加油站网架结构毕业设计计算书

1、潍坊学院本科毕业设计（论文） 摘要及关键词 摘要 本次毕业设计为合肥地区加油站钢结构设计，此次设计主要进行的是结构设计部分。本次设计过程主要分为三个阶段： 首先，根据设计任务书对本次设计的要求，通过查阅资料和相关规范确定出结构设计的基本信息，其中包括荷载信息、工程地质条件等。 然后，根据设计信息和功能要求进行结构选型并利用空间结构分析设计软件MST2008进行初步设计。本次设计主体结构形式采用正放四角锥网架结构，节点形式采用焊接球节点，支撑形式采用四根钢柱下弦支撑，基础形式采用柱下混凝土独立基础。 最后，通过查阅相关规范和案例进行檩条、节点、支座等部分的设计，并通过整理分析得出的数据，进行了杆

2、件、结构位移等的相关验算，最终确定了安全、可行、经济的结构模式。 关键词 结构设计，网架结构，构件验算ABSTRACT and KEYWORDSAbstract The graduation project is the design of a steel structure of the gas station in Hefei City. And this design is mainly for structure design. The design process is mainly divided into three stages:First, According to the

3、requirement of the design specification for the design, through access to information and the relevant specification to determine the basic information of the structural design, including load information, engineering geological conditions, etc.Second, According to the needs of design information an

4、d function structure selection and use of space structure analysis and design software MST2008 for preliminary design. The design of the main structure form using four square pyramid space truss structure, welding ball node form, adopt four pillar of steel bottom chord support, support form using co

5、ncrete independent foundation under column.Finally, through cases refer to the relevant specification and purlin, node, bearing and other parts of the design, and through the analysis of data, carried on the bar, the structure displacement, etc. The related calculation, finally determine the structu

6、re of a safe, feasible and economic mode.Keywords Structural design, bar and node calculation, component checking前言随着近年来国民经济和交通运输的不断发展，国内各类车辆数量的不断增加，同时又没有找到合适的新能源的情况下，化石能源依然是现在所使用的主要能源，致使近年来加油站的数量逐渐增加，不仅有国营加油站，而且私营企业加油站的数量也不断增加。审视国内的成品油市场环境，一个微妙的变化日渐清晰，那就是作为成品油销售最前端的加油站被推到了市场的最前沿。本次设计为206国道安徽合肥境内加油站

7、钢结构设计。设计资料按照安徽省合肥市地区相应规范查取，相关地质资料及其他设计要求均按照设计任务书确定，并按照相应设计规范查取。本次结构设计内容主要包括加油站顶棚设计、柱的设计、基础设计以及檩条和支座的设计。按照本次设计任务书的设计要求，本次设计加油站顶棚采用正放四角锥网架结构形式，截面材料选用Q235钢管，节点形式采用焊接球节点；网架支撑形式采用4根钢柱支撑；基础采用柱下混凝土独立基础；檩条形式为C型（内卷边槽钢）截面形式，为了结构具有较大安全储备，在檩条设计时按照简支檩条进行设计。在进行加油站结构设计过程中，既充分考虑了结构的安全性能设计，又考虑到用料的经济性，以及加油站的日常使用的要求。在

8、形状、朝向、通风、采光、日照等问题上，均设计时按有关设计规范要求做了相应的考虑。1、结构设计基本资料1.1 工程概况206 国道为国家骨干公路，始于山东省威海市，途经江苏、安徽、江西，终于广东省汕头市潮汕路路口，全长 2440 公里。图1.1本次设计为206国道加油站钢结构设计，建设地点在206国道A段安徽省合肥市境内。1.2 设计基本条件1.建筑结构的安全等级和设计使用年限（1）查建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001 建筑结构的安全等级：一级（2）设计合理使用年限：50年（3）查建筑抗震设防分类标准GB50223-95 建筑抗震设防类别：乙类查建筑地基基础设计规范GB50007

9、-2011 地基基础设计等级：丙类2. 建筑场地工程地质资料1) 按“岩土工程勘察报告”，该工程场地主要地形概况为:图1.2选用第 2 层粉土做持力层，地基承载力特征值 fak=180kPa；2)根据地质工程报告：地下水,无侵蚀性,最高水位距地表 10m。3)场地土类型为中硬土,建筑场地类别为类.3. 气候条件基本风压值、基本雪压值按照参考文献1取值,地面粗糙程度 B 类4. 抗震设防要求本地区抗震设防烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组按照参考文献2取值。5. 结构形式钢罩棚采用正放四角锥网架结构，节点形式采用焊接球节点，支承柱采用12m高的钢管柱。6. 平面布置图图1.31.3 本次毕业

10、设计主要内容1. 钢网架结构：结构平面布置、结构计算简图、荷载计算、截面尺寸确定、结构内力分析、内力组合、构件截面设计、变形验算、檩条及屋面板设计验算。2. 支承柱及基础设计支承柱平面布置、根据上部结构计算结果对支承柱进行设计验算。根据计算模型绘制柱脚大样图。3. 下部结构基础平面布置、根据上部结构计算结果计算基础荷载，根据荷载及地质情况进行柱下独立基础的设计及验算。4. 结构设计计算说明书内容：工程概况及设计、主要结构构件的详细计算书等。5. 结构施工图设计包括 上、下弦杆件布置图，腹杆布置图，球节点布置图，支承柱布置图，柱与球节点连接大样图，柱脚大样图，基础大样图等。2、结构选型与初步设计

11、2.1 设计资料该网架设计采用平面网架结构，网架尺寸为20000mm30000mm，网架采用正放四角锥形式，支撑方式采用四根钢柱支撑，支座位于下弦节点。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。2.2 网架形式及几何尺寸1.网架高度：f=1.41m。2.网格尺寸：上下弦杆网格尺寸均为2000mm2000mm。3.网架平面布置图如下：图2.1网架立面图：图2.2网格尺寸：图2.32.3 网架结构上的作用2.3.1静荷载屋面板自重：0.12KN/m注：本次设计屋面板采用彩色钢板波形瓦，材料为0.6mm厚彩色钢板，自重0.12KN/m。2.檩条自重（预估值）：0.15KN/m

12、 恒载：0.27KN/m2.3.2活荷载1.风荷载基本风压w0：查建筑结构荷载规范GB50009-2012附录E 表E.5得合肥地区基本风压为0.35 KN/m。 风振系数bz ：由建筑结构荷载规范GB50009-2012 8.4.1“对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，以及基本自振周期T大于0.25s的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。”，故本次设计风振系数取1。风压高度变化系数mz：查建筑结构荷载规范GB50009-2012 表8.2.1得本次结构设计的风压高度变化系数为1.06。风荷载体型系数ms：查建筑结构荷载规范GB50009-2012 表8.3.1项次

13、27得体形系数为 迎风面-1.3 背风面-0.7风荷载标准值： 迎风面 k= w0 bz mz ms 式（2-1） =0.35x1x1.06x（-1.3）=-0.48 KN/m() 背风面 k= w0 bz mz ms =0.35x1x1.06x（-0.7）=-0.26 KN/m()2.雪荷载基本雪压SO：0.60 KN/m屋面积雪分布系数r：1.0雪荷载标准值： Sk=r SO 式（2-2） =0.60 x1.0=0.60 KN/m3.屋面均布活荷载标准值（按荷载规范不上人屋面选用）：0.5 KN/m根据建筑结构荷载规范GB50009-2012 5.3.3规定，不上人屋面的屋面均布活荷载，可

14、不与风荷载和雪荷载同时组合，故活荷载只需考虑雪荷载（0.6KN/m）。2.3.3地震作用查荷载规范可得:1.抗震设防烈度：7度2.设计基本地震加速度：0.10g3.设计地震分组：第一组注：根据规范有关规定，当抗震设防烈度小于8度时此次设计的网架结构可不予考虑地震作用。2.3.4荷载组合工况1：1.35*恒+1.4*0.7*max（屋面活，雪荷载）工况2：1.2*恒+1.4*max（屋面活，雪荷载）工况3：1.0*恒+1.4*左风荷载 工况4：1.0*恒+1.4*右风荷载 3、结构设计与验算3.1 檩条设计1.设计资料采用规范：冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002檩条跨度为4m，

15、檩条间距为2m；檩条跨度不大于4m，故不布置拉条；屋面板采用彩色钢板波形瓦，0.6mm厚彩色钢板，自重0.12KN/m屋面的坡度角为3.43度；檩条按简支构件模型计算；屋面板能阻止檩条的侧向失稳；檩条立面布置图：图3.1檩条计算简图：图3.22.按檩条高度，从而初选C形檩条采用C-120*50*20*2.5截面，材料为Q235；（1）截面参数 A(cm2)=5.98 e0(cm)=4.03Ix(cm4)=129.4 ix(cm)=4.65Wx(cm3)=21.57Iy(cm4)=20.96 iy(cm)=1.87Wy1(cm3)=12.28Wy2(cm3)=6.36It(cm4)=0.1246

16、Iw(cm6)=660.9（2）荷载标准值恒载：面板自重: 0.12kN/m2檩条自重: 0.04694kN/m活载：屋面活载: 0.5kN/m2雪荷载: 0.6kN/m 风载：基本风压: 0.35kN/m2体型系数-1.3，风压高度变化系数1.1风振系数为1；风压综合调整系数1.05；风载标准值：-1.31.111.050.35=-0.5005kN/m2；注：根据建筑结构荷载规范GB50009-2012 5.3.3规定，不上人屋面的屋面均布活荷载，可不与风荷载和雪荷载同时组合，故活荷载只需考虑雪荷载（0.6KN/m）。（3）荷载组合 恒载：qd=0.122+0.04694=0.2869kN/

17、m 活载：ql=0.62=1.2kN/m 风载：qw=-0.50052=-1.001kN/m工况1:1.2x永久荷载+1.4x屋面活荷载标准值：1x0.2869+1x1.2=1.4869 kN/m设计值：q =1.2x0.2869+1.4x1.2=2.0243kN/m qx=q*sin3.43=0.1211 kN/m qy=q*cos3.43=2.0207 kN/m工况2:1.0 x永久荷载+1.4x风吸力荷载标准值：1x0.2869+1x（-1.001）=-0.7141 kN/m设计值：q =1x0.2869+1.4x（-1.001）=-1.1145 kN/m qx=q*sin3.43=-0

18、.067 kN/m qy=q*cos3.43=-1.1125 kN/m（4）内力分析经分析可知，由第一种荷载组合引起的内力起控制作用。对X轴，檩条跨中最大弯矩： Mx=1/8x2.0207x4x4=4.0414 kNm对Y轴，檩条跨中最大负弯矩： My=1/8x0.1211x4x4=0.2422 kNm（5）截面验算： 有效截面的计算根据GB 50018规范规定，当h/b3.0时 b/t31 式（3-1a）当3.0h/b3.3时 b/t28.5 式（3-1b）h/b=120/50=2.43.0，b/t=50/2.5=2031且 a/t=20/2.5=86.3 故檩条全截面有效。强度验算图3.3

19、由于屋面系压型钢板与檩条牢固连接，能阻止檩条侧向失稳和扭转，故可只对檩条进行强度验算（檩条跨中最大弯矩、引起的截面正应力符号如上图所示）根据公式 公式（3-2） 不满足要求。故 截面规格C-120*50*20*2.5不合适。 3.对截面进行调整，再次选择C-120*60*20*3截面的C型钢作为檩条。（1）截面参数A(cm2)=7.65 e0(cm)=4.87Ix(cm4)=170.68ix(cm)=4.72Wx(cm3)=28.45Iy(cm4)=37.36 iy(cm)=2.21Wy1(cm3)=17.74Wy2(cm3)=9.59 It(cm4)=0.2296Iw(cm6)=1153.2

20、（2）荷载标准值恒载：面板自重: 0.12kN/m2檩条自重: 0.06005kN/m活载：屋面活载: 0.5kN/m2雪荷载: 0.6kN/m施工荷载: 1kN风载：基本风压: 0.35kN/m2体型系数-1.3，风压高度变化系数1.1风振系数为1；风压综合调整系数1.05；风载标准值：-1.31.111.050.35=-0.5005kN/m2；注：根据建筑结构荷载规范GB50009-2012 5.3.3规定，不上人屋面的屋面均布活荷载，可不与风荷载和雪荷载同时组合，故活荷载只需考虑雪荷载（0.6KN/m）。（3）荷载组合恒载：qd=0.122+0.06005=0.3kN/m 活载：ql=0

21、.62=1.2kN/m 风载：qw=-0.50052=-1.001kN/m工况1:1.2x永久荷载+1.4x屋面活荷载标准值：1x0.3+1x1.2=1.5 kN/m设计值：q =1.2x0.3+1.4x1.2=2.04kN/m qx=q*sin3.43=0.1221 kN/m qy=q*cos3.43=2.0363 kN/m工况2:1.0 x永久荷载+1.4x风吸力荷载标准值：1x0.3+1x（-1.001）=-0.7001 kN/m设计值：q =1x0.3+1.4x（-1.001）=-1.1014 kN/m qx=q*sin3.43=0.066 kN/m qy=q*cos3.43=1.09

22、94 kN/m（4）内力分析经分析可知，由第一种荷载组合引起的内力起控制作用。对X轴，檩条跨中最大弯矩： Mx=1/8x2.0363x4x4=4.0726 kNm对Y轴，檩条跨中最大负弯矩： My=1/8x0.1221x4x4=0.2442 kNm（5）截面验算： 有效截面的计算根据GB 50018规范规定，当h/b3.0时 b/t31 当3.0h/b3.3时 b/t28.5 h/b=120/60=23.0，b/t=60/3=2031且 a/t=20/3=6.76.3 故檩条全截面有效。强度验算图3.4由于屋面系压型钢板与檩条牢固连接，能阻止檩条侧向失稳和扭转，故可只对檩条进行强度验算（檩条跨

23、中最大弯矩、引起的截面正应力符号如上图所示）根据公式 满足要求。刚度验算 公式（3-3） 满足要求。故 檩条选用C-120*60*20*3截面，材料为Q235。檩条平面布置图：图3.5图3.63.2 网架内力计算与截面选择荷载取值： 恒载0.27kN/；活载0.6kN/；风载-0.5kN。 由空间结构分析设计软件MST进行杆件荷载及其他设计信息导入，对结构的相应的节点施加作用，利用软件设计分析。2. 内力计算及截面选择内力计算及截面选择采用空间结构分析设计软件MST2008程序计算。计算网架自重时，为了安全考虑，使结构在使用过程中具有较大的安全储备，把檩条自重假定为一个较大值进行前期计算，整个

24、网架重量由计算机计算得出。合肥地区抗震设计7度设防，考虑网架自身特点，不考虑计算地震作用。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；上弦杆大部分杆件主要受压，支座上方杆件主要受拉，中间部分压力较大，边缘部分拉力较小；腹杆即有受拉杆件又有受压杆件；下弦杆大部分杆件主要受拉，支座附近杆件主要受压，中间部分拉力较大，边缘部分压力较小；由于支座约束设置对称，所以对称杆件、对称支座所受的力也对称，而且对称的节点、对称支座的位移也对称。杆件的选择是由计算机软件自动优选初步得出，同时有根据有关规范（JGJ7-2010 空间网格结构技术规程 5.1.4 杆件截面最小尺寸应根据结构的跨度与

25、网格大小按计算确定，普通角钢不宜小于L50 x3，钢管不宜小于48x3。对大、中跨度空间网格结构，钢管不宜小于60 x3.5。）规定，以及施工、加工方便等各方面的综合考虑，对网架结构材料规格的选择进一步优化、改进而得出最后结果。下面是软件的计算结果：本工程主要材料类型：Q235钢管荷载组合： 工况1： 1.35*恒+1.4*0.7*max（屋面活，雪荷载） 工况2： 1.2*恒+1.4*max（屋面活，雪荷载） 工况3： 1.0*恒+1.4*左风荷载 工况4： 1.0*恒+1.4*右风荷载 经MST计算，并进一步优化所得的网架结构设计材料选择如下：表3-1网架杆件材料表杆件编号规格理论长度下料

26、长度数量杆重F1a1502.50199719975843507S1a2502.50200020003251955S1a3502.50200020002631582F2a1603.501997199716160X2a2603.502000200012120A4a129920.0120001200046784总计1204141083.3 网架结构的杆件验算经过在MST软件中建模、荷载和约束信息及工况组合的输入、结构模型计算等过程，通过计算机算出各种工况下结构受力情况，并通过单元详细查得上弦、腹杆、下弦在各个工况下的内力情况，并选出受力最大杆件进行验算，进一步确保结构的安全性和经济性。3.3.1 上

27、弦杆验算在MST软件中查得，在上弦杆件中，所受拉力最大的杆和压力最大的杆分别是78号杆和232号杆。1. 压力最大的杆单元号：232 单元长度： 2m截面特性： 材料Q235 圆管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面类型：b类 轴心受压稳定系数：=0.501 回转半径：各工况组合下的轴力工况一： N=-16.5kN 工况二： N=-19.2kN工况三： N=-1.3kN 工况四： N=4.2kN可见，对于232号杆件最大压力为-19.2kN。截面验算 刚度验算： 式（3-

28、4） 故，满足刚度要求。 稳定验算： 由，查表得 则 式（3-5） 满足要求。2. 拉力最大的杆单元号：78 单元长度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圆管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面类型：b类 轴心受压稳定系数：=0.501 回转半径：（3）各工况组合下的轴力工况一： N=63kN 工况二： N=74.4kN工况三： N=3.6kN 工况四： N=-15.6kN可见，对于78号杆件最大拉力为74kN。（4）截面验算 刚度验算： 故，满足刚度要求。强度验算：

29、 则=215N/mm满足要求。3.3.2 下弦杆验算经MST软件中查得，在下弦杆件中，所受拉力最大的杆和压力最大的杆分别是541号杆和533号杆。1. 压力最大的杆（1）单元号：533 单元长度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圆管60*3.5 A=621mm2 Ix=248849mm4 Iy=278849mm4 Wx=8295mm4 Wy=8295mm4 Ixy=497699mm4 截面类型：b类 轴心受压稳定系数：=0.638 回转半径：（3）各工况组合下的轴力工况一： N=-48.6kN 工况二： N=-56.7kN工况三： N=-2.7kN 工况四： N=11.7kN可见，对于5

30、33号杆件最大压力为-56.7kN。（4）截面验算 刚度验算： 故，满足刚度要求。 稳定验算： 由，查表得 则=215N/mm 满足要求。2. 拉力最大的杆（1）单元号：541 单元长度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圆管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面类型：b类 轴心受压稳定系数：=0.501 回转半径：（3）各工况组合下的轴力工况一： N=14.4kN 工况二： N=16.8kN工况三： N=0.9kN 工况四： N=-3.7kN可见，对于541号杆件最大

31、拉力为16.8kN。（4）截面验算 刚度验算： 故，满足刚度要求。强度验算： 则=215N/mm满足要求。3.3.3 腹杆验算经MST软件中查得，在腹杆中，所受拉力最大的杆和压力最大的杆分别是978号杆和1036号杆。1. 压力最大的杆（1）单元号：1036 单元长度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圆管60*3.5 A=621mm2 Ix=248849mm4 Iy=278849mm4 Wx=8295mm4 Wy=8295mm4 Ixy=497699mm4 截面类型：b类 轴心受压稳定系数：=0.638 回转半径：（3）各工况组合下的轴力工况一： N=-62.8kN 工况二： N=-73

32、.2kN工况三： N=-4.6kN 工况四： N=16.3kN可见，对于533号杆件最大压力为-73.2kN。（4）截面验算刚度验算： 故，满足刚度要求。稳定验算： 由，查表得 则=215N/mm 满足要求。2. 拉力最大的杆（1）单元号：978 单元长度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圆管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面类型：b类 轴心受压稳定系数：=0.501 回转半径：（3）各工况组合下的轴力工况一： N=23.7kN 工况二： N=27.6kN工况三：

33、 N=0.7kN 工况四： N=-4.9kN可见，对于978号杆件最大拉力为27.6kN。（4）截面验算 刚度验算： 故，满足刚度要求。强度验算： 则=215N/mm满足要求。3.4 焊接球节点设计本次结构设计的节点形式采用焊接空心球节点连接形式，钢球及杆件所用材料均为Q235钢，焊条为E43系列型焊条，手工焊接。受压空心球节点连接设计与计算图3.7（1）空心钢球的设计与计算空心钢球外径的确定腹杆与下弦杆轴线间的夹角为60度下弦杆与腹杆外径之和: 60+60=120mm由钢结构连接点设计手册表6-2查得空心钢球的最小外径： d=143mm空心球壁厚的确定按构造要求取空心球的壁厚： 143/30

34、=4.8mm 取5mm。根据构造要求，无需在空心球内设环形加筋肋。空心球承载力设计值计算受压空心球的承载力设计值，由 式（3-6） 空心球的连接焊缝空心钢球采用焊接成型，其连接焊缝采用完全焊透的坡口对接焊缝。钢管杆件与空心球的连接焊缝计算下弦杆与空心球的连接，腹杆与空心球的连接，均采用完全焊透的坡口对接焊缝连接，此时视焊缝与母材等强度，不必进行焊缝的强度计算。受拉空心球节点连接设计与计算图3.8 （1）空心钢球的设计与计算空心钢球外径的确定腹杆与下弦杆轴线间的夹角为60度下弦杆与腹杆外径之和: 50+50=100mm由钢结构连接点设计手册表6-2查得空心钢球的最小外径： d=124mm空心球壁

35、厚的确定按构造要求取空心球的壁厚： 124/30=4.1mm 取5mm。根据构造要求，无需在空心球内设环形加筋肋。 空心球承载力设计值计算受拉空心球的承载力设计值，由 式（3-7） 空心球的连接焊缝空心钢球采用焊接成型，其连接焊缝采用完全焊透的坡口对接焊缝。钢管杆件与空心球的连接焊缝计算下弦杆与空心球的连接，腹杆与空心球的连接，均采用完全焊透的坡口对接焊缝连接，此时视焊缝与母材等强度，不必进行焊缝的强度计算。3.5 柱脚设计利用PKPM2005进行柱脚设计，设计结构如下：采用钢截面: 钢管截面 D*T= 299X20 钢管柱刚接柱脚 柱脚连接为 外露式柱脚无锚栓支承托座 柱脚受力: 柱脚底板剪

36、力验算满足，不需要设抗剪连接件 柱脚混凝土受力验算: 柱脚设计弯矩Mx (kN.m) : 0.00 柱脚设计弯矩My (kN.m) : 73.00 柱脚设计轴力N (kN) : 216.40 柱脚设计剪力V (kN) : 7.30 柱脚混凝土受力验算: 柱脚混凝土最大压应力Sigma (N/mm2) : 4.21 柱脚混凝土标号 : C20 柱脚混凝土轴心抗压强度设计值 Fc (N/mm2): 9.60 Sigma = Fc，设计满足 柱脚底板钢号: Q235 柱脚底板尺寸: B x H x T = 600 x 600 x 20 柱与底板的焊缝采用 对接焊缝 柱脚锚栓: 柱脚锚栓钢号: Q23

37、5 控制锚栓拉力的柱脚设计弯矩Mx (kN.m) : 0.00 控制锚栓拉力的柱脚设计弯矩My (kN.m) : 73.00 控制锚栓拉力的柱脚设计轴力N (kN) : 216.40 锚栓最大拉应力 (N/mm2): 47.96 锚栓抗拉承载力设计值Ntb (kN): 49.35 锚栓最大拉力Nt (kN): 16.90 Nt Ntb，设计满足 锚栓直径 D = 24 锚栓垫板尺寸 B x T = 80 x 14 锚栓环向总数量 = 8 锚栓中心距底板边距离 = 0 柱脚加劲肋： 环向加劲肋数量 = 8柱脚大样图：图3.93.6 钢柱设计与验算1. 参考规范钢结构设计规范GB 50017-20

38、03,北京:中国建筑工业出版社,2003. 5.2.1弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件，其强度听按下列规定计算 式（3-8） 式中、与截面模量相应的截面塑性发展系数应按表5.2.1采用 查表项次6的 =1.15其中，N=216.4kN An=17530mm2 Mx=0 My=73kNm Wnx=Wny=1146799mm4则左边为 满足要求。参考规范钢结构设计规范5.2.2 弯矩作用在对称轴平面内（绕x）的实腹式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算 式（3-9）式中 N所计算构件段范围内的轴心压力； 参数，； 弯矩作用在平面内的轴心受压构件稳定系数； 所计算构件段范围内的最大弯矩； 在弯矩

39、作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量； 等效弯矩系数，应按下列规定采用： 1）框架柱和两端支撑的构件：无横向荷载作用时，：，M1和M2为端弯矩，使构件产生同向曲率时取正号；使构件产生反向曲率取负号，；有端弯矩和横向荷载同时作用时；使构件产生同向曲率时，=1.0；使构件产生反向曲率时=0.85；无端弯矩但有横向荷载作用时，=1.0。悬臂构件和未考虑二阶效应的无支撑纯框架个弱支撑框架柱，=1.0。其中， N=216.4kN =0.777 A=17530mm2 =1.0 Mx=73kNm W1x=1146799mm4 式左 f=215N/mm2刚度验算经MST单元详细功能查得刚度满足要求。4. 柱顶

40、位移验算： 经MST图形显示功能查得结构水平位移如下：图3.10由上图知，柱顶在y方向的位移为35mm。查规范得钢柱的容许挠度为，故满足要求。3.7钢筋混凝土独立基础设计1. 设计基本信息（1）建筑场地的工程地资料:图3.11荷载信息经MST对结构的综合分析，根据各种工况组合情况，可得到结构的支座反力，即基础的基础顶面荷载如下：轴向压力 216.4kN 水平荷载 7.3kN 力矩 73kNm（3）计算所需参数基地承载力特征值Fk(kPa): 180.0宽度地基承载力特征值修正系数 b: 0.3深度地基承载力特征值修正系数 d: 1.6基底以下土的重度(或浮重度) (kN/m3): 18.2基底

41、以上土的加权平均重度 m(kN/m3): （19.0 x0.3+18.2x1.7）/2=18.3承载力修正用基础埋置深度 d(m): 22按地基持力层承载力计算基地尺寸（1）地基承载力深度修正 fa = fakdm(d0.5) 式（3-10） =180+1.6x18.3x（2-0.5） =223.68kPa由于基础埋深范围内没有地下水，hw=0.由 式（3-11）得底面宽度为： 取b=1.1m。因b3m，无需作宽度修正。（2）考虑荷载偏心，将基底面积初步增大40%，由 式（3-12） 取基底长短边之比n=l/b=2，于是由 式（3-13） 式（3-14） 取b=1.2m l= nb =2x1.

42、2=2.4m因b=1.2m3m，故fa无需作宽度修正。验算偏心距e基底处的总竖向力： Fk+Gk=216.4+201.22.42=331.6kN基底处的总力矩： Mk=73+7.32=87.6kNm偏心距： e=Mk/（Fk+Gk）=87.6/331.6=0.26ml/6=0.4m (可以)验算基底最大压力pkmax 式（3-15） （可以）所以基底尺寸为1.2m2.4m。柱下独立基础设计该结构基础形式采用柱下阶梯型混凝土独立基础，混凝土采用C20普通混凝土，钢筋采用HRB235级钢筋。计算基底净反力设计值相应于荷载效应基本组合的地基净反力 pj Pj=F/bl=331.6/（1.22.4）=

43、115.1kPa净偏心距 e0=M/F=87.6/331.6=0.26m基底最大和最小净反力设计值 基础高度柱边截面柱子结构形式采用钢柱，材料为Q235钢管，截面尺寸为299*20取h=500mm，h0=455mm，则 bc+2h0=0.245+20.455=1.155mb=1.2m因偏心受压，按 式（3-16）其中，pj 为相应于荷载效应基本组合的地基净反力 h0 为基础有效高度 hp 受冲切承载力截面高度影响系数，当基础高度h不大于800mm时，hp取1.0；当h大于等于2000mm时，hp取0.9，其间按现行内插法取。 ft为混凝土轴心抗拉强度设计值该式左边： 该式右边： （可以）基础分

44、两级，下阶h1=250mm，h01=205mm，取l1=1.2m，b1=0.6m。变阶处截面 b1+2h01=0.6+20.205=1.01m1.2m冲切力 抗冲切力 经验算，符合要求。（3）配筋计算计算基础长边方向弯矩设计值，取-截面，按 式（3-17） 式（3-18） -截面： 比较As1和As，应按As1配筋，现于1.2m宽度范围内配912，As=1017mm2，且间距135mm，在100mm200mm范围内，符合构造要求。计算基础短边方向弯矩，取-截面。现已算的Pj=115.1kPa，按 式（3-19） -截面： 故，需按构造要求配筋，配1310，As=942mm2。配筋图如下：图3.

45、123.7网架变形验算由MST软件算得网架结构各节点竖向位移如图：图3.13图3.14根据空间网格结构技术规程JGJ7-2010图3.15图3.16所以，本次设计的跨中容许挠度为；悬挑部分容许挠度为。根据MST得到的数据跨中最大竖向位移为9mm，悬挑部分最大竖向位移为19mm，均满足容许挠度的要求。结束语 本次毕业设计是206国道加油站钢结构设计，该加油站位于安徽省合肥市，是中小型加油站。本次毕业设计主要进行的是加油站的结构设计部分。 本次设计主要包括网架结构设计、檩条设计、杆件的验算、节点的验算、钢柱的验算、基础设计六部分内容。结构设计时根据206国道加油站钢结构设计任务书的有关规定，以及参

46、考加油站成功案例，确定了本次设计加油站的屋盖结构为平板网架结构，结构形式为正方四角锥网架，支撑体系为四根钢柱下弦支撑，并进行结构布置，初步估算、确定结构构件的尺寸。首先，根据本次设计的荷载信息以及选定的网格尺寸进行檩条的设计。然后利用MST2008软件对网架结构进行初步设计，并且对软件杆件材料库本着施工简单、加工方便的原则进行人为优化，并最终确定杆件材料库。然后对上弦、下弦和腹杆的受力最大杆件分别进行手算验算，并且对于钢柱、节点也进行手算验算。最后用MST2008的计算结果中有关支座反力的数据，对柱下混凝土独立基础部分进行手算设计。 本次毕业设计有异于我们以往做的课程设计，我们以往的课程设计往

47、往是每门学科分开做的，大部分的设计内容都是与本学科相关的，内容比较单一。而这次设计则不同，他几乎涵盖了大学四年所学的所有专业课程，是对大学四年所学知识的一个大的综合，有钢结构的设计、混凝土的设计、基础的设计，其中还运用了材料力学、结构力学、土力学、房屋建筑学、建筑结构抗震设计等多门课程的相关知识。这次设计既是对大学四年所学知识的巩固，同时也是对自己的大学四年的总结与成果的考核。在做毕业设计的过程中，会有很多以前掌握的知识有所遗忘，还有一些知识甚至以前就没有掌握，不过，最后都通过自己翻书和到图书馆查阅资料得以掌握，对自己大学四年的知识储备进行查缺补漏，提升了自己，充实了自己。 这次毕业设计弥补了

48、我的很多知识的空白，作为网架结构的正方四角锥网架体系，在我们本科四年的学习中所涉及的并不多，我们之前了解最多的钢结构就是桁架结构，对于空间的网架结构并不是太了解。我们之前所做的钢结构设计也都是平面的钢结构，是一些轻型门式刚架之类的。这次毕业设计则让我接触到空间网架，弥补了我对于钢结构的知识的空缺，相信对于我以后的发展会有莫大的帮助。同时，这次毕业设计也让我学会了一个新的钢结构设计软件MST2008，一款经典的空间网格设计软件，通过自己跟着网络教学视频的学习，我对于这款软件的掌握也愈加熟练，虽然这个过程经历了很久，但是付出和收获往往是成正比的，在这个过程中也学会了很多。 这次毕业设计的最后一的环

49、节就是计算机制图了，然而，对于计算机制图，我们其实并不陌生。首先，在我们大学四年的课程中，我们开设了相关课程，而且不止一门课程，诸如AutoCAD、天正建筑、PKPM等我们都学过。而且，我们每学期的课程设计基本上都会用到计算机绘图，偶尔会有手工绘图。而通过这次毕业设计，使我对于AutoCAD、天正建筑等建筑设计绘图软件的运用变得更加熟练，各项功能的掌握更加娴熟，致使绘图的速度和质量较之以前有了很大的提升。 此次毕业设计涵盖的知识较为全面，它不仅包括我们专业所熟知的结构设计内容，同时还有一些建筑设计内容。以使我不仅使我了解了建筑设计的内容与方法，同时也进一步熟悉了结构设计的内容、步骤、方法、计算

50、机程序等等，全面了解了设计的过程；培养了正确运用规范、手册、标准图集以及参考书的能力；建立了建筑设计、结构设计、经济等全面协调的思想。 毕业设计即将结束，相信做毕业设计的这段经历，将成为我们人生中不寻常的一段历程；在这次设计中所学的知识，也将是我在接下来的人生道路中受益匪浅。虽然这段时间较之大学四年的时光是何其的短暂，但是大学期间的这一段记忆对于我却是异常深刻。参考文献1 建筑结构荷载规范GB50009-2012,北京:中国建筑工业出版社,2012.2 建筑抗震设计规范GB50011-2010,北京:中国建筑工业出版社,2010.3 空间网格技术规程JGJ7-2010,北京:中国建筑工业出版社

51、,2010.4 钢结构设计规范GB 50017-2003,北京:中国建筑工业出版社,2003.5 陈绍蕃 顾强主编，钢结构 (上册) 钢结构基础，北京:中国建筑工业出版社,2012.6 陈绍蕃主编，钢结构（下册）房屋建筑钢结构设计，北京:中国建筑工业出版社,2013.7 丁芸孙主编,网架网壳设计与施工，北京:中国建筑工业出版社,2006.8 建筑结构地基基础设计规范GB 50007-2011,北京:中国建筑工业出版社,2011.9 冷弯薄壁型钢结构技术规程GB50018-2002，北京：中国计划出版，2002.10 网架结构设计与施工规范JGJ7-91，北京：中国建筑工业出版社,1992.11

52、 建筑钢结构焊接规程JGJ7-81-2002，北京:中国建筑工业出版社,2006.12 建筑抗震设计规范GB50011-2010，北京:中国建筑工业出版社,2010.13 混凝土结构设计规范GB50010-2010，北京:中国建筑工业出版社,2010.14 张克恭 刘松玉主编,土力学,北京:中国建筑工业出版社,2013.15 莫海鸿 杨小平主编，基础工程,北京:中国建筑工业出版社,2013.16 建筑地基基础设计规范GB50007-2011,北京:中国建筑工业出版社,2011.17 李星荣主编钢结构连接节点设计手册,北京:中国建筑工业出版社,2014. 附录：浅谈钢结构现在，钢以一种或者形式逐

53、渐成为全球应用最广泛的建筑材料。对于建筑构架，除了很特殊的工程之外，钢材几乎已经完全取代了木材，总的来说，对于桥梁和结构骨架，钢也逐渐代替了铸铁和炼铁。最为现代最重要的建筑材料，钢是在19世纪被引入到建筑中的，钢实质上是铁和少量碳的合金，一直要通过费力的过程被制造，所以那时的钢仅仅被用在一些特殊用途，例如制造剑刃。1856年贝塞麦炼钢发发明以来，刚才能以低价大量获得。刚最显著的特点就是它的抗拉强度，也就是说，当作用在刚上的荷载小于其抗拉强度荷载时，刚不会失去它的强度，正如我们所看到的，而该荷载足以将其他材料都拉断。新的合金又进一步加强了钢的强度，与此同时，也消除了一些它的缺陷，比如疲劳破坏。钢

54、作为建筑材料有很多优点。在结构中使用的钢材成为低碳钢。与铸铁相比，它更有弹性。除非达到弹性极限，一旦巴赫在曲调，它就会恢复原状。即使荷载超出弹性和在很多，低碳钢也只是屈服，而不会直接断裂。然而铸铁虽然强度较高，却非常脆，如果超负荷，就会没有征兆的突然断裂。钢在拉力（拉伸）和压力作用下同样具有高强度这是钢优于以前其他结构金属以及砌砖工程、砖石结构、混凝土或木材等建筑材料的优点，这些材料虽然抗压，但却不抗拉。因此，钢筋被用于制造钢筋混凝土混凝土抵抗压力，钢筋抵抗拉力。在钢筋框架建筑中，用来支撑楼板和墙的水平梁也是靠竖向钢柱支撑，通常叫做支柱，除了最底层的楼板是靠地基支撑以外，整个结构的负荷都是通过

55、支柱传送到地基上。平屋面的构造方式和楼板相同，而坡屋顶是靠中空的钢制个构架，又成为三角形桁架，或者钢制斜掾支撑。一座建筑物的钢构架设计是从屋顶向下进行的。所有的荷载，不管是恒荷载还是活荷载（包括风荷载），都要按照连续水平面进行计算，直到每一根柱的荷载确定下来，并相应的对基础进行设计。利用这些信息，结构设计师算出整个结构需要的钢构件的规格、形状，以及连接细节。对于屋顶桁架和格构梁，设计师利用“三角剖分”的方法，因为三角形是唯一的固有刚度的结构。因此，格构框架几乎都是有一系列三角形组成。钢结构可以分成三大类：一是框架结构。其构件包括抗拉构件、梁构件、柱构件，以及压弯构件；二是壳体结构。其中主要是轴

56、向应力；三是悬挂结构。其中轴向拉应力是最主要的受力体系。网架结构 这是刚结构最典型的一种。多层建筑通常包括梁和柱，一般是刚性连接或是简单的通过沿着提供稳定性的斜向支撑方向在端部连接。尽管多层建筑是三维的，但通常某个方向即某一维度要比其他维度刚度更大，所以，其有理由被当做是一系列的平面框架。然而，如果一个框架中某一平面上的构建的特性可以影响其他平面的特性，这个框架就必须当做一个三维框架来考虑。网壳结构 在这类结构中，壳体除了参与传递荷载外，还有其他实用功能。许多壳体结构中，框架结构也会与壳体一起组合使用。再强和平屋顶上“外壳”构件也和框架结构一起承担压力。悬挂结构 在悬挂结构中，张拉索是主要的受

57、力构件。屋面也可以有索支撑。这种形式的结构主要是吊桥。这种结构的子系统，是有框架结构组成，就像加劲桁架支撑索桥。由于这种张拉构建能够最有效的承担荷载，结构中的这种设计理念被越来越广泛的应用。很多不寻常的结构，是由框架、壳体以及悬挂结构的不同组合形式建造。在美国，钢结构的设计主要依据是美国钢结构协会颁布的规范。这些规范是很多学者和一线工程师的经验所得。这些研究成果被综合处理成一套既安全又经济的设计理念的设计程序。设计过程中数字计算机的出现促使更加精妙可行的设计规则产生。规范包括一系列保证安全性的规则，尽管如此，设计者必须理解规则的适用性，否则，很可能导致荒谬的、非常不经济的、有时甚至是不安全的设

58、计结果。建筑规则有时等同于规范。这些规则涉及所有有关安全性的方面，例如结构设计、建筑细节、防火、暖气和空调、管路系统、卫生系统以及照明系统。结构和结构构件必须具有足够的强度、刚度、韧性，以在结构的使用中充分发挥其功能。设计必须提供足够的强度储备，以承当使用期间的荷载，也就是说，建筑物不需承担可能的超负荷。改变某一结构原来的使用用途，或者由于在结构分析中采用了过度简化的方法而低估了荷载作用，以及施工程序的变更会造成结构的超载。即使在允许范围内，构建尺寸的偏差也可导致某个构件低于他所计算的强度。不管采用哪些设计原理，结构设计必须提供足够的安全性。必需预防超负荷和强度的不足情况。在过去的三十年里，如

59、何保证设计安全性的研究一直在继续。使用各种不同的概率方法来研究构件、连接件或者系统的失效可能性。此外，由于结构钢构件相当高的造价，与人工安装费用相比，材料采购成本是巨大的。与其他总承包合同中所涉及的混凝土工程、砌筑工程以及土木工程不同，与人工安装费用相比，钢构件的材料成本是相当大的。随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑的标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一声深层次的革命，钢结构的应用前景广阔！英文翻译：Steel StructureSteel in one

60、 form or another is now probably the most widely used material in the world for building construction. For the framings it has almost entirely replaced timber, except for rather special work, and it has superseded its immediate predecessors, cast iron and wrought iron, for bridges and structural fra