【正文】 游泳館設(shè)計(jì) 1 游泳館 設(shè)計(jì)計(jì)算書 一、 設(shè)計(jì)工程名稱： 三層單跨封閉式游泳館 設(shè)計(jì) 二、 設(shè)計(jì)資料 1. 工程地點(diǎn) ： 海南省?？谑?，設(shè)計(jì)使用年限 :50 年 2. 工程規(guī)模 ： 三層單跨封閉式游泳館， 采用正放四角錐網(wǎng)架， 網(wǎng)架 橫向跨 度 150m，縱向 跨度 ； 厚度 。網(wǎng)架鉸支于鋼筋混凝土柱上； 采用焊接球節(jié)點(diǎn)；場館分為跳水館、游泳館兩部分，跳水館柱距為 ，游泳館柱距為 ，兩館之間柱距 ；屋面離地面高度約為 。 3. 自然條件 ：查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB5009 2020 可知， 海南省?？谑?基本風(fēng)壓為 ，基本雪壓為 0kN/m2。查《 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 》 GB50011 2020 可知， 海南省?？?市 抗震設(shè)防烈度為 8 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為， 地面粗糙度為 B 類 ， 場地類別為 Ⅱ 類。 4. 材料選用 ① 網(wǎng)架 鋼材采用 《碳素結(jié)構(gòu)鋼》 GB/T7002020 規(guī)定的 Q345B 鋼 。 ② 焊條采用《碳鋼焊條》 GB/511171999 中規(guī)定的 E50 型焊條。 ③ 螺栓 采用性能等級(jí)為 級(jí) 高強(qiáng) 螺栓 。 焊接空心球 節(jié)點(diǎn) 采用 Q345B 鋼。 ④ 網(wǎng)架支托及其連接桿件均采用 Q390 鋼。 ⑤ 鋼管 型號(hào) 選用 《熱軋型鋼》 GB/T 7062020 中的 焊接鋼管或 無縫鋼管 。 ⑥ 混凝土等級(jí)為 C40。 5. 結(jié)構(gòu)及各組成構(gòu)建形式 ① 網(wǎng)架形式 ： 正放四角錐 網(wǎng)架 。 ② 屋面板 ： 選用型號(hào)為 雙向預(yù)應(yīng)力 CRC網(wǎng)架板 ，其具體參數(shù)如下： 標(biāo)志尺寸： (mm2)，網(wǎng)架板尺寸： 8 8 (mm )， 游泳館設(shè)計(jì) 2 自重： 8kN/m2 允許均布荷載代表值： kN/m2， 承載能力設(shè)計(jì)值： kN/m2, 長期允許撓度： / ， 裂縫控制等級(jí)：三級(jí)，最大裂縫寬度 。 本屋面板為 重 屋面板。 三、 屋架形式的選定和結(jié)構(gòu)平面布置 ① 網(wǎng)架起拱 由于網(wǎng)架的剛度較大，對于大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（ 跨度等于或大于 60m） ,起拱 高 度取不大于短向跨度的 1/300，本設(shè)計(jì) 采用 正放四角錐網(wǎng)架 網(wǎng)架，忽略起拱高度。 ② 允許撓度 用作屋蓋時(shí)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的允許不應(yīng)超過 2/ ,其中 2為網(wǎng)架短向跨度，本設(shè)計(jì)取 。 ③ 網(wǎng)架自重 網(wǎng)架自重 gok可按下式估算： gok = ξ √qw 2/ 其中， qw = 除網(wǎng)架自重以外的屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值， kN/m2 2 = 網(wǎng)架的短向跨度， m ξ = 系數(shù)，對于型鋼網(wǎng)架， ξ 取 游泳館設(shè)計(jì) 3 四、 內(nèi)力計(jì)算 網(wǎng)架 自重 恒荷載： gok = ξ √qw 2 = √( + ) 67 ≈ kN/m2 （本設(shè)計(jì)依據(jù) 3D3S 軟件自行計(jì)算網(wǎng)架自重為準(zhǔn)） 吊掛荷載： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 （下弦） 屋面板恒荷載： 雙向預(yù)應(yīng)力 CRC網(wǎng)架板， 板厚 120mm，有效寬度 2500mm，則屋面板與檁條的自重為 。 雪荷載： 基本雪壓為 0kN/m2 風(fēng)荷載： 由于本設(shè)計(jì)是輕屋面，故需考慮風(fēng)吸力的影響。由資料可得 基本風(fēng)壓為 ，查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB5009 2020，風(fēng)振系數(shù) ???? = 。 對于遠(yuǎn)海海面和海島的 游泳館 ，風(fēng)壓高度變化系數(shù)可按 B 類粗糙度類別，由 等差法計(jì)算的 風(fēng)壓高度變化系數(shù) ???? = ； 由 下 圖可知風(fēng)荷載體型系數(shù) ????取 。 圖 1 封閉式雙坡屋面風(fēng)荷載體形系數(shù)計(jì)算圖 考慮荷載組合： 恒載 + 風(fēng)荷載（風(fēng)吸力） 溫度荷載： 全年溫度差值為 20℃ ，無負(fù)溫度增量 活荷載： 從資料可知， 不 上 人 屋面活荷載為 。 地震荷載： 抗震設(shè)防烈度為 8 度 ， 設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 ， 場地類別為 Ⅱ 類 ， 利用 3D3S 軟件自行進(jìn)行計(jì)算 。 游泳館設(shè)計(jì) 4 則除去網(wǎng)架自重外的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 9kN/m2（上弦），吊掛荷載?。ㄏ孪遥?活載標(biāo)準(zhǔn)值為 。 1. 基本組合： 工況 1： 恒載 + 活荷載 2. 由可變荷載效應(yīng)控制的組合 ： ① 工況 2： 恒載 + 活荷載 ② 工況 3： 恒載 + 風(fēng) 荷載 ③ 工況 4： 恒載 + 溫度荷 載 游泳館設(shè)計(jì) 5 ④ 工況 5： 恒載 + 活荷載 + 6 風(fēng)荷載 ⑤ 工況 6： 恒載 + 7 活荷載 + 風(fēng)荷載 ⑥ 工況 7： 恒載 + 風(fēng)荷載 ⑦ 工況 8： 恒載 + 風(fēng)荷載 + 6 溫度荷載 ⑧ 工況 9: 恒載 + 6 風(fēng)荷載 + 溫度荷載 游泳館設(shè)計(jì) 6 ⑨ 工況 10： 恒載 + 7 活荷載 + 風(fēng)荷載 + 6 溫度荷載 ⑩ 工況 11： 恒載 + 活荷載 + 6 風(fēng)荷載 + 6 溫度荷載 ? 工況 12: 恒載 + 7 活荷載 + 6 風(fēng)荷載 + 溫度荷載 ? 工況 13： 恒載 + 活荷載 + 3 水平地震荷載 ? 工況 14： 恒載 + 7 活荷載 + 溫度荷載 游泳館設(shè)計(jì) 7 3. 由永久荷載效應(yīng)控制的組合 ① 工況 15： + 活荷載 ② 工況 16： 恒載 + 活荷載 + 風(fēng)荷載 ③ 工況 17： 恒載 + 活荷載 + 溫度荷載 ④ 工況 18： 恒載 + 活荷載 + 風(fēng)荷載 + 溫度荷載 游泳館設(shè)計(jì) 8 五、設(shè)計(jì)驗(yàn)算 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為高次超靜定結(jié)構(gòu)，采用 3D3S 軟件進(jìn)行內(nèi)力分析。 網(wǎng)架桿件均為軸心受力桿件，因此按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500172020 中規(guī)定的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。 1． 上弦桿件強(qiáng)度 和穩(wěn)定性計(jì)算 （ 1）最大受拉桿件強(qiáng)度計(jì)算 取上弦最大內(nèi)力組合下受拉應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng) 3D3S 軟件內(nèi)力分析可得， 上弦最大拉應(yīng)力產(chǎn)生于結(jié)構(gòu) 左側(cè) 跨中部分，最大受力桿件 D43 的內(nèi)力為 f = 3 N/mm2。 查 《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 72020）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受拉桿件 的容許長細(xì)比 [λ ] = 3 。 桿件幾何長度 = mm 查《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 72020）可知 ，對于 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系 焊接空心球連接的 弦桿及支座腹桿 ，計(jì)算長度 = 9 = 9 = 。 需截面積 ?? = 3 7 6 3 = 376 2 游泳館設(shè)計(jì) 9 桿件 D43 選用桿件截面為 ? 9 的熱軋無縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為 A = ,回轉(zhuǎn)半徑 = ,顯然滿足強(qiáng)度要求。 λ = = = [λ ] = 3 可見剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。 （ 2）最大受 壓 桿件強(qiáng)度計(jì)算 取上弦最大內(nèi)力組合下受 壓 應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng) 3D3S 軟件內(nèi)力分析可得，上弦最大 壓 應(yīng)力產(chǎn)生于結(jié)構(gòu) 中部跨中 部分，最大受力桿件 D310 的內(nèi)力為 f = 3 N/mm2。 查《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 72020）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受 壓 桿件 的容許長細(xì)比 [λ ] = 8 。 桿件幾何長度 = mm 查《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 72020）可知 ，對于 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系 焊接空心球連接的 弦桿及支座腹桿 ，計(jì)算長度 = 9 = 9 = 。 查《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 GB500172020 可知，圓鋼管屬于 a類截面，λ = = 22 = 8 8， λ √ ????2 = 8 8√ 2 = 9 6,使用等差法查詢并計(jì)算出穩(wěn)定性系數(shù) = 88 。 需截面積 ?? = = 3 2 桿件 D310 選用桿件截面為 ? 的熱軋無縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為 A = 8 ,回轉(zhuǎn)半徑 = 6 ,顯然滿足強(qiáng)度要求。 λ = [λ ] = 8 ,可見剛度亦滿足要求，且截面選取偏大。 游泳館設(shè)計(jì) 10 （ 1）最大受拉桿件強(qiáng)度計(jì)算 取 腹桿 最大內(nèi)力組合下受拉應(yīng)力最大桿件進(jìn)行計(jì)算，經(jīng) 3D3S 軟件內(nèi)力分析可得， 腹桿 最大拉應(yīng)力產(chǎn)生于 網(wǎng)架與支座連接處 部分，最大受力桿件 D315 的內(nèi)力為 f = 3 N/mm2。 查《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 72020）可知，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系受拉桿件 的容許長細(xì)比 [λ ] = 3 。 桿件幾何長度 = 3 7mm 查《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 72020）可知 ，對于 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系 焊接空心球連接的 弦桿及支座腹桿 ，計(jì)算長度 = 9 = 9 3 7 = 9 3 。 需截面積 ?? = 2 = 3 2 桿件 D43 選用桿件截面為 ? 的熱軋無縫鋼管與電焊鋼管，其截面積為 A = 8 ,回轉(zhuǎn)半徑 = 6 ,顯然滿足強(qiáng)度要求。 λ = = 2 = 63 [λ