游泳馆设计计算书

'游泳馆设计游泳馆设计计算书一、设计工程名称：三层单跨封闭式游泳馆设计二、设计资料1.工程地点：海南省海口市，设计使用年限:50年2.工程规模：三层单跨封闭式游泳馆，采用正放四角锥网架，网架横向跨度150m，纵向跨度67.5m；厚度2.7m;网架铰支于钢筋混凝土柱上；采用焊接球节点；场馆分为跳水馆、游泳馆两部分，跳水馆柱距为7.5m，游泳馆柱距为7.5m，两馆之间柱距22.5m；屋面离地面高度约为15.7m。3.自然条件：查《建筑结构荷载规范》GB-50092012可知，海南省海口市基本风压为0.75kN/m2，基本雪压为0kN/m2。查《建筑抗震设计规范》GB-500112010可知，海南省海口市抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g，地面粗糙度为B类，场地类别为Ⅱ类。4.材料选用1网架钢材采用《碳素结构钢》GB/T700-2006规定的Q345B钢。2焊条采用《碳钢焊条》GB/51117-1999中规定的E50型焊条。3螺栓采用性能等级为8.8级高强螺栓。焊接空心球节点采用Q345B钢。4网架支托及其连接杆件均采用Q390钢。5钢管型号选用《热轧型钢》GB/T706-2008中的焊接钢管或无缝钢管。6混凝土等级为C40。5.结构及各组成构建形式1网架形式：正放四角锥网架。2屋面板：选用型号为HWB2.5-1的双向预应力CRC网架板，其具体参数如下：标志尺寸：2500×2500mm2，网架板尺寸：2480×2480×120mm3，1 游泳馆设计自重：0.8kN/m2允许均布荷载代表值：2.00kN/m2，承载能力设计值：2.54kN/m2,长期允许挠度：L/200，裂缝控制等级：三级，最大裂缝宽度≤0.2。本屋面板为重屋面板。三、屋架形式的选定和结构平面布置1.屋架形式和几何尺寸1网架起拱由于网架的刚度较大，对于大跨度网架结构（跨度等于或大于60m）,起拱高度取不大于短向跨度的1/300，本设计采用正放四角锥网架网架，忽略起拱高度。2允许挠度用作屋盖时，网架结构的允许不应超过L2/250,其中L2为网架短向跨度，本设计取0.27m。3网架自重网架自重gok可按下式估算：gok=ξqwL2/200其中，q=除网架自重以外的屋面荷载标准值，kN/m2wL2=网架的短向跨度，mξ=系数，对于型钢网架，ξ取1.22 游泳馆设计四、内力计算1.基本荷载计算网架自重恒荷载：ξqwL20.12+0.5×67.52gok==1.2≈0.4kN/m200200（本设计依据3D3S软件自行计算网架自重为准）吊挂荷载：根据经验取0.3kN/m2（下弦）屋面板恒荷载：HWB2.5-1的双向预应力CRC网架板，板厚120mm，有效宽度2500mm，则屋面板与檩条的自重为0.9kN/m2。雪荷载：基本雪压为0kN/m2风荷载：由于本设计是轻屋面，故需考虑风吸力的影响。由资料可得基本风压为0.75kN/m2，查《建筑结构荷载规范》GB-50092012，风振系数=1.2。对于远海海面和海岛的15.7m游泳馆，风压高度变化系数可按B类粗糙度类别，由等差法计算的风压高度变化系数=1.54；由下图可知风荷载体型系数取-0.6。图1封闭式双坡屋面风荷载体形系数计算图考虑荷载组合：1.0恒载+1.4风荷载（风吸力）温度荷载：全年温度差值为20℃，无负温度增量活荷载：从资料可知，不上人屋面活荷载为0.50kN/m2。地震荷载：抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g，场地类别为Ⅱ类，利用3D3S软件自行进行计算。3 游泳馆设计则除去网架自重外的永久荷载标准值为0.9kN/m2（上弦），吊挂荷载取0.3kN/m2（下弦），活载标准值为0.5kN/m2。2.荷载组合1.基本组合：工况1：1.0恒载+1.0活荷载2.由可变荷载效应控制的组合：1工况2：1.2恒载+1.4活荷载2工况3：1.2恒载+1.4风荷载3工况4：1.2恒载+1.4温度荷载4 游泳馆设计4工况5：1.2恒载+1.4活荷载+1.4×0.6风荷载5工况6：1.2恒载+1.4×0.7活荷载+1.4风荷载6工况7：1.0恒载+1.4风荷载7工况8：1.2恒载+1.4风荷载+1.4×0.6温度荷载8工况9:1.2恒载+1.4×0.6风荷载+1.4温度荷载5 游泳馆设计9工况10：1.2恒载+1.4×0.7活荷载+1.4风荷载+1.0×0.6温度荷载10工况11：1.2恒载+1.4活荷载+1.4×0.6风荷载+1.0×0.6温度荷载11工况12:1.2恒载+1.4×0.7活荷载+1.4×0.6风荷载+1.0温度荷载12工况13：1.2恒载+1.2×0.5活荷载+1.3水平地震荷载13工况14：1.2恒载+1.4×0.7活荷载+1.0温度荷载6 游泳馆设计3.由永久荷载效应控制的组合1工况15：1.35恒载+1.4×0.7活荷载2工况16：1.35恒载+1.4×0.7活荷载+1.4×0.6风荷载3工况17：1.35恒载+1.4×0.7活荷载+1.0×0.6温度荷载4工况18：1.35恒载+1.4×0.7活荷载+1.4×0.6风荷载+1.0×0.6温度荷载7 游泳馆设计五、设计验算网架结构为高次超静定结构，采用3D3S软件进行内力分析。网架杆件均为轴心受力杆件，因此按照《钢结构设计规范》GB50017-2003中规定的计算方法进行计算。1．上弦杆件强度和稳定性计算（1）最大受拉杆件强度计算取上弦最大内力组合下受拉应力最大杆件进行计算，经3D3S软件内力分析可得，上弦最大拉应力产生于结构左侧跨中部分，最大受力杆件D4-3的内力为1317.16kN.钢材强度f=350N/mm2。查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，网架结构体系受拉杆件的容许长细比λ=300。杆件几何长度=2500mm,查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，对于网架结构体系焊接空心球连接的弦杆及支座腹杆，计算长度0=0.9×=0.9×2500=2250ʹʹ。需截面积1317160≥==3764ʹʹ23508 游泳馆设计杆件D4-3选用杆件截面为∅159×12的热轧无缝钢管与电焊钢管，其截面积为A=5541ʹʹ2,回转半径=52.1ʹʹ,显然满足强度要求。02250λ===44㈍λ=30052.1可见刚度亦满足要求，且截面选取偏大。（2）最大受压杆件强度计算取上弦最大内力组合下受压应力最大杆件进行计算，经3D3S软件内力分析可得，上弦最大压应力产生于结构中部跨中部分，最大受力杆件D3-10的内力为-440.19kN.钢材强度f=350N/mm2。查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，网架结构体系受压杆件的容许长细比λ=180。杆件几何长度=2500mm,查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，对于网架结构体系焊接空心球连接的弦杆及支座腹杆，计算长度0=0.9×=0.9×2500=2250ʹʹ。0查《钢结构设计规范》GB50017-2003可知，圆钢管属于a类截面，λ==2250350=48.8，λ=48.8=59.6,使用等差法查询并计算出稳定性系数46.1235235φ=0.884。4401902需截面积≥==1423ʹʹ0.884×350杆件D3-10选用杆件截面为∅140×10的热轧无缝钢管与电焊钢管，其截面2积为A=4084ʹʹ,回转半径=46.1ʹʹ,显然满足强度要求。λ=44㈍λ=180,可见刚度亦满足要求，且截面选取偏大。9 游泳馆设计2.腹杆杆件强度和稳定性计算（1）最大受拉杆件强度计算取腹杆最大内力组合下受拉应力最大杆件进行计算，经3D3S软件内力分析可得，腹杆最大拉应力产生于网架与支座连接处部分，最大受力杆件D3-15的内力为539.92kN.钢材强度f=350N/mm2。查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，网架结构体系受拉杆件的容许长细比λ=300。杆件几何长度=3227mm,查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，对于网架结构体系焊接空心球连接的弦杆及支座腹杆，计算长度0=0.9×=0.9×3227=2904.3ʹʹ。5399202需截面积≥==1543ʹʹ350杆件D4-3选用杆件截面为∅140×10的热轧无缝钢管与电焊钢管，其截面积为A=4084ʹʹ2,回转半径=46.1ʹʹ,显然满足强度要求。02904.3λ===63㈍λ=300,可见刚度亦满足要求，且截面选取偏大。46.1（2）最大受压杆件强度计算取上弦最大内力组合下受压应力最大杆件进行计算，经3D3S软件内力分析可得，上弦最大压应力产生于结构中部跨中部分，最大受力杆件D2-26的内力为-87.44kN.钢材强度f=350N/mm2。查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）10 游泳馆设计可知，网架结构体系受压杆件的容许长细比λ=180。杆件几何长度=3227mm,查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，对于网架结构体系焊接空心球连接的弦杆及支座腹杆，计算长度0=0.9×=0.9×3227=2904.3ʹʹ。0查《钢结构设计规范》GB50017-2003可知，圆钢管属于a类截面，λ==2904.3350=97.1，λ=97.1=118.5,使用等差法查询并计算出稳定性系数29.9235235φ=0.443。874402需截面积≥==564ʹʹ0.443×350杆件D2-26选用杆件截面为∅88.5×4的热轧无缝钢管与电焊钢管，其截面积为A=1062ʹʹ2,回转半径=29.9ʹʹ,显然满足强度要求。λ=97.1㈍λ=180,可见刚度亦满足要求，且截面选取偏大。．3.下弦杆件强度和稳定性计算（1）最大受拉杆件强度计算取下弦最大内力组合下受拉应力最大杆件进行计算，经3D3S软件内力分析可得，下弦最大拉应力产生于结构中部跨中部分，最大受力杆件D4-1的内力为1360.61kN.钢材强度f=350N/mm2。查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）11 游泳馆设计可知，网架结构体系受拉杆件的容许长细比λ=300。杆件几何长度=2500mm,查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，对于网架结构体系焊接空心球连接的弦杆及支座腹杆，计算长度0=0.9×=0.9×2500=2250ʹʹ。13606102需截面积≥==3888ʹʹ350杆件D4-3选用杆件截面为∅159×12的热轧无缝钢管与电焊钢管，其截面积为A=5541ʹʹ2,回转半径=52.1ʹʹ,显然满足强度要求。02250λ===44㈍λ=300,可见刚度亦满足要求，且截面选取偏大。52.1（2）最大受压杆件强度计算取下弦最大内力组合下受压应力最大杆件进行计算，经3D3S软件内力分析可得，下弦最大压应力产生于结构中部跨中部分，最大受力杆件D3-4的内力为-428.6kN.钢材强度f=350N/mm2。查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，网架结构体系受压杆件的容许长细比λ=180。杆件几何长度=2500mm,查《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）可知，对于网架结构体系焊接空心球连接的弦杆及支座腹杆，计算长度0=0.9×=0.9×2500=2250ʹʹ。0查《钢结构设计规范》GB50017-2003可知，圆钢管属于a类截面，λ==2250350=48.8，λ=48.8=59.6,使用等差法查询并计算出稳定性系数46.1235235φ=0.884。4286002需截面积≥==1386ʹʹ0.884×350杆件D3-4选用杆件截面为∅140×10的热轧无缝钢管与电焊钢管，其截面2积为A=4084ʹʹ,回转半径=46.1ʹʹ,显然满足强度要求。λ=44㈍λ=180,可见刚度亦满足要求，且截面选取偏大。12 游泳馆设计4.焊接球节点强度验算空心球的钢材采用国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345-B钢。产品质量应符合现行行业标准《钢网架焊接球节点》JG11的规定。（1）不加肋焊接空心球节点验算当空心球直径为120~900mm时，其受压和受拉承载力设计值䁛可按下式计算：=00.29+0.54）其中，D——空心球外径（mm）；t——空心球壁厚（mm）；d——与空心球相连的主钢管杆件的外径（mm）；f——钢材的抗拉强度设计值（N/mm2）；0——大直径空心球节点承载力调整系数。当空心球直径≤500mm时，0=1.0；当空心球直径>500mm时，0=0.9。取不加肋焊接空心球节点5，节点位置如下图13 游泳馆设计节点5选用WS2206型号的焊接球，直径d=220mm，壁厚t=6mm，《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）规定，网架和双层网壳空心球的外径与壁厚之比宜取25~45，空心球外径与主钢管外径之比宜取2.4~3.0。220220==37,==2.49，满足构造要求。6∅88.5焊接球节点承载力88.5=00.29+0.54=1.0×0.29+0.54×××220×310220=108.68Ǥ节点内力分析图如下：14 游泳馆设计（a）1号杆件强度验算(i)焊接球强度验算1号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为8kN㈍108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ800022焊缝抗拉强度σ===47.62/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（b）2号杆件强度验算(i)焊接球强度验算2号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为6.8kN㈍108.68kN，符合强度要求。15 游泳馆设计(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ680022焊缝抗拉强度σ===40.48/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（c）3号杆件强度验算(i)焊接球强度验算3号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为1.5kN㈍108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ150022焊缝抗拉强度σ===8.93/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满足48×3.5强度要求。（d）4号杆件强度验算(i)焊接球强度验算4号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为8.2kN㈍108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ820022焊缝抗拉强度σ===48.81/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.516 游泳馆设计足强度要求。（e）5号杆件强度验算(i)焊接球强度验算5号杆件截面为∅88.5×4热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为−16.8kN㈍−108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=88.5ʹʹ,E50焊条焊缝抗压强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=4ʹʹ1680022焊缝抗压强度σ===47.46/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满88.5×4足强度要求。（f）6号杆件强度验算(i)焊接球强度验算6号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为17.1kN㈍108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ1710022焊缝抗拉强度σ===101.79/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（g）7号杆件强度验算(i)焊接球强度验算7号杆件截面为∅88.5×4热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为−6.7kN㈍108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算17 游泳馆设计杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=88.5ʹʹ,E50焊条焊缝抗压强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=4ʹʹ670022焊缝抗压强度σ===18.93/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满88.5×4足强度要求。（h）8号杆件强度验算(i)焊接球强度验算8号杆件截面为∅88.5×4热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为10.5kN㈍108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=88.5ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=4ʹʹ1680022焊缝抗拉强度σ===29.66/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满88.5×4足强度要求。（2）加肋焊接空心球节点验算对加肋的空心球，当仅承受轴力或轴力与弯矩共同作用但以轴力为（ʹ≥18 游泳馆设计0.8）且轴力方向和加肋方向一致时，其承载力可乘以加肋空心球承载力提高系数，受压球取=1.4，受拉球取=1.1。取不加肋焊接空心球节点10，节点位置如下图节点10选用WSR3510型号的焊接球，直径d=350mm，壁厚t=10mm，《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）规定，网架和双层网壳空心球的外径350与壁厚之比宜取25~45，空心球外径与主钢管外径之比宜取2.4~3.0。==1035035,==2.49，满足构造要求。∅88.5焊接球节点受拉承载力=00.29+0.5488.5=1.1×1.0×0.29+0.54×××220×310220=119.55Ǥ焊接球节点受压承载力=00.29+0.5488.5=1.4×1.0×0.29+0.54×××220×310220=152.15Ǥ节点内力分析图如下：19 游泳馆设计（a）1号杆件强度验算(i)焊接球强度验算1号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为9.9kN㈍119.55kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ990022焊缝抗拉强度σ===58.93/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（b）2号杆件强度验算(i)焊接球强度验算20 游泳馆设计2号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为4.8kN㈍119.55kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ480022焊缝抗拉强度σ===28.57/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（c）3号杆件强度验算(i)焊接球强度验算3号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为15kN㈍119.55kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ1500022焊缝抗拉强度σ===89.29/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（d）4号杆件强度验算(i)焊接球强度验算4号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为6.5kN㈍119.55kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ221 游泳馆设计钢管厚度=3.5ʹʹ650022焊缝抗拉强度σ===38.69/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（e）5号杆件强度验算(i)焊接球强度验算5号杆件截面为∅88.5×4热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为−21.15kN㈍−152.15kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=88.5ʹʹ,E50焊条焊缝抗压强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=4ʹʹ2115022焊缝抗压强度σ===59.75/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满88.5×4足强度要求。（f）6号杆件强度验算(i)焊接球强度验算6号杆件截面为∅48×3.5热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为21.03kN㈍119.55kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=48ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=3.5ʹʹ2103022焊缝抗拉强度σ===123.18/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满48×3.5足强度要求。（g）7号杆件强度验算(i)焊接球强度验算7号杆件截面为∅88.5×4热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为−7.7kN㈍22 游泳馆设计108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=88.5ʹʹ,E50焊条焊缝抗压强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=4ʹʹ770022焊缝抗压强度σ===21.75/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满88.5×4足强度要求。（h）8号杆件强度验算(i)焊接球强度验算8号杆件截面为∅88.5×4热轧无缝钢管与电焊钢管，杆件内力为12.29kN㈍108.68kN，符合强度要求。(ii)焊缝强度验算杆件与焊接球链接强度应按轴心受力的对接焊缝计算:焊缝计算长度=88.5ʹʹ,E50焊条焊缝抗拉强度设计值=310/ʹʹ2钢管厚度=4ʹʹ1229022焊缝抗拉强度σ===34.72/ʹʹ≤=310/ʹʹ，显然满88.5×4足强度要求。5.支座节点设计验算以支座类型号为1且受轴向压力最大的支座节点为例进行计算，设计要求按照《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）所规定的要求设计，计算按照《钢结构设计规范》GB50017-2003所规定的计算方法进行计算。23 游泳馆设计（1）已知条件支座类型号：1，采用十字加劲板支托支座，每块儿分割区域设置一道M48锚栓。底板宽度：a＝b＝340.0mm支座设计高度：H=350mm支座球半径大小：0=250ʹʹ底板设计厚度：t＝18mm立板及筋板厚度：0＝26mm底板螺栓孔径：D＝53mm支座受轴向最大压力：＝608.717kN支座水平方向剪力：＝231.695kNQ345钢厚度在16~35mm之间，钢材抗压强度设计值：＝295N/mm2加肋板与立板对接焊缝高度：1=31mm支座底板与节点板和垂直加劲肋的水平连接角焊缝，焊角尺寸2=8mm24 游泳馆设计C40混凝土计算柱的轴心抗压强度设计值：=19.1N/mm2加劲板宽度：e＝a−0䁛/2=340−26䁛/2=157mm立板与筋板计算高度：0＝H−0−t−0=350mm底板螺栓孔的面积：＝4×π×D/2䁛2=8826mm20（2）支座底板厚度及立板、筋板厚度验算：底板净面积：608717A=a×b−A=340×340−8826=106774mm2≥=019.1=31870mm2混凝土柱的分布反力：=÷A=608717106774=5.7N/mm2≤=19.1N/mm2故底板尺寸符合要求。底板两相邻支撑板的对角线长度：＝{[a−䁛/2䁛]2+[b−䁛/2]22=222mm100b1为支座底板中心到a1的垂直距离；a−0䁛b−0䁛×22b1＝=111mm11=0.5b1故弯矩系数：α=0.06底板弯矩：Mʹh＝α××12＝16863N·mm3Mʹh16863底板厚度：≥=3×=13.1ʹʹ295故底板厚度符合要求。支座节点板厚度t≥0.7×=9.2mm立板厚度符合要求。25 游泳馆设计（3）支座节点板间焊缝计算：1一般取支座底板的0.7倍计算。2双面焊缝计算：根据《碳钢焊条》GB/51117-1999规定，对于焊缝宽度在16~35mm，E50焊条对接焊缝，抗压强度设计值=295N/mm2，抗剪强度设计值=170N/mm2。垂直加劲肋与支座立板的垂直角焊缝的计算长度：=0−20=80ʹʹ×1000䁛每条焊缝承受偏心弯矩：M＝×=119460.71·mm42×1000䁛每条焊缝承受剪力：V＝=152179.25kN4在偏心矩M作用下垂直于焊缝的正应力：6M6×119460.71＝==258.05N/mm2㈍22×0.7×31×8022×0.7×1×=295N/mm2在剪力V作用下平行于焊缝的剪应力：V152179.25τ＝==43.83N/mm2㈍=170N/mm22×0.7×1×2×0.7×31×80按照材料力学第四强度理论，对接焊缝某一点同时受到较大剪应力和正应力作用时，应验算该点的折算应力σ=2−3τ2=258.052−3×43.832=246.63N/mm2≤1.1=324.5N/mm2焊缝高度符合要求。（4）支座底板与节点板和垂直加劲肋的水平连接焊缝计算：每块加劲板与底板之间的连接焊缝长度：=−20×2=274ʹʹ在作用下垂直于焊缝的正应力：608717=÷0.7×2×=÷0.7×8×27444=99.18N/mm2≤=295N/mm226 游泳馆设计在剪力作用下垂直于角焊缝的剪应力：231695τ=÷0.7×2×=÷0.7×8×27444=37.75N/mm2≤=170N/mm2σ=2−τ2=99.182−37.752=91.71N/mm2≤1.1=324.5N/mm2焊脚尺寸符合要求。（5）锚栓抗剪承载力验算8.8级高强螺栓抗剪强度设计值=250N/mm2,底板承压强度设计值=295N/mm2栓杆承受剪力：=231.695Ǥ2=1×2栓杆抗剪承载力设计值：=×48×250=452.39kN44孔壁承压承载力设计值：=·=48×18×3×295=764.64kN则单栓抗剪承载力设计值：=452.39kN>=231.695Ǥmin锚栓抗剪承载力符合要求。5.格构柱强度与稳定验算6.阶梯型独立杯口基础设计1.几何参数柱截面信息：采用：宽bc(mm)×长hc(mm):500×350基础宽Bx(mm)×长度By(mm)：2400×1600第1阶几何参数(mm):阶梯高度h1：300mm1阶上距离A1u:400mm1阶下距离A1d:400mm1阶左距离B1l:600mm1阶右距离B1r:600mm第2阶几何参数(mm):阶梯高度h2：350mm27 游泳馆设计2阶上距离A2u:400mm2阶下距离A2d:400mm2阶左距离B2l:600mm2阶右距离B2r:600mm2.材料参数基础混凝土等级：C40抗拉强度ft_b=1.71N/mm^2抗压强度fc_b=19.10N/mm^2柱子混凝土等级：C40抗拉强度ft_c=1.71N/mm^2抗压强度fc_c=19.10N/mm^2钢筋等级：HPB335fy=300.00N/mm^23.计算信息结构重要性系数:γo=1.0基础埋深:dh=1.500m纵筋合力点至近边距离:as=40mm基础及其上覆土的平均容重:γ=18.000kN/m^3最小配筋率:ρmin=0.150%基础底面积:A=Bx*By=2.400×1.600=3.840m^2底板配筋计算高度:ho=h1+h2+h3-as=0.650-0.040=0.610m上部土体重度:Gk=γ*Bx*By*dh=18.000×2.400×1.600×1.500=103.680kNG=1.35*Gk=1.35×103.680=139.97kN二、验算结果一览验算项数值限值结果轴心荷载作用下地基承载力0.829最大1.00满足偏心荷载作用下地基承载力1.195最大291.12满足x1方向柱对基础的剪切验算1——无需验算满足x2方向柱对基础的剪切验算2——无需验算满足y1方向柱对基础的剪切验算1——无需验算满足y2方向柱对基础的剪切验算2——无需验算28 游泳馆设计满足h2变阶处x方向冲切验算0.436最大1.00满足h2变阶处y方向冲切验算0.093最大1.00满足局部承压验算——无需验算满足X方向配筋验算750.000最大904.78满足Y方向配筋验算750.000最大904.78满足三、工况组合内力组合NMxMyVxVyMdxMdy基本组合1824.6123.512.871.59-125.66105.193.90基本组合2413.269.991.050.58-51.0743.191.43基本组合3548.96-14.0010.55-1.35-247.52146.899.67基本组合4670.4718.442.191.21-97.7181.952.98基本组合5521.3813.541.530.85-70.6759.482.08基本组合6751.894.057.890.05-215.58144.187.92基本组合7657.08-10.4511.03-1.09-267.12163.1810.32基本组合8340.54-9.476.07-0.96-140.9982.175.45基本组合9394.82-19.079.87-1.73-219.57123.658.75基本组合10597.76-1.027.21-0.33-187.63120.947.00基本组合11448.66-5.926.55-0.69-160.5998.466.10基本组合12502.94-15.5110.35-1.47-239.17139.959.39基本组合13742.27135.562.1211.06-97.46198.919.31基本组合14730.42-94.342.84-8.31-121.84-15.14-2.56基本组合15745.2222.60-7.521.6051.54-10.90-6.4829 游泳馆设计基本组合16727.4818.6212.481.15-270.84194.6713.23基本组合17301.576.920.690.38-34.7929.530.94基本组合18862.0424.292.941.63-129.46108.444.00基本组合19707.9119.222.261.25-101.5185.203.07基本组合20810.1010.396.520.53-193.69136.296.86基本组合21655.965.325.840.15-165.74113.055.94组合NMxMyVxVyMdxkMdyk标准组合1668.7918.992.311.28-101.3884.893.14标准组合2374.979.331.010.56-48.1040.591.37标准组合3471.89-7.817.80-0.82-188.42114.667.27标准组合4558.6915.371.821.01-81.4268.292.48标准组合5452.1911.871.350.75-62.1052.231.84标准组合6616.855.095.900.18-165.61112.746.02标准组合7549.12-5.278.14-0.63-202.43126.317.73标准组合8323.03-4.574.60-0.54-112.3368.444.25标准组合9361.80-11.427.31-1.09-168.4698.086.60标准组合10506.751.475.41-0.09-145.6596.145.35标准组合11400.25-2.034.94-0.35-126.3380.084.71标准组合12439.02-8.897.65-0.90-182.46109.717.07标准组合13618.18105.601.798.59-82.00158.907.37标准组合14609.07-71.252.35-6.30-100.75-5.76-1.75标准组合15620.4418.70-5.621.3232.62-2.50-4.76标准组合16606.8015.649.760.98-215.37155.6310.40标准组合17374.979.331.010.56-48.1040.591.37标准组合18635.6917.902.171.20-95.3879.902.95标准组合19525.5914.281.680.93-75.4163.302.28标准组合20583.754.005.750.10-159.61107.755.82标准组合21473.650.385.26-0.17-139.6491.155.1530 游泳馆设计修正后的地基承载力特征值:fa=242.60kPa四、验算地基承载力控制组合：标准组合11.验算轴心荷载作用下地基承载力pk=(Fk+Gk)/A=(669+103.68)/3.84=201.16kPa因γo*pk=1×201.16=201.16kPa≤fa=242.60kPa轴心荷载作用下地基承载力满足要求。2.验算偏心荷载作用下的地基承载力因Mdyk=0Pkmax_x=Pkmin_x=(Fk+Gk)/A=(668.79+103.68)/3.84)=201.16kPaeyk=Mdxk/(Fk+Gk)=84.89/(668.79+103.68)=0.11m因|eyk|≤By/6=0.267m,y方向小偏心Pkmax_y=(Fk+Gk)/A+6*|Mdxk|/(By^2*Bx)=(668.79+103.68)/3.84+6*|84.89|/(2.56*2.40)=284.062kPaPkmin_y=(Fk+Gk)/A-6*|Mdxk|/(By^2*Bx)=(668.79+103.68)/3.84-6*|84.89|/(2.56*2.40)=118.267kPa3.确定基础底面反力设计值Pkmax=(Pkmax_x-pk)+(Pkmax_y-pk)+pk=(201.16-201.16)+(284.06-201.16)+201.16=284.062kPaγo*Pkmax=1.000×284.062=284.062kPa≤1.2*fa=291.12kPa偏心荷载作用下地基承载力满足要求。五、基础冲切验算控制组合：基本组合11.计算基础底面反力设计值31 游泳馆设计1.1计算x方向基础底面反力设计值因Mdy=0Pmax_x=Pmin_x=(F+G)/A=(825+140)/3.84)=251.19kPa1.2计算y方向基础底面反力设计值ey=Mdx/(F+G)=105.19/(824.61+139.97)=0.11m因|ey|≤By/6=0.267m,y方向小偏心Pmax_y=(F+G)/A+6*|Mdx|/(By^2*Bx)=(824.61+139.97)/3.84+6*|105.19|/(2.56*2.40)=353.916kPaPmin_y=(F+G)/A-6*|Mdx|/(By^2*Bx)=(824.61+139.97)/3.84-6*|105.19|/(2.56*2.40)=148.469kPa1.3因Mdx=0Mdy≠0Pmax=Pmax_y=353.92kPaPmin=Pmin_y=148.47kPa1.4计算地基净反力极值Pjmax=Pmax-G/A=353.92-139.97/3.84=317.47kPa2.柱对基础的冲切验算2.1因(H≤800)βhp=1.02.2x方向柱对基础的冲切验算柱子承台宽度h取柱子宽度中较大值，h=hc+2*t+2*0.075=1100mm柱子承台长度b取b=bc+2*t+2*0.075=1250mm基础X1方向底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度，不进行冲切验算基础X2方向底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度，不进行冲切验算2.3y方向柱对基础的冲切验算基础Y1方向底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度，不进行冲切验算基础Y2方向底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度，不进行冲切验算3.验算h2处冲切Yh=h2+h3=B1l+B1r=1200YL=A1d+A1u=800YHo=YH-as=31032 游泳馆设计3.1因(YH≤800)βhp=1.03.2x方向变阶处对基础的冲切验算x方向变阶处冲切面积Alx1=(YL1-YL/2-ho)*YB-(YL1-YL/2-ho)^2=(1200.00-1200.00/2-310.00)×1600.00-(800.00-800.00/2-310.00)^2=0.46m^2Alx2=(YL2-YL/2-ho)*YB+(YL2-YL/2-ho)^2=(1200.00-1200.00/2-310.00)×1600.00-(800.00-800.00/2-310.00)^2=0.46m^2Alx=max(Alx1,Alx2)=0.46m^2x冲切截面上的地基净反力设计值Flx=Alx*Pjmax=0.46×317.47=144.73kNbt=YB=800.00mmbb=YB+2*YHo=800.00+2×310.00=1420.00mm计算长度bm=(bt+bb)/2=(800.00+1420.00)/2=1110.00mmγo*Flx=1.00×144.73=144.73kN0.7*βhp*ft_b*bm*ho=0.7×1.00×1710.00×1.11×0.31=411.89kPaγo*Flx≤0.7*βhp*ft_b*bm*hoh2变阶处x方向冲切验算满足规范要求3.3y方向变阶处对基础的冲切验算y方向变阶处冲切面积dYb1-dYl/2-dYh0)*dYb+(dYl1-dYl/2-dYh0)^2=(800.00-800.00/2-310.00)×2400.00-(1200.00-1200.00/2-310.00)^2=0.13m^2Aly2=(dYb2-dYl/2-dYh0)*dYb+(dYl2-dYl/2-dYh0)^2=(800.00-800.00/2-310.00)×2400.00+(1200.00-1200.00/2-310.00)^2=0.13m^2Aly=max(Aly1,Aly2)=0.13m^2y冲切截面上的地基净反力设计值Fly=Aly*Pjmax=0.13×317.47=41.87kNbt=1200.00mmbb=bt+2*Yh0=1200.00+2×310.00=1820.00mm33 游泳馆设计bm=(bt+bb)/2=(1200.00+1820.00)/2=1510.00mmγo*Fly=1.00×41.87=41.87kN0.7*βhp*ft_b*bm*ho=0.7×1.00×1710.00×1.51×0.31=560.32kPaγo*Fly≤0.7*βhp*ft_b*am*hoy方向柱对基础的冲切满足规范要求六、局部承压验算杯口基础无需验算柱下扩展基础的局部受压承载力。七、基础受弯验算X方向受弯：控制组合：基本组合18因Mdx≠0Mdy=0基础y方向单向受压ey≤By/6=1.60/6=0.27,小偏心a=(By-h)/2=(1.60-1.10)/2=0.25mmb向下取一台阶，b=1.25h向下取一台阶，h=1.10第1台阶下：P=max((By-a)*(Pmax-Pmin)/By+Pmin=(1.60-0.25)*(366.84-155.04)/1.60+155.04=333.74kPaMI_1=1/48*(Bx-b)^2*(2*By+h)*(Pmax+Pmin-2*G/A)=1/48*(2.40-1.25)^2*(2*1.60+1.10)*(366.84+155.04-2*139.97/3.84)=53.19kN·mMII_1=1/12*a1^2*((2*Bx+b)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx)=1/12*(0.25^2*((2*2.40+1.25)*(366.84+333.74-2*139.97/3.84)+(366.84-333.74)*2.40=20.19kN·mey≤By/6=1.60/6=0.27,小偏心a=(By-h)/2=(1.60-0.80)/2=0.40mmb向下取一台阶，b=1.2034 游泳馆设计h向下取一台阶，h=0.80第2台阶下：P=max((By-a)*(Pmax-Pmin)/By+Pmin=(1.60-0.40)*(366.84-155.04)/1.60+155.04=313.89kPaMI_2=1/48*(Bx-b)^2*(2*By+h)*(Pmax+Pmin-2*G/A)=1/48*(2.40-1.20)^2*(2*1.60+0.80)*(366.84+155.04-2*139.97/3.84)=53.88kN·mMII_2=1/12*a1^2*((2*Bx+b)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*Bx)=1/12*(0.40^2*((2*2.40+1.20)*(366.84+313.89-2*139.97/3.84)+(366.84-313.89)*2.40=50.32kN·mY方向受弯：控制组合：基本组合13因Mdx≠0Mdy≠0基础双向受压ex≤Bx/6=2.40/6=0.40,x方向小偏心a=(Bx-b)/2=(2.40-1.25)/2=0.57mmPj1=(Bx-a)*(Pmax_x-Pmin_x)/Bx+Pmin_x-G/A=(2.40-0.57)*(235.81-223.69)/2.40+223.69-139.97/3.84=196.46kPaMI_1=1/48*(Bx-b)^2*(2*By+h)*(Pj1+Pjmax_x)*βx=1/48*(2.40-1.25)^2*(2*1.60+1.10)*(196.46+199.36)=46.89kN·mey≤By/6=1.60/6=0.27,y方向小偏心a=(By-h)/2=(1.60-1.10)/2=0.25mmPj2=(By-a)*(Pmax_y-Pmin_y)/Bx+Pmin_y-G/A=1.60-0.25)*(424.00-35.50)/1.60+35.50-139.97/3.84=326.84kPaMII_1=1/48*(By-h)^2*(2*Bx+b)*(Pj2+Pjmax_y)*βy=1/48*(1.60-1.10)^2*(2*2.40+1.25)*(326.84+387.55)=22.51kN·m35 游泳馆设计ex≤Bx/6=2.40/6=0.40,x方向小偏心a=(Bx-b)/2=(2.40-1.20)/2=0.60mmPj1=(Bx-a)*(Pmax_x-Pmin_x)/Bx+Pmin_x-G/A=(2.40-0.60)*(235.81-223.69)/2.40+223.69-139.97/3.84=196.33kPaMI_2=1/48*(Bx-b)^2*(2*By+h)*(Pj1+Pjmax_x)*βx=1/48*(2.40-1.20)^2*(2*1.60+0.80)*(196.33+199.36)=47.48kN·mey≤By/6=1.60/6=0.27,y方向小偏心a=(By-h)/2=(1.60-0.80)/2=0.40mmPj2=(By-a)*(Pmax_y-Pmin_y)/Bx+Pmin_y-G/A=1.60-0.40)*(424.00-35.50)/1.60+35.50-139.97/3.84=290.42kPaMII_2=1/48*(By-h)^2*(2*Bx+b)*(Pj2+Pjmax_y)*βy=1/48*(1.60-0.80)^2*(2*2.40+1.20)*(290.42+387.55)=54.24kN·m八、配筋计算10.1计算Asx控制组合：基本组合18Asx=γo*MI/(0.9*(H-as)*fy)=1.00×53.88×10^6/(0.9×(350.00-40.00)×300.00=643.70mm^2Asx/By=643.70/1.60=402.31Asx取和最小配筋率ρmin*H*1000=0.15×500.00×1000=750.00mm^2相比的较大值Asx=750.00mm^2选择钢筋Φ12@125,实配面积为904.78mm^2X方向配筋满足要求10.2计算Asy控制组合：基本组合1336 游泳馆设计Asy=γo*MII/(0.9*(H-as)*fy)=1.00×54.24×10^6/(0.9×(350.00-40.00)×300.00=648.00mm^2Asy/Bx=648.00/2.40=270.00Asy取和最小配筋率ρmin*H*1000=0.15×500.00×1000=750.00mm^2相比的较大值Asy=750.00mm^2选择钢筋Φ12@125,实配面积为904.78mm^2Y方向配筋满足要求37'