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解决克罗地亚体育馆中复杂的混凝土与钢结构节点
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解决克罗地亚体育馆中复杂的混凝土与钢结构节点

Velika Ludina | Reverto projekt d.o.o.

克罗地亚Velika Ludina的一座新建公共体育馆,采用整体式钢筋混凝土框架与大跨度钢桁架屋盖相结合的混合结构体系,对设计规模和技术复杂性均提出了较高要求。Reverto Projekt d.o.o.的设计团队完成了该混合结构的详细结构计算,借助IDEA StatiCa的精确分析能力,解决了混凝土与钢结构之间复杂界面的设计难题。该项目广泛应用BIM工具并遵循欧洲规范标准,充分展示了先进的节点设计软件如何在保证结构安全性的同时加快项目交付。

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\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Global 3D model of the structure}}}\]

项目概况

本项目涉及一座新建体育馆的结构设计,采用双材料框架体系:竖向构件及楼层间构件采用钢筋混凝土,屋盖结构采用钢结构。建筑总平面尺寸为61.49米×37.38米,中央大厅由跨度36.48米的桁架支承钢屋盖覆盖。屋盖本身结合了单坡与双坡布置,钢筋混凝土部分包括看台楼板、楼梯间走廊及倾斜的观众看台平台。结构设计由Reverto Projekt承担,项目负责人为Robert Tudor,Antonija Rončević提供支持,Alen Leljak担任主设计师。

工程挑战

主要挑战在于钢筋混凝土结构体系与钢结构体系之间的相互作用。钢屋盖桁架固定于钢筋混凝土柱和山墙梁上,以形成整体隔板效应。这些节点不仅需要传递较大的弯矩和剪力,还需通过形成刚性屋盖板来保证大厅整体水平稳定性。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel-to-concrete structural detail}}}\]

这要求节点构造能够承受多种荷载:自重、永久设备荷载、使用荷载、雪荷载、风荷载、温度效应及地震作用。分析不仅需要考虑应力和应变,还需考虑节点的转动刚度。刚度不足将损害整体模型的完整性,带来显著的结构性能风险。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Stiffness diagram My-ϕy}}}\]

平面几何布置进一步增加了复杂性——第一榀屋盖网格为9°单坡,其余跨度为6°双坡屋面。坡度的变化改变了荷载传递路径,并影响力传入节点的方式。此外,楼层混凝土板(包括阶梯形倾斜观众看台)使竖向荷载分布产生不对称性,进一步提高了精确建模与分析的重要性。

解决方案与成果

为应对上述复杂性,工程团队采用了以IDEA StatiCa Connection 软件为核心的高度集成工作流程。节点模型在IDEA StatiCa中建立并验证,数据直接从SCIA Engineer整体分析中导入。这种无缝集成消除了重复建模,有助于简化设计流程。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{3D model of the structure in SCIA Engineer}}}\]

Allplan用于钢筋混凝土详图设计和模板图绘制,Tekla Structures用于支持加工图文件编制。Tekla–IDEA StatiCa插件可直接在三维模型中对节点设计进行详细验证,确保准确性并减少返工。具体节点包括屋盖桁架与混凝土山墙的锚固、次屋盖梁的连接以及桁架斜腹杆的构造详图,均在IDEA StatiCa中完成建模与优化,充分利用其直观可视化和规范校核功能。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Anchoring of the roof truss structure to the gable RC frames}}}\]

通过弯矩-转角(My-ϕy)图进行可视化的刚度分析,验证了节点刚度和结构性能。多种节点类型——包括屋盖桁架与山墙钢筋混凝土框架的锚固、次钢构件与钢筋混凝土梁的固定连接、桁架斜腹杆节点及底部节点组件——均按欧洲规范完成了全面计算。

关于Reverto projekt d.o.o.

Reverto projekt d.o.o.是一家成立于2008年的设计事务所,总部位于伊万尼奇-格拉德,由经验丰富的土木工程师(主要为结构工程师)Robert Tudor, mag.ing.aedif.创立并主持。公司主要专注于建筑施工领域的结构设计项目,偶尔也承接建筑行业的其他挑战性工作。多年来,公司承接了从简单到复杂的各类结构设计项目,并提供专业监理服务。

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Reverto projekt d.o.o. 是一家成立于2008年的设计事务所,总部位于伊万尼奇-格拉德,由经验丰富的土木工程师(主要为结构工程师)Robert Tudor, mag.ing.aedif. 创立并主持。公司主要专注于建筑施工中的结构设计项目,同时也承接建筑行业的其他技术挑战。多年来,公司承接了从简单到复杂的各类结构方案项目,并提供专业监理服务。自2022年起,毕业土木工程师 Antonija Rončević, mag.ing.aedif. 加入了公司团队。

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