网架结构的设计论文

1、. . . . 网架结构设计目录目录.4摘要与关键词.6Abstract and Keywords.7第一章 前言.8第2章 基本资料.9第3章 结构设计与设计验算.10 1、设计资料.10 2、网架的形式与几何尺寸.10 3、檩条设计.11 4、梁的设计.14 5、网架力计算和界面选择.16 6、网架杆件、挠度、节点验算.44 7、混凝土梁、柱与柱下独立基础部分设计.59 8、小结.71第4章 小结与体会.71词.72参考文献.73附录（文献翻译）.7475 / 78摘要与关键词摘要：本次毕业设计是某体育馆设计，包括建筑初步设计和结构设计两部分容。其中建筑初步设计部分：依据公共建筑设计原理，

2、参照优秀的篮球馆设计实例，通过查询各种建筑设计的资料，结合本次毕业设计的相关要求，对此次设计的篮球场馆与相关的辅助部分进行合理的建筑方案选择，使本设计能充分发挥出篮球场馆的使用价值。结构设计部分：通过查阅资料和相关规选择相关的材料，计算出相应的荷载。篮球馆屋架网架利用3D3S9.0软件进行建模。整理分析得出的数据并且进行相关的验算，最终确定了安全、可行、经济的结构模式。关键词：建筑初步设计，结构设计，网架结构，构件验算ABSTRACT and KEYWORDSAbstract : The graduation project is the design of a basketball gymn

3、asium in Kunming City, including architectural design of the initial and structural design two parts. Part of architectural design :based on design principles of public buildings, reference to good examples of stadium facilities, through the data access a variety of architectural design , combining

4、the relevant requirements of graduation , make sports venues and related auxiliary parts of the design of rational. Make the design can give full play to the value of sports venues.Part of structural design : through access to information and related specifications to select materials, calculate the

5、 corresponding load . 3D3Ssoftware used to model grid. Analysis of the data, and do some checking-related, ultimately determine the safety, feasibility, and economic structure.Keywords: Spatial latticed truss structure design, architecture design, structural design, bar and node calculation, compone

6、nt checking第一章 前言一、建筑布局：本设计为某篮球场馆，商场屋架部分为了满足功能上的要求采用大跨空间结构形式。主体部分为单层，分三个篮球场；有设置厕所；这种布局方式功能分区明确，空间组合关系明晰，室外环境相互联系有机结合，有利于商场的管理和满足防火要求，并且提高了商场处理紧急情况的能力。与此同时，在空间大小、形状、朝向、通风、日照、采光等问题上，设计时均按有关设计规做了相应的考虑。二、装饰工程设计为了满足观众的视觉要求，柱子采用H型钢柱，墙体为：部装饰工程不设置墙，以便人流的畅通与采光；外墙设计为二四墙、采用耐火砖，墙用双飞粉和乳胶漆涂面、外墙采用墙面砖贴面，地梁采用钢筋混凝土浇筑

7、。三、屋面保温排水设计篮球场部分建筑屋面采用单层压型钢板，它既可以承受风雪荷载又可以满足保温隔热和排水要求。压型钢板铺设于檩条上，檩条再与起坡用的小立柱形成整体空间桁架。屋架采用前后双坡天沟排水，设有雨落管。四、设计构思在设计时主要考虑了以下几方面：第一，建筑的功能要求。首先设计应满足篮球场的使用要求。第二，建筑的安全性。第三、建筑的美观性。建筑设计时要考虑建筑物的使用群体，所以在建筑的装饰装修时，建筑除了满足建筑物的使用功能外，其装饰装修应体现出建筑风格。第二章 基本资料1. 设计主要依据：钢结构设计规GB500172003民用建筑设计通则JGJ3787屋面工程技术规GB503452004建

8、筑设计防火规GB500162006体育建筑设计规JGJ3120032.本地区气象条件和工程地质条件1、气象条件： 1) 气温.最低月平均8.2，最热月平均19.9，最低-5.4； 2) 相对湿度.最冷月66%，最热月82%； 3) 降雨量.年总量968.6mm，日最大量135.3mm，小时最大量53.1mm。2.、抗震设防要求： 场地地震基本烈度：8度；抗震设防烈度：8度；设计基本地震加速度：0.02g。3. 工程基本概况：本工程为篮球馆，建设地点位于市，屋盖结构为平板网架结构，下部支撑体系为钢筋混凝土框架结构体系，建筑层数1层，建筑高度15.8m。4. 建筑结构的安全等级和设计使用年限建筑结

9、构的安全等级：二级设计合理使用年限：50年建筑抗震设防类别：丙类地基基础设计等级：丙类第三章 结构设计与设计验算1. 设计资料该网架设计采用平面网架结构，网架尺寸为54000mm×36000mm，网架采用正方四角锥形式，支撑方式采用周边支撑，支座位于上弦节点。屋面排水坡度为，屋面板为压型钢板，网架所用的杆件材料为Q235钢。2. 网架的形式和几何尺寸（1） 网架高度：f=2.25m。（2） 网格尺寸：上下弦杆网格尺寸均为3000mm×3000mm。（3） 网架平面布置图如下： 檩条级梁的布置图（部分）：檩条的计算简图：由于角度很小，计算时刻不考虑。（1） 屋面板：采用冷弯薄

10、壁型钢，型号为：YX130-300-600，厚度为：10mm，重量：13.54kg/=0.133kN/。（2） 檩条采用冷弯拨壁槽钢，檩条跨度3m，檩距1.5M. 檩条选择：C130×50×20×2.5 截面面积：A=5.98c 重量m=4.70kg/m 截面抵抗矩：x =21.57cm3回转半径：i=4.65cm; i=1.87cm（3）荷载计算 屋面板何在（压型钢板）：0.133kN/×1.5m=0.20kN/m 檩条自重：4.70kg/m×9.8×10kN/kg=0.046kN/m 屋面活荷载（不上人屋面）：0.5kN/

11、5;1.5m=0.75kN/m 基本雪压（25，=1.0）:0.5kN/（由于地区近年来雪荷载增大，为了建筑物的安全取为0.5kN/）。 雪荷载：1.0×0.5kN/×1.5m=0.75kN/m （雪荷载与活荷载取较大值考虑，0.75kN/m） 基本风压：0.3kN/ 风荷载：=zszo=-0.6×0.74×0.30= -0.133kN/ 施工荷载：1.0kN/m2 （不与风荷载、雪荷载同时考虑） 荷载组合 标准值： 设计值：（4） 强度设计： 满足要求 （5）稳定验算：由于压型钢板与檩条可靠连接，构造见大样详图，屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，故不需要验

12、算此项。 （6）刚度验算： C型截面檩条：，满足要求。（7）构造要求：（8） 施工阶段强度验算： 此时由屋面传来的活载为检修集中荷载，其中标准值为0.1kN 均布荷载设计值： 集中荷载设计值：（9）风荷载验算： 满足要求。4、 梁的计算 梁的计算简图：（1）梁的截面选择： 选用热轧H型钢HW1251256.59 截面面积：30.31cm2 重量为：23.8kg/m 自重标准值：23.8kg/m×9.8N/kg=0.233kN/m 截面惯性矩：Ix=847cm4 ， Iy=294cm4截面抵抗矩：Wx=136cm3（2） 梁的力计算: a、抗弯强度验算： 受压翼缘的自由外伸宽度59.2

13、5mm 梁的间距为3m，则传到梁的集中荷载： 工字型刚截面的截面塑性发展系数，取 满足要求。 b、抗剪强度验算： 中和轴以上或以下截面对中和轴的面积矩： 则：. 满足要求。 c、腹板局部压应力验算： 集中荷载增大系数：； 集中荷载作用处沿跨度方向的分布长度：a=60mm； 集中荷载按扩散到腹板计算高度上边缘的假定分布长度： 集中荷载作用于梁端： 所以： 满足要求。 d、刚度验算： 梁的刚度按正常使用极限状态下，荷载标准值引起的最大挠度 来计算。 满足要求。 e、整体稳定性验算： 由于H型钢梁跨中无侧向支撑点，l1=3000mm，所以 ，所以不需要进行梁的整体稳定性验算。5、 网架力计算和截面选

14、择（1） 恒载0.3kN/；活载0.5kN/；风载0.3kN。由3D3S软件进行杆件导荷载，施加到相应的节点上。（2）力计算与截面选择力计算与截面选择采用同济大学开发的钢结构设计软件3D3S9.0程序计算。计算网架自重时，考虑到螺栓球节点的用钢量约占总用钢量的20%，故取螺栓球节点的重量为网架总重量的20%，整个网架重量由计算机计算得出。地区8度设防，考虑网架自身特点，考虑计算地震作用。由于地区昼夜温差大的原因，由温度应力或者网架变形力引起的支座位移，通过释放不同的位置的不同方向的支座约束，把此应力释放掉，允许支座可以有位移。支座上的其他约束为刚性约束。约束释放的前提是要保证约束条件满足结构要

15、求，不然计算无解。为了方便检查计算模型级计算结果的正确性，先要明白网架的受力特点；上弦杆受压，中间部分压力较大，边猿部分拉力较小；腹杆即有受拉杆件又有受压杆件；由于支座约束设置不对称，所以对称杆件、对称支座所受的力也不对称，而且对称的节点、对称支座的位移也不对称。杆件的选择是由计算机软件自动优选得出，下面是软件的计算结果：本工程主要荷载组合：材料：Q235钢（3） 荷载组合： <1>1.35恒载+1.40×0.70活载工况1 <2>1.20恒载+1.40活载工况1 <3>1.00恒载+1.40活载工况1 <4>1.20恒载+1.40风载

16、工况2 <5>1.00恒载+1.40风载工况2 <6>1.20恒载+1.40活载工况1+1.40×0.60风载工况2 <7>1.00恒载+1.40活载工况1+1.40×0.60风载工况2 <8>1.20恒载+1.40×0.70风载工况1+1.40风载工况2 <9>1.00恒载+1.40×0.70活载工况1+1.40风载工况2 <10>1.20恒载+1.20×0.50活载工况1+1.30水平地震+1.30竖向地震 <11>1.00恒载+1.00×0.50

17、活载工况1+1.30水平地震+1.30竖向地震 <12>1.20恒载+1.20×0.50活载工况1+1.40×0.20风载工况2+1.30水平地震+1.30竖向地震 <13>1.00恒载+1.00×0.50活载工况1+1.40×0.20风载工况2+1.30水平地震+1.30竖向地震 <14>1.20恒载轴力 N 最大的前 10 个单元的力 (单位：M,KN,KN.M)序号单元号组合号组合序位置轴力N剪力Q2剪力Q3扭矩M弯距M2弯距M31771610.000401.50.00.00.00.00.02760610.000

18、401.50.00.00.00.00.03749610.000399.50.00.00.00.00.04782610.000399.50.00.00.00.00.05772610.000389.10.00.00.00.00.06761610.000389.10.00.00.00.00.07759610.000389.10.00.00.00.00.08770610.000389.10.00.00.00.00.09750610.000386.60.00.00.00.00.010783610.000386.60.00.00.00.00.0轴力 N 最小的前 10 个单元的力 (单位：M,KN,KN.

19、M)序号单元号组合号组合序位置轴力N剪力Q2剪力Q3扭矩M弯距M2弯距M31349610.000-168.50.00.00.00.00.02348610.000-168.50.00.00.00.00.03337610.000-167.60.00.00.00.00.04361610.000-167.60.00.00.00.00.05336610.000-167.60.00.00.00.00.06360610.000-167.60.00.00.00.00.07325610.000-160.50.00.00.00.00.08373610.000-160.50.00.00.00.00.09324610

20、.000-160.50.00.00.00.00.010372610.000-160.50.00.00.00.00.0 （4）组合位移“X向位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和13736112.70.2-9.816.023556112.7-0.2-9.816.033916111.80.6-9.215.043376111.8-0.6-9.215.053546111.5-0.5-29.832.063726111.50.5-29.832.073906110.71.5-27.930.083366110.7-1.5-27.930.09

21、4096110.31.0-8.013.1103196110.3-1.0-8.013.1“Y向位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和145461-0.112.3-10.816.32455610.112.3-10.816.3345361-0.212.1-10.716.24456610.212.1-10.716.2545261-0.311.8-10.415.86457610.311.8-10.415.8745161-0.611.5-9.815.28458610.611.5-9.815.2945061-0.810.9-9.014.2

22、10459610.810.9-9.014.2“Z向位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和11110.00.00.00.022110.00.00.00.033110.00.00.00.044110.00.00.00.055110.00.00.00.066110.00.00.00.077110.00.00.00.088110.00.00.00.099110.00.00.00.01010110.00.00.00.0“合位移”最大的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和112

23、461-0.00.0-88.188.1212361-0.20.0-87.687.63125610.20.0-87.687.6436461-0.51.1-86.986.95365610.51.1-86.986.9634661-0.5-1.1-86.986.97347610.5-1.1-86.986.9812261-0.20.0-85.985.99126610.20.0-85.985.91036361-1.51.1-85.885.8“X向位移”最小的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和135661-12.70.2-9.816.023386

24、1-12.7-0.2-9.816.0337461-11.80.6-9.215.0432061-11.8-0.6-9.215.0535761-11.50.5-29.832.0633961-11.5-0.5-29.832.0737561-10.71.5-27.930.0832161-10.7-1.5-27.930.0939261-10.31.0-8.013.11030261-10.3-1.0-8.013.1“Y向位移”最小的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和125661-0.1-12.3-10.816.32257610.1-12.3-1

25、0.816.3325561-0.2-12.1-10.716.24258610.2-12.1-10.716.2525461-0.3-11.8-10.415.86259610.3-11.8-10.415.8725361-0.6-11.5-9.815.28260610.6-11.5-9.815.2925261-0.8-10.9-9.014.210261610.8-10.9-9.014.2“Z向位移”最小的前 10 个节点位移表 （单位：mm）序号节点号组合号组合序号X向位移Y向位移Z向位移位移平方和112461-0.00.0-88.188.1212361-0.20.0-87.687.63125610

26、.20.0-87.687.6436461-0.51.1-86.986.95365610.51.1-86.986.9634661-0.5-1.1-86.986.97347610.5-1.1-86.986.9812261-0.20.0-85.985.99126610.20.0-85.985.91036361-1.51.1-85.885.8各效应组合下最大支座反力设计值(单位：kN、kN.m)节点号控制组合号组合序号NxNyNzMxMyMz1Nx最大6119.619.6-24.60.00.00.0Ny最大6119.619.6-24.60.00.00.0Nz最大1417.47.4-9.50.00.00

27、.0Mx最大1115.115.1-19.10.00.00.0My最大1115.115.1-19.10.00.00.0Mz最大1115.115.1-19.10.00.00.0合力最大6119.619.6-24.60.00.00.0Nx最小1417.47.4-9.50.00.00.0Ny最小1417.47.4-9.50.00.00.0Nz最小6119.619.6-24.60.00.00.0Mx最小1115.115.1-19.10.00.00.0My最小1115.115.1-19.10.00.00.0Mz最小1115.115.1-19.10.00.00.02Nx最大6133.2-31.822.00.

28、00.00.0Ny最大14112.7-12.38.20.00.00.0Nz最大6133.2-31.822.00.00.00.0Mx最大1125.7-24.717.00.00.00.0My最大1125.7-24.717.00.00.00.0Mz最大1125.7-24.717.00.00.00.0合力最大6133.2-31.822.00.00.00.0Nx最小14112.7-12.38.20.00.00.0Ny最小6133.2-31.822.00.00.00.0Nz最小14112.7-12.38.20.00.00.0Mx最小1125.7-24.717.00.00.00.0My最小1125.7-24

29、.717.00.00.00.0Mz最小1125.7-24.717.00.00.00.03Nx最大6126.7-58.231.10.00.00.0Ny最大14110.3-22.511.70.00.00.0Nz最大6126.7-58.231.10.00.00.0Mx最大1120.8-45.224.00.00.00.0My最大1120.8-45.224.00.00.00.0Mz最大1120.8-45.224.00.00.00.0合力最大6126.7-58.231.10.00.00.0Nx最小14110.3-22.511.70.00.00.0Ny最小6126.7-58.231.10.00.00.0Nz

30、最小14110.3-22.511.70.00.00.0Mx最小1120.8-45.224.00.00.00.0My最小1120.8-45.224.00.00.00.0Mz最小1120.8-45.224.00.00.00.04Nx最大6119.1-85.742.70.00.00.0Ny最大1417.4-33.216.20.00.00.0Nz最大6119.1-85.742.70.00.00.0Mx最大1114.9-66.733.00.00.00.0My最大1114.9-66.733.00.00.00.0Mz最大1114.9-66.733.00.00.00.0合力最大6119.1-85.742.70

31、.00.00.0Nx最小1417.4-33.216.20.00.00.0Ny最小6119.1-85.742.70.00.00.0Nz最小1417.4-33.216.20.00.00.0Mx最小1114.9-66.733.00.00.00.0My最小1114.9-66.733.00.00.00.0Mz最小1114.9-66.733.00.00.00.05Nx最大6113.1-132.053.90.00.00.0Ny最大1415.1-51.320.60.00.00.0Nz最大6113.1-132.053.90.00.00.0Mx最大1110.2-102.841.80.00.00.0My最大1110

32、.2-102.841.80.00.00.0Mz最大1110.2-102.841.80.00.00.0合力最大6113.1-132.053.90.00.00.0Nx最小1114.8-64.326.10.00.00.0Ny最小6113.1-132.053.90.00.00.0Nz最小1415.1-51.320.60.00.00.0Mx最小1110.2-102.841.80.00.00.0My最小1110.2-102.841.80.00.00.0Mz最小1110.2-102.841.80.00.00.06Nx最大618.3-160.066.90.00.00.0Ny最大1413.3-62.325.70

33、.00.00.0Nz最大618.3-160.066.90.00.00.0Mx最大116.5-124.751.90.00.00.0My最大116.5-124.751.90.00.00.0Mz最大116.5-124.751.90.00.00.0合力最大618.3-160.066.90.00.00.0Nx最小1112.3-78.232.70.00.00.0Ny最小618.3-160.066.90.00.00.0Nz最小1413.3-62.325.70.00.00.0Mx最小116.5-124.751.90.00.00.0My最小116.5-124.751.90.00.00.0Mz最小116.5-12

34、4.751.90.00.00.07Nx最大1224.2-137.352.20.00.00.0Ny最大1411.4-83.031.40.00.00.0Nz最大613.4-212.281.10.00.00.0Mx最大112.7-165.663.10.00.00.0My最大112.7-165.663.10.00.00.0Mz最大112.7-165.663.10.00.00.0合力最大613.4-212.281.10.00.00.0Nx最小111-0.3-104.639.90.00.00.0Ny最小613.4-212.281.10.00.00.0Nz最小1411.4-83.031.40.00.00.0

35、Mx最小112.7-165.663.10.00.00.0My最小112.7-165.663.10.00.00.0Mz最小112.7-165.663.10.00.00.08Nx最大1224.9-146.557.20.00.00.0Ny最大1411.7-89.034.50.00.00.0Nz最大614.2-226.889.00.00.00.0Mx最大113.3-177.169.30.00.00.0My最大113.3-177.169.30.00.00.0Mz最大113.3-177.169.30.00.00.0合力最大614.2-226.889.00.00.00.0Nx最小111-0.1-112.44

36、3.90.00.00.0Ny最小614.2-226.889.00.00.00.0Nz最小1411.7-89.034.50.00.00.0Mx最小113.3-177.169.30.00.00.0My最小113.3-177.169.30.00.00.0Mz最小113.3-177.169.30.00.00.09Nx最大1223.6-150.257.90.00.00.0Ny最大1410.8-91.735.10.00.00.0Nz最大612.0-233.390.40.00.00.0Mx最大111.6-182.370.40.00.00.0My最大111.6-182.370.40.00.00.0Mz最大11

37、1.6-182.370.40.00.00.0合力最大612.0-233.390.40.00.00.0Nx最小111-1.2-116.244.90.00.00.0Ny最小612.0-233.390.40.00.00.0Nz最小1410.8-91.735.10.00.00.0Mx最小111.6-182.370.40.00.00.0My最小111.6-182.370.40.00.00.0Mz最小111.6-182.370.40.00.00.010Nx最大1022.3-141.254.30.00.00.0Ny最大1410.0-92.435.30.00.00.0Nz最大610.0-235.190.80.00.00.0Mx最大110.0-183.770.70.00.00.0My最大110.0-183.770.70.00.00.0Mz最大110.0-183.770.70.00.00.0合力最大610.0-235.190.80.00.00.0Nx最小131-2.3-127.349.00.00.00.0Ny最小610.0-235.190.80.00.00.0Nz最小1410.0-92.435.30.00.00.0Mx最小110.0-183.770.70.00.00.0My最小110.0-183.770.70.00.00.0Mz最小110.0-