斗门区莲州镇HS中心小学体育馆建设成果及抗风设计方案

HS中心小学体育馆位于斗门区莲州镇，属于网架结构（混凝土柱、砖墙），2003年投入使用。建筑为单层，为篮球场，层高8 m。竖向承重构件为混凝土柱，截面尺寸为500 mm×600 mm，屋面为双坡钢网架屋面，屋盖平面尺寸为47.0 m×32.6 m，跨度26.1 m，西边檐口悬挑5.0 m，东边檐口悬挑1.5 m。该建筑网架结构形式为正放四角锥，支承条件为下弦柱点支承，支座高度为300 mm，螺栓球材质为45号钢，板材材质为Q235，高频焊管材质为Q235，高强螺栓材质为40Cr。屋面围护结构由C型钢檩条和50 mm厚1040型夹芯板组成。《建筑结构荷载规范：GBJ 9-87》要求地面的粗糙度类别定为B类，基本风压取值为0.75 kPa，但是设计单位对基本风压取值仅为0.70 kPa，明显偏小。“天鸽”强台风过境后该建筑屋面板、围护墙板等围护结构缺损面积超过10%低于50%，风灾破坏等级为中等破坏，其破坏特征是：

图3.5.3-1　体育馆正门口（西边）

图3.5.3-2　山墙角部屋面破坏（北边）

图3.5.3-3　纵墙檐口屋面严重破坏（东边）

（1）建筑场地风环境：根据学校的总平面可以看出，HS中心小学体育馆西边（图3.5.3-1照片的近方向）有4层高教学楼，东边（照片的远方向）为空旷的400 m跑道的运动场，运动场周边是低矮的民房，网架结构东边屋面板围护结构缺损面积50%以下，篮球场泡水导致经济损失，尤其角部属于高风压区，破坏更加严重，见图3.5.3-2、图3.5.3-3。莲州镇通常按照规范地面的粗糙度类别定为B类，但是建筑场地东边为空旷的400 m跑道的运动场，风速明显很大，东边地面的粗糙度类别也定为B类不合理。建设地点四周地形和建筑布局有较大差别时，没有采用有方向差别的地面粗糙度类别。工程设计人员往往容易忽略，导致结构计算时风荷载标准值偏低，易出现安全问题。

（2）承重结构：基本完好。该体育馆网架杆件外观基本完好，未见明显变形，部分杆件出现锈蚀现象。网架螺栓球外观基本完好，未见明显松动及裂纹，部分螺栓球出现锈蚀现象。网架支座外观基本完好，未见明显松动及变形，部分支座出现锈蚀现象，见图3.5.3-5、图3.5.3-6。

图3.5.3-4　体育馆正门口（东边）

图3.5.3-5　网架基本完好，屋面板损坏

图3.5.3-6　自攻螺丝完好，屋面板拉穿(www.xing528.com)

（3）墙体围护结构：体育馆纵向为钢筋混凝土排架柱+砌体结构，重量大、抗弯刚度大，能很好抵抗横向水平风荷载，横向端部山墙为钢筋混凝土柱+砌体结构，山墙的平面外刚度大，能很好抵抗山墙的纵向水平风荷载，门窗没有损坏，见图3.5.3-1。

（4）屋面围护结构：体育馆网架结构屋面板围护结构与墙体围护结构采用封闭式设计，东边一侧紧靠400 m跑道的运动场，檐口风荷载很大，导致屋面被掀开，见图3.5.3-3、图3.5.3-4。西北角是高风压区，北边一侧山墙与屋面围护结构连接处属于风荷载敏感区，负风压很大，导致破坏严重，见图3.5.3-2。西边一侧靠近多栋4层楼高的教学楼，风荷载较小，屋面基本完好，见图3.5.3-7。屋面围护结构闭水线处属于风荷载敏感区，负风压很大，导致破坏，见图3.5.3-8。

图3.5.3-7　纵墙檐口屋面完好（西边）

图3.5.3-8　山墙南边闭水线破坏

图3.5.3-9　屋面檩条图纸要求

图3.5.3-10　檩条间距2 m过大

图3.5.3-11　图纸对自攻螺丝的参数未明确

（5）屋面围护结构的支承构件：根据图纸显示，网架结构檩条沿体育馆长方向单向设置，间距为2.0 m，支承构件（檩条）间距大、数量少，屋面板跨度就会偏大，见图3.5.3-9、图3.5.3-10，屋面板与檩条连接的自攻螺丝数量不足。图纸对自攻螺丝的直径、间距、数量未明确，见图3.5.3-11，导致抵抗风压能力降低，容易被揭，见图3.5.3-5。破坏形式是屋面板与檩条自攻螺丝连接处屋面板被脉动风压拉穿，自攻螺丝还残留与檩条上，见图3.5.3-6。