游泳館設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、游泳館設(shè)計(jì) 游泳館設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)工程名稱： 三層單跨封閉式游泳館設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)資料1. 工程地點(diǎn)：海南省?？谑校O(shè)計(jì)使用年限:50年2. 工程規(guī)模：三層單跨封閉式游泳館，采用正放四角錐網(wǎng)架，網(wǎng)架橫向跨度150m，縱向跨度67.5m；厚度2.7m;網(wǎng)架鉸支于鋼筋混凝土柱上；采用焊接球節(jié)點(diǎn)；場(chǎng)館分為跳水館、游泳館兩部分，跳水館柱距為7.5m，游泳館柱距為7.5m，兩館之間柱距22.5m；屋面離地面高度約為15.7m。3. 自然條件：查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB-5009 2012可知，海南省海口市基本風(fēng)壓為0.75kN/m2，基本雪壓為0kN/m2。查建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB-50011 2010可知，海

2、南省?？谑锌拐鹪O(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.30g，地面粗糙度為B類，場(chǎng)地類別為類。4. 材料選用 網(wǎng)架鋼材采用碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700-2006規(guī)定的Q345B鋼。 焊條采用碳鋼焊條GB/51117-1999中規(guī)定的E50型焊條。 螺栓采用性能等級(jí)為8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓。焊接空心球節(jié)點(diǎn)采用Q345B鋼。 網(wǎng)架支托及其連接桿件均采用Q390鋼。 鋼管型號(hào)選用熱軋型鋼GB/T 706-2008中的焊接鋼管或無(wú)縫鋼管。 混凝土等級(jí)為C40。5. 結(jié)構(gòu)及各組成構(gòu)建形式 網(wǎng)架形式：正放四角錐網(wǎng)架。 屋面板：選用型號(hào)為HWB2.5-1的雙向預(yù)應(yīng)力CRC網(wǎng)架板，其具體參數(shù)如下：標(biāo)志尺寸：2500&

3、#215;2500mm2，網(wǎng)架板尺寸：2480×2480×120mm3，自重：0.8kN/m2 允許均布荷載代表值：2.00kN/m2，承載能力設(shè)計(jì)值：2.54kN/m2,長(zhǎng)期允許撓度：L/200，裂縫控制等級(jí)：三級(jí)，最大裂縫寬度0.2。本屋面板為重屋面板。三、屋架形式的選定和結(jié)構(gòu)平面布置1.屋架形式和幾何尺寸 網(wǎng)架起拱由于網(wǎng)架的剛度較大，對(duì)于大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（跨度等于或大于60m）,起拱高度取不大于短向跨度的1/300，本設(shè)計(jì)采用正放四角錐網(wǎng)架網(wǎng)架，忽略起拱高度。 允許撓度用作屋蓋時(shí)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的允許不應(yīng)超過(guò)L2/250,其中L2為網(wǎng)架短向跨度，本設(shè)計(jì)取0.27m。 網(wǎng)架自重

4、網(wǎng)架自重gok可按下式估算：gok=qwL2/200其中，qw=除網(wǎng)架自重以外的屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2L2=網(wǎng)架的短向跨度，m=系數(shù)，對(duì)于型鋼網(wǎng)架，取1.2四、內(nèi)力計(jì)算1.基本荷載計(jì)算網(wǎng)架自重恒荷載： gok=qwL2200=1.20.12+0.5×67.52000.4kN/m2 （本設(shè)計(jì)依據(jù)3D3S軟件自行計(jì)算網(wǎng)架自重為準(zhǔn)）吊掛荷載： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.3kN/m2（下弦）屋面板恒荷載： HWB2.5-1的雙向預(yù)應(yīng)力CRC網(wǎng)架板，板厚120mm，有效寬度2500mm，則屋面板與檁條的自重為0.9kN/m2。雪荷載： 基本雪壓為0kN/m2風(fēng)荷載： 由于本設(shè)計(jì)是輕屋面，故需考慮風(fēng)吸力

5、的影響。由資料可得基本風(fēng)壓為0.75kN/m2，查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB-5009 2012，風(fēng)振系數(shù)z=1.2。對(duì)于遠(yuǎn)海海面和海島的15.7m游泳館，風(fēng)壓高度變化系數(shù)可按B 類粗糙度類別，由等差法計(jì)算的風(fēng)壓高度變化系數(shù)z=1.54；由下圖可知風(fēng)荷載體型系數(shù)s取-0.6。 圖1 封閉式雙坡屋面風(fēng)荷載體形系數(shù)計(jì)算圖考慮荷載組合：1.0恒載+1.4風(fēng)荷載（風(fēng)吸力）溫度荷載： 全年溫度差值為20，無(wú)負(fù)溫度增量活荷載： 從資料可知，不上人屋面活荷載為0.50kN/m2。地震荷載： 抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.30g，場(chǎng)地類別為類，利用3D3S軟件自行進(jìn)行計(jì)算。則除去網(wǎng)架自重外的永久荷載

6、標(biāo)準(zhǔn)值為0.9kN/m2（上弦），吊掛荷載取0.3kN/m2（下弦），活載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2。2.荷載組合1. 基本組合：工況1：1.0恒載+1.0活荷載 2. 由可變荷載效應(yīng)控制的組合： 工況2：1.2恒載+ 1.4活荷載 工況3：1.2恒載+ 1.4風(fēng)荷載 工況4：1.2恒載+ 1.4溫度荷載 工況5：1.2恒載+1.4活荷載+1.4×0.6風(fēng)荷載 工況6：1.2恒載+1.4×0.7活荷載+1.4風(fēng)荷載 工況7：1.0恒載+1.4風(fēng)荷載 工況8：1.2恒載+1.4風(fēng)荷載+1.4×0.6溫度荷載 工況9:1.2恒載+1.4×0.6風(fēng)荷載+1.4溫

7、度荷載 工況10：1.2恒載+1.4×0.7活荷載+1.4風(fēng)荷載+1.0×0.6溫度荷載  工況11：1.2恒載+1.4活荷載+1.4×0.6風(fēng)荷載+1.0×0.6溫度荷載 工況12:1.2恒載+1.4×0.7活荷載+1.4×0.6風(fēng)荷載+1.0溫度荷載 工況13：1.2恒載+1.2×0.5活荷載+1.3水平地震荷載  工況14：1.2恒載+1.4×0.7活荷載+1.0溫度荷載 3. 由永久荷載效應(yīng)控制的組合 工況15：1.35恒載+ 1.4×0.7活荷載 工況16：1.35恒載+1.

8、4×0.7活荷載+1.4×0.6風(fēng)荷載 工況17：1.35恒載+1.4×0.7活荷載+1.0×0.6溫度荷載 工況18：1.35恒載+1.4×0.7活荷載+1.4×0.6風(fēng)荷載+1.0×0.6溫度荷載 五、設(shè)計(jì)驗(yàn)算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為高次超靜定結(jié)構(gòu)，采用3D3S軟件進(jìn)行內(nèi)力分析。網(wǎng)架桿件均為軸心受力桿件，因此按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003中規(guī)定的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。1上弦桿件強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算（1）最大受拉桿件強(qiáng)度計(jì)算取上弦最大內(nèi)力組合下受拉應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)3D3S軟件內(nèi)力分析可得，上弦最大拉應(yīng)力產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)左側(cè)跨中部分

9、，最大受力桿件D4-3的內(nèi)力為1317.16kN.鋼材強(qiáng)度f(wàn)=350N/mm2。查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受拉桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比=300。桿件幾何長(zhǎng)度l=2500mm, 查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系焊接空心球連接的弦桿及支座腹桿，計(jì)算長(zhǎng)度l0=0.9×l=0.9×2500=2250mm。需截面積ANf=1317160350=3764mm2桿件D4-3選用桿件截面為159×12的熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為A=5541mm2,回轉(zhuǎn)半徑i=52.1mm,顯然滿足強(qiáng)度要求。=l0i=225

10、052.1=44<=300可見(jiàn)剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。（2）最大受壓桿件強(qiáng)度計(jì)算取上弦最大內(nèi)力組合下受壓應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)3D3S軟件內(nèi)力分析可得，上弦最大壓應(yīng)力產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)中部跨中部分，最大受力桿件D3-10的內(nèi)力為-440.19kN.鋼材強(qiáng)度f(wàn)=350N/mm2。查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受壓桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比=180。桿件幾何長(zhǎng)度l=2500mm, 查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系焊接空心球連接的弦桿及支座腹桿，計(jì)算長(zhǎng)度l0=0.9×l=0.9×2500=2250mm。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)

11、計(jì)規(guī)范GB50017-2003 可知，圓鋼管屬于a類截面，=l0i=225046.1=48.8，fy235=48.8350235=59.6,使用等差法查詢并計(jì)算出穩(wěn)定性系數(shù)=0.884。需截面積ANf=4401900.884×350=1423mm2桿件D3-10選用桿件截面為140×10的熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為A=4084mm2,回轉(zhuǎn)半徑i=46.1mm,顯然滿足強(qiáng)度要求。=44<=180,可見(jiàn)剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。2.腹桿桿件強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算（1）最大受拉桿件強(qiáng)度計(jì)算取腹桿最大內(nèi)力組合下受拉應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)3D3S軟件內(nèi)力分析可得，腹桿

12、最大拉應(yīng)力產(chǎn)生于網(wǎng)架與支座連接處部分，最大受力桿件D3-15的內(nèi)力為539.92kN.鋼材強(qiáng)度f(wàn)=350N/mm2。查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受拉桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比=300。桿件幾何長(zhǎng)度l=3227mm, 查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系焊接空心球連接的弦桿及支座腹桿，計(jì)算長(zhǎng)度l0=0.9×l=0.9×3227=2904.3mm。需截面積ANf=539920350=1543mm2桿件D4-3選用桿件截面為140×10的熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為A=4084mm2,回轉(zhuǎn)半徑i=46.1m

13、m,顯然滿足強(qiáng)度要求。=l0i=2904.346.1=63<=300,可見(jiàn)剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。（2）最大受壓桿件強(qiáng)度計(jì)算取上弦最大內(nèi)力組合下受壓應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)3D3S軟件內(nèi)力分析可得，上弦最大壓應(yīng)力產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)中部跨中部分，最大受力桿件D2-26的內(nèi)力為-87.44kN.鋼材強(qiáng)度f(wàn)=350N/mm2。查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受壓桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比=180。桿件幾何長(zhǎng)度l=3227mm, 查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系焊接空心球連接的弦桿及支座腹桿，計(jì)算長(zhǎng)度l0=0.9×l=0.9&#

14、215;3227=2904.3mm。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003 可知，圓鋼管屬于a類截面，=l0i=2904.329.9=97.1，fy235=97.1350235=118.5,使用等差法查詢并計(jì)算出穩(wěn)定性系數(shù)=0.443。需截面積ANf=874400.443×350=564mm2桿件D2-26選用桿件截面為88.5×4的熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為A=1062mm2,回轉(zhuǎn)半徑i=29.9mm,顯然滿足強(qiáng)度要求。=97.1<=180,可見(jiàn)剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。3.下弦桿件強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算（1）最大受拉桿件強(qiáng)度計(jì)算取下弦最大內(nèi)力組合下受拉應(yīng)

15、力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)3D3S軟件內(nèi)力分析可得，下弦最大拉應(yīng)力產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)中部跨中部分，最大受力桿件D4-1的內(nèi)力為1360.61kN.鋼材強(qiáng)度f(wàn)=350N/mm2。查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受拉桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比=300。桿件幾何長(zhǎng)度l=2500mm, 查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系焊接空心球連接的弦桿及支座腹桿，計(jì)算長(zhǎng)度l0=0.9×l=0.9×2500=2250mm。需截面積ANf=1360610350=3888mm2桿件D4-3選用桿件截面為159×12的熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，其截面

16、積為A=5541mm2,回轉(zhuǎn)半徑i=52.1mm,顯然滿足強(qiáng)度要求。=l0i=225052.1=44<=300,可見(jiàn)剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。（2）最大受壓桿件強(qiáng)度計(jì)算取下弦最大內(nèi)力組合下受壓應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)3D3S軟件內(nèi)力分析可得，下弦最大壓應(yīng)力產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)中部跨中部分，最大受力桿件D3-4的內(nèi)力為-428.6kN.鋼材強(qiáng)度f(wàn)=350N/mm2。查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受壓桿件的容許長(zhǎng)細(xì)比=180。桿件幾何長(zhǎng)度l=2500mm, 查空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）可知，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系焊接空心球連接的弦桿及支座腹桿，計(jì)算長(zhǎng)

17、度l0=0.9×l=0.9×2500=2250mm。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003 可知，圓鋼管屬于a類截面，=l0i=225046.1=48.8，fy235=48.8350235=59.6,使用等差法查詢并計(jì)算出穩(wěn)定性系數(shù)=0.884。需截面積ANf=4286000.884×350=1386mm2桿件D3-4選用桿件截面為140×10的熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為A=4084mm2,回轉(zhuǎn)半徑i=46.1mm,顯然滿足強(qiáng)度要求。=44<=180,可見(jiàn)剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。4. 焊接球節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算空心球的鋼材采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低合

18、金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T 1591 規(guī)定的Q345-B 鋼。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼網(wǎng)架焊接球節(jié)點(diǎn)JG11 的規(guī)定。（1） 不加肋焊接空心球節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算當(dāng)空心球直徑為120900mm 時(shí)，其受壓和受拉承載力設(shè)計(jì)值NR(N)可按下式計(jì)算： NR=0(0.29+0.54dD）tdf其中，D 空心球外徑（mm）； t 空心球壁厚（mm）； d 與空心球相連的主鋼管桿件的外徑（mm）； f 鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；0大直徑空心球節(jié)點(diǎn)承載力調(diào)整系數(shù)。當(dāng)空心球直徑500mm時(shí)，0=1.0 ；當(dāng)空心球直徑>500mm 時(shí)，0=0.9。取不加肋焊接空心球節(jié)點(diǎn)5，節(jié)點(diǎn)位置如下圖節(jié)點(diǎn)5選用WS22

19、06型號(hào)的焊接球，直徑d=220mm，壁厚t=6mm，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）規(guī)定，網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼空心球的外徑與壁厚之比宜取2545，空心球外徑與主鋼管外徑之比宜取2.43.0。dt=2206=37, d=22088.5=2.49，滿足構(gòu)造要求。焊接球節(jié)點(diǎn)承載力NR=00.29+0.54dDtdf=1.0×0.29+0.54×88.5220××220×310 =108.68kN節(jié)點(diǎn)內(nèi)力分析圖如下：（a） 1號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算1號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為8kN<

20、108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=800048×3.5=47.62N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（b） 2號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算2號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為6.8kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50

21、焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=680048×3.5=40.48N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（c） 3號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算3號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為1.5kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=150048×3.5=8.9

22、3N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（d） 4號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算4號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為8.2kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=820048×3.5=48.81N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（e） 5號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算5號(hào)桿件截面為88.5×

23、4熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為-16.8kN<-108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=88.5mm,E50焊條焊縫抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=4mm 焊縫抗壓強(qiáng)度=Nlwtw=1680088.5×4=47.46N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（f） 6號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算6號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為17.1kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)

24、度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=1710048×3.5=101.79N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（g） 7號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算7號(hào)桿件截面為88.5×4熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為-6.7kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=88.5mm,E50焊條焊縫抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=4

25、mm 焊縫抗壓強(qiáng)度=Nlwtw=670088.5×4=18.93N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（h） 8號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算8號(hào)桿件截面為88.5×4熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為10.5kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=88.5mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=4mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=1680088.5×4=29.66N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（2

26、） 加肋焊接空心球節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算對(duì)加肋的空心球，當(dāng)僅承受軸力或軸力與彎矩共同作用但以軸力為（ m0.8）且軸力方向和加肋方向一致時(shí)，其承載力可乘以加肋空心球承載力提高系數(shù)d，受壓球取d=1.4，受拉球取d=1.1。取不加肋焊接空心球節(jié)點(diǎn)10，節(jié)點(diǎn)位置如下圖節(jié)點(diǎn)10選用WSR3510型號(hào)的焊接球，直徑d=350mm，壁厚t=10mm，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）規(guī)定，網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼空心球的外徑與壁厚之比宜取2545，空心球外徑與主鋼管外徑之比宜取2.43.0。dt=35010=35, d=35088.5=2.49，滿足構(gòu)造要求。焊接球節(jié)點(diǎn)受拉承載力NRt=d00.29+0.54dDtd

27、f =1.1×1.0×0.29+0.54×88.5220××220×310 =119.55kN焊接球節(jié)點(diǎn)受壓承載力NRn=d00.29+0.54dDtdf =1.4×1.0×0.29+0.54×88.5220××220×310 =152.15kN節(jié)點(diǎn)內(nèi)力分析圖如下：（a） 1號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算1號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為9.9kN<119.55kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸

28、心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=990048×3.5=58.93N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（b） 2號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算2號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為4.8kN<119.55kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉

29、強(qiáng)度=Nlwtw=480048×3.5=28.57N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（c） 3號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算3號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為15kN<119.55kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=1500048×3.5=89.29N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（d） 4號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)

30、算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算4號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為6.5kN<119.55kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=650048×3.5=38.69N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（e） 5號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算5號(hào)桿件截面為88.5×4熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為-21.15kN<-152.15kN

31、，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=88.5mm,E50焊條焊縫抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=4mm 焊縫抗壓強(qiáng)度=Nlwtw=2115088.5×4=59.75N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（f） 6號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算6號(hào)桿件截面為48×3.5熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為21.03kN<119.55kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=48mm,E50焊條焊縫抗

32、拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=3.5mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=2103048×3.5=123.18N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（g） 7號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算7號(hào)桿件截面為88.5×4熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為-7.7kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=88.5mm,E50焊條焊縫抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=4mm 焊縫抗壓強(qiáng)度=Nlwtw=770088.5×4=21.75

33、N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。（h） 8號(hào)桿件強(qiáng)度驗(yàn)算(i) 焊接球強(qiáng)度驗(yàn)算8號(hào)桿件截面為88.5×4熱軋無(wú)縫鋼管與電焊鋼管，桿件內(nèi)力為12.29kN<108.68kN，符合強(qiáng)度要求。(ii) 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算桿件與焊接球鏈接強(qiáng)度應(yīng)按軸心受力的對(duì)接焊縫計(jì)算:焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=88.5mm,E50焊條焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftw=310N/mm2鋼管厚度tw=4mm 焊縫抗拉強(qiáng)度=Nlwtw=1229088.5×4=34.72N/mm2ftw=310N/mm2，顯然滿足強(qiáng)度要求。5.支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)驗(yàn)算以支座類型號(hào)為1且受軸向壓力最大的支座節(jié)點(diǎn)為例進(jìn)行計(jì)算，

34、設(shè)計(jì)要求按照空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 7-2010）所規(guī)定的要求設(shè)計(jì)，計(jì)算按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003所規(guī)定的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。（1） 已知條件支座類型號(hào)： 1，采用十字加勁板支托支座，每塊兒分割區(qū)域設(shè)置一道M48錨栓。底板寬度：ab340.0mm支座設(shè)計(jì)高度：H=350mm支座球半徑大?。簉0=250mm底板設(shè)計(jì)厚度：t18mm立板及筋板厚度：t026mm底板螺栓孔徑：D53mm支座受軸向最大壓力：Rn608.717kN支座水平方向剪力：Vn231.695kNQ345鋼厚度在1635mm之間，鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f295N/mm2加肋板與立板對(duì)接焊縫高度：hf1=31mm支

35、座底板與節(jié)點(diǎn)板和垂直加勁肋的水平連接角焊縫，焊角尺寸hf2=8mmC40混凝土計(jì)算柱的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fc=19.1N/mm2加勁板寬度：e (a-t0)/2= (340-26)/2=157mm立板與筋板計(jì)算高度：h0H-r0-t-t0=350mm底板螺栓孔的面積：A04××(D/2)2=8826mm2（2） 支座底板厚度及立板、筋板厚度驗(yàn)算：底板凈面積：Apb=a×b-A0=340×340-8826=106774mm2Rnfc=60871719.1=31870mm2混凝土柱的分布反力：c=Rn÷Apb=608717÷106774

36、=5.7N/mm2fc=19.1N/mm2故底板尺寸符合要求。底板兩相鄰支撐板的對(duì)角線長(zhǎng)度：a1(a-t0)/2)2+(b-t0)/222=222mmb1為支座底板中心到a1的垂直距離；b1(a-t0)2×(b-t0)2a1=111mma1b1=0.5故彎矩系數(shù)：=0.06底板彎矩：Mmax×c×a1216863N·mm底板厚度：tpb3Mmaxf=3×16863295=13.1mm故底板厚度符合要求。支座節(jié)點(diǎn)板厚度 t 0.7×tpb=9.2mm立板厚度符合要求。（3） 支座節(jié)點(diǎn)板間焊縫計(jì)算： 一般取支座底板的0.7倍計(jì)算。 雙面焊

37、縫計(jì)算：根據(jù)碳鋼焊條GB/51117-1999規(guī)定，對(duì)于焊縫寬度在1635mm，E50焊條對(duì)接焊縫，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcw=295 N/mm2，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvw=170 N/mm2。垂直加勁肋與支座立板的垂直角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度：lw=h0-20=80mm每條焊縫承受偏心彎矩：M(Rn×1000)4×e2=119460.71N·mm 每條焊縫承受剪力：V(Rn×1000)4=152179.25kN在偏心矩M作用下垂直于焊縫的正應(yīng)力：M6M2×0.7×hf1×lw2=6×119460.712×0.7×

38、;31×802=258.05N/mm2<fcw=295 N/mm2在剪力V作用下平行于焊縫的剪應(yīng)力：vV2×0.7×hf1×lw=152179.252×0.7×31×80=43.83N/mm2<fvw=170 N/mm2按照材料力學(xué)第四強(qiáng)度理論，對(duì)接焊縫某一點(diǎn)同時(shí)受到較大剪應(yīng)力和正應(yīng)力作用時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算該點(diǎn)的折算應(yīng)力=M2-3v2=258.052-3×43.832=246.63 N/mm21.1fcw=324.5 N/mm2焊縫高度符合要求。（4） 支座底板與節(jié)點(diǎn)板和垂直加勁肋的水平連接焊縫計(jì)算：每塊加勁板

39、與底板之間的連接焊縫長(zhǎng)度：L=e-20×2=274mm在Rn作用下垂直于焊縫的正應(yīng)力：f=Rn4÷0.7×hf2×L=6087174÷0.7×8×274=99.18N/mm2fcw=295 N/mm2在剪力Vn作用下垂直于角焊縫的剪應(yīng)力：v=Vn4÷0.7×hf2×L=2316954÷0.7×8×274=37.75N/mm2fvw=170 N/mm2=f2-v2=99.182-37.752=91.71 N/mm21.1fcw=324.5 N/mm2焊腳尺寸符合要求。

40、（5） 錨栓抗剪承載力驗(yàn)算8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvb=250N/mm2, 底板承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcb=295N/mm2栓桿承受剪力：Vn=231.695kN栓桿抗剪承載力設(shè)計(jì)值：Nvb=nv4d2fvb=1×4×482×250=452.39kN孔壁承壓承載力設(shè)計(jì)值： Ncb=dt·fcb=48×18×3×295=764.64kN則單栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值：Nminb=452.39kN>Vn=231.695kN錨栓抗剪承載力符合要求。5. 格構(gòu)柱強(qiáng)度與穩(wěn)定驗(yàn)算6. 階梯型獨(dú)立杯口基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1.幾何參數(shù)柱截面信息：采用：

41、寬bc(mm)×長(zhǎng)hc(mm): 500 × 350 基礎(chǔ)寬Bx(mm)×長(zhǎng)度By(mm)： 2400× 1600 第1階幾何參數(shù)(mm):階梯高度 h1：300 mm 1階上距離 A1u: 400mm 1階下距離 A1d: 400mm 1階左距離 B1l: 600mm 1階右距離 B1r: 600mm第2階幾何參數(shù)(mm):階梯高度 h2：350 mm 2階上距離 A2u: 400mm 2階下距離 A2d: 400mm 2階左距離 B2l: 600mm 2階右距離 B2r: 600mm2.材料參數(shù)基礎(chǔ)混凝土等級(jí)：C40 抗拉強(qiáng)度f(wàn)t_b=1.71N/m

42、m2 抗壓強(qiáng)度f(wàn)c_b=19.10N/mm2柱子混凝土等級(jí)：C40 抗拉強(qiáng)度f(wàn)t_c=1.71N/mm2 抗壓強(qiáng)度f(wàn)c_c=19.10N/mm2鋼筋等級(jí)：HPB335fy=300.00N/mm23.計(jì)算信息結(jié)構(gòu)重要性系數(shù): o=1.0基礎(chǔ)埋深: dh=1.500m縱筋合力點(diǎn)至近邊距離: as=40mm基礎(chǔ)及其上覆土的平均容重: =18.000kN/m3最小配筋率: min=0.150%基礎(chǔ)底面積: A=Bx*By=2.400×1.600=3.840m2底板配筋計(jì)算高度: ho=h1+h2+h3-as=0.650-0.040=0.610m上部土體重度: Gk=*Bx*By*dh=18.

43、000×2.400×1.600×1.500=103.680kN G=1.35*Gk=1.35×103.680=139.97kN二、驗(yàn)算結(jié)果一覽 驗(yàn)算項(xiàng) 數(shù)值 限值 結(jié)果 軸心荷載作用下地基承載力 0.829 最大1.00 滿足 偏心荷載作用下地基承載力 1.195 最大291.12 滿足 x1方向柱對(duì)基礎(chǔ)的剪切驗(yàn)算1 無(wú)需驗(yàn)算 滿足 x2方向柱對(duì)基礎(chǔ)的剪切驗(yàn)算2 無(wú)需驗(yàn)算 滿足 y1方向柱對(duì)基礎(chǔ)的剪切驗(yàn)算1 無(wú)需驗(yàn)算 滿足 y2方向柱對(duì)基礎(chǔ)的剪切驗(yàn)算2 無(wú)需驗(yàn)算 滿足 h2變階處x方向沖切驗(yàn)算 0.436 最大1.00 滿足 h2變階處y方向沖切驗(yàn)算 0

44、.093 最大1.00 滿足 局部承壓驗(yàn)算 無(wú)需驗(yàn)算 滿足 X方向配筋驗(yàn)算 750.000 最大904.78 滿足 Y方向配筋驗(yàn)算 750.000 最大904.78 滿足 三、工況組合內(nèi)力 組合 N Mx My Vx Vy Mdx Mdy基本組合1 824.61 23.51 2.87 1.59 -125.66 105.19 3.90基本組合2 413.26 9.99 1.05 0.58 -51.07 43.19 1.43基本組合3 548.96 -14.00 10.55 -1.35 -247.52 146.89 9.67基本組合4 670.47 18.44 2.19 1.21 -97.71 8

45、1.95 2.98基本組合5 521.38 13.54 1.53 0.85 -70.67 59.48 2.08基本組合6 751.89 4.05 7.89 0.05 -215.58 144.18 7.92基本組合7 657.08 -10.45 11.03 -1.09 -267.12 163.18 10.32基本組合8 340.54 -9.47 6.07 -0.96 -140.99 82.17 5.45基本組合9 394.82 -19.07 9.87 -1.73 -219.57 123.65 8.75基本組合10 597.76 -1.02 7.21 -0.33 -187.63 120.94 7.

46、00基本組合11 448.66 -5.92 6.55 -0.69 -160.59 98.46 6.10基本組合12 502.94 -15.51 10.35 -1.47 -239.17 139.95 9.39基本組合13 742.27 135.56 2.12 11.06 -97.46 198.91 9.31基本組合14 730.42 -94.34 2.84 -8.31 -121.84 -15.14 -2.56基本組合15 745.22 22.60 -7.52 1.60 51.54 -10.90 -6.48基本組合16 727.48 18.62 12.48 1.15 -270.84 194.67

47、13.23基本組合17 301.57 6.92 0.69 0.38 -34.79 29.53 0.94基本組合18 862.04 24.29 2.94 1.63 -129.46 108.44 4.00基本組合19 707.91 19.22 2.26 1.25 -101.51 85.20 3.07基本組合20 810.10 10.39 6.52 0.53 -193.69 136.29 6.86基本組合21 655.96 5.32 5.84 0.15 -165.74 113.05 5.94 組合 N Mx My Vx Vy Mdxk Mdyk標(biāo)準(zhǔn)組合1 668.79 18.99 2.31 1.28

48、 -101.38 84.89 3.14標(biāo)準(zhǔn)組合2 374.97 9.33 1.01 0.56 -48.10 40.59 1.37標(biāo)準(zhǔn)組合3 471.89 -7.81 7.80 -0.82 -188.42 114.66 7.27標(biāo)準(zhǔn)組合4 558.69 15.37 1.82 1.01 -81.42 68.29 2.48標(biāo)準(zhǔn)組合5 452.19 11.87 1.35 0.75 -62.10 52.23 1.84標(biāo)準(zhǔn)組合6 616.85 5.09 5.90 0.18 -165.61 112.74 6.02標(biāo)準(zhǔn)組合7 549.12 -5.27 8.14 -0.63 -202.43 126.31 7.7

49、3標(biāo)準(zhǔn)組合8 323.03 -4.57 4.60 -0.54 -112.33 68.44 4.25標(biāo)準(zhǔn)組合9 361.80 -11.42 7.31 -1.09 -168.46 98.08 6.60標(biāo)準(zhǔn)組合10 506.75 1.47 5.41 -0.09 -145.65 96.14 5.35標(biāo)準(zhǔn)組合11 400.25 -2.03 4.94 -0.35 -126.33 80.08 4.71標(biāo)準(zhǔn)組合12 439.02 -8.89 7.65 -0.90 -182.46 109.71 7.07標(biāo)準(zhǔn)組合13 618.18 105.60 1.79 8.59 -82.00 158.90 7.37標(biāo)準(zhǔn)組合14

50、 609.07 -71.25 2.35 -6.30 -100.75 -5.76 -1.75標(biāo)準(zhǔn)組合15 620.44 18.70 -5.62 1.32 32.62 -2.50 -4.76標(biāo)準(zhǔn)組合16 606.80 15.64 9.76 0.98 -215.37 155.63 10.40標(biāo)準(zhǔn)組合17 374.97 9.33 1.01 0.56 -48.10 40.59 1.37標(biāo)準(zhǔn)組合18 635.69 17.90 2.17 1.20 -95.38 79.90 2.95標(biāo)準(zhǔn)組合19 525.59 14.28 1.68 0.93 -75.41 63.30 2.28標(biāo)準(zhǔn)組合20 583.75 4.0

51、0 5.75 0.10 -159.61 107.75 5.82標(biāo)準(zhǔn)組合21 473.65 0.38 5.26 -0.17 -139.64 91.15 5.15修正后的地基承載力特征值:fa=242.60 kPa 四、驗(yàn)算地基承載力控制組合：標(biāo)準(zhǔn)組合11. 驗(yàn)算軸心荷載作用下地基承載力pk=(Fk+Gk)/A=(669+103.68)/3.84=201.16kPa因o*pk=1×201.16=201.16kPafa=242.60kPa軸心荷載作用下地基承載力滿足要求。2. 驗(yàn)算偏心荷載作用下的地基承載力因 Mdyk=0 Pkmax_x=Pkmin_x=(Fk+Gk)/A=(668.79+103.68)/3.84)=201.16kPaeyk=Mdxk/(Fk+Gk)=84.89/(668.79+103.68)=0.11m因 |eyk| By/6=0.267m, y方向小偏心Pkmax_y=(Fk+Gk)/A+6*|M