空间管桁架结构设计

王芬1，

周云平2（1.中煤西安设计工程有限责任公司，陕西西安710054；2.西安理工大学土木建筑工程学院，

陕西西安710048）

Design of the Spatial Pipe Truss Structure

WANG Fen 1，ZHOU Yunping 2

（1.China Coal Xi ’an Design Engineering Co.，Ltd.，Xi ’an 710054，Shaanxi ，China ；2.The Faculty of Civil Engineering and

Structural Engineering ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，Shaanxi ，China ）

ABSTRACT ：As a new spatial structure system ，the structure of the spatial tube truss has the features of great rigidity ，small in amount of steel ，convenient for constructing ，economical and environmental in performance and therefore it is widely used in substations ，stadiums and railway stations.Based on an analysis of the structural arrangement ，stability and seismic performance the tube truss ，this paper discusses the effects of the outer structural arrangement on the internal forces and deformations of the large-span structure in a bid to provide useful reference for the design of similar structures.

KEY WORDS ：structure of spatial tube truss ；structural ar -rangement ；stable performance ；seismic performance ；design of SAP2000

摘要：空间管桁架作为一种新型的空间结构体系，具有刚度大、用钢量小、施工方便、经济环保性能优等特点，广泛应用于大型输变电站、体育馆、车站等大跨空间结构中。通过对管桁架结构布置、稳定性和抗震性能的分析，讨论结构外观体型布置对大跨度结构内力及变形的影响，为同类结构设计提供参考和借鉴。

关键词：空间管桁架；结构布置；稳定性能；抗震性能；SAP2000设计

1工程概况

工程主体为钢筋混凝土结构，屋盖为空间管桁

架结构，桁架采用稳定性比较好的倒三角形结构体系。南北方向跨度为66m ，两边各向外悬挑3m ；东

西方向为87.8m ，两边分别悬挑5m 和3m 。由于建筑方案和造型的原因，主结构沿纵向呈S 型曲率变化，

结构最高点高度为18m ，而最低点高度仅为8.8m ，

这样导致屋盖存在巨大起伏，低点处的主管桁架轴力和弯矩增大，设计难度加大。

2结构体系布置

大跨屋盖结构设计的难点在于结构体系的布

置和确定[1-3]。由于建筑方案外观造型的需要和主体结构布置的限制，屋盖体系沿纵向呈现S 造型，且管桁架是四角偏心支撑在主体结构柱上。纵向柱距分别为7.8m 和8.1m 两种尺寸，横向柱距为7.5m 。常规空间管桁架结构，主桁架一般沿横向布置，即沿短尺寸方向布置。按照建筑方案，钢桁架主桁架（ZHJ ）沿短向共计11榀，如图1所示，从左到右依次编号。由于次桁架（CHJ ）造型的原因，造成每榀主桁架没有统一的尺寸，且其上弦两杆件高低不平，最大高差达到800mm ，管桁架结构的稳定性存在问题。为此，采用双向正交井字型管桁架结构体系，增加结构的整体稳定性和主桁架平面外的稳定性。沿纵向布置5道CHJ ，

次桁架间间距为15m 。主桁架倒三角形截面的高度从支座到中间从2m 到4.5m 变化。次

桁架随主桁架高度变化，主要有3个断面尺寸，分别为支座处的2m 高、3m 宽，以及C 轴线处的3.787m

高、3.75m 宽，和中间最大处4.5m 高、3.75m 宽的倒三角形断面见图2、

图3。结构体系沿纵向布置S 造型，将会产生几个问题。其一，主桁架受力时，因每榀主桁架上弦杆高度不同，其稳定性存在问题。同时，由于无标准跨存

第31卷第7期2015年7月

电网与清洁能源

Power System and Clean Energy

Vol.31No.7

Jul.2015文章编号：1674-3814（2015）07-0123-05

中图分类号：TU323.4

文献标志码：