緒論1.1選題背景2010年上海世博會薈萃了大量精妙的建筑，其中主題館作為世博會主題展示的核心展館，傳遞著“地球·城市·人”的主旨思想。主體部分屋長度為270m，為連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，采用新型索撐張弦結(jié)構(gòu)和立體桁架組成。本次畢業(yè)設(shè)計圍繞此展館進(jìn)行模擬設(shè)計，圍繞大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)體系，采用多種軟件如3D3S、CAD、pkpm、盈建科等進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模、荷載計算、驗(yàn)算校核、動靜力分析，以及結(jié)構(gòu)組成、施工圖繪制等。由于本設(shè)計為大跨度空間結(jié)構(gòu)，整體長度288m，寬度217.8m，且西側(cè)展廳是無柱大空間，在設(shè)計上具有相當(dāng)大的難度。并且考慮到地域溫度情況，且整個模型均為鋼結(jié)構(gòu)，有相當(dāng)多的影響因素會帶來設(shè)計上的難度。因此，選取模擬設(shè)計主題館屋蓋結(jié)構(gòu)作為課題，是能夠提升自我水平、拓寬視野的一項(xiàng)全新挑戰(zhàn)。1.2設(shè)計的目的和意義主題館不僅圍繞著“里弄”，還從“城市屋面肌理”的方向進(jìn)行構(gòu)思。外觀則是上海以前里弄文化的另一種體現(xiàn)，由折紙的創(chuàng)意出發(fā)，模仿了“老虎窗”正面開、背面斜坡的特點(diǎn)，展示出上海傳統(tǒng)石庫門的獨(dú)特魅力。正是由于這樣精妙的設(shè)計，使得整個建筑在效果上具有非凡的特色。最為明顯的就是屋蓋的設(shè)計，太陽能板與屋面板鱗次櫛比，顯現(xiàn)出波光粼粼的畫面感，又兼?zhèn)湔R與規(guī)則之美。鋼結(jié)構(gòu)的展館凸顯出剛毅美和簡潔美，也演繹著世博會“城市，讓生活更美好”的主題。主題館在世博會期間承擔(dān)演繹和展示主題的重任，意在反映出現(xiàn)今世界快速發(fā)展的節(jié)奏帶來的高速城市化和人口加速增長的現(xiàn)狀。主題館體現(xiàn)出了地球、城市與人三個有機(jī)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)和互動。但不論從整體還是局部來看，此建筑的體系是項(xiàng)目設(shè)計的關(guān)鍵和重點(diǎn)，同時也是難點(diǎn)。西側(cè)展廳是本結(jié)構(gòu)最大的大跨度空間，西側(cè)展廳屋面東西跨度126m，南北向支承跨度180m，內(nèi)部空間均無梁柱，為無柱大空間；中庭屋面東西向支承54m，西側(cè)展廳東西向?yàn)?×45m，南北向支承均為180m。屋面由6個V形折板單元組成，波脊和波谷標(biāo)高分別為26.3m，波谷標(biāo)高23.3m。此外由于屋面鋪設(shè)太陽能屋面板，屋面荷載也較大，而室內(nèi)凈空也高、支撐跨度也大等難題，給模擬設(shè)計帶來了不小的挑戰(zhàn)。除此之外，整個工程也要秉持安全性與經(jīng)濟(jì)性的原則，作為上海世博會中一座重要的展館傳達(dá)了上海乃至中國的精神和底蘊(yùn)。1.3工作內(nèi)容此論文主要分為四部分：第一部分為緒論，包括本課題的選題背景，以及課題中建筑的故事和時代價值等，說明探究本課題的意義所在以及計劃中的研究步驟與依據(jù)等；第二部分為具體的建模設(shè)計過程，通過分部分建模設(shè)計以及其他的相關(guān)部分的建模，并且加以荷載和驗(yàn)算，從而進(jìn)行設(shè)計的相關(guān)部分后期調(diào)整和修改；第三部分為計算書，主要為3d3s導(dǎo)出的關(guān)于桿件、節(jié)點(diǎn)或整體的內(nèi)力、位移等方面的計算結(jié)果，以及相關(guān)的圖紙生成；第四部分為相關(guān)內(nèi)容的結(jié)論與補(bǔ)充，例如場地情況以及地域環(huán)境等。研究方法通過3d3s前期建模，完善模型，生成封閉面，隨后輸入所設(shè)計的荷載（并且加以考慮到地區(qū)因素），并進(jìn)行內(nèi)力計算等，計算結(jié)果合格范圍內(nèi)后進(jìn)行桿件優(yōu)化設(shè)計，經(jīng)過多次設(shè)計后得到合理合適的新桿件規(guī)格分配，而后再次驗(yàn)算內(nèi)力，仍然滿足要求后進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計，添加焊接球節(jié)點(diǎn)和襯管的桿件庫以適配模型中所需要的所有規(guī)格桿件，然后根據(jù)所得的支座處內(nèi)力等進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，最后生成計算書和相關(guān)圖紙等所需內(nèi)容。設(shè)計依據(jù)

建筑模擬設(shè)計2.1上部結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計上部結(jié)構(gòu)是本課題的重要部分，也是核心部分。上部結(jié)構(gòu)總體分為四塊區(qū)域，主要為大跨度鋼結(jié)構(gòu)，跨度由西至東分別為126m、54m、45m和45m。其中西側(cè)展廳跨度最大，長度也達(dá)180m，是本次設(shè)計的難點(diǎn)。整個結(jié)構(gòu)主體部分高26.3m，東西向總長288m，南北向總長217.8m。建筑總面積約為48600m2.1.1屋蓋部分模擬設(shè)計（主要為西側(cè)展廳）屋蓋部分為十一榀桁架，其中南北兩側(cè)的邊桁架上下均勻?qū)ΨQ，其余中間桁架相對來說只有上半部分，僅在有中間立柱的地方加有東西向各兩根斜撐。而在東西向側(cè)視圖上看，每榀桁架間隔18m，相互之間有均勻的斜方向的平面桁架，從一邊桁架的下半部分連接到相鄰桁架的上半部分，然后均勻取六等分點(diǎn)上下相連。側(cè)面的桁架只設(shè)在每跨兩邊有柱的南北方向，提升美感的同時也確保了一定剛度。繪制軸測圖時采用先畫輔助線的方式，在完成每一部分的部件之后整體轉(zhuǎn)化為一定規(guī)格的桿件的方法。由于桁架較為特殊，不是在模塊-桁架里可以自行生成的桁架，于是采取手畫方式在軟件中進(jìn)行單榀桁架的預(yù)先建模。隨后按照每一榀桁架的固定間隔18m進(jìn)行復(fù)制，并對兩側(cè)的桁架進(jìn)行非正交方向的連接。由于無法精確計算角度和單段長度，并且桿件不能在軟件里進(jìn)行均等分割，因此先用直線連接所需要的兩點(diǎn)，然后通過divide指令將其分為6等分。隨后在光標(biāo)捕捉設(shè)置欄里選定節(jié)點(diǎn)，并取消除了端點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之外的選項(xiàng)，以保證選取繪圖是節(jié)點(diǎn)看似在一起，實(shí)則放大后不在一起的問題不會發(fā)生。按照此方可以得出兩條平行的相同長度的輔助線，且有六等分的節(jié)點(diǎn)，然后采用畫桿件的方式將節(jié)點(diǎn)上下依次相連，最后刪除平行的輔助線，并按照節(jié)點(diǎn)用桿件連接，以此得到南北向的平面桁架。右側(cè)視圖如圖2.1。圖2.SEQ圖表\*ARABIC圖2.SEQ圖表\*ARABIC1初建模型右視圖Fig2.1Rightviewoftheinitialmodel不過由于本結(jié)構(gòu)桁架部分的數(shù)據(jù)特殊性，西南等軸測視圖視角會導(dǎo)致桁架中y軸方向的桿件與三角形側(cè)面的某一傾角的斜腹桿視覺上完全重合，此時就需要稍微手動調(diào)整視角，從而得到更清晰直觀的三維視角。在每榀桁架的繪制階段，采用了分階段保存繪制的方法，即每繪制完一部分，都多復(fù)制一份在文檔的空白處，以備后期建模時發(fā)現(xiàn)有錯誤數(shù)據(jù)或有某部分出現(xiàn)錯誤時，能夠迅速的進(jìn)行挑選組成部分并且重新建模。保存的部分包括單榀桁架、單側(cè)的波浪式南北向桁架、單榀桁架中的預(yù)應(yīng)力索部分以及挑檐部分的單榀桁架等等。如此形成的一個內(nèi)容豐富的的備份文件，減少了后期重新繪制的很多麻煩，同時具備這樣的思路之后可以在繪制或者重繪模型的時候思路更加清晰，防止因不知道哪一步出問題而卡住或者無法進(jìn)行下去。根據(jù)書上的資料，具體詳細(xì)地設(shè)置了每一類桿件的規(guī)格，尤其是已經(jīng)有確切數(shù)據(jù)的主要構(gòu)件，例如西側(cè)展廳張弦桁架的上、下弦桿分別為圓鋼管φ600×30和φ480×12，拉索為φ5×409（高強(qiáng)鋼絲束），拉索撐桿為圓鋼管φ402×16。中廳及東側(cè)展廳的桁架設(shè)計為同類，以便繪圖和計算。屋檐部分主桁架上下弦桿分別為圓鋼管φ299×10和φ351×10。在設(shè)計初期，只根據(jù)已有的軸測圖進(jìn)行繪制，將屋蓋部分的橫撐和斜撐分為兩種情況分別繪制圖像，而后與老師溝通交流后選擇只采用斜撐（每18m交叉）。由于打斷斜撐的情況下對結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計算會導(dǎo)致斜撐中間交叉的節(jié)點(diǎn)在只有自重情況下坍塌位移過大，于是考慮設(shè)計成為不打斷的交叉斜撐。經(jīng)軟件結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和內(nèi)力計算，雖然提示斜撐部分的桿件沒有打斷，但并不強(qiáng)制要打斷，并且在內(nèi)力計算等部分不會出現(xiàn)塌陷。于是此問題得以解決。設(shè)計初期時由于并未了解如何設(shè)置預(yù)應(yīng)力索，所以計算結(jié)果總是非常不理想，初始態(tài)位移難以置信的大。在此階段經(jīng)過和趙紅華老師的討論和研究，決定分別設(shè)計兩種模型：第一種為按照原建筑的模擬設(shè)計，保留預(yù)應(yīng)力索，但是z方向自重位移過大的問題仍然無法得到解決；第二種是取消預(yù)應(yīng)力索的設(shè)置，而是在距離每個展廳東西邊桁架9m處新增一排立柱，隔開的空間作為附屬用房來分配。在第一種方法找不到思路進(jìn)行下去時，第二種方案的初始位移相對小了很多，穩(wěn)定性大幅度增加，但是也尚不達(dá)標(biāo)。在此階段卡殼許久，直到查閱資料獲得關(guān)于預(yù)應(yīng)力索的布置步驟（如下）。西側(cè)展廳的每一榀桁架中還設(shè)有預(yù)應(yīng)力拉索，根據(jù)文獻(xiàn)資料中得到預(yù)應(yīng)力為2225kN的初始預(yù)應(yīng)力。在3d3s軟件中找到高級分析模塊，在結(jié)構(gòu)建模分欄中選取初應(yīng)力選項(xiàng)并加以輸入數(shù)據(jù)即可。經(jīng)過此番調(diào)整，結(jié)構(gòu)計算結(jié)果明顯有了很大的改善。由于本結(jié)構(gòu)的西側(cè)展廳跨度長126m，因此按照規(guī)范允許的撓跨比為1/250，即為504mm，而在此階段結(jié)構(gòu)自重荷載導(dǎo)致的線性結(jié)果位移最大為209mm左右，符合要求，在施加荷載階段的位移也控制在504mm的位移范圍內(nèi)（下文會詳細(xì)講）。施加荷載階段首先要將各個桿件都分配到所屬的層面。在此步驟需要將模型調(diào)整到右側(cè)視圖，以方便確認(rèn)哪些桿件歸屬于哪類桿件，如上下弦桿、撐桿、腹桿、豎桿等等類型。在進(jìn)行選取桿件修改分組的時候不能用常規(guī)的右下至左上選取，那種選取方式會選定范圍內(nèi)的所有內(nèi)容，而如果采用從左上至右下選取的方式則會選定范圍內(nèi)所有完整的桿件，因此非常適合選取東西方向的上下弦桿并排除腹桿部分等等。在老師指導(dǎo)下分清了各個部分的上下弦桿并加以分類后，選取一定層面的弦桿，即上弦桿和撐桿，僅顯示這些部分的層面。圖2.2生成導(dǎo)風(fēng)封閉面操作面板Fig2.2Generatetheoperationpaneloftheairguidesealingsurface全部選取后選擇生成封閉面。自動生成封閉面還需要填寫相關(guān)數(shù)據(jù)（如圖2.2），在本結(jié)構(gòu)中由于每一個封閉面是由兩條斜交的長邊和12條同一方向的短邊組成，因此選擇了多邊形最大邊為16；而形狀控制參數(shù)由默認(rèn)的100mm擴(kuò)大至15000mm，是因?yàn)樾螤羁刂茀?shù)主要是指每一塊封閉面的面積指數(shù)，因此在估算以后選擇了1圖2.2生成導(dǎo)風(fēng)封閉面操作面板Fig2.2Generatetheoperationpaneloftheairguidesealingsurface生成所有的封閉面后整個模型顯示的是全部為黃色，此時設(shè)置完封閉面后進(jìn)行封閉面分區(qū)，分為挑檐和四個數(shù)字區(qū)域，并根據(jù)規(guī)范輸入合適的封閉面體型系數(shù)（如圖2.3），需要考慮迎風(fēng)被風(fēng)以及作為挑檐的封閉面系數(shù)等等因素。圖2.3導(dǎo)風(fēng)封閉面局部系數(shù)截圖Fig2.3Screenshotofthelocalcoefficientofthewindguideclosedsurface最后生成的整體封閉面主要如圖2.4。在模型內(nèi)部選取內(nèi)部參考點(diǎn)導(dǎo)入設(shè)定的風(fēng)荷載，并且檢查風(fēng)荷載是否加上。圖2.4封閉面軸測圖Fig2.4Axonometricdrawingofaclosedsurface整體部分的恒載活載在施加導(dǎo)荷載部分設(shè)定并輸入，然后選取需要的荷載（如圖2.5），點(diǎn)擊左下角選擇受荷范圍，可能是屋蓋也可能是整體，在全部選定后回到界面，在右側(cè)荷載組合中檢查各項(xiàng)荷載是否都成功添加。圖2.5施加導(dǎo)荷載界面Fig2.5Applyconductiveloadinterface加載完成后再次進(jìn)行內(nèi)力計算，在結(jié)果顯示中查詢初始態(tài)位移和線性位移，導(dǎo)出表格可得初始態(tài)位移z方向最大值分別為+47.629mm和-41.687mm（即預(yù)應(yīng)力拉索帶來的主要位移），加荷載后線性位移最大值分別為+165.746mm和-319.272mm，均小于按照規(guī)范所需要的1/250跨度，即504mm。內(nèi)力計算過程中的計算窗口如圖2.6所示。圖2.6內(nèi)力結(jié)算部分過程Fig2.6Internalforcesettlementpartoftheprocess對應(yīng)的組合工況分別是：初始態(tài)節(jié)點(diǎn)2281處；初始態(tài)節(jié)點(diǎn)5636處；風(fēng)載工況3_封閉面分區(qū)工況；組合11（恒0+風(fēng)荷載）。相應(yīng)的x、y方向的位移最大絕對值也分別為38mm和94mm，小于計算極值的720mm。因此在此階段（即初次施加荷載的階段）位移均滿足所規(guī)定的范圍。2.1.2屋蓋其他部分模擬建模在設(shè)置完并驗(yàn)算過荷載后進(jìn)入桿件設(shè)計和節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算部分。此階段先在設(shè)計驗(yàn)算欄中選擇規(guī)范，選定GB50017-2017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)并且定義全模型，隨后選擇設(shè)計驗(yàn)算，并且進(jìn)行相應(yīng)的選取項(xiàng)目（如圖2.7）。圖2.7桿件優(yōu)化界面設(shè)置Fig2.7Baroptimizationinterfacesetting經(jīng)過若干次優(yōu)化，模型的桿件發(fā)生了明顯變化，比如規(guī)格等（外表體現(xiàn)在桿件顏色的變化上）。但是在經(jīng)過10次桿件優(yōu)化后，與第一二次的優(yōu)化結(jié)果差別不大，但是總顯示有3360根桿件截面過大，140根左右的桿件截面不足。隨后通過單獨(dú)分別顯示過大桿件和不足桿件了解到過大的桿件是中間桁架部分的東西向桁架，總計3360根，而不足的桿件是所有的立柱，只是在每次優(yōu)化后會稍微優(yōu)化不同的豎桿導(dǎo)致這個數(shù)字一直有變動。考慮到此情況，導(dǎo)師與我共同溝通思考后采取部分選取桿件并優(yōu)化的方式，此方式將不足與過大桿件的數(shù)量降低了非常多（如圖2.8）。圖2.8桿件優(yōu)化結(jié)果（a）圖2.8桿件優(yōu)化結(jié)果（b）Fig2.8Optimizationresultofrod(A)Fig2.8Optimizationresultofrod(B)在優(yōu)化桿件完成之后重新進(jìn)行設(shè)計驗(yàn)算，得到的結(jié)果也都在所需范圍之內(nèi)即可進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計。在模塊-桁架中依次進(jìn)行節(jié)點(diǎn)形式的設(shè)計、相貫節(jié)點(diǎn)支管間隙設(shè)計、相貫桿件焊縫高度設(shè)置以及腹桿重新定義，之后由于本結(jié)構(gòu)所用桿件的均為圓管，因此只需要用圓管定義所有桿件即可。下一步進(jìn)入模塊-網(wǎng)架網(wǎng)殼欄，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計。首先定義類型，選擇按照節(jié)點(diǎn)設(shè)計的命令確定，然后直接進(jìn)入焊接球節(jié)點(diǎn)設(shè)計部分，由于本結(jié)構(gòu)為大跨度結(jié)構(gòu)，所以桿件節(jié)點(diǎn)的規(guī)格都偏大，直接使用焊接球節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計。對于設(shè)計結(jié)果中不足以及缺少規(guī)格的部分進(jìn)行手動添加桿件庫的襯管和球節(jié)點(diǎn)規(guī)格（如圖2.9）。圖2.9軟件計算出所需的新型號襯管Fig2.9Thesoftwarecalculatesthenewtypeoflinerrequired添加完所有的新加規(guī)格后重新進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計，得到驗(yàn)算全通過的結(jié)果后可以進(jìn)行3D圖像顯示。全部滿足設(shè)計結(jié)果如圖2.10。圖2.10全部滿足的焊接球設(shè)計結(jié)果Fig2.10Alltheweldingballdesignresultsaresatisfied圖2.11為部分區(qū)域的3D圖像。圖2.11部分區(qū)域焊接球3D圖像Fig2.11Partoftheareaoftheweldingball3Dimage2.1.3挑檐部分模擬設(shè)計由于所有能找到的資料中沒有詳細(xì)關(guān)于挑檐的具體信息，所以根據(jù)藍(lán)皮書上那張不太清楚的主題館挑檐部分結(jié)構(gòu)軸測圖（P312圖6-2-9）以及已知的剖面圖和18.9m的挑檐長度等數(shù)據(jù)，進(jìn)行了模擬設(shè)計。因?yàn)闆]有像屋蓋主體部分那樣具體的描述和數(shù)據(jù)，挑檐的設(shè)計頗具有難度和挑戰(zhàn)。首先，挑檐只有總長度已知，其余不論是桿件數(shù)還是每段桿件長度都是未知的，而僅有的圖片也不甚清楚。其次，由挑檐部分的側(cè)視圖可得，它并不像主體部分那樣上下平行且均勻等分連接，而且圖片采取東南方向的視圖，與軟件里常用且熟悉的西南等軸測圖一起給空間思考上帶來很多困難。在此基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了之前270m的屋蓋部分不能均勻分配每36m一根的人字形外立柱，從而發(fā)現(xiàn)除去中間270m的主體結(jié)構(gòu)，兩側(cè)分別有9m的附屬用房空間，如此一來便計算得通。但是同時也出現(xiàn)了另外的問題，在材料庫中并沒有提供人字形鋼柱的相關(guān)規(guī)格供選擇，而且所有的論文等資料里都沒有詳細(xì)說明人字柱的數(shù)據(jù)。除此之外，經(jīng)本人實(shí)地考察，由于展館在世博會結(jié)束之后變?yōu)楣ゃy中心上海世博展覽館，在疫情期間非舉辦展覽演出等時間不允許進(jìn)園參觀，所以只在展館外圍走了一圈，拍攝了相關(guān)的圖片視頻等，之后自己根據(jù)圖片的實(shí)際情況目測并加以賦予數(shù)據(jù)。挑檐部分的設(shè)計還包括了每隔3m的平面桁架，正好與屋蓋主體部分的撐桿間隔吻合，使整個結(jié)構(gòu)看起來規(guī)則有序。屋檐主桁架的上下弦桿的規(guī)格也在資料中有明確，分別設(shè)為圓鋼管φ299×10和φ351×10，相較屋蓋主體部分小了很多，也是由于挑檐部分跨度相對小、且有一定間隔的人字形立柱支承懸挑端。2.2基礎(chǔ)部分模擬設(shè)計2.2.1建模過程選用盈建科軟件，在基礎(chǔ)設(shè)計時，首先按照模型的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交網(wǎng)格設(shè)計，采用南北兩側(cè)為開間36000mm×8和進(jìn)深18900mm×1，東西兩側(cè)設(shè)置為開間9000mm×1和進(jìn)深18000mm×10，剩余內(nèi)部為開間18000mm×15和進(jìn)深18000mm×10，如圖2.12所示。正交網(wǎng)格線為紅色，圖中顯示綠色是由于已經(jīng)建立柱、墻和梁并計算過后。隨后選擇形成網(wǎng)點(diǎn)。圖2.12基礎(chǔ)部分正交網(wǎng)格設(shè)計Fig2.12Orthogonalmeshdesignofthefoundationpart進(jìn)入構(gòu)建布置設(shè)置好各類構(gòu)件如柱、墻、梁，生成樓板并修改本層信息，然后輸入每個節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的荷載、支座反力等，并添加樓面恒活載等荷載信息以及相關(guān)的工況信息等，調(diào)至軸測圖確保各項(xiàng)添加正確。進(jìn)行設(shè)計計算后進(jìn)入施工設(shè)計環(huán)節(jié)。讀取之前設(shè)計的正交網(wǎng)格，按照展館實(shí)地的地質(zhì)資料填寫相關(guān)內(nèi)容，隨后進(jìn)行人工布置筏板及防水板。做完人工布置需要手動定位的獨(dú)立基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、地基梁、承臺等相關(guān)內(nèi)容后，進(jìn)行自動布置。布置結(jié)束后大致如圖2.13。圖2.13基礎(chǔ)布置模擬圖Fig2.13Simulationdrawingoffoundationlayout隨后進(jìn)行相關(guān)的計算，例如沖切驗(yàn)算、樁反力驗(yàn)算、基底壓力驗(yàn)算等等。局部結(jié)果顯示如圖2.14。圖2.14基礎(chǔ)沖切驗(yàn)算局部結(jié)果顯示Fig2.14Thelocalresultsofthefoundationpunchingcheckshow進(jìn)行相關(guān)的支座設(shè)計等并出圖，所得結(jié)果如圖2.15。圖2.15獨(dú)立樁基礎(chǔ)設(shè)計Fig2.15Independentpilefoundationdesign隨后進(jìn)行基礎(chǔ)相關(guān)的計算并生成計算書以及鋼筋用量表。計算書與鋼筋用量表內(nèi)容均見下一個板塊。2.2.2基礎(chǔ)計算書結(jié)果圖2.16計算書1Fig2.16Calculationsheet1圖2.17計算書2Fig2.17Calculationsheet2圖2.18計算書3Fig2.18Calculationsheet3圖2.19計算書4Fig2.19Calculationsheet4圖2.20計算書5Fig2.20Calculationsheet5圖2.21計算書6Fig2.21Calculationsheet6圖2.22計算書7Fig2.22Calculationsheet7圖2.23計算書8Fig2.23Calculationsheet82.2.3鋼筋用量統(tǒng)計結(jié)果圖2.24鋼筋用量統(tǒng)計結(jié)果1Fig2.24Statisticalresultsofsteelbarconsumption1圖2.25鋼筋用量統(tǒng)計結(jié)果2Fig2.25Statisticalresultsofsteelbarconsumption2

3結(jié)構(gòu)計算書部分3.1計算簡圖圖3.1計算簡圖（圓表示支座、數(shù)字為節(jié)點(diǎn)號）Fig3.1Calculationdiagram(circlerepresentssupport,numberisnodenumber)荷載與組合3.2.1結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)此結(jié)構(gòu)的構(gòu)重要性系數(shù)選取1.003.2.2荷載工況表3.1荷載工況匯總表Table3.1Summaryofloadconditions工況號荷載類型荷載說明0恒無1風(fēng)無2活無3風(fēng)封閉面分區(qū)工況表3.2桿件導(dǎo)荷載列表Table3.2Listofguideloadofrod力：kN；分布力：kN/m；彎矩：kN·m；分布彎矩：kN·m/m序號荷載類型工況導(dǎo)荷方式體型系數(shù)面荷載值(基本風(fēng)壓)1恒0雙向節(jié)點(diǎn)--0.302風(fēng)1雙向節(jié)點(diǎn)1.000.553活2雙向節(jié)點(diǎn)--0.504風(fēng)3雙向節(jié)點(diǎn)0.000.553.2.3節(jié)點(diǎn)荷載1）工況號：1表3.3輸入的面荷載Table3.3Inputsurfaceload序號荷載類型導(dǎo)荷方式體型系數(shù)面荷載值(基本風(fēng)壓)kN/m21恒載雙向節(jié)點(diǎn)--0.30圖3.2圖3.2面荷載序號1分布圖Fig3.2LoadNo.1distributiondiagram2）工況號：2表3.4輸入的面荷載Table3.4Inputsurfaceload序號荷載類型導(dǎo)荷方式體型系數(shù)面荷載值(基本風(fēng)壓)kN/m21活載雙向節(jié)點(diǎn)--0.50圖3.3面荷載序號1分布圖Fig3.3LoadNo.1distributiondiagram3）工況號：3表3.5輸入的面荷載Table3.5Inputsurfaceload序號荷載類型導(dǎo)荷方式體型系數(shù)面荷載值(基本風(fēng)壓)kN/m21風(fēng)載雙向節(jié)點(diǎn)--0.55圖3.4圖3.4面荷載序號1分布圖Fig3.4LoadNo.1distributiondiagram3.2.4其他荷載(1).風(fēng)總信息基本風(fēng)壓：0.55(kN/m2)地面粗糙度：B風(fēng)壓高度變化修正系數(shù)η：1.00風(fēng)荷載計算用阻尼比：0.03(2).地震作用規(guī)范：《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）（2016年版）地震烈度：6度(0.05g)水平地震影響系數(shù)最大值：0.040考慮豎向地震作用豎向地震作用系數(shù)：0.00計算振型數(shù)：9建筑結(jié)構(gòu)阻尼比：0.040特征周期值：0.30地震影響：多遇地震場地類別：Ⅰ1類地震分組：第二組周期折減系數(shù)：1.00地震力計算方法：振型分解法表3.6各振型質(zhì)量參與系數(shù)Table3.6Massparticipationcoefficientofeachmode振型號周期（秒）各振型質(zhì)量參與系數(shù)13.42540.00%98.48%0.00%23.389099.99%0.00%0.00%32.96330.00%1.50%0.00%41.45260.00%0.00%14.19%51.43230.00%0.00%0.00%61.38980.00%0.00%1.77%71.31360.00%0.00%0.00%81.22490.00%0.00%0.54%91.05200.00%0.00%0.00%(3).溫度作用無溫度作用。3.2.5荷載組合圖3.5荷載組合Fig3.5Loadcombination最不利內(nèi)力3.3.1內(nèi)力包絡(luò)及統(tǒng)計圖3.6按軸力N最大顯示構(gòu)件顏色(kN)Fig3.6MaximumdisplayofcomponentcoloraccordingtoaxialforceN(kN)表3.7軸力N最大的前10個單元的內(nèi)力Table3.7Theinternalforcesofthetop10unitswithmaximumaxialforceN(unit:m·kN,kN·m)單位：m·kN，kN·m序號單元號組合號組合序位置軸力N剪力Q2剪力Q3扭矩M彎矩M2彎矩M31132081110.0004657.26.3-9.00.727.2-136.32147001110.0004586.05.3-5.32.414.6-1350004557.9-124.1-4.1-3.3-0.4-363.94139541110.0004514.7-121.6-12.5-1.322.5-358.85161921110.0004503.96.25.0-2.3-24.5-131.56149131110.0004484.76.6-4.2-3.317.7-142.37164051110.0004477.94.91.9-0.4-11.0-142.98149121110.0004455.927.45.6-0.41.7-101.09164041110.0004449.828.2-3.04.3-3.0-98.310134211110.0004418.911.1-5.2-3.521.8-135.6圖3.7按軸力N最小顯示構(gòu)件顏色(kN)Fig3.7MinimumdisplayofcomponentcoloraccordingtoaxialforceN(kN)表3.8軸力N最小的前10個單元的內(nèi)力Table3.8Theinternalforcesofthetop10unitswithminimumaxialforceN(unit:m·kN,kN·m)單位：m·kN，kN·m序號單元號組合號組合序位置軸力N剪力Q2剪力Q3扭矩M彎矩M2彎矩M312791110.000-5224.9-15.9-32.4-1.3316.3-226.02911110.000-5154.9-15.9-32.1-0.4315.4-224.031851110.000-5140.1-15.1-32.1-1.6313.8-217.043731010.000-4966.0-14.90.31.2-2.7-211.95133931110.000-4580.474.2-0.45.60.7199.06133921110.000-4574.5-83.2-0.76.6-0.8-41.87148851110.000-4568.575.20.46.10.4199000-4562.5-84.1-0.77.0-0.1-44.09141461110.000-4544.4-89.50.22.20.2-59.810133941110.000-4543.7-72.2-1.8-1.64.4-21.03.4位移3.4.1組合位移圖3.8最大正位移組合9:Uz(mm)Fig3.8Maximumpositivedisplacementcombination9:Uz(mm))圖3.9最大負(fù)位移組合9:Uz(mm)Fig3.9Maximumnegativedisplacementcombination9:Uz(mm)設(shè)計驗(yàn)算結(jié)果3.5.1設(shè)計驗(yàn)算結(jié)果及統(tǒng)計表根據(jù)計算分析模型，進(jìn)行規(guī)范檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)能夠滿足承載力計算要求，應(yīng)力比最大值為1.00。下圖為模型總體應(yīng)力比分布圖：圖3.10桿件應(yīng)力比分布圖Fig3.10Barstressratiolayout3.5.2強(qiáng)度圖3.11按“強(qiáng)度應(yīng)力比”顯示構(gòu)件顏色Fig3.11Accordingto"strengthstressratio"displaycomponentcolor表3.9“強(qiáng)度應(yīng)力比”最大的前10個單元的驗(yàn)算結(jié)果Table3.9Theresultsofthefirst10unitswiththelargest"strength-stressratio"序號單元號強(qiáng)度繞2軸整體穩(wěn)定繞3軸整體穩(wěn)定沿2軸抗剪應(yīng)力比沿3軸抗剪應(yīng)力比繞2軸長細(xì)比繞3軸長細(xì)比結(jié)果12070.988(11/1)0.0000.9270.0960.1311818滿足21130.944(11/1)0.0000.8860.0900.1251818滿足33010.929(11/1)0.0000.8730.0530.0772525滿足460.896(11/1)0.0000.8330.0650.0722525滿足53000.872(10/1)0.0000.8160.0300.0762525滿足61120.825(10/1)0.0000.7840.0260.0712525滿足72060.804(10/1)0.0000.7640.0260.0692525滿足83950.786(10/1)0.0000.7400.0430.0722525滿足925390.785(11/1)0.0000.7800.6460.01955滿足1056750.783(11/1)0.0000.7780.6460.01555滿足表3.10按“強(qiáng)度應(yīng)力比”統(tǒng)計結(jié)果表Table3.10Accordingtothe"strengthstressratio"statisticalresultstable范圍>1.001.00~0.900.90~0.700.70~0.500.50~-0.00單元數(shù)03317018619百分比0.0%0.0%0.2%0.4%99.4%3.5.3繞2軸穩(wěn)定圖3.12按“繞2軸應(yīng)力比”顯示構(gòu)件顏色Fig3.11Press"StressRatioAround2Axis"todisplaycomponentcolor表3.11“繞2軸整體穩(wěn)定應(yīng)力比”最大的前10個單元的驗(yàn)算結(jié)果Table3.11Checkingresultsofthefirst10unitswiththelargest"overallstablestressratioaround2axis"序號單元號強(qiáng)度繞2軸整體穩(wěn)定繞3軸整體穩(wěn)定沿2軸抗剪應(yīng)力比沿3軸抗剪應(yīng)力比繞2軸長細(xì)比繞3軸長細(xì)比結(jié)果110.1900.000(1/1)0.1830.0190.0063333滿足220.0980.000(1/1)0.0960.0120.0083333滿足330.0850.000(1/1)0.0830.0080.0043333滿足440.0630.000(1/1)0.0620.0060.0053333滿足550.7800.000(1/1)0.7350.0410.0712525滿足660.8960.000(1/1)0.8330.0650.0722525滿足770.3230.000(1/1)0.3100.0290.0212525滿足880.3950.000(1/1)0.3750.0370.0232525滿足990.2000.000(1/1)0.1950.0200.0102525滿足10100.2320.000(1/1)0.2250.0240.0102525滿足表3.12按“繞2軸整體穩(wěn)定應(yīng)力比”統(tǒng)計結(jié)果表Table3.12Accordingtothestatisticalresultstableof"overallstablestressratioaround2axes"范圍>1.001.00~0.900.90~0.700.70~0.500.50~-0.00單元數(shù)000018723百分比0.0%0.0%0.0%0.0%100.0%3.5.4設(shè)計驗(yàn)算結(jié)果表由于模型較大，節(jié)點(diǎn)數(shù)多達(dá)7071個，因此在此只放部分節(jié)點(diǎn)的設(shè)計驗(yàn)算結(jié)果。表3.13各效應(yīng)組合下最大支座反力設(shè)計值Table3.12Thedesignvalueofmaximumsupportreactionforceundereacheffectcombination單位：kN、kN.m節(jié)點(diǎn)號控制組合號組合序號N1N2N3M1M2M3N1最大5216.46.81195.6-46.5168.0-4.2N2最大91-0.830.9993.1-315.3-11.4-7.1N3最大111-2.1-24.11420.9285.6-26.1-5.2M1最大111-2.1-24.11420.9285.6-26.1-5.2M2最大5216.46.81195.6-46.5168.0-4.2M3最大73-3.3-12.01216.8153.7-38.2-3.7351合力最大111-2.1-24.11420.9285.6-26.1-5.2N1最小11-19.27.11248.0-48.4-204.2-4.6N2最小111-2.1-24.11420.9285.6-26.1-5.2N3最小91-0.830.9993.1-315.3-11.4-7.1M1最小91-0.830.9993.1-315.3-11.4-7.1M2最小11-19.27.11248.0-48.4-204.2-4.6M3最小91-0.830.9993.1-315.3-11.4-7.1N1最大1226.9-3.32343.028.2237.0-3.2N2最大9111.821.62347.9-248.570.9-7.9N3最大11124.8-32.03405.7346.1171.24.0M1最大11124.8-32.03405.7346.1171.24.0M2最大3226.9-3.32343.028.2237.0-3.2M3最大11124.8-32.03405.7346.1171.24.0352合力最大11124.8-32.03405.7346.1171.24.0N1最小51-3.9-3.32244.228.2-102.3-3.4N2最小11124.8-32.03405.7346.1171.24.0N3最小5225.1-3.22191.227.1222.9-3.4M1最小9111.821.62347.9-248.570.9-7.9M2最小71-3.9-3.32244.228.2-102.3-3.4M3最小9111.821.62347.9-248.570.9-7.9N1最大7214.6-3.02646.431.1171.82.5N2最大91-0.822.62713.1-248.04.62.1N3最大101-12.8-3.43463.833.7-92.90.8M1最大111-13.8-31.73427.5343.8-102.20.6M2最大5214.6-3.02646.431.1171.82.5M3最大53-2.5-18.62641.2202.7-14.83.1353合力最大101-12.8-3.43463.833.7-92.90.8N1最小11-18.4-3.12747.331.4-183.92.3N2最小111-13.8-31.73427.5343.8-102.20.6N3最小53-2.5-18.62641.2202.7-14.83.1M1最小91-0.822.62713.1-248.04.62.1M2最小11-18.4-3.12747.331.4-183.92.3M3最小111-13.8-31.73427.5343.8-102.20.6N1最大1216.5-0.31395.93.2183.80.4N2最大911.324.31411.5-266.718.70.1N3最大1012.4-0.31603.62.826.10.7M1最大1112.0-28.21576.1309.720.80.8M2最大1216.5-0.31395.93.2183.80.4M3最大13-0.8-15.11400.7165.6-4.61.1354合力最大1012.4-0.31603.62.826.10.7N1最小51-15.5-0.41365.53.9-163.50.4N2最小1112.0-28.21576.1309.720.80.8N3最小741.814.41360.7-158.524.8-0.2M1最小911.324.31411.5-266.718.70.1M2最小71-15.5-0.41365.53.9-163.50.4M3最小541.814.41360.7-158.524.8-0.2N2最大91-3.124.9-288.8-280.1-45.3-8.8N3最大127.50.6-251.2-7.074.1-3.9M1最大111-3.2-25.9-1052.9292.9-48.11.9M2最大127.50.6-251.2-7.074.1-3.9M3最大111-3.2-25.9-1052.9292.9-48.11.97017合力最大111-3.2-25.9-1052.9292.9-48.11.9N1最小11-15.10.5-302.9-6.5-178.3-3.9N2最小111-3.2-25.9-1052.9292.9-48.11.9N3最小111-3.2-25.9-1052.9292.9-48.11.9M1最小91-3.124.9-288.8-280.1-45.3-8.8M2最小11-15.10.5-302.9-6.5-178.3-3.9M3最小91-3.124.9-288.8-280.1-45.3-8.83.5.5網(wǎng)架單元設(shè)計驗(yàn)算結(jié)果本工程有3種材料：Q235B：彈性模量：2.05×105線膨