澜天休闲娱乐中心(游泳馆毕业设计论文)

哈尔滨理工大学学士学位论文=2\*ROMANII澜天休闲娱乐中心设计摘要本次毕业设计是澜天休闲娱乐中心设计，为大跨空间结构，拟建在哈尔滨市区。本建筑要求能进行游泳、水球花样游泳比赛等水上休闲娱乐活动。哈尔滨的土壤冻结深度为-2.0m，地势平坦，场地土类型为Ⅱ类，地面粗糙度类别为C类，抗震设防烈度按7度考虑，比赛厅设宽21米、长50米比赛厅一座。该设计其中包括建筑设计和结构设计两部分。建筑设计部分依据公共建筑设计原理并参照体育休闲类场馆设计实例，通过查询各种建筑设计资料集和相关规范，集合本次设计要求，对此次游泳馆主体及辅助用房选择合理的建筑方案。游泳馆为矩形，长74.4m，宽48.0m，主体高14.6m。结构设计部分包括网架设计、框架设计、基础设计三部分。通过查阅相关资料与建筑规范，选择相关材料，其中屋面板选用100mm厚的YXB45-500-1000型岩棉夹芯板；檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢檩条。计算出相应荷载，运用MST建立网架模型图，为正放抽空四角锥网架，得出各杆件、螺栓节点的数据及材料表，并据此得出网架的各部分用钢量及网架的总用钢量。框架包括框架柱设计与框架梁设计两部分。选取具有代表性的一榀框架运用SAP2000建立框架模型，提取各柱梁的轴力、弯矩与剪力的值，根据相关资料设计配筋。该设计基础采用柱下阶梯形独立基础，先确定基础底面积，再进行承载力验算与抗冲切验算，进行手动配筋。关键词大跨空间结构；正放抽空四角锥网架；框架；独立基础GorgeousdayleisureentertainmentcenterdesignAbstractDaysentertainmentcenterthisgraduationdesignis"design,forthelong-spanspatialstructure,urbanlandinHarbin.Thisconstructionrequirementtoswimming,waterpolo,synchronizedswimmingeventssuchaswaterentertainmentactivities.Harbinfrozensoildepthis2.0m,flattopography,soiltypeforⅡclass,groundroughnesscategoriesforC,seismicfortificationintensityof7,gamehallsetwidth21meters,50meterslongagamehall.Thisdesignincludingarchitecturedesignandstructuredesigntwoparts.Architecturaldesignpartonthebasisofpublicbuildingdesigntheoryandwithreferencetothesportsleisurevenuedesignasanexample,throughavarietyofarchitecturaldesigndatasetsandtherelevantspecification,setthedesignrequirements,totheswimmingpoolmainandauxiliaryselectionreasonableconstructionscheme.Swimmingpoolfortherectangular,74.4mlong,48.0mwide,14.6mhigh.Structuredesignpartincludesnetworkframedesign,frameworkdesignandfoundationdesignofthreeparts.Throughconsultingrelevantdataandbuildingcode,selecttherelevantmaterial,includingroofboardwith100mmthickYXB45-500-1000typerockwoolsandwichpanel;Purlineusingcoldbendingthin-walledgechannelsteelpurlin.Calculatethecorrespondingload,andusingtheMSTrackmodelfigure,asisputtofourpyramidgrids,itisconcludedthattherods,boltsnodedataandmateriallist,andthusmakesnetworkframeofthespatialgridsteelweightofthepartsandthetotalsteelquantity.Frameworkincludingthedesignofframecolumnandframebeamdesigntwoparts.SelectingrepresentativeaframeworkmodelisestablishedbyusingSAP2000,crossbeamfromthecolumnaxialforce,bendingmomentandshearforcevalueofdesignreinforcementaccordingtotherelatedinformation.Thedesignbasisadoptsstepindependentfoundationundercolumn,makesurethefoundationbasearea,forbearingcapacitycalculationandcuttingresistancecalculation,manualreinforcement.KeywordsLarge-spanspatialstructure，Puttofourpyramidspacetruss，Framework,IndependentfoundationPAGEII---PAGE71-目录摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章绪论 11.1课题背景 11.2选题目的和意义 11.3论文研究的主要内容 1第2章建筑设计 32.1建筑布局 32.1.1总平面对平面设计的影响 32.1.2功能分区与房间的布置组成 32.1.3人流路线分析与疏散 32.1.4观众席设计 42.2相关技术设计 52.2.1地面做法 62.2.2楼面做法 6第3章网架结构设计 73.1屋架结构选型 73.1.1网架高度的确定 73.2屋面结构设计 83.2.1屋面板设计 83.2.2檩条设计 93.2.3檩条形式及特点 93.3网架结构设计 133.3.1网架杆件设计 133.3.2球节点设计 153.3.3支座节点设计 233.3.4网架经济性论述 253.4本章小结 25第4章框架结构设计 274.1框架结构内力计算 274.1.1工程概况 274.1.2荷载汇集 284.1.3结构内力计算 304.2框架柱设计 314.2.1内力组合 314.2.2柱的配筋计算 324.2.3柱的裂缝验算 364.3框架梁设计 374.3.1支座处正截面受弯承载力计算 384.3.2斜截面承载力 394.3.3挠度验算 404.3.4梁裂缝宽度验算 41第5章基础设计 425.1基础设计原理 425.2基础设计计算 425.2.1一号基础设计 425.2.2其他基础设计 45结论 47致谢 48参考文献 49附录A英文文献 51附录B英文文献翻译 64附录C地质资料 69绪论课题背景游泳运动在人类历史上起源比较早，19世纪世界上就有游泳馆和游泳设备建立起来，随着人们生活质量的提高，越来越重视身体素质健康的锻炼，开始兴建各种体育设施。现今各种体育场馆都采用屋架结构的屋盖，墙体采用框架结构。我国首次将网架结构用于体育场馆的屋盖上在1964年。在90年代以前，网架结构主要用于大跨度的体育场(馆)、飞机库、展览馆等公共建筑。近十多年来在各类建筑工程中得到了广泛的应用和发展，已普遍用于汽车、冶金、纺织、橡胶、机械、石化、煤矿和造船等领域。选题目的和意义网架结构属于大跨度空间结构，其结构具有整体性好，受力合理，抗震性能好，空间刚度大，制作安装方便，施工周期短等一系列优点。另外，网架结构其杆件布置灵活且有一定的规律性，结构轻巧，造型美观，具有一定装饰效果，是我国应用最广泛的的一类大跨空间结构。如今，随着人们生活水平的提高，已经不仅仅局限于吃饱穿暖的基本要求了，更加追求精神与视觉享受。更加喜欢视野开阔的大空间的建筑结构，要求建筑形式灵活多样。网架结构因此备受大家喜爱，它不仅具有受力合理、轻质高强、造价低等优点，且结构型式丰富，是结构美与艺术美的高度揉合的产物，给人们美的视觉冲击，在国内外颇受关注[1]。论文研究的主要内容本设计是一哈尔滨市休闲娱乐中心设计，要求能进行游泳比赛、花样游泳比赛、水球等水上运动，并作为游泳运动员的训练场地。认真贯彻“适用、安全、经济、美观”的原则，通过设计进一步掌握建筑、结构的设计方法、内容和步骤，并认真正确和认真的绘制设计图及计算书。网架形式的选择、网架杆件的计算和网架节点设计是本设计的重点研究对象。本设计需完成以下内容：建筑设计图纸为总平面图，首层平面图，入口层平面图，坐席平面图，剖面图，立面图，完成一号图纸3~4张。结构设计图纸为屋面结构布置图，网架施工图，框架施工图，节点详图，基础平面布置图，基础剖面图，设计计算书，完成图纸5~6张。为开展群众体育活动，锻炼身体并培养人们对游泳运动的热爱，拟在哈尔滨市新建一座游泳馆。本建筑要求能够进行水球和游泳等各项水上体育活动。建筑设计为开展群众体育活动，锻炼身体并培养人们对游泳运动的热爱，拟在哈尔滨市建澜天休闲娱乐中心游泳场馆。本建筑要求能够进行水球和游泳等各项水上体育活动。建筑布局总平面对平面设计的影响总平面应图合理布局、功能分区明确、节约用地、交通组织顺畅，并应满足当地城市规划行政主管部门的有关规定和指标。布置应进行环境和绿化设计。绿化与建筑物、构筑物、道路和管线之间的距离，应符合有关标准的规定。当办公建筑与其他建筑共建在同一基地内或与其他建筑合建时，应满足办公建筑的使用功能和环境要求，分区明确，宜设置单独出入口。应合理布置设备用房、附属设施和地下建筑的出口[1]。功能分区与房间的布置组成休闲娱乐中心接纳的人群可分为运动员、观众、贵宾和工作人员四大类，所用房间为观众厅和辅助用房两大部分。体育馆依其规模和规格不同，其房间组成多寡不一；体育馆人流量大，为保证人身安全和管理方便，应将不同人员的出入路线分隔开来避免交叉干扰。一般将运动员、贵宾和工作人员的用房划归为内场，观众用房划分为外场，内外场应有所分隔。一般将底层划分为内场，二层以上划分为外场，如果体育馆规模较小，内外场同处一层，则应分区布置。人流路线分析与疏散休闲娱乐中心的疏散设计以安全为主。体育场馆馆人流出入的一大特点就是陆续来馆，集中离去。因此体育馆疏散设计应满足及时、安全、便捷、舒适。体育馆的人流包括观众、贵宾、领导和运动员四股其中观众人流量最大。首先将观众人流路线同其他人流路线分开，并提供最直接的出入馆途径；其次，贵宾和运动员两股人流应以安全隐蔽为主。为更好地组织人流路线，常分为内场和外场。内场含比赛场地及运动员用房以及所有为比赛或其他使用服务的管理、工作、设备用房，供运动员、贵宾和工作人员使用；外场指看台、休息厅等，专供观众使用。内外场的人流应有各自的入口，为避免人流交叉干扰。因此常将内外场人流分别放在两个不同的平面上，内层人流在底层，外场人流在底层以上，直接出入[2]。在本设计中：1.观众人流路线是体育馆的主要流线，观众从室外广场直接上二层平台通过检票后进入到达观众休息厅，然后进入观众的席位上。2.领导、贵宾人流路线从一层单设入口进入，经过贵宾休息室从坐席下的一层入口进入观众厅内的贵宾席或主席台。3.运动员从一层单设的入口进入大厅，通过更衣室、休息室到达检录厅，从坐席下的一层入口进入比赛场地。4.工作人员有单独的出入口，到达各自的岗位。观众席设计按设计要求，本方案设计固定观众座位1792座。观众厅全部座位临场地长轴布置，且基本采用对称布置方式。观众席设计既要保证观众有良好的视觉效果和舒适度，还要符合人流安全疏散要求。视线设计保证观众有良好的视觉质量，除了观众厅平面符合视觉质量外，看台的剖面就要通过视线的无阻碍设计来确定。视线计算的基本假设条件是：采取视线平均距地高度，后排观众通过前排观众的头顶，不受阻碍的看到预定范围的表演。在技术设计和施工图阶段，用逐排计算法应准确的计算出每一个看台台阶的高度，其公式为：式中yn为第n排观众席观众眼睛与视点水平线间垂直距离；b为观众席第一排台阶高度；e为眼点高度，坐时可取1100mm；X为视点至看台的水平距离；d为看台台阶深度，取900mm；n为观众席排数；C为前排观众眼睛至后一排视线垂直距离，取0.12m。具体计算如下： 各台阶高差为：根据观众视线的舒适度，同时考虑施工方便，取每级看台台阶高0.38m。坐席设计本设计中，坐席总数为1792位，对称分布建筑前后两侧，每侧8排896位，每排均为112坐席，每个坐席尺寸为300mm×450mm。共四条纵向过道，过道宽度为1m，具体分布见看台平面图。相关技术设计技术设计包括细部构造的设计，有地面做法和楼面做法两种。地面做法地面标高：地面标高为零，地面做法如以下方法：20厚1:2.5水泥砂浆抹灰60m厚C15混凝土碎石灌M2.5混合砂浆300mm中砂夯实素土夯实楼面做法在本设计中楼面主要不同之处是卫生间，卫生间的地面标高低于相应结构层标高40mm，地面做法主要有以下两种：卫生间15mm厚1:2水泥石子砂浆15mm厚1:3水泥砂浆+3%防水剂三毡四油防潮层100mm厚现浇板10mm厚1:2混合砂浆抹灰其他60m厚C15混凝土垫层100mm现浇板20厚1:2.5水泥砂浆抹灰30m厚水磨石面层网架结构设计本结构是游泳馆，为大跨结构，屋架的选择影响结构的安全性和经济指标，经过比较选择正放抽空四角锥，上弦周边支撑，网架尺寸为74.448.0m，坡度5%的双面起坡，网架厚度为3.5m。温度作用为30度，地震设防烈度为7度，场地类别为2类。屋架结构选型两端简支的跨度不小于15m的三角形屋架和跨度不小于24m的梯形或平行弦屋架，当下弦无曲折时，宜起拱，拱度可取跨度的1/500。屋盖应设置支撑体系。当支撑采用圆钢时，必须具有拉紧装置。屋架杆件宜采用薄壁钢管（方管、矩形管、圆管）[2]。屋架杆件的接长宜采用焊接或螺栓连接，且须与杆件等强。接长连接应设置在杆件内力较小的节间内。屋架拼装接头的数量及位置应按施工及运输条件确定。根据规范《网架结构设计与施工规程》JGJ2010规定：平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长边/短边）小于或等于1.5时,宜选用斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交斜放网架、两向正交正放网架、正放四角锥网架。对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。当建筑要求长宽两个方向支承距离不等时，可选用两向斜交斜放网架[2]。平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比大于1.5时，宜选用两向正交正放网架,正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。当边长比小于2时，也可采用斜放四角锥网架。当平面狭长时，可采用单向折线形网架[2]。综上所述，因为本建筑平面尺寸为长×宽=74.4m×48.0m，柱网尺寸为7.8m×6m和7.8m×3.0m，其边长比等于1.55，大于1.5小于2，故选用下弦周边支撑正放抽空四角锥。网架高度的确定 确定网架高度时主要应考虑几个因素：当屋面荷载较大时，网架可以高一些，反之矮一些。但当跨度较大时，网架高度主要由相对挠度来确定；当平面形状为圆形、正方形或接近正方形的矩形时，网架高度可以取得小些；当为周边支撑时，网架高度可取小些；网架的节点有焊接空心球和螺栓球节点等[2]。表3-1网架的上弦网格数和跨高比网架形式钢筋混凝土屋面体系钢檩条屋面体系网格数跨高比网格数跨高比两向正交正放网架、正方四角锥网架、正放抽空四角锥网架(2~4)+0.2L210~14(6~8)+0.07L2(13~17)-0.03L2注：1.L2为网架短向跨度，单位为m。2.当网架跨度在18m以下时，网格数可适当减少。综合考虑，并根据《网架结构设计与施工规程》JGJ2010的规定，由表3-1确定网架的高度。根据表3-1中公式计算得到钢檩条屋面体系网格数为:（6~8）+0.07×48.0=9~12网格数取x方向20，y方向16。根据表3-1中公式计算得到钢檩条屋面体系的跨高比为:(13~17)-0.03×48.0=11~16所以网架高度为3m~4.36m，网架的高度采用3.5m，并且y方向双面整体起坡，坡度为5%。横向柱间距为7.8m和6.0m两种，纵向柱间距为6.0m和3.0m两种，结合柱网大小选用两种形式的网格，3.9m×3.0m和3.0m×3.0m两种。屋面结构设计屋面结构设计包括屋面板设计和檩条设计。屋面板选型如图3-1，檩条连接图如图3-2。屋面板设计屋面板材质有多种选择，其中夹芯板是应用最广泛的一种。夹芯板是由两层成型金属面板(或其他材料面板)和直接在面板中间发泡、熟化成型的高分子隔热内芯组成，外层钢板，内层平板，其填充系统使用的也是闭泡分子结构，可以有效杜绝水汽的凝结。夹芯板的分类：（1）就面板来分可以分为金属面板与非金属面板，金属面板易加工，可以做成各种形状，非金属面板耐腐蚀、耐撞击；（2）就芯板分聚苯夹芯板即（EPS夹芯板，目前市场上，应用最为广泛的品种)，挤塑聚苯乙烯夹芯板（XPS夹芯板），硬质聚氨酯夹芯板（PU夹芯板），三聚酯夹芯板（PIR夹芯板），酚醛夹芯板（PF夹芯板），岩棉夹芯板（RW夹芯板），泡沫金属夹芯板六类[5]。夹芯板适用于:车间、办公室阁墙、钢结构房外墙、工人临时宿舍、超市、大型工业厂房、仓库、体育馆，医院、冷库、活动房、建筑物加层、净化车间以及需保温隔热防火的场所。夹芯板集承重，保温，防火，防水于一体，且无需二次装修，是一种用途广泛新型轻质建筑材料。，尤其具有可装可拆、材料周转复用的显著优势，岩棉夹芯板有防火、隔热、吸音和隔音效果。且具有刚度好、扣借方式合理、固定方法牢固合理、安装周期短与防划伤保护特点。所以本次屋面板设计采用岩棉夹芯板，型号(JXB45-500-1000型)。板厚为100mm厚，面板厚0.6mm厚。檩条设计檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度不超过9m时，应优先选择实腹式檩条。檩条形式及特点本设计中主要采用实腹式冷弯薄壁卷边槽钢檩条。1.实腹式檩条实腹式檩条主要有槽钢檩条、高频焊接薄壁H型钢檩条、冷弯薄壁卷边槽钢檩条、冷弯薄壁卷边C形钢檩条、冷弯薄壁卷边Z形钢檩条。在三类卷边槽钢中，冷弯薄壁卷边C形钢檩条的截面互换性大，应用普遍，用钢量省，制作和安装方便。卷边C形钢檩条主要用于坡度较小的屋面(i≤1/3)的情况。本设计屋面坡度较小(i=5%)，故统一采用冷弯薄壁卷边槽钢檩条较为合理。檩条间距和跨度分别为3.90m和3.00m。2.格构式檩条格构式檩条结构合理，受力明确，整体刚度大，不需要设置拉条，安装方便；但制造较费工，用钢量较大，它适用于跨度、荷载和檩距均较大的情况。图3-1屋面板选型图图3-2檩条连接大样檩条设计本设计中只对两跨檩条进行了计算，檩条设计主要步骤如下：设计资料设计建筑地区为哈尔滨，50年一遇基本雪压和风压分别为0.45KN/m2、0.55KN/m,且为封闭式建筑，屋面材料为夹芯板(岩棉)，屋面坡度为5%(α=2.86°)。檩条选用冷弯薄壁卷边槽钢檩条。檩条跨度为3.0m，檩距分别为3.9m和3.0m两种。檐口距地面高为13.1m，屋脊距地面高度为14.3m，地面粗糙程度为C类。荷载标准值(1)永久荷载：夹芯板JXB45-500-1000型0.25kN/㎡檩条自重0.05kN/㎡合计：0.30(2)可变荷载：屋面均布活荷载0.50雪荷载施工检修荷载风荷载标准值计算时取屋面均布活荷载、雪荷载和施工检修荷载中三者较大值，故取屋面均布活荷载0.5kN/m2。内力计算网架由左向右排数编号逐渐增加。(1)第1排至第3排1)恒荷载+屋面活荷载2)恒荷载+风荷载由于（1）中更合理，所以(2)第4排至第9排1)恒荷载+屋面活荷载2)恒荷载+风荷载由于（1）中更合理，所以(3)第19排至第21排1)恒荷载+屋面活荷载2)恒荷载+风荷载由于（1）中更合理，所以檩条种类不必过多，所以根据第4排至第9排的数据选择，得所以选择C140×60×20×3.0冷弯薄壁卷边槽钢，参数为：折减系数取0.9，得：整体稳定验算(1)有效截面模量：风吸力与永久荷载的组合下的弯矩小于均布活荷载与永久荷载组合下的弯矩，根据上述计算结果，截面全部有效，则(2)验算整体稳定性系数：跨中无侧向支撑：5.挠度验算6.构造要求网架结构设计网架设计包括杆件设计、球节点设计和支座设计。网架杆件设计杆件种类有上弦杆、下弦杆和腹杆三种。设计时主要对不同类型的杆件在最大压力和最大拉力进行验算。荷载汇集恒荷载标准值：夹芯板(含岩棉)0.25kN/m2檩条0.05kN/m2悬挂荷载0.20kN/m2合计:0.50kN/㎡屋面均布活荷载0.50kN/m2雪荷载0.45kN/m2施工荷载0.30kN/m2三者取其大者:0.5kN/m2风荷载标准值：-0.24kN/m2组合值系数杆件设计为了尽量使网架受力合理，杆件被充分利用，所以选用七种杆件。表3-2杆件截面特性表编号杆件型号,mm×mm截面面积,cm2I,cm4i,cm160.0×3.506.2124.882.00276.0×4.009.0558.812.55389.0×4.0010.6896.683.014114.0×4.0013.82209.353.895140.0×4.0019.16440.124.796159.0×6.0020.84845.195.41杆件验算对于同种类型杆件，一般取轴力较大的杆件进行验算。对于同种杆件取一个压力较大杆件，同时验算一个拉力较大的杆件，根据MST建模输入荷载计算结果得杆件验算表3-3。表3-3杆件验算表编号压Nmax，kNA，cm2L，mm容许[λ]λψσ，N/mm2拉Nmax，kN1压-36.46.2143401801700.270217.0拉118.66.2139002001301.0191.02压-76.49.0530041801500.339249.0拉172.89.0530042001181.0190.93压-114.210.6839001801000.638167.6拉201.110.6830002001001.0188.34压-188.213.823004180770.801170.0拉265.913.823004200771.0192.45压-259.419.163004180620.875154.7拉324.019.163000200621.0169.16压-455.628.843004180550.900175.5拉406.228.843000200551.0140.8本结构采用MST建模，通过计算得到杆件轴力，轴力图包括上弦轴力图、下弦轴力图，轴力的单位是kN，杆件轴力计算结果见图3-3、图3-4、图3-5。球节点设计本网架节点采用螺栓球节点，当球节点连接的杆件轴力大于750kN时，选用焊接球；轴力小于等于750kN时，选用螺栓球节点。节点在网架中起着连接汇交杆件、传递杆件内力的作用。螺栓球节点由钢球、高强螺栓、套筒、销子和锥头或封板组成。拧紧螺栓的过程相当于对于节点施加预应力，且预应力大小与拧紧程度成正比。当网架承受荷载后，拉杆内力通过螺栓受拉传递，随着荷载的增加，套筒预压力逐渐减小，到破坏时杆件拉力全由螺栓承受；对于压杆，则通过套筒受压来传递内力，螺栓预拉力随荷载的增加而减少，到破坏时杆件压力全部由套筒承受。保证相邻两根螺栓在球体内后不相碰，可以确定螺栓球直径D：(3-3)(3-4)图3-3上弦局部内力值图3-4下弦局部内力值图3-5腹杆局部内力值杆端螺栓的设计螺栓材料选用Cr40,杆端螺栓根据杆件型号及其轴力设计螺栓型号。杆件60.0×3.50（弦杆）连接的螺栓杆件最大拉力：连接压杆的螺栓主要起连接作用，所以选用M16。各杆件连接的螺栓设计表表3-4编号Nmax,kNψA,mmAeff拉杆螺栓压杆螺栓1弦杆118.61.0275.8303M22M162弦杆172.81.0401.9459M27M22腹杆76.41.0177.7192M27M223弦杆201.10.93502.9561M30M244弦杆265.90.93664.9694M33M275弦杆324.00.93810.2817M36M306弦杆406.20.931015.81120M42M36表3-4杆件螺栓设计表压杆60.0×3.50选用M16螺栓连接球节点。紧固螺钉直径：滑槽长度:取套筒选用Q235钢，其长度（通常取b1=4mm,b2=6mm）：锥头底板或封板的厚度：圆钢管杆件直径<76mm，采用封板高强螺栓的栓杆长度：，取套筒在紧固螺钉孔处的净截面面积：验算紧固螺钉处的抗压强度：套筒端部的实际承压面积：验算套筒端部的承压强度：其他受压螺栓见表3-5表3-5套筒和销钉计算表高强螺栓dsmmξdmmδmmammLnmmLbmmAnmmδcmmAcemmδcemmM22624.213293977966.679508.2150.3M24626.4153141831155.398.8608.4187.7M27829.7193646851445.8130.2775.6242.6M30833.02439491061806.6143.6962.9269M361039.62748581252602.71751398.2318.8螺栓球节点设计因为杆件轴力均小于750KN，选用螺栓球连接。以檩条方向为排，垂直方向为列，由外至内。下弦第一排至第十五排和第三列至第十五列围成的区域：弦杆几何长度分别为3.9m和3.0m,腹杆长度为4.34m,腹杆与腹杆的夹角分别为41.07o和53.40o，弦杆与腹杆的夹角分别为70.49和63.30。腹杆与腹杆之间：当时，当时，弦杆与腹杆之间：当时，当时，弦杆与弦杆之间：当时，根据以上计算，选用BS150螺栓球。网架各区域螺栓球节点计算表如表3-6所示。表3-6螺栓球计算表区域编号弦杆几何长度，mm腹杆几何长度,mm腹杆与腹杆夹角，θ弦杆与腹杆夹角，θ130043900434041.0953.4063.3062.46230043900434053.4055.0963.3071.66表3-7螺栓球选择表区域编号弦杆与弦杆Dmax，mm腹杆与腹杆Dmax，mm腹杆与弦杆Dmax，mm螺栓球D，mm螺栓球型号299.1140.2114.7150BS1503121.2143.6170.3180BS180支座节点设计网架结构的支座，一般采用铰支座，支承在柱、圈梁或砖墙上。根据网架的类型，跨度大小，作用荷载情况，网架杆件截面形状，加工制造方法和施工安装方法，选择支座节点类型为板式橡胶支座节点。由于该地区气温不低于-30℃，可采用耐寒氯丁橡胶垫板。板式橡胶支座节点的橡胶垫块由多层橡胶与薄钢板制成。这种支座可以沿切向及法向位移还可绕两向转动，它适用于大、中跨度网架，构造简单，安装方便，造价较低，但这种节点橡胶易老化。底板采用Q235钢，支座反力为433.2kN，斜十字板之间连接和十字板与底板均采用焊接。1.确定底板尺寸和厚度底板净面积：底板尺寸初选：400mm×400mm，则底板厚度：，取δ=40mm。2.斜十字板的焊缝计算设角焊缝尺寸为，则取3.斜十字板与底板连接焊缝计算：设角焊缝尺寸为，则取4.橡胶垫的厚度和平面尺寸确定：垫板尺寸的选择:取A=300mm300mm橡胶垫板厚度:构造要求，取d0=30mm。5.验算橡胶垫板的压缩变形：垫板平均压缩变形：满足要求。橡胶垫板的压缩变形验算:故支座底板尺寸为400mm×400mm×40mm；橡胶垫板尺寸为300mm×300mm×30mm。支座节点、支座底板、橡胶垫板如图3-6、3-7、3-8所示。图3-6支座节点图3-7支座底板图3-8橡胶垫板网架经济性论述屋盖杆件、锥头封板及套筒均采用Q235钢材，杆件共2056根，锥头共计3714个，套筒共计4112个；高强螺栓采用40Cr号钢材，共计4112个，螺栓球采用45号钢，共计614个，封板共398个。网架尺寸为74.4m×48.0m，则网架面积为3572m2，共用钢材为96.108均用钢量为26.91kg∕m2。网架材料用量表如表3-8。表3-8网架材料用量表构件名称数量重量，t杆件205670.03螺栓球61411.588高强螺栓41123.26锥头37147.96套筒41123.13封板3980.14合计96.108本章小结本章进行屋面结构设计和檩条设计，通过构建网架模型，进行杆件设计、球节点设计和支座设计，并进行验算。框架结构设计本框架结构设计采取手算一榀框架配筋计算，结构内力由SAP2000计算得到。在本设计中包括一榀框架柱和框架梁的配筋计算。框架柱、梁使用的混凝土分别为C40和C30，受力钢筋为HRB400级钢筋，箍筋及吊筋均为HPB300级钢筋。框架设计主要包括框架柱设计和框架梁设计，根据建筑功能要求及建筑施工的布置图，游泳馆看台采用钢筋混凝土框架结构，楼板采用现浇结构。框架结构内力计算工程概况该游泳馆共有两层结构层，一层高为4.2m，二层高为5.4m，框架总高度为9.6m。采用板厚为100mm的现浇钢筋混凝土板。柱使用C40混凝土，梁使用C30混凝土，纵向受力钢筋均为HRB400级，腹筋为HPB300级，本结构地震设防烈度为7度。框架结构简图如图4-1所示。图4-1框架结构简图荷载汇集荷载汇集主要考虑静荷载与活荷载。截面估算柱的截面高度为层高的1/6~1/12，柱的截面尺寸为600mm×600mm和500mm×500mm。梁的截面尺寸均为300mm×550mm。楼面荷载(标准值)楼面荷载汇集如下：看台休息楼面荷载100厚钢筋混凝土板20厚混合砂浆抹灰水磨石面层30厚水磨地面合计：3.51kN/m2活荷载：3.5kN/m2看台楼面荷载100厚钢筋混凝土板20厚混合砂浆抹灰20厚水泥砂浆面层看台坐席自重合计：3.44kN/m2活荷载：3.0kN/m2梁承受的线荷载标准值梁承受板传递的荷载，荷载汇集如下：A号梁承受的永久线荷载：板传来的永久荷载梁侧抹灰合计：27.53kN/m活荷载B号梁承受的永久线荷载：板传来的永久荷载梁侧抹灰合计：26.98kN/m活荷载C号梁承受的永久线荷载：板传来的永久荷载梁侧抹灰合计：26.98KN/m活荷载节点永久集中荷载标准值节点荷载主要由支座、纵向框架梁及纵向墙体的自重。1号节点集中荷载：支座传来398.90kN连系梁自重(300×600)连系梁两侧粉刷合计：436.65kN2号节点集中荷载：连系梁自重(300×600)连系梁两侧粉刷合计：37.75kN3号节点集中荷载：连系梁自重(300×600)连系梁两侧粉刷合计：37.75kN4号节点集中荷载：连系梁自重(300×600)连系梁两侧粉刷合计：37.75kN5号节点集中荷载：连系梁自重(300×600)连系梁两侧粉刷合计：37.75kN风荷载标准值结构内力计算结构荷载组合结构荷载组合有以下四种，前三种为基本组合，第四种为标准组合。1.2恒荷载+1.4活荷载1.2恒荷载+0.9×1.4(活荷载+风荷载)1.35恒荷载+1.4(0.7活荷载+0.6风荷载)1.0恒荷载+1.0活荷载+0.6风荷载内力计算结果通过SAP2000（V4）建立模型，输入荷载，计算在四种荷载组合，得内力计算结果如表4-1、4-2所示。表4-1各柱各组合下内力值编号第一种内力组合第二种内力组合第三种内力组合第四种内力组合MkN·mNkNMkN·mNkNMkN·mNkNMkN·mNkN10523.989.22523.986.14589.474.39436.652425.5875.49402.42854.80390.42925.29329.67710.583198.441290.01166.431249.87160.981317.93142.461004.974288.321136.22278.341147.36289.441150.23280.561005.785364.92700.65358.48681.29340.81659.71287.99552.41编号第一种内力组合第二种内力组合第三种内力组合标准组合MkN·mVkNMkN·mVkNMkN·mVkNMkN·mVkNA跨端281.78425.51393.21261.09387.28257.37325.28215.83跨中163.32151.37147.69124.81B跨端202.17244.23194.83231.75188.04223.01188.93158.10跨中238.95223.64216.05183.35C跨端509.92338.68475.35319.23459.47306.92390.30260.79跨中237.30225.07215.69183.33D跨端380.77265.74381.56260.16390.09263.46371.23253.31跨中223.43229.43232.49214.36表4-2各组合下各梁内力值框架柱设计内力组合内力组合包括基本组合和标准组合，承载力极限状态下采用基本组合；正常使用极限状态采用标准组合下的设计值。基本组合下的内力设计值与标准组合下内力设计值如表4-3、4-4所示。编号截面a×b柱高mm计算长度l0,mm第一种内力组合第二种内力组合Mmax,kN·mN，kNNmax，kNMkkN·m1600×600240030009.22523.98589.476.142600×60030003750425.5875.49925.29390.423600×60042004200198.441290.011317.93160.984600×60052005200200.871310.511332.45186.845500×50042004200364.92700.65700.65364.92表4-3基本组合下各柱内力设计值表4-4标准组合下各柱内力设计值编号Mk，kN·mNk，kN编号Mk，kN·mNkkN14.39436.653142.461004.972329.67710.584175.871104.435287.99552.41柱的配筋计算采用C40混凝土()，HRB400级钢筋()截面按偏心受压构件不对称配筋计算。一、①号柱的配筋计算（1）第一种内力组合1）框架柱设计弯矩：得计算,判断大、小偏压因此，按小偏压受压构件进行计算。计算故选用416（As=804mm2）应按最小配筋率配筋，因采用HRB400级钢筋，全部纵向钢筋的最小配筋率为0.55%，即故选用816（As=1608mm2）（2）第二种内力组合1）框架柱设计弯矩：因此需考虑附加弯矩的影响。得计算,判断大、小偏压因此，按小偏压受压构件进行计算。计算故选用416（As=804mm2）应按最小配筋率配筋，因采用HRB400级钢筋，全部纵向钢筋的最小配筋率为0.55%，即故选用816（As=1608mm2）其余各柱的配筋计算各柱计算结果及配筋情况详见表4-5。基本参数：表4-5柱计算结果及配筋柱号MmaxkN·mNkN柱截面b×hemm钢筋19.22523.98600×600308616+6162425.5875.49600×6001165422+5323198.441290.01600×600595422+5324200.871310.51600×600280422+6165364.92700.65500×5001357616+732柱的裂缝验算①号柱的裂缝验算由表4-1得，标准组合下内力为Mk=4.39kN·m，Nk=436.65kN。计算：取求：

求：所以满足裂缝要求。其余各柱裂缝宽度验算各柱裂缝宽度验算结果如表4-6所示。表4-6各柱裂缝宽度验算表编号Asmm2Atecm2ρtedeqmmemmησsdN/mm2ψωmaxmm210080180.0125723.90.8049.620.20.0339335180.0125401.80.7164538012.50.0118731.30.8296.390.20.05都满足裂缝要求。框架梁设计框架梁A、B、C、D的主要特性值见表4-7。表4-7各框架梁特性值编号支座MmaxkN·m跨中MmaxkN·mVmaxkNMkmaxkN·m截面b×hmm2跨度mm计算长度mmA393.21163.32425.51288.22300×55022002200B202.17238.95244.2387.30300×55063536353C509.92237.30338.6887.30300×55060006000D390.09232.49263.4664.45300×55030003000支座处正截面受弯承载力计算A号框架梁设计1）支座处按宽度为b的矩形截面计算，M1=393.21kN·m，h0=510mm。计算相关参数：计算：所以选用525，As=2454mm2。2）跨中正截面受弯承载力计算跨中按宽度为的T形截面计算，M2=163.32KN·m，h0=510mm。判别截面类型：属于第一种T形截面。计算相关参数：计算：所以选用225，As=982mm2。其余框架梁支座处、跨中处正截面受弯承载力计算如表4-8，4-9.表4-8其余框架梁支座处正截面受弯承载力结果编号αsξγsAs钢筋选择AsB41171.604221520C0.290.340.833355.167253436D82413.845252454表4-9其余号框架梁跨中处正截面受弯承载力结果编号αsξγsAs钢筋选择AsB11430.24221520C21618.04251964D11361.44221520斜截面承载力验算截面尺寸：腹筋计算：需计算确定箍筋，只配箍筋而不用弯起钢筋：采用双肢箍Φ8@100/200经验算得：B、C、D梁斜截面均采用双肢箍Φ8@100/200。挠度验算确定不均匀系数ψ：计算短期截面弯曲刚度Bs：计算截面弯曲刚度B：挠度验算：所以满足挠度要求。B、C、D梁同理。梁裂缝宽度验算由已知条件得知：由公式(4-25)得：下侧改用228，As=1232mm2。则：所以A号梁配筋：支座处525；梁的下部228。经验算得，B、C、D配筋合适。基础设计基础设计原理根据《建筑地基基础基础设计规范》(GB500017-2002)的规定，对各级建筑物的地基和基础均应进行承载力的计算，对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应进行变形或稳定性的验算。同时规定，当计算地基承载力时应取用荷载效应的标准值；当计算基础的承载力时应取用荷载效应的设计值。基础设计计算本设计基础采用柱下独立基础，混凝土采用C40，钢筋为HRB335级钢筋。由SAP2000计算结果可知，相应基础顶面内力见表5-1：表5-1基础顶面内力值编号标准值设计值Nk，kNMk，kN·mVk，kNN，kNM，kN·mV，kN1436.654.392.41589.476.1410.862710.58329.677.79925.29390.4211.9731004.97142.466.221317.93160.9811.5641104.43175.8712.131332.45186.8419.335552.41287.9914.05700.65364.9223.43一号基础设计初取基础埋深为1.9m，假设b<3m则，修正后的地基承载力特征值为：基础底面积的确定由已知条件得到中心荷载作用下时基础底面积为：在偏心荷载作用下基础底面积增大20%，所以选取基础底面边长为：，则：根据《地规》表G.0.2查得建筑物基底下允许残留冻土厚度为hmax=0.64m，则最小埋深为：所以满足最小埋深的要求。地基承载力验算地基承载力计算步骤如下：基础内力组合如下：基础底面反力如下：故满足要求。基础抗冲切验算基础抗冲切验算采用设计值，具体步骤如下：柱根处冲切面抗冲切验算：基础底面净反力为：则：抗冲切验算：所以柱根处满足冲切强度要求。变阶处冲切面的抗冲切验算：则：抗冲切验算：所以满足抗冲切强度要求。基础配筋计算基础底板配筋采用设计值，具体计算步骤如下：Ⅰ-Ⅰ截面配筋计算：所以：所以平行于基础长边方向配筋为68@200(As=302mm2)并配在下层。Ⅱ-Ⅱ截面配筋计算：所以：所以平行于基础短边方向配筋为56@200(As=142mm2)配在上层。其他基础设计其他基础设计结果如表5-2所示。表5-2其它基础设计结果基础编号基础底面积l×b(m)基础配筋Ⅰ-ⅠⅡ-Ⅱ长边配筋As短边配筋As22.0×1.6616@2001206510@20039332.2×2.0616@2001206812@20090441.8×1.4812@20090488@20040251.8×1.4812@20090486@200226结论通过本次毕业设计，我得出了以下结论：1.建筑设计方面，本设计是一所休闲娱乐中心设计，主体是50m×21m的游泳比赛池一座，能进行花样游泳比赛、水球等多种水上娱乐活动及辅助用房。该休闲娱乐中心为矩形，长74.4m，宽48.0m，主体高14.6m，总用地面积20000m2，总建筑面积3572m2，坐席总数为1792个。为满足大跨度空间的要求，屋盖采用网架结构，看台和附属用房采用框架结构，基础采用独立基础。2.结构设计方面，包括网架设计、框架设计、基础设计三部分。1）网架设计，屋面板选用100mm厚的YXB45-500-1000型岩棉夹芯板；檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢檩条，檩条采用C140×60×20×3.0。网架采用正放抽空四角锥矩形平板网架，跨度为74.4m48.0m，上弦网格尺寸分别为3.9m×3.0m和3.0m×3.0m两种，下弦网格尺寸为6.0m×6.0m和7.8m×6.0m两种，网架厚度为3.5m，起坡5%。应用MST建模确定杆件和球节点材料类型。本设计经验证采用螺栓球节点。杆件有6种型号，螺栓球有2种型号，网架面积为3572m2，共用钢材为96.108t均用钢量为26.91kg∕m2，具有计算简单方便，用料省、传力合理、抗震性好、刚度大等优点。2）框架设计，包括框架柱设计和框架梁设计两种。框架柱与梁选用强度为C40、C30的混凝土，钢筋为HRB400、HPB300级钢筋。选取看台和附属用房为一榀框架，运用SAP2000建立一榀框架模型，提取各柱和梁的轴力、弯矩与剪力的值，计算各项参数，根据各种因素进行配筋设计，配筋采用手算配筋法。框架结构整体性强，可利用空间较大。在进行配筋计算过程中，要保证不超筋，不少筋，防止脆性破坏，使钢筋混凝土工作性能达到最佳。3）基础采用阶梯形独立基础，混凝土强度为C40，钢筋为HRB335级钢筋。先确定基础底面积，除对柱边进行抗冲切和承载力验算外，尚应对危险截面即变阶处进行抗冲切和承载力验算。应注意的是在对地基承载力验算和确定基础底面面积时，应取用荷载效应的标准值，计算基础的抗冲切验算和承载力时，应采用荷载效应的设计值。根据基础底面积与基础底面净反力进行配筋设计。致谢谢谢各位指导老师对我的帮助，为期半年的毕业设计终于结束了。回想起这半年来做毕业设计的历程，就是一部辛酸史啊。从最初的建筑设计到结构设计，又到论文的计算，各个过程都有好多疑问不会做的地方。做建筑设计时，图纸改了一遍又一遍，陈老师都不厌其烦的给我指出错误与不合理。之后又拿给黄老师检查，老师会给我指出很多注意事项，还单独给我一本资料。之后的每周黄老师都会到毕业设计教室两次，检查我们的设计进度，并给我们解答各种设计和计算过程中的问题。做网架时不知道怎么做，黄老师给我们从头到尾讲MST的做法，并给我们找一些资料给我们参考，很感动老师为我们做的这些。平时有不会的去找老师，只要老师在不论多忙都会耐心细心的给我讲解。除了老师给我的帮助外，我们寝室的大姐孔令颖和我做的课题相同，给我的帮助是巨大的。非常感谢大姐孔令颖和同组同学们给我的帮助，无论帮助大小在我心中都是感激的。除了老师和同学的帮助，各种建筑设计和结构设计的资料规范范例也给了我很大的帮助和灵感。在设计期间查了许多资料和规范，要感谢广大建筑行业的前辈们呕心沥血著书，为我们这些建筑领域的小菜鸟们提供借鉴和参照。最后，我要感谢我的母校—哈尔滨理工大学，感谢建工学院，感谢这四年来教导过我的老师，陪同我一路走来的同学姐妹，谢谢你们带我领略知识，增长见识，见证我的成长。谢谢你们的陪伴。还有一个月就要离开母校了，不舍与感激存于心间。祝福你们越来越好。参考文献中华人民共和国国家标准，体育建筑设计规范(JGJ31-2003).中国建筑工业出版设，2003:7~20金虹．房屋建筑学，科学出版社，2007：31~52．中华人民共和国国家标准.建筑设计防火规范(GB50016-2006).中国建筑工业出版社,2006:4~8中华人民共和国国家标准.钢结构设计规范(GB50017-2003).中国建筑工业出版社,2003:11~18中华人民共和国国家标准.冷湾薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002).中国建筑工业出版社，2003:14~52中国建筑科学研究院.网架结构设计与施工规程(JGJ7-2010)中国标准出版社,2010:11~31中国建筑科学研究院.钢网架行业标准（JGJ75-2008）中国标准出版社,2008：1~75,3-91中华人民共和国建筑行业标准.钢网架螺栓球节点用高强度螺栓（GB/T16939）.中国标准出版社，2009:2~10刘锡良.网格结构设计与施工.天津大学出版社,2004年:12~22轻型钢结构设计指南(实例与图集)(第二版).中国建筑工业出版社,2005:40~78中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范(GB50009-2001).中国建筑工业出版社,2001:3~7中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范(GB50010-2002).中国建筑工业出版社,2002:7~9东南大学,同济大学,天津大学.混凝土结构及砌体结构设计.中国建筑工业出版社,2008:27~28白冰.基础工程.清华大学出版社.北京交通大学出版社.2007;11~25中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2010).中国建筑工业出版社,2010:7~8中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2002).中国建筑工业出版社,2002:7~13V.MichaelSeica,A.JeffreyPacker.FRPmaterialsfortherehabilitationoftubularsteelstructuresforunderwaterapplications.DepartmentofCivilEngineering.UniversityofToronto,2006:440~442KEmori，WCSchnobrich．Problemofmultistoryframestructuredesignofcivilbuildings.CivilEngineeringStudies,2003,36(25):2-10B.S.SmithandA.Coull,TallBuildingStructures:AnalysisandDesign,JohnWiley&Sons,Inc.1991:9-21P.O.Box88,ManchesterM601QD,UK.ManchesterCentreforCivilandConstructionEngineering,UMISTandUniversityofManchester,2005:43~63附录A英文文献Anexperimentalstudyofloadedfull-scalecold-formedthin-walledsteelstructuralpanelsAbstract：Thispaperpresentstheresultsofeighttestsonloadedfull-scalecold-formedthin-walled.steelstructuralpanels,twotestsatambienttemperatureandsixexposedtothestandardfireconditionononeside.Thetestpanelsusedtwotypesoflippedchannels,10054151.2mmor10054152.0mm,eachchannelhavingtwoserviceholes,onenearthetopandonenearthebottom.Threedifferentloadlevels,being0.2,0.4and0.7timestheloadcarryingcapacityofthesamepaneltestedatambienttemperature,wereappliedduringthesixfiretests.Atambienttemperature,failurewaslocalbucklingaroundthetopservicehole.Underfirecondition,themainfailuremodewasoverallflexural–torsionalbucklingaboutthemajoraxis,withthelateraldeformationsofthetestpanelsbeingmainlycausedbythermalbowingduetotemperaturegradients.Theinteriorinsulationinsometestswasburntthroughandthishadnoticeableinfluenceontemperaturedevelopmentsintheteststeelchannels.Intwofiretestsusingthethinnerchannels,thetestpanelsfailedbefore30minthatisconsideredtobetheminimumstandardfireratingofthistypeofconstruction.r2004ElsevierLtd.Allrightsreserved.Keywords:Cold-formedsteel,Thin-walledsteelstructuralpanel,Gypsumplasterboard,Thermalbowing1.