本科毕业设计---澜天休闲娱乐中心游泳馆---.doc

哈尔滨理工大学学士学位论文
澜天休闲娱乐中心设计
摘 要
本次毕业设计是澜天休闲娱乐中心设计，为大跨空间结构，拟建在哈尔滨市区。本建筑要求能进行游泳、水球花样游泳比赛等水上休闲娱乐活动。
哈尔滨的土壤冻结深度为-2.0m，地势平坦，场地土类型为Ⅱ类，地面粗糙度类别为C类，抗震设防烈度按7度考虑，比赛厅设宽21米、长50米比赛厅一座。
该设计其中包括建筑设计和结构设计两部分。
建筑设计部分依据公共建筑设计原理并参照体育休闲类场馆设计实例，通过查询各种建筑设计资料集和相关规范，集合本次设计要求，对此次游泳馆主体及辅助用房选择合理的建筑方案。游泳馆为矩形，长74.4m，宽48.0m，主体高14.6m。
结构设计部分包括网架设计、框架设计、基础设计三部分。
通过查阅相关资料与建筑规范，选择相关材料，其中屋面板选用100mm厚的YXB45-500-1000型岩棉夹芯板；檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢檩条。计算出相应荷载，运用MST建立网架模型图，为正放抽空四角锥网架，得出各杆件、螺栓节点的数据及材料表，并据此得出网架的各部分用钢量及网架的总用钢量。
框架包括框架柱设计与框架梁设计两部分。选取具有代表性的一榀框架运用SAP2000建立框架模型，提取各柱梁的轴力、弯矩与剪力的值，根据相关资料设计配筋。
该设计基础采用柱下阶梯形独立基础，先确定基础底面积，再进行承载力验算与抗冲切验算，进行手动配筋。
关键词　大跨空间结构；正放抽空四角锥网架；框架；独立基础

II

Gorgeous day leisure entertainment center design
Abstract
Days entertainment center this graduation design is "design, for the long-span spatial structure, urban land in Harbin.This construction requirement to swimming, water polo, synchronized swimming events such as water entertainment activities.
Harbin frozen soil depth is 2.0 m, flat topography, soil type for Ⅱ class, ground roughness categories for C, seismic fortification intensity of 7, game hall set width 21 meters, 50 meters long a game hall.
This design including architecture design and structure design two parts.
Architectural design part on the basis of public building design theory and with reference to the sports leisure venue design as an example, through a variety of architectural design data sets and the relevant specification, set the design requirements, to the swimming pool main and auxiliary selection reasonable construction scheme.Swimming pool for the rectangular, 74.4 m long, 48.0 m wide, 14.6 m high.
Structure design part includes network frame design, framework design and foundation design of three parts.
Through consulting relevant data and building code, select the relevant material, including roof board with 100 mm thick YXB45-500-1000 type rock wool sandwich panel;Purline using cold bending thin-wall edge channel steel purlin.Calculate the corresponding load, and using the MST rack model figure, as is put to four pyramid grids, it is concluded that the rods, bolts node data and material list, and thus makes network frame of the spatial grid steel weight of the parts and the total steel quantity.Framework including the design of frame column and frame beam design two parts.Selecting representative a framework model is established by using SAP2000, cross beam from the column axial force, bending moment and shear force value of design reinforcement according to the related information.
The design basis adopts step independent foundation under column, make sure the foundation base area, for bearing capacity calculation and cutting resistance calculation, manual reinforcement.
Keywords Large-span spatial structure， Put to four pyramid space truss，Framework,Independent foundation

目 录
摘要 I
Abstract II

第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 选题目的和意义 1
1.3 论文研究的主要内容 1
第2章 建筑设计 3
2.1 建筑布局 3
2.1.1 总平面对平面设计的影响 3
2.1.2 功能分区与房间的布置组成 3
2.1.3 人流路线分析与疏散 3
2.1.4 观众席设计 4
2.2 相关技术设计 5
2.2.1 地面做法 6
2.2.2 楼面做法 6
第3章 网架结构设计 7
3.1 屋架结构选型 7
3.1.1 网架高度的确定 7
3.2 屋面结构设计 8
3.2.1 屋面板设计 8
3.2.2 檩条设计 9
3.2.3 檩条形式及特点 9
3.3 网架结构设计 13
3.3.1 网架杆件设计 13
3.3.2 球节点设计 15
3.3.3 支座节点设计 23
3.3.4 网架经济性论述 25
3.4 本章小结 25
第4章 框架结构设计 27
4.1 框架结构内力计算 27
4.1.1 工程概况 27
4.1.2 荷载汇集 28
4.1.3 结构内力计算 30
4.2 框架柱设计 31
4.2.1 内力组合 31
4.2.2 柱的配筋计算 32
4.2.3 柱的裂缝验算 36
4.3 框架梁设计 37
4.3.1 支座处正截面受弯承载力计算 38
4.3.2 斜截面承载力 39
4.3.3 挠度验算 40
4.3.4 梁裂缝宽度验算 41
第5章 基础设计 42
5.1 基础设计原理 42
5.2 基础设计计算 42
5.2.1 一号基础设计 42
5.2.2 其他基础设计 45
结论 47
致谢 48
参考文献 49
附录A英文文献 51
附录B英文文献翻译 64
附录C地质资料 69

- 71 -
第1章 绪论
1.1 课题背景
游泳运动在人类历史上起源比较早，19世纪世界上就有游泳馆和游泳设备建立起来，随着人们生活质量的提高，越来越重视身体素质健康的锻炼，开始兴建各种体育设施。现今各种体育场馆都采用屋架结构的屋盖，墙体采用框架结构。
我国首次将网架结构用于体育场馆的屋盖上在1964年。在90年代以前，网架结构主要用于大跨度的体育场(馆)、飞机库、展览馆等公共建筑。近十多年来在各类建筑工程中得到了广泛的应用和发展， 已普遍用于汽车、冶金、纺织、橡胶、机械、石化、煤矿和造船等领域。

1.2 选题目的和意义
网架结构属于大跨度空间结构，其结构具有整体性好，受力合理，抗震性能好，空间刚度大，制作安装方便，施工周期短等一系列优点。另外，网架结构其杆件布置灵活且有一定的规律性，结构轻巧，造型美观，具有一定装饰效果，是我国应用最广泛的的一类大跨空间结构。
如今，随着人们生活水平的提高，已经不仅仅局限于吃饱穿暖的基本要求了，更加追求精神与视觉享受。更加喜欢视野开阔的大空间的建筑结构，要求建筑形式灵活多样。网架结构因此备受大家喜爱，它不仅具有受力合理、轻质高强、造价低等优点，且结构型式丰富，是结构美与艺术美的高度揉合的产物，给人们美的视觉冲击，在国内外颇受关注 [1]。
1.3 论文研究的主要内容
本设计是一哈尔滨市休闲娱乐中心设计，要求能进行游泳比赛、花样游泳比赛、水球等水上运动，并作为游泳运动员的训练场地。认真贯彻“适用、安全、经济、美观”的原则，通过设计进一步掌握建筑、结构的设计方法、内容和步骤，并认真正确和认真的绘制设计图及计算书。网架形式的选择、网架杆件的计算和网架节点设计是本设计的重点研究对象。
本设计需完成以下内容：
建筑设计图纸为总平面图，首层平面图，入口层平面图，坐席平面图，剖面图，立面图，完成一号图纸3~4张。
结构设计图纸为屋面结构布置图，网架施工图，框架施工图，节点详图，基础平面布置图，基础剖面图，设计计算书，完成图纸5~6张。
为开展群众体育活动，锻炼身体并培养人们对游泳运动的热爱，拟在哈尔滨市新建一座游泳馆。本建筑要求能够进行水球和游泳等各项水上体育活动。
第2章 建筑设计
为开展群众体育活动，锻炼身体并培养人们对游泳运动的热爱，拟在哈尔滨市建澜天休闲娱乐中心游泳场馆。本建筑要求能够进行水球和游泳等各项水上体育活动。
2.1 建筑布局
2.1.1 总平面对平面设计的影响
总平面应图合理布局、功能分区明确、节约用地、交通组织顺畅，并应满足当地城市规划行政主管部门的有关规定和指标。布置应进行环境和绿化设计。绿化与建筑物、构筑物、道路和管线之间的距离，应符合有关标准的规定。当办公建筑与其他建筑共建在同一基地内或与其他建筑合建时，应满足办公建筑的使用功能和环境要求，分区明确，宜设置单独出入口。应合理布置设备用房、附属设施和地下建筑的出口[1] 。
2.1.2 功能分区与房间的布置组成
休闲娱乐中心接纳的人群可分为运动员、观众、贵宾和工作人员四大类，所用房间为观众厅和辅助用房两大部分。体育馆依其规模和规格不同，其房间组成多寡不一；体育馆人流量大，为保证人身安全和管理方便，应将不同人员的出入路线分隔开来避免交叉干扰。一般将运动员、贵宾和工作人员的用房划归为内场，观众用房划分为外场，内外场应有所分隔。一般将底层划分为内场，二层以上划分为外场，如果体育馆规模较小，内外场同处一层，则应分区布置。
2.1.3 人流路线分析与疏散
休闲娱乐中心的疏散设计以安全为主。体育场馆馆人流出入的一大特点就是陆续来馆，集中离去。因此体育馆疏散设计应满足及时、安全、便捷、舒适。体育馆的人流包括观众、贵宾、领导和运动员四股其中观众人流量最大。首先将观众人流路线同其他人流路线分开，并提供最直接的出入馆途径；其次，贵宾和运动员两股人流应以安全隐蔽为主。为更好地组织人流路线，常分为内场和外场。内场含比赛场地及运动员用房以及所有为比赛或其他使用服务的管理、工作、设备用房，供运动员、贵宾和工作人员使用；外场指看台、休息厅等，专供观众使用。内外场的人流应有各自的入口，为避免人流交叉干扰。因此常将内外场人流分别放在两个不同的平面上，内层人流在底层，外场人流在底层以上，直接出入[2]。
在本设计中：
1.观众人流路线是体育馆的主要流线，观众从室外广场直接上二层平台通过检票后进入到达观众休息厅，然后进入观众的席位上。
2.领导、贵宾人流路线从一层单设入口进入，经过贵宾休息室从坐席下的一层入口进入观众厅内的贵宾席或主席台。
3.运动员从一层单设的入口进入大厅，通过更衣室、休息室到达检录厅，从坐席下的一层入口进入比赛场地。
4.工作人员有单独的出入口，到达各自的岗位。
2.1.4 观众席设计
按设计要求，本方案设计固定观众座位1792座。观众厅全部座位临场地长轴布置，且基本采用对称布置方式。
观众席设计既要保证观众有良好的视觉效果和舒适度，还要符合人流安全疏散要求。
2.1.4.1 视线设计
保证观众有良好的视觉质量，除了观众厅平面符合视觉质量外，看台的剖面就要通过视线的无阻碍设计来确定。
视线计算的基本假设条件是：采取视线平均距地高度，后排观众通过前排观众的头顶，不受阻碍的看到预定范围的表演。在技术设计和施工图阶段，用逐排计算法应准确的计算出每一个看台台阶的高度，其公式为：

式中yn 为第n排观众席观众眼睛与视点水平线间垂直距离；
b 为观众席第一排台阶高度；
e 为眼点高度，坐时可取1100 mm；
X 为视点至看台的水平距离；
d 为看台台阶深度，取900 mm；
n 为观众席排数；
C为前排观众眼睛至后一排视线垂直距离，取0.12 m。
具体计算如下：

各台阶高差为：

根据观众视线的舒适度，同时考虑施工方便，取每级看台台阶高0.38m。
2.1.4.2 坐席设计
本设计中，坐席总数为1792位，对称分布建筑前后两侧，每侧8排896位，每排均为112坐席，每个坐席尺寸为300mm×450mm。
共四条纵向过道，过道宽度为1m，具体分布见看台平面图。
2.2 相关技术设计
技术设计包括细部构造的设计，有地面做法和楼面做法两种。
2.2.1 地面做法
地面标高：
地面标高为零，地面做法如以下方法：
20厚1:2.5水泥砂浆抹灰

60m厚C15混凝土
碎石灌M2.5混合砂浆
300mm中砂夯实
素土夯实
2.2.2 楼面做法
在本设计中楼面主要不同之处是卫生间，卫生间的地面标高低于相应结构层标高40mm，地面做法主要有以下两种：
1. 卫生间
15mm厚1:2水泥石子砂浆
15mm厚1:3水泥砂浆+3%防水剂
三毡四油防潮层
100mm厚现浇板
10mm厚1:2混合砂浆抹灰
2. 其他
60m厚C15混凝土垫层
100mm现浇板
20厚1:2.5水泥砂浆抹灰
30m厚水磨石面层
第3章 网架结构设计
本结构是游泳馆，为大跨结构，屋架的选择影响结构的安全性和经济指标，经过比较选择正放抽空四角锥，上弦周边支撑，网架尺寸为74.448.0m，坡度5%的双面起坡，网架厚度为3.5m。温度作用为30度，地震设防烈度为7度，场地类别为2类。
3.1 屋架结构选型
两端简支的跨度不小于15m的三角形屋架和跨度不小于24m的梯形或平行弦屋架，当下弦无曲折时，宜起拱，拱度可取跨度的1/500。屋盖应设置支撑体系。当支撑采用圆钢时，必须具有拉紧装置。屋架杆件宜采用薄壁钢管（方管、矩形管、圆管）[2]。
屋架杆件的接长宜采用焊接或螺栓连接，且须与杆件等强。接长连接应设置在杆件内力较小的节间内。屋架拼装接头的数量及位置应按施工及运输条件确定。
根据规范《网架结构设计与施工规程》JGJ 2010规定：
平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长边/短边）小于或等于1.5时,宜选用斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交斜放网架、两向正交正放网架、正放四角锥网架。对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。当建筑要求长宽两个方向支承距离不等时，可选用两向斜交斜放网架[2]。
平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比大于1.5时，宜选用两向正交正放网架,正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。当边长比小于2时，也可采用斜放四角锥网架。当平面狭长时，可采用单向折线形网架[2]。
综上所述，因为本建筑平面尺寸为长×宽=74.4m×48.0m，柱网尺寸为7.8m×6m和7.8m×3.0m，其边长比等于1.55，大于1.5小于2，故选用下弦周边支撑正放抽空四角锥。
3.1.1 网架高度的确定
确定网架高度时主要应考虑几个因素：当屋面荷载较大时，网架可以高一些，反之矮一些。但当跨度较大时，网架高度主要由相对挠度来确定；当平面形状为圆形、正方形或接近正方形的矩形时，网架高度可以取得小些；当为周边支撑时，网架高度可取小些；网架的节点有焊接空心球和螺栓球节点等[2]。
表3-1 网架的上弦网格数和跨高比
网架形式
钢筋混凝土屋面体系
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
网格数
跨高比
两向正交正放网架、
正方四角锥网架、
正放抽空四角锥网架
(2~4)+0.2L2
10~14
(6~8)+0.07L2
(13~17)-0.03L2

注：1. L2为网架短向跨度，单位为m。
2.当网架跨度在18m以下时，网格数可适当减少。
综合考虑，并根据《网架结构设计与施工规程》JGJ 2010的规定，由表3-1确定网架的高度。
根据表3-1中公式计算得到钢檩条屋面体系网格数为:
（6~8）+0.07×48.0=9~12
网格数取x方向20，y方向16。
根据表3-1中公式计算得到钢檩条屋面体系的跨高比为:
(13~17)-0.03×48.0=11~16
所以网架高度为3m~4.36m，网架的高度采用3.5m，并且y方向双面整体起坡，坡度为5%。
横向柱间距为7.8m和6.0m两种，纵向柱间距为6.0m和3.0m两种，结合柱网大小选用两种形式的网格，3.9m×3.0m和3.0m×3.0m两种。
3.2 屋面结构设计
屋面结构设计包括屋面板设计和檩条设计。屋面板选型如图3-1，檩条连接图如图3-2。
3.2.1 屋面板设计
屋面板材质有多种选择，其中夹芯板是应用最广泛的一种。夹芯板是由两层成型金属面板(或其他材料面板)和直接在面板中间发泡、熟化成型的高分子隔热内芯组成，外层钢板，内层平板，其填充系统使用的也是闭泡分子结构，可以有效杜绝水汽的凝结。夹芯板的分类：（1）就面板来分可以分为金属面板与非金属面板，金属面板易加工，可以做成各种形状，非金属面板耐腐蚀、耐撞击；（2）就芯板分聚苯夹芯板即（EPS夹芯板，目前市场上，应用最为广泛的品种)，挤塑聚苯乙烯夹芯板（XPS夹芯板），硬质聚氨酯夹芯板（PU夹芯板），三聚酯夹芯板（PIR夹芯板），酚醛夹芯板（PF夹芯板），岩棉夹芯板（RW夹芯板），泡沫金属夹芯板六类[5]。
夹芯板适用于:车间、办公室阁墙、钢结构房外墙、工人临时宿舍、超市、大型工业厂房、仓库、体育馆，医院、冷库、活动房、建筑物加层、净化车间以及需保温隔热防火的场所。夹芯板集承重，保温，防火，防水于一体，且无需二次装修，是一种用途广泛新型轻质建筑材料。，尤其具有可装可拆、材料周转复用的显著优势，岩棉夹芯板有防火、隔热、吸音和隔音效果。
且具有刚度好、扣借方式合理、固定方法牢固合理、安装周期短与防划伤保护特点。所以本次屋面板设计采用岩棉夹芯板，型号(JXB45-500-1000型)。板厚为100mm厚，面板厚0.6mm厚。
3.2.2 檩条设计
檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度不超过9m时，应优先选择实腹式檩条。
3.2.3 檩条形式及特点
本设计中主要采用实腹式冷弯薄壁卷边槽钢檩条。
1.实腹式檩条
实腹式檩条主要有槽钢檩条、高频焊接薄壁H型钢檩条、冷弯薄壁卷边槽钢檩条、冷弯薄壁卷边C形钢檩条、冷弯薄壁卷边Z形钢檩条。在三类卷边槽钢中，冷弯薄壁卷边C形钢檩条的截面互换性大，应用普遍，用钢量省，制作和安装方便。卷边C形钢檩条主要用于坡度较小的屋面(i≤1/3)的情况。本设计屋面坡度较小(i=5%)，故统一采用冷弯薄壁卷边槽钢檩条较为合理。檩条间距和跨度分别为3.90m和3.00m。
2.格构式檩条
格构式檩条结构合理，受力明确，整体刚度大，不需要设置拉条，安装方便；但制造较费工，用钢量较大，它适用于跨度、荷载和檩距均较大的情况。

图3-1 屋面板选型图

图3-2 檩条连接大样
3.2.3.1 檩条设计
本设计中只对两跨檩条进行了计算，檩条设计主要步骤如下 ：
1. 设计资料
设计建筑地区为哈尔滨，50年一遇基本雪压和风压分别为0.45KN/m2、0.55KN/m,且为封闭式建筑，屋面材料为夹芯板(岩棉)，屋面坡度为5%(α=2.86°)。檩条选用冷弯薄壁卷边槽钢檩条。檩条跨度为3.0m，檩距分别为3.9m和3.0m两种。檐口距地面高为13.1m，屋脊距地面高度为14.3m，地面粗糙程度为C类。
2. 荷载标准值
(1)永久荷载：
夹芯板JXB45-500-1000型 0.25 kN/㎡
檩条自重 0.05 kN/㎡
合计：0.30
(2)可变荷载：
屋面均布活荷载 0.50
雪荷载
施工检修荷载
风荷载标准值
计算时取屋面均布活荷载、雪荷载和施工检修荷载中三者较大值，故取屋面均布活荷载0.5 kN/m2。
3. 内力计算
网架由左向右排数编号逐渐增加。
(1)第1排至第3排
1)恒荷载+屋面活荷载

2)恒荷载+风荷载

由于（1）中更合理，所以

(2)第4排至第9排
1)恒荷载+屋面活荷载

2)恒荷载+风荷载

由于（1）中更合理，所以

(3)第19排至第21排
1)恒荷载+屋面活荷载

2)恒荷载+风荷载

由于（1）中更合理，所以

檩条种类不必过多，所以根据第4排至第9排的数据选择，得

所以选择C140×60×20×3.0冷弯薄壁卷边槽钢，参数为：

折减系数取0.9，得：

4. 整体稳定验算
(1)有效截面模量：
风吸力与永久荷载的组合下的弯矩小于均布活荷载与永久荷载组合下的弯矩，根据上述计算结果，截面全部有效，则

(2)验算整体稳定性系数：
跨中无侧向支撑：

5.挠度验算
6.构造要求

3.3 网架结构设计
网架设计包括杆件设计、球节点设计和支座设计。
3.3.1 网架杆件设计
杆件种类有上弦杆、下弦杆和腹杆三种。设计时主要对不同类型的杆件在最大压力和最大拉力进行验算。
3.3.1.1 荷载汇集
恒荷载标准值：
夹芯板(含岩棉) 0.25 kN/m2
檩条 0.05 kN/m2
悬挂荷载 0.20 kN/m2

合计:0.50kN/㎡
屋面均布活荷载 0.50 kN/m2
雪荷载 0.45 kN/m2
施工荷载 0.30 kN/m2

三者取其大者: 0.5kN/m2
风荷载标准值： -0.24 kN/m2
组合值系数
3.3.1.2 杆件设计
为了尽量使网架受力合理，杆件被充分利用，所以选用七种杆件。
表3-2 杆件截面特性表
编号
杆件型号,mm×mm
截面面积,cm2
I,cm4
i,cm
1
60.0×3.50
6.21
24.88
2.00
2
76.0×4.00
9.05
58.81
2.55
3
89.0×4.00
10.68
96.68
3.01
4
114.0×4.00
13.82
209.35
3.89
5
140.0×4.00
19.16
440.12
4.79
6
159.0×6.00
20.84
845.19
5.41

3.3.1.3 杆件验算
对于同种类型杆件，一般取轴力较大的杆件进行验算。对于同种杆件取一个压力较大杆件，同时验算一个拉力较大的杆件，根据MST建模输入荷载计算结果得杆件验算表3-3。
表3-3 杆件验算表
编号
压Nmax，kN
A，cm2
L，mm
容许[λ]
λ
ψ
σ，N/mm2
拉Nmax，kN
1
压
-36.4
6.21
4340
180
170
0.270
217.0
拉
118.6
6.21
3900
200
130
1.0
191.0
2
压
-76.4
9.05
3004
180
150
0.339
249.0
拉
172.8
9.05
3004
200
118
1.0
190.9
3
压
-114.2
10.68
3900
180
100
0.638
167.6
拉
201.1
10.68
3000
200
100
1.0
188.3
4
压
-188.2
13.82
3004
180
77
0.801
170.0
拉
265.9
13.82
3004
200
77
1.0
192.4
5
压
-259.4
19.16
3004
180
62
0.875
154.7
拉
324.0
19.16
3000
200
62
1.0
169.1
6
压
-455.6
28.84
3004
180
55
0.900
175.5
拉
406.2
28.84
3000
200
55
1.0
140.8

本结构采用MST建模，通过计算得到杆件轴力，轴力图包括上弦轴力图、下弦轴力图，轴力的单位是kN，杆件轴力计算结果见图3-3、图3-4、图3-5。
3.3.2 球节点设计
本网架节点采用螺栓球节点，当球节点连接的杆件轴力大于750kN时，选用焊接球；轴力小于等于750kN时，选用螺栓球节点。节点在网架中起着连接汇交杆件、传递杆件内力的作用。
螺栓球节点由钢球、高强螺栓、套筒、销子和锥头或封板组成。拧紧螺栓的过程相当于对于节点施加预应力，且预应力大小与拧紧程度成正比。当网架承受荷载后，拉杆内力通过螺栓受拉传递，随着荷载的增加，套筒预压力逐渐减小，到破坏时杆件拉力全由螺栓承受；对于压杆，则通过套筒受压来传递内力，螺栓预拉力随荷载的增加而减少，到破坏时杆件压力全部由套筒承受。
保证相邻两根螺栓在球体内后不相碰，可以确定螺栓球直径D：
(3-3)
(3-4)

图3-3上弦局部内力值

图3-4下弦局部内力值

图3-5腹杆局部内力值
3.3.2.1 杆端螺栓的设计
螺栓材料选用Cr40,杆端螺栓根据杆件型号及其轴力设计螺栓型号。
1. 杆件60.0×3.50（弦杆）连接的螺栓
(1) 杆件最大拉力：

(2) 连接压杆的螺栓主要起连接作用，所以选用M16。
2. 各杆件连接的螺栓设计表表3-4
编号
Nmax,kN
ψ
A,mm
Aeff
拉杆螺栓
压杆螺栓
1
弦杆
118.6
1.0
275.8
303
M22
M16
2
弦杆
172.8
1.0
401.9
459
M27
M22
腹杆
76.4
1.0
177.7
192
M27
M22
3
弦杆
201.1
0.93
502.9
561
M30
M24
4
弦杆
265.9
0.93
664.9
694
M33
M27
5
弦杆
324.0
0.93
810.2
817
M36
M30
6
弦杆
406.2
0.93
1015.8
1120
M42
M36
表3-4杆件螺栓设计表
3. 压杆60.0×3.50选用M16螺栓连接球节点。
(1) 紧固螺钉直径：

(2) 滑槽长度:
取
(3) 套筒选用Q235钢，其长度（通常取b1=4mm,b2=6mm）：

(4) 锥头底板或封板的厚度：
圆钢管杆件直径<76mm，采用封板
高强螺栓的栓杆长度：
，取
(5) 套筒在紧固螺钉孔处的净截面面积：

(6) 验算紧固螺钉处的抗压强度：

(7) 套筒端部的实际承压面积：

(8) 验算套筒端部的承压强度：

4. 其他受压螺栓见表3-5
表3-5 套筒和销钉计算表
高强
螺栓
ds
mm
ξd
mm
δ
mm
a
mm
Ln
mm
Lb
mm
An
mm
δc
mm
Ace
mm
δce
mm
M22
6
24.2
13
29
39
77
966.6
79
508.2
150.3
M24
6
26.4
15
31
41
83
1155.3
98.8
608.4
187.7
M27
8
29.7
19
36
46
85
1445.8
130.2
775.6
242.6
M30
8
33.0
24
39
49
106
1806.6
143.6
962.9
269
M36
10
39.6
27
48
58
125
2602.7
175
1398.2
318.8
3.3.2.2 螺栓球节点设计
因为杆件轴力均小于750KN，选用螺栓球连接。以檩条方向为排，垂直方向为列，由外至内。
1. 下弦第一排至第十五排和第三列至第十五列围成的区域：
弦杆几何长度分别为3.9m和3.0m,腹杆长度为4.34m,腹杆与腹杆的夹角分别为41.07o和53.40o，弦杆与腹杆的夹角分别为70.49和63.30。
(1) 腹杆与腹杆之间：
1) 当时，

2) 当时，

(2) 弦杆与腹杆之间：
1) 当时，

2) 当时，

(3) 弦杆与弦杆之间：
当时，

根据以上计算，选用BS150螺栓球。
网架各区域螺栓球节点计算表如表3-6所示。

表3-6 螺栓球计算表
区域
编号
弦杆几何
长度，mm
腹杆几何
长度,mm
腹杆与腹杆
夹角，θ
弦杆与腹杆
夹角，θ
1
3004
3900
4340
41.09
53.40
63.30
62.46
2
3004
3900
4340
53.40
55.09
63.30
71.66
表3-7螺栓球选择表
区域
编号
弦杆与弦杆
Dmax，mm
腹杆与腹杆
Dmax，mm
腹杆与弦杆
Dmax，mm
螺栓球
D，mm
螺栓球
型号
2
99.1
140.2
114.7
150
BS150
3
121.2
143.6
170.3
180
BS180

3.3.3 支座节点设计
网架结构的支座，一般采用铰支座，支承在柱、圈梁或砖墙上。根据网架的类型，跨度大小，作用荷载情况，网架杆件截面形状，加工制造方法和施工安装方法，选择支座节点类型为板式橡胶支座节点。由于该地区气温不低于-30℃，可采用耐寒氯丁橡胶垫板。
板式橡胶支座节点的橡胶垫块由多层橡胶与薄钢板制成。这种支座可以沿切向及法向位移还可绕两向转动，它适用于大、中跨度网架，构造简单，安装方便，造价较低，但这种节点橡胶易老化。
底板采用Q235钢，支座反力为433.2kN，斜十字板之间连接和十字板与底板均采用焊接。
1. 确定底板尺寸和厚度
底板净面积：
底板尺寸初选：400mm×400mm，则
底板厚度：
，取δ=40mm。
2. 斜十字板的焊缝计算
设角焊缝尺寸为，则

取
3. 斜十字板与底板连接焊缝计算：
设角焊缝尺寸为，则

取
4. 橡胶垫的厚度和平面尺寸确定：
垫板尺寸的选择:
取A=300mm300mm
橡胶垫板厚度:

构造要求，取d0=30mm。
5. 验算橡胶垫板的压缩变形：
垫板平均压缩变形：

满足要求。
橡胶垫板的压缩变形验算:

故支座底板尺寸为400mm×400mm×40mm；
橡胶垫板尺寸为300mm×300mm×30mm 。
支座节点、支座底板、橡胶垫板如图3-6、3-7、3-8所示。

图3-6 支座节点 图3-7 支座底板
图3-8 橡胶垫板

3.3.4 网架经济性论述
屋盖杆件、锥头封板及套筒均采用Q235钢材，杆件共2056根，锥头共计3714个，套筒共计4112个；高强螺栓采用40Cr号钢材，共计4112个，螺栓球采用45号钢，共计614个，封板共398个。网架尺寸为74.4m×48.0m，则网架面积为3572m2，共用钢材为96.108均用钢量为26.91kg∕m2。网架材料用量表如表3-8。