一. 工程概况

  国防科技大学体训馆屋面为双棱形网架结构，外观造型优美大方，平面投影尺寸为50.20mx72.00m，覆盖面积约为3738.00m²（包括装钸层尺寸），仅采用四个柱点支承，网架平面、剖面及支点尺寸见图一所示：由图可知，网架不仅只采用四个柱点支承，且长向各悬挑18.00m的大雨蓬，且荷载复杂，给结构的设计带来了极为不利的因素，但如果设计成功将对以后工程设计带来很大的启发和帮助。

图一

二. 网架结构设计的特点

  由于建筑的需要网架仅采用四点支承且悬挑尺寸达到18.00m，土建设计单位和甲方提供的设计参数如表一:

表一 设计参数

  由以上数据可知，本工程无论从支承情况、悬挑尺寸附加荷载均超出了常规的设计，经对以上数据的分析后，初步决定网架采用焊接球网架，上部网架与柱以弹性连接输入共同计算，以获得与实际最接近的结果。

1． 网格尺寸的确定

  根据网架的支承情况和荷载，没有现成的最优网架格数和跨高比参数可供应用。工程采用轻型屋面，结合建筑和防水材料要求，以网架的总造价为目标函数进行优化设计，优化过程中以网格尺寸和高度为变量，综合考虑网架杆件、焊接球、和屋面结构的材料、制作、运输、拼装、造价等因素，确定网格尺寸为:3.00mx3.30m，网架高度两柱内侧为3.825~3.075m，悬挑雨蓬处为3.825~0m。

2． 支座设计

  网架支承在四根砼柱顶，由于网架荷载和悬挑都较大，横向水平推力较大，而四根砼柱均为有较大自由长度的独立柱，侧向刚度较差不能承受大的水平力，如果四个均采用固定铰支座，势必使独立柱承受很大的水平推力，使支承结构截面增大并导致整体结构不够稳定，为此在经过反复验算比较，考虑到结构的特殊性和重要性，最终取一个对角为弹性铰支座（砼柱弹性刚度土建设计院已提供），另一个对角水平方向设计成可动铰支座，即在一个对角上采用盆式橡胶支座，允许支座有50mm的水平位移，考虑到结构的特殊性和重要性，采用了此种支座方式后，可将原来按四点弹性支承的X向水平力380KN减少为136KN，Y向水平力由136KN减少为88KN，为整体结构的稳定性和安全性提供了良好的条件，实践证明上述处理是恰当有效的。

3.网架内力及构造分析

  按确定的网格和造型要求完成了模型的建立，拼按一边对角弹性铰支，一个对角可动铰支的约束条件进行内力计算，由于荷载较大，工况复杂，在46.2m跨中杆件内力，在杆件截面、焊接球选取上有一定的困难，为此对网架进行了局部加层，以降低跨中单杆的内力，减少了跨中杆件的截面，从而使用的焊接球也随之减小。

  虽然采用了上述措施，但在四个支点处仍采用了Φ800X30的焊接，这主要是构造的要求：一、避免因网架杆件采用相贯焊接后再与焊接球相连，造成传力不明确；二、给支座的构造设计提供有利的条件；三、根据有关资料表明规范中焊接球的承拉、承压公式适用于Φ800的焊接球的承拉、承压计算，并有大型机库等工程采用了Φ800的焊接球。

三. 结束语

  通过对此支承点少、悬挑大、荷载复杂的焊接球网架的设计可以发现：1、对较特殊的网架设计时，应以比较的方式来确定最终的施工，特别是网格的大小、支座的约束等对网架的设计影响很大；2、局部应力集中的部位，可采用加层等方法进行处理，在本工程中采用了加层处理后，节约用钢量约20吨；3、非常规设计应多参考类似工程，勤查资料，做到有充足的设计依据。

参考文献

（1） 丁芸孙 目前网（壳）架及轻钢工程中一些技术问题的探讨。 中国建筑金属结构协会信息网，2000年9月30日

（2） 常熟橡胶厂 GPZ系盆式橡胶支座 设计参数