某剧场大跨度屋盖设计研究

周华杰，周钱刚

广东天元建筑设计有限公司，广东 佛山 528000

1 工程概况

某剧场地上3层，地下2层，建筑主体主要为混凝土框架结构。建筑层高分别为（1～3层）6.5m、6.9m、7.3m，地下室层高为5.8m。建筑总体高度约22m，其中第3层装有轻型钢结构，作为顶层外包装造型，顶部有3座小型尖塔，塔顶最高35.5m。

2 大跨度屋盖设计方案比选

该剧院的屋面平面布置图见图1。所研究的对象为35.4m×30.6m大跨度屋盖，均超过18m，而且建筑主体为钢筋混凝土结构，属于规范规定的大跨度结构[1]。

图1 剧院屋面平面布置图

因为该建筑物上有3座轻型尖塔，所以对屋盖的方案进行对比选型，预设方案如下。方案一采用双向平面钢梁，次梁单向布置，钢梁与框架柱铰接。屋盖采用钢筋混凝土楼承板。方案二采用双向钢桁架，次梁单向布置，屋盖采用钢筋混凝土承板，钢桁架与混凝土柱铰接。2种方案的优缺点对比见表1。

表1 2种方案的优缺点对比表

该工程顶部的3座轻型尖塔，内部均采用轻钢龙骨吊顶，具有较重的荷载。由于剧场舞台需要，在屋盖下方需布设舞台设备，应该对剧场屋盖结构的受力进行系统分析。在剧场屋盖的选型上，充分借鉴实验法的设计理念进行设计[2]。逆吊实验法指采取零弯矩结构系统，使结构体的受力简单。相比于方案一，方案二的平面桁架尽管不能达到最小弯矩的标准，但是其传力途径非常清晰，并且材料消耗较少，因此选用方案二的设计理念作为该剧场的大跨度屋盖设计方案。

3 某剧场大跨度屋盖设计

3.1 屋盖大跨度钢结构

经过上述分析，屋盖设计采用方案二即双向平面桁架钢结构。……