某大跨度穿心網(wǎng)架設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)某體育館網(wǎng)架工程，橢球造型，長(zhǎng)軸78m，短軸57m，矢高3m，中間部分矢高2.2m，如圖一所示。現(xiàn)需要增加特殊用途，增加馬道若干條。經(jīng)方案比選，最終確定采取在原有網(wǎng)架網(wǎng)格中新建小型穿心網(wǎng)架（嵌套網(wǎng)架）的方案。

該工程的用途決定了新建網(wǎng)架的矢高不能過(guò)低，必須盡可能的做高，因此，新建網(wǎng)架的桿件會(huì)與原網(wǎng)架桿件靠的很緊。然而，根據(jù)《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)結(jié)束規(guī)程JGJ7-2010》相關(guān)條文規(guī)定，網(wǎng)架的最大撓度可為短向跨度的1/250。據(jù)此，原網(wǎng)架的最大撓度可以為57000/250=228mm。因此，原網(wǎng)架桿件的實(shí)際空間位置必定與理論模型有很大出入。所以，新建網(wǎng)架工程絕不能僅僅依照原有網(wǎng)架的理論模型設(shè)計(jì)。否則，兩個(gè)網(wǎng)架的桿件極有可能發(fā)生多處碰撞。

東吳鋼構(gòu)研發(fā)部負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)小組認(rèn)為，新網(wǎng)架的設(shè)計(jì)必須在原網(wǎng)架變形后的實(shí)際模型中進(jìn)行。采取的策略如下：

首先，用通用有限元軟件SAP2000對(duì)原網(wǎng)架進(jìn)行變形分析，然后將此變形模型導(dǎo)出至TeklaStructures軟件，在后者中進(jìn)行桿件布置的可視化調(diào)整。唯有如此，才可以最大程度的模擬實(shí)際狀態(tài)下的網(wǎng)架桿件布置。然后，將布置完成的新網(wǎng)架模型取出，進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。該過(guò)程可能需要反復(fù)進(jìn)行，直至設(shè)計(jì)成功。

對(duì)東吳鋼構(gòu)自主開(kāi)發(fā)的一套SAP2000插件進(jìn)行了一次升級(jí)改造后，計(jì)算模型在導(dǎo)出至TeklaStructures時(shí)，可以增加桿件節(jié)點(diǎn)的變形修正，這樣，該插件就可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)出理論模型和變形模型的雙重功能。該插件極大的提升了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)化，省卻了TeklaStructures的建模負(fù)擔(dān)，縮短了設(shè)計(jì)周期。

圖一，原網(wǎng)架三視圖

圖二，網(wǎng)架疊合模型（紫色為新建網(wǎng)架）