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1、体育场屋盖钢结构计算书1 结构概述1.1 结构体系体育场网架为飘带状网架结构,面积16430m2,分为A,B,C,D,E,F,G,H共计8个区,其中A,C,D,H为周边点支撑网架结构,B, E, F,G区为悬挑网架结构, 最大悬挑距离25m.网架高度内圈1500mm,外圈1800mm,柱顶网架高度3200mm. 网架部分点支撑于钢筋混凝土柱顶,部分采用斜撑杆支撑,网架支撑点均设置在下弦.网架主要采用螺栓球节点,部分支座节点采用焊接球节点,网架采用双层四角锥网架结构.结构设计采用韩国Midas IT公司的Midas 7.3.0软件进行设计，分析采用钢屋盖与混凝土下部结构整体建模、整体分析。2 设
2、计说明及控制指标2.1 设计依据建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2004建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006版)钢结构设计规范 GB50017-2003建筑抗震设计规范 GB50011-2010混凝土结构设计规范 GBJ50010-2010高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-98建筑设计防火规范 GB50016-2008优质碳素结构钢技术条件 GB699合金结构钢技术条件 GB3077钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规范 JGJ82-91钢的化学分析试样、取样及成品化学成分允许偏差 GB222钢的力学及工艺
3、性能试样取样规定 GB2975建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑结构用钢板 GB19879-2005冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002压型金属板设计与施工规程 YBJ216-88厚度方向性能钢板 GB/T5313-85低合金高强度结构钢 GB/T1591-94网架结构设计与施工规程 JGJ7-1991网壳结构技术规程 JGJ61-2003钢网架螺栓球节点 JG10-1999网架结构工程质量检验评定标准 JGJ78-1991空间网格结构技术规程 JGJ7-2010钢网架检验及验收标准 (JG12-1999)钢网架焊接球节点 (JG11-1999)钢网架行业标准 (J
4、GJ75.175.3-91)钢网架螺栓球节点用高强度螺栓 (GB/T16939-1997)2.2 安全等级设计基准期： 50年设计使用年限： 50年结构安全等级： 二级结构重要性系数： 1.0抗震设防分类： 丙类抗震设防烈度： 7度场地类别： 类设计地震分组： 第一组2.3 材料设计中使用的材料的物理性能、力学性能等参数参见表2.12.4。表2.1 钢材物理性能指标弹性模量E(N/mm2)剪切模量G(N/mm2)线膨胀系数(/)质量密度(kg/m3)206103791031210-67850表2.2 钢材强度设计值钢号厚度或直径(mm)抗拉、抗压和抗弯f(N/mm2)抗剪fv(N/mm2)端面
5、承压（刨平顶紧）fce(N/mm2)Q235162151253251640205120406020011560100190110Q3451631018040016352951703550265155501002501452.4 设计荷载2.4.1恒荷载标准值金属板屋面0.5 kN/m2阳光板屋面0.8 kN/m20.5kN/m2范围0.8kN/m2范围下部混凝土结构恒荷载取值详见混凝土结构计算书部分。膜结构荷载（预留） 0.25kN/m2下弦马道 1.00kN/m下弦灯具 1.4kN/m下弦音箱 4.0kN(合重)在计算主结构自重时，将钢材质量密度放大1.2倍以考虑网架节点重量。2.4.2活荷
6、载标准值屋面活载0.5 kN/m2下弦马道 1.00kN/m下部混凝土结构活荷载取值详见混凝土结构计算书部分。2.4.3风荷载由于建筑造型新颖别致，体型特殊，对风荷载的静力和动力作用都将比较敏感，按照我国现行建筑结构荷载规范规定必须通过风洞模型试验来确定作用在其上的风荷载，并对其风致振动特性进行研究。风荷载按50年重现期考虑，基本风压00.40 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。计算风荷载效应时考虑4个风向角。风荷载标准值结合荷载规范和同济大学土木工程防灾国家重点实验室2011年3月提供的扬中市文体中心体育场部分屋盖表面风压风洞试验及风振响应分析研究报告(编号SLDRCE WT201107)
7、取值。1）0度风向角下考虑风振系数后的50年重现期平均风压顶面 底面2）90度风向角下考虑风振系数后的50年重现期平均风压顶面 底面3）180度风向角下考虑风振系数后的50年重现期平均风压顶面 底面4）270度风向角下考虑风振系数后的50年重现期平均风压顶面 底面2.4.4 雪荷载雪荷载按50年重现期考虑，基本雪压0.35kN/m2。（雪荷载与活荷载取大值考虑）2.4.4地震作用抗震设防烈度： 7度场地类别： 类，设计地震分组为第一组，Tg0.65s水平地震影响系数最大值max： 0.08阻尼比： 0.03（设有混凝土结构支撑体系的空间网格结构）水平地震参数设置地震反应谱选用国家标准建筑抗震设
8、计规范（GB50011-2001）规定的反应谱。以下是抗震设计中采用的参数：图3.6 设计用反应谱（多遇地震）根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）5.3.3条，长悬挑构件的竖向地震作用标准值，8度可取结构重力荷载代表值的10。考虑本结构局部悬挑较大，达25m，因此保守考虑结构竖向地震作用为结构重力荷载代表值的10。通过在软件中将结构重力荷载代表值放大10偏保守地考虑竖向地震作用。按照上述参数，进行了水平多遇地震反应谱分析及竖向的静荷载分析。分析时考虑了X,Y,Z三向地震作用，每一振型的峰值反应均采用CQC方法组合。2.4.5温度作用结构合拢温度20，温度作用取30，分项系数取1.0
9、，组合系数取1。2.5 荷载组合2.5.1 承载力极限状态组合永久荷载控制组合1.35恒+1.40.7活可变荷载控制组合1.2恒+1.4活1.2恒+1.4活+1.40.6风1.2恒+1.4活+1.40.6风+升温1.2恒+1.4活+1.40.6风+降温1.2恒+1.4风1.2恒+1.4风+1.40.7活1.2恒+1.4风+1.40.7活+升温1.2恒+1.4风+1.40.7活+降温1.0恒+1.4风1.0恒+1.4风+1.40.7活1.0恒+1.4风+1.40.7活+升温1.0恒+1.4风+1.40.7活+降温1.2恒+1.0升温+1.4活1.2恒+1.0降温+1.4活1.2恒+1.0升温+1
10、.40.7活+1.40.6风1.2恒+1.0降温+1.40.7活+1.40.6风0.9恒+1.4风（吸）地震组合1.2恒1.3水平地震+0.5竖向地震+0.28风（压）1.2恒0.5水平地震+1.3竖向地震+0.28风（压）1.2恒1.3水平地震+0.28风（压）1.2恒+1.3竖向地震+0.28风（压）2.5.2 正常使用极限状态组合1.0恒+1.0活1.0恒+1.0活+0.6风1.0恒+1.0活+0.6风+升温1.0恒+1.0活+0.6风+降温1.0恒+1.0活+升温1.0恒+1.0活+降温1.0恒+1.0风1.0恒+1.0风+0.7活1.0恒+1.0风+升温1.0恒+1.0风+降温1.0
11、恒+1.0风+0.7活+升温1.0恒+1.0风+0.7活+降温1.0恒+1.0升温 1.0恒+1.0降温1.0恒+1.0升温+0.7活1.0恒+1.0降温+0.7活1.0恒+1.0升温+0.6风1.0恒+1.0降温+0.6风1.0恒+1.0升温+0.7活+0.6风1.0恒+1.0降温+0.7活+0.6风3 分析模型3.1 总体模型3.2 截面规格分区截面名称材质AJ区P114x6Q235BP133x6Q235BP133x8Q235BP140x8Q235BP140x10Q235BP159x10Q235BP180x10Q235BP219x12Q235BP219x16Q235BP219x25Q235
12、B分区截面名称材质下部混凝土800x400C30900x400C30700x300C30600x300C30500x200C30800x2000C302000x800C30800x800C301000x1000C30600x600C301200x400C301000x400C30900x500C301000x500C30600x200C302000x1000C301200x500C30800x300C30400x400C30600x400C301200x600C30100x100C301100x500C30500x500C304 计算结果(重点考察结构在风荷载及地震下作用)计算结果中重点考察结
13、构在风荷载及地震下作用。4.1 风载变形风荷载下最大变形发生在G区悬挑端角部，为271mm。4.2 地震作用RX地震下X方向变形多遇地震下RX结构的X方向水平位移(Max=32.1mm)RX地震下Y方向变形多遇地震下RX结构的Y方向水平位移(Max=17.81mm)RY地震下X方向变形多遇地震下RY结构的X方向水平位移(Max=24.45mm)RY地震下Y方向变形多遇地震下RY结构的Y方向水平位移(Max=34.38mm)1结构概述11.1结构体系12设计说明及控制指标22.1设计依据22.2安全等级32.3材料32.4设计荷载42.4.1恒荷载标准值42.4.2活荷载标准值52.4.3风荷载62.4.4地震作用112.4.5温度作用122.5荷载组合122.5.1 承载力极限状态组合122.5.2 正常使用极限状态组合133分析模型143.1总体模型143.2截面规格144计算结果(重点考察结构在风荷载及地震下作用)154.1风载变形164.2地震作用16