字梁，梁尺寸600mm×1100mm，四周圈梁600mm×1200mm。其作为裙楼顶层、塔楼的起始层，楼板加厚至150mm，布置板筋时考虑防止温度裂缝，双层双向拉通布置。如中间次梁，梁底计算配筋19Ф25，挠度超出Lo/300，先将梁按施工规范要求起拱3/1000，并按实际截面考虑荷载长期作用影响，将底筋调整到22Ф25，再次计算，挠度满足规范要求。其他梁按同样的方式，将面、底筋加大15%～20%，均可满足挠度、裂缝验算的要求。

从本项目可以看出，某些大跨度楼盖采用普通钢筋混凝土梁也能满足规范要求，不一定要采用特殊结构形式。

2 观众席的结构设计

观众席剖面图，如图5所示。

上述四个项目和其他文体场馆都有观众席，做法类似。结构上按观众席的坡度设置钢筋混凝土斜板，斜板为普通梁板结构。斜板上铺轻质陶粒混凝土，类似台阶做法。为了固定座椅，需铺100mm钢筋混凝土层。结构计算上需充分考虑此类装修荷载和密集的人群荷载，根据工程经验，恒载按10kN/m2设计可满足功能要求。席间走廊的小台阶通过回填实现，结构无需特别处理。

图5 观众席剖面图

3 结束语

文体场馆楼盖的大跨度梁设计是结构设计的重中之重，除进行承载力计算外，还需要进行挠度、裂缝变形验算。根据现有的规范和计算软件，在挠度验算方面，钢结构可按弹性挠度计算；而钢筋混凝土结构应按实际截面和配筋，考虑荷载长期作用影响来计算。当配筋过大，摆放困难时，可先按施工规范起拱1/1000～3/1000，减少因要满足挠度计算而加大配筋。在裂缝验算方面，屋面梁裂缝宽度要求更严格，不可大于0.2mm。同时要有足够数量的梁面筋拉通，以防止竖向地震作用引起中间梁面开裂。

文体场馆通常是人员密集的地方，不但活动荷载要考虑足够，而且要将大跨度梁作为重点加强部位，以保证结构的安全。

参考文献：

[1]林同炎,S•D•斯多台斯伯利著.高立人,方鄂华,钱稼茹

译.结构概念和体系[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.[2]张元坤,李盛勇.建筑结构设计实用指南[M].广州:广东

省土木建筑学会建筑结构学术委员会,2001.