01 工程概況

本項目主體結構采用鋼筋混凝土框架結構，屋蓋為鋼結構，屋蓋平面外形為月牙形，屋蓋屋頂鋼結構由跨度為330m的落地內拱、支撐在混凝土柱頂的外拱及聯系兩拱的桁架組成。外拱的跨度為89m，位于9軸支座與拱腳之間。

體育場結構整體模型

下部混凝土看臺

屋蓋鋼結構布置

02 屋蓋鋼結構體系

內拱跨度約為330m，結構高度及寬度如下圖所示。為了便于和桁架的連接，內拱結構單元的橫向剖面的桿件布置延續了桁架桿件布置，而在縱向則采用弦桿及平面菱形腹桿連接。如下圖所示。

內拱結構單元三維圖

內拱結構單元平面圖

外拱總跨長為330m，拱的中間部分落在柱頂支座上，支座間距12m。最大跨度分布在兩端，平面跨度為79m，結構高度及寬度下圖所示。

外拱結構單元

共布置26榀桁架，最大跨度58.9m，最小跨度22.9m，桁架高度為3.5m.，如下圖所示。

單榀桁架桿件布置

03 計算分析軟件

結構整體分析采用Midas/Gen軟件。

穩定性分析采用ANSYS軟件。

04 荷載及荷載組合

1 結構自重，放大1.1考慮插板重量。

2 屋面板荷載：0.5kN/m2。

局部馬道及燈具荷載：2kN/m。

3 屋面活荷載0.5kN/m2。

4 屋面雪荷載0.40kN/m2。

5 風荷載

5.1 基本風壓： 0.6kN/m2，地面粗糙度B類。

5.2 屋頂體型系數根據風洞實驗結果取值。

5.3 風振系數按照風洞試驗單位提供的數值模擬結果取值。

5.3 風荷載高度系數按實際高度查規范取值。

詳細的風荷載體型系數分布詳風洞試驗報告，報告中根據結構的對稱性給出了0～90度的風荷載體型系數。下圖給出30度風向角風荷載體型系數分布圖，此風向角下屋蓋罩棚上風荷載體型系數最大。

馬道荷載分布圖

30°體系系數分布圖

60°及70°體系系數分布圖

6 溫度作用確定如下：

① 假定合攏溫度為15oC～20oC

② 混凝土結構的溫度荷載為±10oC

③ 鋼結構的溫度荷載，內拱升溫40 oC，其余構件升溫20 oC，全部降溫20 oC

④ 鋼結構施工階段溫度荷載，所有鋼結構構件升溫50 oC。

7 地震作用滿足三水準兩階段。

05 分析結果

由于體育場屋蓋及下部結構為軸對稱結構，因此可取其中一半進行計算分析，該部分結果可做為對稱的另一半的設計依據。分析結果如下圖。

變形圖

振型圖

整體穩定

來源：鋼結構設計