宋城舞臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文） 題 目： 宋城舞臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì) 系（分院）： 路橋 專業(yè)： 鋼結(jié)構(gòu)建造技術(shù) 姓 名： 張 明 榮 指導(dǎo)教師： 鄭 剛 兵 2015年 5月 12 日摘要: 當(dāng)今的建筑也得飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)代建筑行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)建筑目前已經(jīng)從工業(yè)建筑到民用建筑的發(fā)展，在日趨發(fā)展的今天鋼結(jié)構(gòu)離我們生活很近，由于加工方便施工方便，抗震能力較強(qiáng)的緣故，受到現(xiàn)代人的青睞, 隨著現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)體系和規(guī)模的快速發(fā)展,越多鋼結(jié)構(gòu)圖紙深化設(shè)計(jì)工作也顯得越來越重要且普遍。但由于人們長(zhǎng)期以來認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)工作只是簡(jiǎn)單地對(duì)原設(shè)計(jì)圖紙的拆，對(duì)該項(xiàng)工作并沒引起足夠的重視以至于造成設(shè)計(jì)與施工脫節(jié)

2、、工程成本增加等問題。所以如何做好鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計(jì),是每個(gè)深化設(shè)計(jì)人員的職責(zé)，做好深化設(shè)計(jì)階段工程成本的控制和節(jié)約，從而提高鋼結(jié)構(gòu)施工經(jīng)濟(jì)的可行性。關(guān)鍵詞： 深化設(shè)計(jì)；TEKLA；CAD目 錄摘要. . . .11、 編制依據(jù) . . 32、 工程概況 . . . 43、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . . 43.1 判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu). . . . 43.2內(nèi)力計(jì)算. . . . . . 43.3構(gòu)件設(shè)計(jì). . . . . 84、深化設(shè)計(jì). . . . . . 94.1深化設(shè)計(jì)目的. . . 94.2詳圖軟件的選定. . . 94.3深化出圖. . . . .94.4深化設(shè)計(jì)保證措施. . .12

3、5、圖紙編制. . 136、總結(jié). . . 14參考文獻(xiàn). . . . 141、編 制 依 據(jù)1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GBJ68-842、建筑物荷載規(guī)范GB50009-20013、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程JGJ7-914、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17-885、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GBJ11-896、鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50205-20017、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-20018、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GBJ9-879、網(wǎng)架工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JGJ78-9110、鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)GBJ50221-9511、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程JGJ81-9112、鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)、施

4、工驗(yàn)收規(guī)范JGJ82-9113、鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)GB50221-9514、防腐標(biāo)準(zhǔn)ISO/ZH1294415、鋼鐵結(jié)構(gòu)構(gòu)件防腐保護(hù)涂層應(yīng)用指南BS5493：199716、多功能鋼鐵表面處理液通用技術(shù)條件GB/T13612-199017、國(guó)家及浙江省各項(xiàng)現(xiàn)行建設(shè)工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收規(guī)范及有關(guān)規(guī)定18、建筑法等國(guó)家現(xiàn)行建設(shè)管理法規(guī)19、本企業(yè)的特點(diǎn)、現(xiàn)狀、施工技術(shù)管理力量20、我公司的質(zhì)量手冊(cè)、程序文件、內(nèi)部文件等管理制度2、工 程 概 況工程名稱：宋城鋼結(jié)構(gòu)舞臺(tái)建設(shè)單位：杭州宋城集團(tuán)設(shè)計(jì)單位：浙江中南鋼構(gòu)工程建設(shè)地點(diǎn)：浙江杭州宋城主題公園。工程質(zhì)量等級(jí)要求：一次交驗(yàn)達(dá)到合格。建筑特征

5、：大跨度歌劇院結(jié)構(gòu)特征：全鋼結(jié)構(gòu)建筑建筑用料：地面抹平鋪磚，外墻面掛網(wǎng)批擋貼磚，內(nèi)墻面、天棚、批擋、扇灰、乳膠及涂料，鋁合金門窗，金屬欄桿，屋面泡沫砼保溫，砂漿找坡，找平，防水，鋪磚。3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動(dòng)、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、雕塑、倉棚、工廠、住宅、山地建筑和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。所以本工程屬于大跨度歌劇院. 3.2 內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)選型及布置是對(duì)結(jié)構(gòu)的定性，由于其涉及廣泛,應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程

6、中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是概念設(shè)計(jì),它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要. 對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部構(gòu)造措施。 在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、力學(xué)行為清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí)，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。 鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面桁架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式。 其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。

7、 經(jīng)過軟件計(jì)算,得出如下結(jié)果:3D3S計(jì)算書: 同 濟(jì) 大 學(xué) 3D3S 軟 件* 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算書 *工 程 名：設(shè) 計(jì) 單 位：計(jì) 算 人：計(jì) 算 時(shí) 間：Wed Jan 26 08:42:46 2011工 程 負(fù) 責(zé) 人：檢 查：審 核：計(jì)算條件相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)的基礎(chǔ)反力: 軸力NC = 504.32 kN X向: 剪力Vx = -4.10 kN彎矩Mx = 0.00 kN*m Y向: 剪力Vy = -3.32 kN彎矩My = 0.00 kN*m相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的基礎(chǔ)反力: 軸力NC_1 = 644.19 kN X向: 剪力Vx_1 = -5.31 kN彎矩Mx_1

8、= 0.00 kN*m Y向: 剪力Vy_1 = -4.43 kN彎矩My_1 = 0.00 kN*m基礎(chǔ)形式: 錐形基底以上土的重度 m= 20.00kN/m3基底以下土的重度 = 18.00kN/m3地基承載力特征值fak= 100.00kPa地基承載力修正系數(shù)b=0.0d=1.0基礎(chǔ)反力作用點(diǎn)處標(biāo)高為 0.000 m基礎(chǔ)反力作用點(diǎn)處至基礎(chǔ)底面的高度 H=1200 mm基礎(chǔ)埋深 d= 1.200 m基礎(chǔ)高度 h=600 mm基礎(chǔ)邊緣高度 h1=300 mm底面長(zhǎng)邊長(zhǎng)B=2500 mm底面短邊長(zhǎng)L=2500 mm柱子長(zhǎng)邊長(zhǎng)l=1050 mm柱子短邊長(zhǎng)w=1050 mm其他尺寸l1=50 mm

9、l2=50 mmw1=50 mmw2=50 mm柱子中心相對(duì)于基礎(chǔ)中心的偏心值: ex=0 mmey=0 mm混凝土標(biāo)號(hào): C25受力縱筋型號(hào): HRB335(20MnSi)基礎(chǔ)底面面積A = 2.50 x 2.50= 6.25 m2基礎(chǔ)底面的抵抗矩Wx = 2.50 x 2.50 x 2.50/6= 2.604 m3基礎(chǔ)底面的抵抗矩Wy = 2.50 x 2.50 x 2.50/6= 2.604 m3基礎(chǔ)體積 V= 3.581 m3基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重Gk =25.0 x 3.581 +20.0 x( 2.50 x 2.50 x 1.20- 3.581 +1050/1000 x1050/1

10、000 x0.00= 167.91 kN修正后地基承載力特征值fa= 100.00+0.0 x 18.0 x ( 3.00-3) +1.0 x 20.0 x( 1.20-0.5)= 114.00kPa地基承載力驗(yàn)算： 基底處平均壓力值pk=(NC+Gk)/A= ( 504.32 + 167.91 )/ 6.25 = 107.56kPa 修正后地基承載力特征值fa= 114.00kPa 基底邊緣的最大壓力值pmax=(NC+Gk)/A+(Mx+Vx*H-NC*ex)/Wx+(My+Vy*H-NC*ey)/Wy=( 504.32+ 167.91)/ 6.25+fabs( 0.00+ -4.10 x

11、 1.20 - 504.32x0.000)/ 2.604+fabs( 0.00+ -3.32 x 1.20 - 504.32x0.000)/ 2.604 = 110.98kPa 修正后地基承載力特征值1.2fa= 136.80kPa 基底邊緣的最小壓力值pmin=(NC+Gk)/A-(Mx+Vx*H-NC*ex)/Wx-(My+Vy*H-NC*ey)/Wy=( 504.32+ 167.91)/ 6.25-fabs( 0.00+ -4.10 x 1.20 - 504.32x0.000)/ 2.604-fabs( 0.00+ -3.32 x 1.20 - 504.32x0.000)/ 2.604

12、= 104.14kPa抗沖切驗(yàn)算： 基底凈反力 NC_1/A+(Mx_1+Vx_1*H+NC_1*ex)/Wx+(My_1+Vy_1*H+NC_1*ey)/Wy = 107.56 kN/m2 實(shí)際值Fl= 107.56 x 0.396= 42.60kN 設(shè)計(jì)值Flr= 0.7 x1.0 x1270.00 x 1605.0/1000 x 555.0/1000 = 791.90kN驗(yàn)算結(jié)果: 滿足底板配筋： 考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)的基礎(chǔ)自重和其上的土重G=1.20 x Gk= 201.49 kN 長(zhǎng)邊方向配筋控制截面為柱與基礎(chǔ)交接處截面, 短邊方向配筋控制截面為柱與基礎(chǔ)交接處截面 軸力和X向彎矩作用下:

13、 PNMAX1= (NC_1+G)/A+(Mx_1+Vx_1*H)/Wx = 137.76kPa PNMIN1= (NC_1+G)/A-(Mx_1+Vx_1*H)/Wx = 132.86kPa PN1= 136.34kPa M1_1= 1/12 x( 2.50-1050.0/1000) x ( 2.50-1050.0/1000)/4 x(2 x 2.50+1050.0/1000.0) x ( 137.76+ 136.34-2 x 201.49/ 6.25)+( 137.76- 136.34)x 2.50= 55.704 kN*m M2_1= 1/48 x( 2.50-1050.0/1000)

14、x ( 2.50-1050.0/1000) x(2 x 2.50+1050.0/1000.0) x ( 137.76+ 132.86-2 x 201.49/ 6.25)= 54.628 kN*m Y向彎矩作用下: PNMAX1= (My_1+Vy_1*H)/Wy = 2.04kPa PNMIN1= -(My_1+Vy_1*H)/Wy = -2.04kPa PN1= 0.86kPa M1_2= 0.0 kN*m M2_2= 1/12 x( 2.50 -1050.0/1000) x ( 2.50-1050.0/1000)/4 x(2 x 2.50+1050.0/1000.0) x ( 2.04+

15、0.86)+( 2.04- 0.86)x 2.50= 0.898 kN*m 長(zhǎng)邊方向配筋: M1=M1_1+M1_2= 55.704 kN*m As1= 55.704 x /(0.9 x300.0 x 555.0) = 371.7 mm2 實(shí)配 16200, 實(shí)配鋼筋面積 2513.3 mm2 短邊方向配筋: M2=M2_1+M2_2= 55.526 kN*m As2= 55.526 x /(0.9 x300.0 x( 555.0-16) = 381.5 mm2 實(shí)配 16200, 實(shí)配鋼筋面積 2513.3 mm2基礎(chǔ)柱配筋： 按雙向偏心受壓構(gòu)件計(jì)算 (1)按X向偏心受壓構(gòu)件計(jì)算 M=fab

16、s( 0.00 + -5.31 x( 1.20- 600.0/1000.0)= 3.186 kN*m F= NC_1/2= 322.10 kN e0= 9.891 mm ea= 0.12 x(0.3 x1015.0- 9.891)= 35.353 mm ei=e0+ea= 45.245 mm e=535.245 mm x=F/fc/b=1000 x 644.19/11.9/1050.0= 25.8 mm 因?yàn)?x 70 , As= 0.0 mm*mm 驗(yàn)算最小配筋率 0.0/1050.0/1015.0= 0.0000 0.002 , 不滿足 As=0.002 x1050.0 x1015.0=

17、2131.5 mm*mm X向?qū)嵟?20 + 1712 (2)按Y向偏心受壓構(gòu)件計(jì)算 M=fabs( 0.00 + -4.43 x( 1.20- 600.0/1000.0)= 2.658 kN*m F= NC_1/2= 322.10 kN e0= 8.252 mm ea= 0.12 x(0.3 x1015.0- 8.252)= 35.550 mm ei=e0+ea= 43.802 mm e=533.802 mm x=F/fc/b=1000 x 644.19/11.9/1050.0= 25.8 mm 因?yàn)?x 70 , As= 0.0 mm*mm 驗(yàn)算最小配筋率 0.0/1050.0/1015.

18、0= 0.0000 0.002 , 不滿足 As=0.002 x1050.0 x1015.0= 2131.5 mm*mm Y向?qū)嵟?20 + 1712 箍筋實(shí)配 61803.3 構(gòu)件設(shè)計(jì)構(gòu)件設(shè)計(jì)首先是材料的選擇. 比較常用的是Q235和Q345. 當(dāng)強(qiáng)度起控制作用時(shí),可選擇Q345;穩(wěn)定控制時(shí),宜使用Q235.通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理.經(jīng)濟(jì)考慮,也可以選擇不同強(qiáng)度鋼材的焊接組合截面（翼緣Q345，腹板Q235）另外，焊接結(jié)構(gòu)宜選擇Q235B或Q345B當(dāng)前的結(jié)構(gòu)軟件,都提供截面驗(yàn)算的后處理功能。部分軟件可以將不通過的構(gòu)件，從給定的截面庫里選擇加大一級(jí)自動(dòng)重新驗(yàn)算，直至通過，如sap

19、2000等。上述計(jì)算的用量如表1.1表1.14 深化設(shè)計(jì)4.1、深化設(shè)計(jì)目的 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的目的主要體現(xiàn)以下方面： （1）、通過深化設(shè)計(jì)，將原設(shè)計(jì)的施工圖紙轉(zhuǎn)化為工廠標(biāo)準(zhǔn)的加工圖紙，使桿件和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行歸類編號(hào)，加工形成流水加工，大大提高加工進(jìn)度。 （2）、通過深化設(shè)計(jì)，得出桿件的實(shí)際應(yīng)力比，比較原設(shè)計(jì)使有的截面，使桿件的截面可以適當(dāng)進(jìn)行改進(jìn)，以降低結(jié)構(gòu)的整體用鋼量。 （3）、通過深化設(shè)計(jì)，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體安全性和重要節(jié)點(diǎn)的受力進(jìn)行驗(yàn)算，確保所有的桿件和節(jié)點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)要求，確保結(jié)構(gòu)使用安全。 （4）、通過深化設(shè)計(jì)，對(duì)桿件和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)造的施工優(yōu)化，使桿件和節(jié)點(diǎn)在實(shí)際的加工制作和安裝過程中能夠變得更加合理

20、，提高加工效率和加工安裝精度。 4.2、詳圖軟件的選定 深化設(shè)計(jì)出圖軟件可采用的有AUTOCAD、Tekla Structures、PKPM-STXT、等詳圖制圖軟件。均能進(jìn)行三維建模，各自有各自的特點(diǎn)。 Tekla Structures在賦予構(gòu)件截面特性、實(shí)現(xiàn)單線實(shí)體化方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，不但速度快，而且可以對(duì)其截面特性進(jìn)行詳細(xì)直觀的描述。XSTEEL主要適用于規(guī)則的多、高層結(jié)構(gòu)，其對(duì)曲線形構(gòu)件的建模是通過短折線來近似模擬，而其節(jié)點(diǎn)類型也均是針對(duì)多、高層結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)置的。 AUTOCAD無論是平面、還是三維空間，繪圖建模功能均很強(qiáng)大，其在實(shí)現(xiàn)單線、實(shí)體等方面都有獨(dú)特的功能，針對(duì)異型構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)方

21、面更能體現(xiàn)其優(yōu)越性，針對(duì)弧形構(gòu)件可以非常準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)。該軟件的應(yīng)用也復(fù)合常規(guī)公司的建模深化習(xí)慣。 PKPM-STXT三維空間實(shí)體建模也簡(jiǎn)捷易用。 本工程基于實(shí)際情況和公司慣例，采用Tekla Structures建模，AUTOCAD調(diào)圖4.3、深化設(shè)計(jì)出圖一般工程深化設(shè)計(jì)范圍主要包括以下內(nèi)容： （1）、結(jié)構(gòu)整體驗(yàn)算，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化； （2）、鋼結(jié)構(gòu)與土建混凝土相搭接的所有埋件的深化設(shè)計(jì)； （3）、柱、梁構(gòu)件等鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)； （4）、節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)（包括節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化、深化）； （5）、附屬構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。 3、深化設(shè)計(jì)的成果內(nèi)容及圖紙表達(dá)的深度 （1）、深化設(shè)計(jì)的成果至少（但不限于）包括以

22、下內(nèi)容： 、圖紙目錄； 、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明； 、構(gòu)件清單； 、三維軸側(cè)圖； 、平、立面布置圖（必要時(shí)要作出剖面布置圖）； 、構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)加工詳圖； 、零件詳圖； 、其他需要表達(dá)的內(nèi)容。 （2）、深化設(shè)計(jì)圖紙的表達(dá)至少（但不限于）要達(dá)到如下要求的深度： 、圖紙目錄，圖紙清單至少應(yīng)包含以下內(nèi)容： 應(yīng)注明詳圖號(hào)； 構(gòu)件號(hào)、數(shù)量、重量、構(gòu)件類別； 圖紙的版本號(hào)以及提交的日期； 其它資料。 、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明，主要應(yīng)包含以下內(nèi)容： 工程概況及設(shè)計(jì)依據(jù)（主要為遵照的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范、規(guī)程）； 鋼材、焊接材料、螺栓、涂料等材料選用說明及依據(jù)； 加工、制作、安裝及涂裝（包括防火）的技術(shù)要求和說明； 焊接、除銹、涂

23、裝等工藝的質(zhì)量要求； 加工、制作、安裝及涂裝（包括防火）需要特別強(qiáng)調(diào)的事宜； 安裝料表，編制布置圖，如圖1-1所示： 圖1-1Tekla可以自動(dòng)生成構(gòu)件詳圖、零件詳圖以及整體布置 圖。在出圖前，應(yīng)先把圖紙屬性統(tǒng)一調(diào)整，比如尺寸標(biāo)注、文本標(biāo)識(shí)等，這樣出來的圖紙就不會(huì)因?yàn)闃?biāo)識(shí)太小而影響加工。出加工詳圖有兩種方法，一是可以選中構(gòu) 件全部出圖，統(tǒng)一調(diào)圖；二是可以先出一張構(gòu)件圖調(diào)好圖紙以后，再把相似構(gòu)件克隆出來?？寺『玫膱D紙需檢查孔尺寸偏移，剖面符號(hào)偏移，零件標(biāo)記錯(cuò)位或消失，多尺寸，少尺寸等，有時(shí)比新標(biāo)一張圖紙還要仔細(xì)的檢查。出圖后的部分圖紙，圖1-2，圖1-4圖1-2圖1-34.4、深化設(shè)計(jì)保證措施深化設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)工程中的一個(gè)關(guān)鍵工序，必須在保證質(zhì)量的同時(shí)，兼顧加工制作和安裝的工期進(jìn)度，因此