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摘要：本文主要通过一些工程实例来分析探讨选用哪种建模方法更符合工程实际的要求。
关键词：网架屋面；楼板开洞建模；薄板建模；等代钢梁建模
前言
随着人们生活水平的不断提高，各地纷纷加大对全民健身体育运动的投入，广东台山作为珠江三角洲的二、三线城市，近年来也兴建了不少的大中型体育场馆。在体育馆建筑中往往采用了混凝土柱+大跨度网架屋面的形式，而对于这种形式结构的屋盖该如何建模，并参与整体计算分析，本人在施工图审查过程中总结了相关的工程实例及资料，常用的方法有以下几种：1，对于网架屋面按楼板开洞建模计算；2，对于网架屋面按楼板设为厚度很薄的板建模计算；3，对于网架屋面按等代钢梁建模计算。下面通过一些工程实例来分析探讨选用哪种方法更符合工程实际。
一、工程概况
台山市某乡镇体育馆建筑面积约3000平方米，使用功能为篮球与排球混合比赛场地。结构下部为混凝土柱与能容纳约1600位观众的看台，屋面为大跨度网架结构，建筑物高度为15米，建筑物平立面尺寸如下：
二、各种结构模型的建立与分析
本工程结构设计基准期为50年，结构使用年限为50年，结构安全等级二级，抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基本风压值为0.65。
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.6.4条，结构抗震分析时，应按照楼屋盖的平面形状和平面内变形情况确定为刚性、分块刚性、半刚性、局部弹性和柔性等横隔板，再按抗侧力系统的布置确定抗侧力构件间的共同工作并进行各构件的地震内力分析。
第3.6.6条，利用计算机进行结构抗震分析，应符合下列要求：
（1）.计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际的工作状况，计算中应考虑楼梯构件的影响。
（2）.计算软件的技术条件应符合本规范及有关标准的规定，并应阐明其特殊处理的内容和依据。
鉴于本例建筑形式比较规则，可以通过位移角和框架柱配筋的差异来具体分析比较各方案。
1，对于网架屋面按楼板开洞建模计算
（1）按非刚性方法计算的楼层层间最大位移角
（2）按刚性方法计算的楼层层间最大位移角
由上图可以看出，在强制刚性板和非强制刚性板假定下的位移角相差很大，在非强制刚性板假定时，90度风荷作用下位移角远不满足规范要求，原因是楼板开洞相当于网架层的柱子没有侧向约束形成悬臂柱，导致柱子的计算长度增大，而事实上网架屋面在平面内是有较大的刚度，柱顶与网架是一个空间整体，柱顶能受到有效的约束，显然这种计算方法不符合实际情况，不应采用这种方法来建模。
2，对于网架屋面楼板设置为薄板建模计算
经过计算这种方法的结果与第一种按开洞建模的计算结果总体一致，故也不能采用这种方法来建模。
3，对于网架屋面按等代钢梁建模计算
（1）按非刚性方法计算的楼层层间最大位移角
（2）按刚性方法计算的楼层层间最大位移角
由上图可以看出，在强制与非强制刚性板的假定条件下，两者的位移角相差不大，变形曲线大致相近，并且都满足规范对位移角的限制的要求。由于网架屋面平面内的刚度较大，因此变形也基本与刚性板的假定，符合实际情况。
下面再对比三种模型的计算出来的其中某跨框架柱配筋如下：
对比按不同模型算出来的配筋可知，前两种情况配筋一样，都较第三种模型配筋相差大。原因：对于前两种情况模型的框架柱为悬臂柱的计算模式，柱子计算长度大，因此柱底弯矩大，计算配筋就较第三种情况大很多了，这将造成工程成本的较大浪费，不利于节约资源原则。
三、采用等代刚度梁建模的步骤
1，采用等代刚度梁建模的主要思路是确定等代梁的刚度，从而确定等代梁的截面。参照《网架结构设计设计与施工规程》JGJ7-91第3.3.1条规定：由平面桁架系组成的网架结构和正方四角锥网架结构，經过惯性矩的折算，可简化为相应的交叉梁系，用差分法进行内力、位移计算。梁的折算惯性矩I可按下式计算：
2，利用以上公式计算得出等代梁惯性矩I后，就可以确定钢梁的截面大小。
（1）为了使假定符合实际情况，保证等代钢梁平面内的刚度，把上述例子的网架设计成截面为3000X300的宽扁梁形式，然后楼板厚度与楼面荷载均取“0”。
（2）由于跨度较大，等代钢梁的重量不可忽略，可以在输入钢梁参数里把钢材的容重设置为“0”，然后把网架屋盖设计得出的柱顶内力，直接输在相应的框架柱上；
（3）为了避免等代钢梁对柱子产生的较大弯矩，在梁柱连接处设置为铰接，与网架屋面在设计时支座采用的铰接连接一致。
四、结束语
对于类似这种复杂结构的设计思路，关键是如何使简化后的模型尽量符合实际情况，工程师要对计算的结构进行分析与判断，如发现计算结果与实际情况相差较大，应运用概念设计的原则，积极找出原因，调整模型重新分析，使计算结果与实际情况相符，方可用作设计依据。以上是本人的一点经验，希望为遇到该类工程的同行提供一些参考，如有错误之处，欢迎批评指正。
关键词：网架屋面；楼板开洞建模；薄板建模；等代钢梁建模
前言
随着人们生活水平的不断提高，各地纷纷加大对全民健身体育运动的投入，广东台山作为珠江三角洲的二、三线城市，近年来也兴建了不少的大中型体育场馆。在体育馆建筑中往往采用了混凝土柱+大跨度网架屋面的形式，而对于这种形式结构的屋盖该如何建模，并参与整体计算分析，本人在施工图审查过程中总结了相关的工程实例及资料，常用的方法有以下几种：1，对于网架屋面按楼板开洞建模计算；2，对于网架屋面按楼板设为厚度很薄的板建模计算；3，对于网架屋面按等代钢梁建模计算。下面通过一些工程实例来分析探讨选用哪种方法更符合工程实际。
一、工程概况
台山市某乡镇体育馆建筑面积约3000平方米，使用功能为篮球与排球混合比赛场地。结构下部为混凝土柱与能容纳约1600位观众的看台，屋面为大跨度网架结构，建筑物高度为15米，建筑物平立面尺寸如下：
二、各种结构模型的建立与分析
本工程结构设计基准期为50年，结构使用年限为50年，结构安全等级二级，抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级，基本风压值为0.65。
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.6.4条，结构抗震分析时，应按照楼屋盖的平面形状和平面内变形情况确定为刚性、分块刚性、半刚性、局部弹性和柔性等横隔板，再按抗侧力系统的布置确定抗侧力构件间的共同工作并进行各构件的地震内力分析。
第3.6.6条，利用计算机进行结构抗震分析，应符合下列要求：
（1）.计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际的工作状况，计算中应考虑楼梯构件的影响。
（2）.计算软件的技术条件应符合本规范及有关标准的规定，并应阐明其特殊处理的内容和依据。
鉴于本例建筑形式比较规则，可以通过位移角和框架柱配筋的差异来具体分析比较各方案。
1，对于网架屋面按楼板开洞建模计算
（1）按非刚性方法计算的楼层层间最大位移角
（2）按刚性方法计算的楼层层间最大位移角
由上图可以看出，在强制刚性板和非强制刚性板假定下的位移角相差很大，在非强制刚性板假定时，90度风荷作用下位移角远不满足规范要求，原因是楼板开洞相当于网架层的柱子没有侧向约束形成悬臂柱，导致柱子的计算长度增大，而事实上网架屋面在平面内是有较大的刚度，柱顶与网架是一个空间整体，柱顶能受到有效的约束，显然这种计算方法不符合实际情况，不应采用这种方法来建模。
2，对于网架屋面楼板设置为薄板建模计算
经过计算这种方法的结果与第一种按开洞建模的计算结果总体一致，故也不能采用这种方法来建模。
3，对于网架屋面按等代钢梁建模计算
（1）按非刚性方法计算的楼层层间最大位移角
（2）按刚性方法计算的楼层层间最大位移角
由上图可以看出，在强制与非强制刚性板的假定条件下，两者的位移角相差不大，变形曲线大致相近，并且都满足规范对位移角的限制的要求。由于网架屋面平面内的刚度较大，因此变形也基本与刚性板的假定，符合实际情况。
下面再对比三种模型的计算出来的其中某跨框架柱配筋如下：
对比按不同模型算出来的配筋可知，前两种情况配筋一样，都较第三种模型配筋相差大。原因：对于前两种情况模型的框架柱为悬臂柱的计算模式，柱子计算长度大，因此柱底弯矩大，计算配筋就较第三种情况大很多了，这将造成工程成本的较大浪费，不利于节约资源原则。
三、采用等代刚度梁建模的步骤
1，采用等代刚度梁建模的主要思路是确定等代梁的刚度，从而确定等代梁的截面。参照《网架结构设计设计与施工规程》JGJ7-91第3.3.1条规定：由平面桁架系组成的网架结构和正方四角锥网架结构，經过惯性矩的折算，可简化为相应的交叉梁系，用差分法进行内力、位移计算。梁的折算惯性矩I可按下式计算：
2，利用以上公式计算得出等代梁惯性矩I后，就可以确定钢梁的截面大小。
（1）为了使假定符合实际情况，保证等代钢梁平面内的刚度，把上述例子的网架设计成截面为3000X300的宽扁梁形式，然后楼板厚度与楼面荷载均取“0”。
（2）由于跨度较大，等代钢梁的重量不可忽略，可以在输入钢梁参数里把钢材的容重设置为“0”，然后把网架屋盖设计得出的柱顶内力，直接输在相应的框架柱上；
（3）为了避免等代钢梁对柱子产生的较大弯矩，在梁柱连接处设置为铰接，与网架屋面在设计时支座采用的铰接连接一致。
四、结束语
对于类似这种复杂结构的设计思路，关键是如何使简化后的模型尽量符合实际情况，工程师要对计算的结构进行分析与判断，如发现计算结果与实际情况相差较大，应运用概念设计的原则，积极找出原因，调整模型重新分析，使计算结果与实际情况相符，方可用作设计依据。以上是本人的一点经验，希望为遇到该类工程的同行提供一些参考，如有错误之处，欢迎批评指正。