2荷載確定某大跨體育館結(jié)構(gòu)的網(wǎng)架荷載計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2869某大跨體育館結(jié)構(gòu)的網(wǎng)架荷載計算過程案例 1136581建筑設計 135961.1建筑選型 163391.2場地的設計 2111741.3觀眾廳觀眾席的設計 2178171.4屋面保溫及排水設計 2319691.5柱子布置 243112荷載確定 330652.1受力工況 321002.2彩鋼板選擇 3211363檁條計算 4242004.網(wǎng)架荷載計算 5166224.1網(wǎng)架設計 5287984.2上弦桿桿件內(nèi)力計算 12246894.2下弦桿桿件內(nèi)力計算 29194214.3腹桿桿件內(nèi)力計算 361建筑設計1.1建筑選型本設計建筑為體育館公共建筑，是具有一定代表性的地標建筑，在設計時需考慮到建筑功能、蘊含寓意、地區(qū)文化特色、安全疏散、防火防災等因素，加上體育館主要是為競技比賽提供場地，競技比賽需要有公平公正的理念，地點又是位于中國。矩體具有公平、古樸的特點，同時相比于西方球殼式結(jié)構(gòu)域更符合中國人審美觀，四四方方，端莊大氣，能夠與體育館相呼應，故而設計采用矩體結(jié)構(gòu)?；隗w育館公共建筑的屬性，在設計時對于疏散消防等方面的考慮需要更近一步，故四面均設出入口，其中觀眾進場的主出入口應在設計時增大出入口面積，方便人群疏散聚集，同時各門口處均設置集散大廳，防止人群擁擠，發(fā)生踩踏事件，同時其他疏散和防災要求也應考慮到。此外主體結(jié)構(gòu)外還需配套相應景觀樹木提高建筑整體美觀度和保證一定的綠化率，周邊停車場的設置應盡量滿足觀眾和場館使用人員的需求。1.2場地的設計本體育館主要為籃球等體育賽事及其他活動提供場地,故比賽場地采用國際籃聯(lián)的標準場地28m15m進行設計,場地采用硬木地板地面，因建筑面積較大同時要滿足學生需求，故采取二層的設計。1.3觀眾廳觀眾席的設計（1）本次大跨體育館設計選擇將視點定在籃球場地邊線地面上，第一排的看臺臺階高度取為0.8m，每排看臺的臺階深度為1.0m。眼睛和看臺地面間的垂直高度取為0.95m，進行視線分析,為確保每名觀眾能看清比賽,最終根據(jù)視線分析結(jié)果進行設計得到每節(jié)臺階的高度取0.8m，第二層第一排臺階高為1.2m所有觀眾可以看清比賽.（2）疏散設計根據(jù)體育館設計要求，其耐火等級為一級，允許疏散時間取4分鐘，場館內(nèi)可容納1400名觀眾，根據(jù)場館設計單股人流通行能力可以取為取40人/股分鐘，每股的人流通行寬度取為0.5m/股，所以疏散口總寬度為本設計共10個疏散口，疏散口寬均為1.8m，觀眾廳疏散口總寬度大于要求寬度，滿足要求1.4屋面保溫及排水設計屋面做法采用采用雙層壓型鋼板中間夾保溫層的做法，可將承重、保溫、隔熱和防水等要求同時滿足。屋面采用直線起坡，其坡度可取跨度的1/10。1.5柱子布置本建筑為大跨體育館，為滿足結(jié)構(gòu)的合理性和建筑的美觀性，故在網(wǎng)架選型時網(wǎng)架設計采用正放四角錐的平板網(wǎng)架，根據(jù)經(jīng)驗，網(wǎng)架網(wǎng)格取3~4m較為合適，故在建筑設計時取柱距7m，柱與柱之間布置兩個網(wǎng)格，網(wǎng)格大小為3.5m。柱子繞建筑外邊緣設計，建筑中間不布置柱子使得建筑內(nèi)部足夠空曠，確保觀眾觀看比賽的視野良好及建筑整體的美觀性。2荷載確定2.1受力工況2.2彩鋼板選擇考慮到美觀性和經(jīng)濟性，最終決定選用V-820型彩鋼壓型板，自重為0.5kN/m23檁條計算本設計檁條采用冷彎薄壁型鋼，檁條跨度3.5m，間距3.6m檁條選擇選h×b×a×t=140×50×20×2.5Q390薄壁型鋼,截面面積,質(zhì)量m=5.09kg/m,截面慣性矩,截面抵抗距,恒荷載屋面系統(tǒng)自重 0.5kN/m2小計 0.5kN/m2×3.5m= 1.8kN/m配件 0.1kN/m檁條自重 0.0499kN/m 合計 0.1499kN/m活荷載0.5pa×3.5m= 1.8kN/m荷載標準值荷載設計值強度驗算局部穩(wěn)定性驗算翼緣腹板撓度驗算4網(wǎng)架荷載計算4.網(wǎng)架荷載計算4.1網(wǎng)架設計網(wǎng)架設計采用《網(wǎng)架-STADS2（2021畢設專用）》軟件進行輔助設計，根據(jù)建筑設計圖紙定義網(wǎng)架數(shù)據(jù)。此次設計柱距7m，建筑尺寸70m×70m，故網(wǎng)格跨度選為3.5m，橫縱網(wǎng)格數(shù)均為20個設計網(wǎng)架。打開軟件中的一個算例，點擊自動建模選項，輸入網(wǎng)架類型正放四角錐，橫縱網(wǎng)格數(shù)20，網(wǎng)格跨度3500mm，圖中網(wǎng)架數(shù)據(jù)為上弦桿數(shù)據(jù)，上弦桿比下弦桿多一個網(wǎng)格數(shù)，網(wǎng)架厚度2500mm圖4-1平板網(wǎng)架選型網(wǎng)架在建筑設計時考慮到排水問題，故采用中心直線起坡10%的結(jié)構(gòu)排水網(wǎng)架起坡。圖4-2網(wǎng)架找坡圖4-3網(wǎng)架起坡后立面圖之后在鋼柱和網(wǎng)架連接處加支座我初步設計的鋼柱采用箱型截面，截面尺寸800x800x20,根據(jù)慣性矩公式計算出截面慣性矩等定義支座屬性所需數(shù)據(jù)，將默認的剛性支座改為彈簧支座，并將計算好的數(shù)據(jù)導入軟件圖4-4支座定義圖4-5荷載輸入之后根據(jù)荷載規(guī)范荷載選用北京地區(qū)50年一遇的荷載設計值導入導軟件中再對導入的荷載按國標進行工況組合圖4-6荷載組合dead@-200live@-300Live-0@-300Live-90@-300Live-180@-300Live-270@-300live-snow-a@-400Live-snow-0@-400Live-snow-90@-400Live-snow-180@-400Live-snow-270@-400Temp-1@-20Temp-2@40Wind-0@450Wind-90@450Wind-180@450Wind-270@450seismicx@Xseismicy@Yseismicy@Z這次設計通過軟件進行輔助設計,軟件中靜力計算的部分采用的是矩陣位移法進行計算的,矩陣位移法是把結(jié)構(gòu)位移作為基本未知量，借助矩陣的方式進行分析，通過矩陣的形式對各個基本參數(shù)進行組織，編排，通過使用計算機來解決各種桿系結(jié)構(gòu)受力、變形等計算。矩陣位移法能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)離散化，也就是所謂的化整為零，將結(jié)構(gòu)拆成桿件,所謂桿件也稱作單元，并將單元的連接點稱作為節(jié)點，計算機是對單元和節(jié)點編碼進行計算的。通過單元剛度方程、原始總剛度方程、位移邊界條件形成結(jié)構(gòu)剛度方程。圖4-7單元剛度方程矩陣動力計算主要針對抗震計算，采用底部剪力法計算。根據(jù)振型分解反應譜法，結(jié)構(gòu)地j振型的總水平地震作用標準值，即第j型的底部剪力為式中G—結(jié)構(gòu)的總重力荷載代表值，結(jié)構(gòu)總的水平地震作用（結(jié)構(gòu)的底部剪力）為式中，為高振型影響系數(shù)。將大量計算資料進行統(tǒng)計分析可以知道，當結(jié)構(gòu)體系滿足各質(zhì)點重量相等，且再高度方向均勻分布時的條件時，（n為質(zhì)點數(shù)）。如果是單質(zhì)點體系也就是所謂的單層建筑時q=1；如為無窮多質(zhì)點體系q=0.75?？拐鹨?guī)范取中間值為0.85，所以結(jié)構(gòu)總的水平地震作用也就是結(jié)構(gòu)的底部剪力可改寫為荷載組合總數(shù)組合:(1)=1.35×1組合:(2)=1.35×1+1.5×2組合:(3)=1.35×1+1.5×3組合:(4)=1.35×1+1.5×4組合:(5)=1.35×1+1.5×5組合:(6)=1.35×1+1.5×6組合:(7)=1.35×1+1.5×7組合:(8)=1.35×1+1.5×8組合:(9)=1.35×1+1.5×9組合:(10)=1.35×1+1.5×10組合:(11)=1.35×1+1.5×11組合:(12)=1.35×1組合:(13)=1.35×1+1.05×2組合:(14)=1.35×1+1.05×3組合:(15)=1.35×1+1.05×4組合:(16)=1.35×1+1.05×5組合:(17)=1.35×1+1.05×6組合:(18)=1.35×1+1.05×7組合:(19)=1.35×1+1.05×8組合:(20)=1.35×1+1.05×9組合:(21)=1.35×1+1.05×10組合:(22)=1.35×1+1.05×11組合:(23)=1.3×1+1.5×2組合:(24)=1.3×1+1.5×3組合:(25)=1.3×1+1.5×4組合:(26)=1.3×1+1.5×5組合:(27)=1.3×1+1.5×6組合:(28)=1.3×1+1.5×7組合:(29)=1.3×1+1.5×8組合:(30)=1.3×1+1.5×9組合:(31)=1.3×1+1.5×10組合:(32)=1.3×1+1.5×11組合:(33)=1.3×1+1.05×2組合:(34)=1.3×1+1.05×3組合:(35)=1.3×1+1.05×4組合:(36)=1.3×1+1.05×5組合:(37)=1.3×1+1.05×6組合:(38)=1.3×1+1.05×7組合:(39)=1.3×1+1.05×8組合:(40)=1.3×1+1.05×9組合:(41)=1.3×1+1.05×10組合:(42)=1.3×1+1.05×11組合:(43)=1.35×1+0.9×12組合:(44)=1.35×1+0.9×13組合:(45)=1.3×1+1.5×2+0.9×12組合:(46)=1.3×1+1.5×3+0.9×12組合:(47)=1.3×1+1.5×4+0.9×12組合:(48)=1.3×1+1.5×5+0.9×12組合:(49)=1.3×1+1.5×6+0.9×12組合:(50)=1.3×1+1.5×7+0.9×12組合:(51)=1.3×1+1.5×8+0.9×12組合:(52)=1.3×1+1.5×9+0.9×12組合:(53)=1.3×1+1.5×10+0.9×12組合:(54)=1.3×1+1.5×11+0.9×12組合:(55)=1.3×1+1.5×2+0.9×13組合:(56)=1.3×1+1.5×3+0.9×13組合:(57)=1.3×1+1.5×4+0.9×13組合:(58)=1.3×1+1.5×5+0.9×13組合:(59)=1.3×1+1.5×6+0.9×13組合:(60)=1.3×1+1.5×7+0.9×13組合:(61)=1.3×1+1.5×8+0.9×13組合:(62)=1.3×1+1.5×9+0.9×13組合:(63)=1.3×1+1.5×10+0.9×13組合:(64)=1.3×1+1.5×11+0.9×13組合:(65)=1.3×1+1.05×2+0.9×12組合:(66)=1.3×1+1.05×3+0.9×12組合:(67)=1.3×1+1.05×4+0.9×12組合:(68)=1.3×1+1.05×5+0.9×12組合:(69)=1.3×1+1.05×6+0.9×12組合:(70)=1.3×1+1.05×7+0.9×12組合:(71)=1.3×1+1.05×8+0.9×12組合:(72)=1.3×1+1.05×9+0.9×12組合:(73)=1.3×1+1.05×10+0.9×12組合:(74)=1.3×1+1.05×11+0.9×12組合:(75)=1.3×1+1.05×2+0.9×13組合:(76)=1.3×1+1.05×3+0.9×13組合:(77)=1.3×1+1.05×4+0.9×13組合:(78)=1.3×1+1.05×5+0.9×13組合:(79)=1.3×1+1.05×6+0.9×13組合:(80)=1.3×1+1.05×7+0.9×13組合:(81)=1.3×1+1.05×8+0.9×13組合:(82)=1.3×1+1.05×9+0.9×13組合:(83)=1.3×1+1.05×10+0.9×13組合:(84)=1.3×1+1.05×11+0.9×13組合:(85)=1.35×1+1.05×2+0.9×12+0.9×14組合:(86)=1.35×1+1.05×3+0.9×12+0.9×14組合:(87)=1.35×1+1.05×4+0.9×12+0.9×14組合:(88)=1.35×1+1.05×5+0.9×12+0.9×14組合:(89)=1.35×1+1.05×6+0.9×12+0.9×14組合:(90)=1.35×1+1.05×7+0.9×12+0.9×14組合:(91)=1.35×1+1.05×8+0.9×12+0.9×14組合:(92)=1.35×1+1.05×9+0.9×12+0.9×14組合:(93)=1.35×1+1.05×10+0.9×12+0.9×14組合:(94)=1.35×1+1.05×11+0.9×12+0.9×144.2上弦桿桿件內(nèi)力計算圖4-8最不利桿件受力拉力驗算采用Q235鋼滿足要求現(xiàn)場壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-9最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-10最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-11最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-12最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-13最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-14最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-15最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-16最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-17最不利桿件受力=壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-18最不利桿件受力壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-19最不利桿件受力壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-20最不利桿件受力壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求

圖4-21最不利桿件受力壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-22最不利桿件受力壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-23最不利桿件受力壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-24最不利桿件受力壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求4.2下弦桿桿件內(nèi)力計算圖4-25最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-26最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-27最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-28最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)《b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ》表可查得板件寬厚比限值局部穩(wěn)定構(gòu)件全截面有效承載力滿足要求圖4-29最不利桿件受力拉力驗算壓力驗算根據(jù)