合肥市瑶海区全民健身中心结构方案与设计

　　1 工程概况

　　为了响应国务院关于印发全民健身计划的通知，增强城乡居民体育健身意识，参加体育锻炼的人数显着增加，身体素质明显提高，形成覆盖城乡比较健全的全民健身公共服务体系，合肥市瑶海区重点局计划建造一个全民健身中心。该项目主要建设有游泳池、篮球馆、手球馆、击剑馆、乒乓球馆、武术跆拳道馆、体操蹦床馆及宿舍、食堂，包括多种用途的设备用房和辅助用房等。主楼分左右两个单元，左单元建有游泳池、篮球馆、手球馆、击剑馆、乒乓球馆，右单元建有武术跆拳道馆、体操蹦床馆、宿舍及食堂。因两个单元结构体系类似，本文仅以右单元为例介绍。右单元一层武术跆拳道馆，层高 8. 0m; 二层体操蹦床馆，层高 17. 0m,场馆区屋顶为轻型钢结构网架。一层北侧设夹层作为食堂和宿舍区，层高分别为 4. 2m 和 3. 8m,二层北侧设三层夹层作为宿舍区，层高均为 3. 3m.右单元一层和二层平面图如图 1 和图 2.
　　
　　2 结构方案

　　近年来，国内外地区地震等自然灾害频繁发生，一些大空间的公共建筑往往被用来临时安置受灾民众。因此，此类建筑应比其他建筑具有更好的抗震性能，防止二次灾害的发生[1,2].基于这种思想，全名健身中心在确定结构方案时选取了框架和框架-剪力墙两种结构体系试算以供比较[3].

　　试算结果表明，框架结构能很好的满足建筑使用功能的要求，对建筑影响较小，但由于场馆区层高较高，跨度大，刚度分布很不均匀，使用荷载分布也不均匀，偶然偏心情况下结构扭转位移比超过 1. 4,偏大，属于特别不规则的结构[4],且同时具有薄弱层和软弱层，抗震性能不好，应当避免采用。

　　框架-剪力墙结构具有两道防线，抗震性能好，可有效控制结构在偶然偏心情况下扭转位移比，避免薄弱层和软弱层同时出现。但本工程总高度不高，采用框架-剪力墙结构使结构刚度过大，地震剪力偏大，对结构不利，计算梁柱断面和配筋也较大，带来不必要的结构造价的增加。综合比较，决定在框架结构的基础上，适当布置少量的剪力墙，形成少墙-框架结构体系[5 -7],可以结合框架和框架-剪力墙结构的优点。

　　一层和二层运动场馆跨度达 29. 950m,采用预应力梁板结构体系。

　　由于支承预应力梁的框架柱截面较大，宿舍区夹层层高较小，框架柱的剪跨比较小，梁柱节点核心区抗剪承载力不足。采取在框架柱的两侧加翼墙的办法可以有效的解决[8],翼墙的高度仅至预应力梁顶标高，也较为经济。

　　3 结构设计

　　3. 1 设计参数工程 ±0. 000 相当于黄海高程 22. 900m.主体结构的设计使用年限为 50 年，建筑结构安全等级为二级，建筑物抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度 7 度。设计基本地震加速度值按该项目的场地安全性评价报告取 0. 12g,设计地震分组第一组。建筑物场地类别Ⅱ类，特征周期值 0. 35s,属抗震有利地段。地基基础设计等级为乙级。基础采用柱下独立基础，基础持力层为粘土层。基本风压取 50 年一遇风压0. 35kN / m2,地面粗糙度为 B 类，体型系数 1. 3.

　　3. 2 结构体系采用钢筋混凝土少墙-框架结构体系。楼板为现浇钢筋混凝土梁、板结构体系。大跨度运动场馆采用预应力梁板结构。框架的抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为三级。

　　3. 3 柱网及梁柱截面尺寸工程 X 向柱网尺寸为 6 × 7. 500m,6. 200m; Y 向柱网尺寸为11. 950m,3 × 9. 000m.典型柱截面从基础至屋顶由 800 × 800 变化至700 × 700.剪力墙厚度 300mm.支承预应力大梁的柱截面为 900 ×1400.典型框架梁截面为 300 × 700,大跨度预应力梁截面为 700 ×1800.典型楼板厚度为 120mm,运动场馆区域楼板厚度为 150mm.墙柱混凝土强度等级从基础至屋顶由 C40 变化至 C30,梁板混凝土强度等级 C30,其中预应力梁、运动场馆区域板、支承预应力梁的柱混凝土强度等级均为 C40.

　　4 结构分析主要结果

　　采用 PKPM SATWE 软件进行分析。软件计算采用振型分解反应谱法，各振型参与质量之和大于总质量的 90%.计算结果均满足现行规范的要求，见表 1.【1】

　　
　　按规范规定，少墙框架结构框架部分的地震剪力值，宜采用框架结构模型和框架-剪力墙结构模型二者计算结果的较大值。该工程按框架和框架-剪力墙两种结构模型进行了包络设计。

　　翼墙的设置可以有效分担框架柱承担的地震剪力，避免柱的剪切破坏，从而起到保护框架柱的作用，实现了框架柱的强剪弱弯的性能要求，翼墙做法如图 3.
　　
　　5 结束语

　　全名健身中心的结构设计在比较了框架和框架-剪力墙两种结构抗震性能的基础上，采用了少墙框架结构体系，使结构具有合适的刚度，有效控制了结构扭转位移比，避免了薄弱层和软弱层同时出现，抗震性能良好，又具有一定的经济合理性。

　　对于剪跨比较小的框架柱采用加翼墙的办法解决其节点核心区抗剪不足的问题，施工方便，对结构造价增加也不多。可为类似工程提供一定的参考。

　　参考文献
　　
　　[1]苗平洲，张敏。 苏州国际教育园体育中心结构设计[J]. 建筑结构，2014（ 1） : 16 - 19.
　　[2]徐晓明，林颖儒，李剑峰。 松江大学城体育馆、游泳馆结构设计[J].
　　[3]熊天齐。 浅析体育场馆类结构的设计过程与方法[J]. 建筑结构，2012（ 9） .
　　[4]GB 50011 -2010 筑抗震设计规范[S].
　　[5]朱炳寅。 对配置少量剪力墙的框架结构的理解与设计建议[J]. 建筑结构技术通讯，2007（ 5） : 5 -7.
　　[6]程熙，周德源，薛志萍。 含少量抗震墙的 RC 框架结构位移限值探讨[J]. 结构工程师，2013（ 1） : 17 -21.
　　[7]任宇。 少墙框架结构与框架结构在结构设计中的对比与应用[J].城市建设理论研究，2012（ 34） : 17 -21.
　　[8]国明超，栾曙光，鞠杨，李炳益。 钢筋混凝土带翼墙短柱抗震性能研究[J]. 建筑结构学报，1996（ 03） .