第一章 設(shè)計(jì)資料說明1.1 工程概況本工程位于XX市經(jīng)十東路與新規(guī)劃的中心路、體育西路、體育南路之間XX奧體上部鋼結(jié)構(gòu)分東西兩片獨(dú)立的鋼結(jié)構(gòu)罩棚，呈弧形，單片罩棚最寬約70米，南北最長處約330米，最高點(diǎn)高度為53.32米最大懸挑長度為53.2米，懸臂根部高度7米，最小懸臂高度28米，懸臂根部高度5米，懸臂端部高度1.5米圖1為XX奧體鋼結(jié)構(gòu)主體軸側(cè)圖 圖1 XX奧體鋼結(jié)構(gòu)軸測圖本工程的結(jié)構(gòu)型式為折板型空間懸挑結(jié)構(gòu)，桿件截面均采用圓鋼管，除部分鑄鋼節(jié)點(diǎn)外，桿件間連接均采用相貫焊接節(jié)點(diǎn)，并采用加厚或設(shè)加勁板及套管加焊等方式對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)處理此外，鋼結(jié)構(gòu)的支座分內(nèi)支座和外支座兩種，內(nèi)支座支撐于下部鋼管混凝土柱上，外部支座是通過外包混凝土的鋼結(jié)構(gòu)圓管組合三角支撐于下部型鋼混凝土柱上1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1依據(jù)本工程根據(jù)業(yè)主提供的文件及政府有關(guān)部門批準(zhǔn)的文件遵照現(xiàn)行國家有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)1.2.2采用的主要設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程(1) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)術(shù)語和符號標(biāo)準(zhǔn) GB/T50083-97(2) 建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) GB50223-2004(3) 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本術(shù)語和通用符號 GBJ132-90(4) 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB 50068-2001(5) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-2001(6) 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-2001(7) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017-2003(8) 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 61-2003(9) 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程 JGJ 7-91(10) 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 GB50205-2001(11) 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程 JGJ81-2002(12) 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn) JGJ78-91(13) 鋼網(wǎng)架行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ75.1-75.3-91(14) 厚度方向性能鋼板 GB/T5313-85 (15) 高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板 YB 4104-2000 1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （1）建筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年，設(shè)計(jì)使用年限為50年； （2）建筑結(jié)構(gòu)安全等級一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1； （3）建筑抗震設(shè)防類別：乙類，設(shè)計(jì)地震分組第二組。

1.4 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算總控信息1.4.1 構(gòu)件驗(yàn)算1.4.1.1 正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下應(yīng)滿足下列公式的要求：Sd ￡ C式中 Sd – 荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值 (如變形、裂縫等)C – 設(shè)計(jì)對該效應(yīng)的相應(yīng)限值1.4.1.2 承載能力極限狀態(tài)1) 驗(yàn)算構(gòu)件承載力極限狀態(tài)時，對于非地震組合應(yīng)滿足：式中 γ0 – 結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)（本工程取1.1） S – 荷載或作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值 R – 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值2) 對于抗震設(shè)計(jì)，構(gòu)件的承載力應(yīng)滿足下列要求：式中 γRE – 承載力抗震調(diào)整系數(shù) S – 荷載或作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值 R – 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值1.5 計(jì)算模型本工程桁架結(jié)構(gòu)桿件按梁單元計(jì)算；支撐采用只受拉桁架單元；采用MIDAS軟件進(jìn)行計(jì)算分析結(jié)構(gòu)形式及構(gòu)件截面均為原設(shè)計(jì)截面，本計(jì)算書僅對原設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校核圖2 XX奧體鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算模型分析中，鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算分析，這樣可以比較準(zhǔn)確的考慮結(jié)構(gòu)溫度變化、地震反應(yīng)等對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響，以及屋面的各種荷載對結(jié)構(gòu)的影響（這種整體分析模型是相對比較精確的模型）由于XX奧體主體結(jié)構(gòu)為東西兩片獨(dú)立且對稱的罩棚結(jié)構(gòu)，故有限元分析僅分析單片結(jié)構(gòu)，計(jì)算模型如圖2所示。

1.6 桿件驗(yàn)算1、軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度按以下公式計(jì)算：軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定按下式計(jì)算： 2、彎矩作用在主平面內(nèi)的拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件，其強(qiáng)度按下列規(guī)定計(jì)算：彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)（繞x軸）的實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性按下式計(jì)算：3、彎矩作用平面外穩(wěn)定性按下式計(jì)算：94、主要受力桿件應(yīng)力比控制到0.9撓度按1/250控制1.7 荷載荷載包括結(jié)構(gòu)自重、附加恒荷載（屋面、墻面、點(diǎn)荷載）、活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載、地震荷載 1.7.1 恒荷載(DL)(1) 鋼構(gòu)件自重 程序自動考慮(2) 附加屋面恒荷載 0.5 kN/ m2(3) 附加墻面恒荷載 0.15 kN/ m2(4) 附加懸掛點(diǎn)荷載(馬道覆蓋區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)) 10kN1.7.2 活荷載(LL)屋面活荷載取 0.50kN/ m21.7.3 雪荷載(S)屋面雪荷載按100年一遇取 0.50kN/ m21.7.4 溫度作用(T)溫度作用的溫度取值是以使用期間某一時段的環(huán)境最高溫度和最低溫度與結(jié)構(gòu)安裝時的環(huán)境溫度的差值。

對本工程結(jié)構(gòu)溫差計(jì)算時取+30℃、-30℃鋼結(jié)構(gòu)安裝合攏時環(huán)境溫度：20℃1.7.5 地震作用(E)抗震設(shè)防烈度6度，地震設(shè)計(jì)分組第二組，50年超越概率63%時，特征周期0.38s；50年超越概率3%時，特征周期0.62s根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》：6度和7度地震區(qū)可不考慮豎向地震作用，8度和9度地震區(qū)應(yīng)考慮豎向地震作用由于本工程抗震設(shè)防烈度6度，南北最長處約330米，因此不考慮豎向地震和雙向水平地震的耦合作用1.7.6 風(fēng)荷載(W)(1)基本風(fēng)壓按100年一遇取值0.50kN/ m2； 地面粗糙度B類；風(fēng)荷載體型系數(shù)參照荷載規(guī)范及相似工程取值為：屋面取2.0；墻面取1.3風(fēng)振系數(shù)取1.62)風(fēng)荷載主要考慮兩種加載形式：風(fēng)荷載（+X）、風(fēng)荷載（-X），如圖3所示墻面體型系數(shù)1.3風(fēng)向一(+X)屋面體型系數(shù)2.0風(fēng)荷載（+X）風(fēng)向一(-X)屋面體型系數(shù)2.0墻面體型系數(shù)1.3 風(fēng)荷載（-X）圖3 風(fēng)荷載加載形式1.8 荷載組合1、恒＋活：(1) 1.35D + 1.4×0.7 L(2) 1.２D + 1.4 ×L2、恒＋活＋風(fēng)：(3) 1.２D + 1.4 ×L+ 1.4×0.6W(-X)(4) 1.２D + 1.4 ×L+ 1.4×0.6W(+X)(5) 1.２D + 0.7×1.4 L+1.4×W(-X)(6) 1.２D + 0.7×1.4 L+1.4×W(+X)3、恒＋風(fēng)：(7) 1.0D +1.4×W (-X)(8) 1.0D +1.4×W (+X)4、恒＋風(fēng)＋溫：(9) 1.2D +1.4×W(-X) +1.4×0.6T(升)(10) 1.2D +1.4×W(-X) +1.4×0.6T(降)(11) 1.2D +1.4×W(+X) +1.4×0.6T(升)(12) 1.2D +1.4×W(+X) +1.4×0.6T(降)(13) 1.2D +1.4×0.6W (-X) +1.4×T(升)(14) 1.2D +1.4×0.6W(-X) +1.4×T(降)(15) 1.2D +1.4×0.6W(+X) +1.4×T(升)(16) 1.2D +1.4×0.6W(+X) +1.4×T(降)5、恒＋溫＋活：(17) 1.2D +1.4×L +1.4×0.6T(升)(18) 1.2D +1.4×L +1.4×0.6T(降)(19) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×T(升)(20) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×T(降)6、恒＋活＋溫＋風(fēng)：(21) 1.2D +1.4×L +1.4×0.6W(+X)+1.4×0.6T(升)(22) 1.2D +1.4×L +1.4×0.6W(+X)+1.4×0.6T(降)(23) 1.2D +1.4×L +1.4×0.6W(-X)+1.4×0.6T(升)(24) 1.2D +1.4×L +1.4×0.6W(-X)+1.4T×0.6 (降)(25) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×W(+X)+1.4×0.6T(升)(26) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×W(+X)+1.4T×0.6 (降)(27) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×W(-X)+1.4×0.6T(升)(28) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×W(-X)+1.4×0.6T (降)(29) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×0.6W(+X)+1.4T×(升)(30) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×0.6W(+X)+1.4T ×(降)(31) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×0.6W(+X)+1.4T×(升)(32) 1.2D +1.4×0.7L +1.4×0.6W(+X)+1.4T ×(降)7、恒＋地震(33) 1.2×(D +0.5S)+ 1.3×Eh(+X)+1.4×0.2 W(+X)(34) 1.2×(D +0.5S)+ 1.3×Eh(+X)+1.4×0.2 W(-X)(35) 1.2×(D +0.5S)+ 1.3× Eh(+Y)+1.4×0.2 W(+X)(36) 1.2×(D +0.5S)+ 1.3×Eh(+Y)+1.4×0.2 W(-X)注：重力荷載代表值=1.0恒載+0.5雪荷載1.9 模型特別說明本工程主體結(jié)構(gòu)支座形式共有二類：外支座、內(nèi)支座（圖4），支座的約束條件均為固接。

（a）外支座（b）內(nèi)支座圖4 支座形式1.10設(shè)計(jì)軟件本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用MIDAS/Gen V6.9.1第二章 承載能力極限狀態(tài)分析2.1構(gòu)件應(yīng)力分析圖形結(jié)果圖5~13為模型整體結(jié)構(gòu)在單工況荷載作用下應(yīng)力分析結(jié)果，從中可以看出風(fēng)荷載和溫度荷載對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響都很大；圖14~45為模型整體結(jié)構(gòu)在各荷載組合作用下應(yīng)力分析結(jié)果圖5　自重作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖6　活荷載（雪荷載）作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖7　附加恒荷載（屋面）作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖8　附加恒荷載（墻面）作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖 圖9　附加恒荷載（點(diǎn)荷載）作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖10　風(fēng)荷載（＋Ｘ）作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖11　風(fēng)荷載（－Ｘ）作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖12　升溫作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖13　降溫作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖14　荷載組合1結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖15　荷載組合2結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖16　荷載組合3結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖17　荷載組合4結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖18　荷載組合5結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖19　荷載組合6結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖20　荷載組合7結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖21　荷載組合8結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖22　荷載組合9結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖23　荷載組合10結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖24　荷載組合11結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖25　荷載組合12結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖26　荷載組合13結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖27　荷載組合14結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖28　荷載組合15結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖29 荷載組合16結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖圖30 荷載組合17結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布圖。