室外體育場(chǎng)圍網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與構(gòu)造要求

　　圍網(wǎng)是室外體育場(chǎng)的重要組成部分，但在實(shí)際項(xiàng)目管理中發(fā)現(xiàn)，有的設(shè)計(jì)人員對(duì)圍網(wǎng)的設(shè)計(jì)不夠重視，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單隨意，甚至發(fā)生失穩(wěn)和破壞現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)多個(gè)室外體育場(chǎng)的項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的總結(jié)，結(jié)合典型范例對(duì)體育場(chǎng)圍網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行論述，并提出一些構(gòu)造要求。

　　1.前言  

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)健康生活的追求越來(lái)越強(qiáng)烈，體育鍛煉與活動(dòng)成為時(shí)尚與高品質(zhì)生活的重要內(nèi)容，為滿足市民和學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所的需求，很多城市、學(xué)校和社區(qū)都在建設(shè)或者正在籌建室外體育場(chǎng)。室外體育場(chǎng)多用圍網(wǎng)圍

　　護(hù)。圍網(wǎng)的主要作用表現(xiàn)在如下4 個(gè)方面：

　　(1)將體育場(chǎng)與場(chǎng)外場(chǎng)地分隔開;

　　(2)分隔體育場(chǎng)內(nèi)不同項(xiàng)目區(qū)域，使不同項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行時(shí)不至于相互干擾;

　　(3)便于體育場(chǎng)管理;

　　(4)美化環(huán)境。

　　體育場(chǎng)圍網(wǎng)是體育場(chǎng)的輔助設(shè)施，但也是體育場(chǎng)的重要組成部分，直接關(guān)系到體育場(chǎng)的服務(wù)水平、場(chǎng)內(nèi)人員安全和使用年限。由于沒有專門的設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定圍網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法，加之有的設(shè)計(jì)人員對(duì)圍網(wǎng)設(shè)計(jì)不夠重視，圍網(wǎng)傾覆也時(shí)有發(fā)生。筆者根據(jù)體育場(chǎng)項(xiàng)目的管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)體育場(chǎng)圍網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行論述，并提出一些圍網(wǎng)的構(gòu)造要求。

　　2.常見圍網(wǎng)的樣式  

　　下圖是體育場(chǎng)常用的圍網(wǎng)樣式，下面提出的設(shè)計(jì)方法也基于這種樣式的構(gòu)想。

　　3.圍網(wǎng)所受荷載的特點(diǎn)  

　　圍網(wǎng)矗立于室外環(huán)境中，主要承受的荷載是風(fēng)荷載;足球、籃球等球類的沖擊荷載在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)體現(xiàn)在分項(xiàng)系數(shù)中，可以不用單獨(dú)考慮;圍網(wǎng)距離比賽區(qū)域有一定的安全距離，正常情況下也不必考慮人的撞擊及場(chǎng)外車輛的撞擊，但應(yīng)該留有一定的安全儲(chǔ)備。圍網(wǎng)在風(fēng)荷載作用下必須牢固穩(wěn)定，如發(fā)生傾覆或破壞可能會(huì)造成圍網(wǎng)附近人員的傷亡，所以，設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行圍網(wǎng)立柱的彎拉和抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算，根據(jù)構(gòu)造要求保證圍網(wǎng)的剛度和穩(wěn)定性。

　　4.圍網(wǎng)強(qiáng)度驗(yàn)算  

　　(1)確定風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

　　Wk-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)

　　βgz-高度Z處的陣風(fēng)系數(shù)

　　μst-風(fēng)荷載換算體型系數(shù)

　　μz-風(fēng)壓高度變化系數(shù)

　　W0-基本風(fēng)壓(kN/m2)

　　βgz、μst和μz可以從《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附表中直接查取或根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算分析求得。W0w  也可以從《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附表和基本風(fēng)壓圖中查取，當(dāng)規(guī)范中查不到時(shí)，可以參照附近類似地區(qū)取用，也可以根據(jù)當(dāng)年最大風(fēng)速觀測(cè)資料按照基本風(fēng)壓的定義，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析確定。

　　體育場(chǎng)建在市區(qū)內(nèi)，地面粗糙度為C 類，圍網(wǎng)高度為5m 以下，故陣風(fēng)系數(shù)βgz應(yīng)取2.30，風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz應(yīng)取0.74。

　　目前規(guī)范沒有規(guī)定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的換算體型系數(shù)計(jì)算方法，可以參照類似結(jié)構(gòu)計(jì)算并考慮圍網(wǎng)的阻風(fēng)性質(zhì)確定。

　　例如，圍網(wǎng)的孔格為方形，尺寸為5×5cm，網(wǎng)絲直徑為4mm。每片網(wǎng)片的框架(輪廓)尺寸為3×2m。則網(wǎng)片的擋風(fēng)系數(shù)為：

　　其中An為網(wǎng)絲的投影面積，A為網(wǎng)片輪廓面積。

　　體型系數(shù)Us取為1.2

　　則計(jì)算體型系數(shù)Usj=φ·us=0.16×1.2=0.192

　　圍網(wǎng)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)空氣流通過(guò)圍網(wǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種“網(wǎng)面效應(yīng)”，即風(fēng)阻面積要大于圍網(wǎng)絲、圍網(wǎng)框架以及立柱的凈面積之和。造成網(wǎng)面效應(yīng)的原因是圍網(wǎng)絲、圍網(wǎng)框架和立柱都是小圓形斷面且相互之間凈距較小，空氣流體穿過(guò)圍網(wǎng)孔格時(shí)圍繞圍網(wǎng)絲等小間距的小圓形斷面形成復(fù)雜的紊流并相互干擾，這種紊流與干擾會(huì)對(duì)圍網(wǎng)面產(chǎn)生附加的“拖拽”作用，就好像圍網(wǎng)絲直徑增大網(wǎng)孔變小而使風(fēng)阻面積增大一樣。這種拖拽作用對(duì)于圍網(wǎng)來(lái)說(shuō)不可忽略。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算體型系數(shù)應(yīng)適當(dāng)增大，增大系數(shù)f值取為1.8～2.0比較適當(dāng)，風(fēng)速大的地區(qū)取高值，風(fēng)速小的地區(qū)取低值。則換算體型系數(shù)μst=f·μsj=2.0x0.192=0.384

　　基本風(fēng)壓參照天津市區(qū)50年一遇取用，W0取0.50kN/m2。

　　將上述系數(shù)和基本風(fēng)壓代入式4-1，得 

　　(2)計(jì)算風(fēng)阻面積

　　如上圖所示樣式，為了達(dá)到美觀效果，立柱擬采用Q235B 材質(zhì)Φ76 鋼管，高4.0m，圍網(wǎng)框架擬采用Q235B 材質(zhì)Φ48  鋼管。取一根立柱及其兩側(cè)各兩個(gè)半片圍網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，風(fēng)阻面積為立柱、網(wǎng)片框架、網(wǎng)絲三者的凈投影面積之和。故，

　　(3)計(jì)算立柱鋼管壁厚和強(qiáng)度

　　按最不利情形即風(fēng)荷載法向作用于圍網(wǎng)考慮。圍網(wǎng)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于風(fēng)荷載會(huì)在立柱的形心點(diǎn)形成一個(gè)集中荷載。集中荷載的大小為：

　　集中荷載P在柱腳處產(chǎn)生的彎矩為：

　　Φ76 壁厚為3mm 的鋼管的截面模量W 為12.08cm3

　　單向受彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式為：

　　彎拉強(qiáng)度滿足要求。

　　(4)抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

　　抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算依據(jù)公式  

　　滿足抗剪強(qiáng)度要求。事實(shí)上，風(fēng)荷載在圍網(wǎng)立柱上產(chǎn)生的剪應(yīng)力相對(duì)于鋼管的抗剪強(qiáng)度是很小的，故設(shè)計(jì)人員可以不必驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度。

　　5.構(gòu)造及施工要求  

　　(1)為保證圍網(wǎng)有足夠的剛度，避免產(chǎn)生令人擔(dān)心的搖晃現(xiàn)象，圍網(wǎng)立柱直徑應(yīng)不小于70mm，立柱壁厚不小于3mm。建議盡量采用壁厚4mm  鋼管。

　　(2)立柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的尺寸不小于300×300×450mm，混凝土強(qiáng)度不小于C30。施工時(shí)應(yīng)支模板現(xiàn)澆或采用預(yù)制基礎(chǔ)。如不支模板而直接用土?，F(xiàn)澆，則基坑開挖必須規(guī)則，避免挖“鍋底形”基坑，否則在基底易形成滑動(dòng)面，在風(fēng)荷載作用下極易傾覆。

　　(3)立柱與預(yù)埋鐵件可采用螺栓連接或焊接，焊接時(shí)必須沿管周滿焊，并分段對(duì)稱焊接，防止變形過(guò)大立柱不直立。