加油站網(wǎng)架結構畢業(yè)設計計算書

1、濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘要及關鍵詞 摘要 本次畢業(yè)設計為合肥地區(qū)加油站鋼結構設計，此次設計主要進行的是結構設計部分。本次設計過程主要分為三個階段： 首先，根據(jù)設計任務書對本次設計的要求，通過查閱資料和相關規(guī)范確定出結構設計的基本信息，其中包括荷載信息、工程地質條件等。 然后，根據(jù)設計信息和功能要求進行結構選型并利用空間結構分析設計軟件MST2008進行初步設計。本次設計主體結構形式采用正放四角錐網(wǎng)架結構，節(jié)點形式采用焊接球節(jié)點，支撐形式采用四根鋼柱下弦支撐，基礎形式采用柱下混凝土獨立基礎。 最后，通過查閱相關規(guī)范和案例進行檁條、節(jié)點、支座等部分的設計，并通過整理分析得出的數(shù)據(jù)，進行了桿

2、件、結構位移等的相關驗算，最終確定了安全、可行、經(jīng)濟的結構模式。 關鍵詞 結構設計，網(wǎng)架結構，構件驗算ABSTRACT and KEYWORDSAbstract The graduation project is the design of a steel structure of the gas station in Hefei City. And this design is mainly for structure design. The design process is mainly divided into three stages:First, According to the

3、requirement of the design specification for the design, through access to information and the relevant specification to determine the basic information of the structural design, including load information, engineering geological conditions, etc.Second, According to the needs of design information an

4、d function structure selection and use of space structure analysis and design software MST2008 for preliminary design. The design of the main structure form using four square pyramid space truss structure, welding ball node form, adopt four pillar of steel bottom chord support, support form using co

5、ncrete independent foundation under column.Finally, through cases refer to the relevant specification and purlin, node, bearing and other parts of the design, and through the analysis of data, carried on the bar, the structure displacement, etc. The related calculation, finally determine the structu

6、re of a safe, feasible and economic mode.Keywords Structural design, bar and node calculation, component checking前言隨著近年來國民經(jīng)濟和交通運輸?shù)牟粩喟l(fā)展，國內各類車輛數(shù)量的不斷增加，同時又沒有找到合適的新能源的情況下，化石能源依然是現(xiàn)在所使用的主要能源，致使近年來加油站的數(shù)量逐漸增加，不僅有國營加油站，而且私營企業(yè)加油站的數(shù)量也不斷增加。審視國內的成品油市場環(huán)境，一個微妙的變化日漸清晰，那就是作為成品油銷售最前端的加油站被推到了市場的最前沿。本次設計為206國道安徽合肥境內加油站

7、鋼結構設計。設計資料按照安徽省合肥市地區(qū)相應規(guī)范查取，相關地質資料及其他設計要求均按照設計任務書確定，并按照相應設計規(guī)范查取。本次結構設計內容主要包括加油站頂棚設計、柱的設計、基礎設計以及檁條和支座的設計。按照本次設計任務書的設計要求，本次設計加油站頂棚采用正放四角錐網(wǎng)架結構形式，截面材料選用Q235鋼管，節(jié)點形式采用焊接球節(jié)點；網(wǎng)架支撐形式采用4根鋼柱支撐；基礎采用柱下混凝土獨立基礎；檁條形式為C型（內卷邊槽鋼）截面形式，為了結構具有較大安全儲備，在檁條設計時按照簡支檁條進行設計。在進行加油站結構設計過程中，既充分考慮了結構的安全性能設計，又考慮到用料的經(jīng)濟性，以及加油站的日常使用的要求。在

8、形狀、朝向、通風、采光、日照等問題上，均設計時按有關設計規(guī)范要求做了相應的考慮。1、結構設計基本資料1.1 工程概況206 國道為國家骨干公路，始于山東省威海市，途經(jīng)江蘇、安徽、江西，終于廣東省汕頭市潮汕路路口，全長 2440 公里。圖1.1本次設計為206國道加油站鋼結構設計，建設地點在206國道A段安徽省合肥市境內。1.2 設計基本條件1.建筑結構的安全等級和設計使用年限（1）查建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068-2001 建筑結構的安全等級：一級（2）設計合理使用年限：50年（3）查建筑抗震設防分類標準GB50223-95 建筑抗震設防類別：乙類查建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007

9、-2011 地基基礎設計等級：丙類2. 建筑場地工程地質資料1) 按“巖土工程勘察報告”，該工程場地主要地形概況為:圖1.2選用第 2 層粉土做持力層，地基承載力特征值 fak=180kPa；2)根據(jù)地質工程報告：地下水,無侵蝕性,最高水位距地表 10m。3)場地土類型為中硬土,建筑場地類別為類.3. 氣候條件基本風壓值、基本雪壓值按照參考文獻1取值,地面粗糙程度 B 類4. 抗震設防要求本地區(qū)抗震設防烈度、設計基本地震加速度、設計地震分組按照參考文獻2取值。5. 結構形式鋼罩棚采用正放四角錐網(wǎng)架結構，節(jié)點形式采用焊接球節(jié)點，支承柱采用12m高的鋼管柱。6. 平面布置圖圖1.31.3 本次畢業(yè)

10、設計主要內容1. 鋼網(wǎng)架結構：結構平面布置、結構計算簡圖、荷載計算、截面尺寸確定、結構內力分析、內力組合、構件截面設計、變形驗算、檁條及屋面板設計驗算。2. 支承柱及基礎設計支承柱平面布置、根據(jù)上部結構計算結果對支承柱進行設計驗算。根據(jù)計算模型繪制柱腳大樣圖。3. 下部結構基礎平面布置、根據(jù)上部結構計算結果計算基礎荷載，根據(jù)荷載及地質情況進行柱下獨立基礎的設計及驗算。4. 結構設計計算說明書內容：工程概況及設計、主要結構構件的詳細計算書等。5. 結構施工圖設計包括 上、下弦桿件布置圖，腹桿布置圖，球節(jié)點布置圖，支承柱布置圖，柱與球節(jié)點連接大樣圖，柱腳大樣圖，基礎大樣圖等。2、結構選型與初步設計

11、2.1 設計資料該網(wǎng)架設計采用平面網(wǎng)架結構，網(wǎng)架尺寸為20000mm30000mm，網(wǎng)架采用正放四角錐形式，支撐方式采用四根鋼柱支撐，支座位于下弦節(jié)點。屋面排水坡度為，屋面板為壓型鋼板，網(wǎng)架所用的桿件材料為Q235鋼。2.2 網(wǎng)架形式及幾何尺寸1.網(wǎng)架高度：f=1.41m。2.網(wǎng)格尺寸：上下弦桿網(wǎng)格尺寸均為2000mm2000mm。3.網(wǎng)架平面布置圖如下：圖2.1網(wǎng)架立面圖：圖2.2網(wǎng)格尺寸：圖2.32.3 網(wǎng)架結構上的作用2.3.1靜荷載屋面板自重：0.12KN/m注：本次設計屋面板采用彩色鋼板波形瓦，材料為0.6mm厚彩色鋼板，自重0.12KN/m。2.檁條自重（預估值）：0.15KN/m

12、 恒載：0.27KN/m2.3.2活荷載1.風荷載基本風壓w0：查建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012附錄E 表E.5得合肥地區(qū)基本風壓為0.35 KN/m。 風振系數(shù)bz ：由建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012 8.4.1“對于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋，以及基本自振周期T大于0.25s的各種高聳結構，應考慮風壓脈動對結構產(chǎn)生順風向風振的影響?！保时敬卧O計風振系數(shù)取1。風壓高度變化系數(shù)mz：查建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012 表8.2.1得本次結構設計的風壓高度變化系數(shù)為1.06。風荷載體型系數(shù)ms：查建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012 表8.3.1項次

13、27得體形系數(shù)為 迎風面-1.3 背風面-0.7風荷載標準值： 迎風面 k= w0 bz mz ms 式（2-1） =0.35x1x1.06x（-1.3）=-0.48 KN/m() 背風面 k= w0 bz mz ms =0.35x1x1.06x（-0.7）=-0.26 KN/m()2.雪荷載基本雪壓SO：0.60 KN/m屋面積雪分布系數(shù)r：1.0雪荷載標準值： Sk=r SO 式（2-2） =0.60 x1.0=0.60 KN/m3.屋面均布活荷載標準值（按荷載規(guī)范不上人屋面選用）：0.5 KN/m根據(jù)建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012 5.3.3規(guī)定，不上人屋面的屋面均布活荷載，可

14、不與風荷載和雪荷載同時組合，故活荷載只需考慮雪荷載（0.6KN/m）。2.3.3地震作用查荷載規(guī)范可得:1.抗震設防烈度：7度2.設計基本地震加速度：0.10g3.設計地震分組：第一組注：根據(jù)規(guī)范有關規(guī)定，當抗震設防烈度小于8度時此次設計的網(wǎng)架結構可不予考慮地震作用。2.3.4荷載組合工況1：1.35*恒+1.4*0.7*max（屋面活，雪荷載）工況2：1.2*恒+1.4*max（屋面活，雪荷載）工況3：1.0*恒+1.4*左風荷載 工況4：1.0*恒+1.4*右風荷載 3、結構設計與驗算3.1 檁條設計1.設計資料采用規(guī)范：冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范 GB 50018-2002檁條跨度為4m，

15、檁條間距為2m；檁條跨度不大于4m，故不布置拉條；屋面板采用彩色鋼板波形瓦，0.6mm厚彩色鋼板，自重0.12KN/m屋面的坡度角為3.43度；檁條按簡支構件模型計算；屋面板能阻止檁條的側向失穩(wěn)；檁條立面布置圖：圖3.1檁條計算簡圖：圖3.22.按檁條高度，從而初選C形檁條采用C-120*50*20*2.5截面，材料為Q235；（1）截面參數(shù) A(cm2)=5.98 e0(cm)=4.03Ix(cm4)=129.4 ix(cm)=4.65Wx(cm3)=21.57Iy(cm4)=20.96 iy(cm)=1.87Wy1(cm3)=12.28Wy2(cm3)=6.36It(cm4)=0.1246

16、Iw(cm6)=660.9（2）荷載標準值恒載：面板自重: 0.12kN/m2檁條自重: 0.04694kN/m活載：屋面活載: 0.5kN/m2雪荷載: 0.6kN/m 風載：基本風壓: 0.35kN/m2體型系數(shù)-1.3，風壓高度變化系數(shù)1.1風振系數(shù)為1；風壓綜合調整系數(shù)1.05；風載標準值：-1.31.111.050.35=-0.5005kN/m2；注：根據(jù)建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012 5.3.3規(guī)定，不上人屋面的屋面均布活荷載，可不與風荷載和雪荷載同時組合，故活荷載只需考慮雪荷載（0.6KN/m）。（3）荷載組合 恒載：qd=0.122+0.04694=0.2869kN/

17、m 活載：ql=0.62=1.2kN/m 風載：qw=-0.50052=-1.001kN/m工況1:1.2x永久荷載+1.4x屋面活荷載標準值：1x0.2869+1x1.2=1.4869 kN/m設計值：q =1.2x0.2869+1.4x1.2=2.0243kN/m qx=q*sin3.43=0.1211 kN/m qy=q*cos3.43=2.0207 kN/m工況2:1.0 x永久荷載+1.4x風吸力荷載標準值：1x0.2869+1x（-1.001）=-0.7141 kN/m設計值：q =1x0.2869+1.4x（-1.001）=-1.1145 kN/m qx=q*sin3.43=-0

18、.067 kN/m qy=q*cos3.43=-1.1125 kN/m（4）內力分析經(jīng)分析可知，由第一種荷載組合引起的內力起控制作用。對X軸，檁條跨中最大彎矩： Mx=1/8x2.0207x4x4=4.0414 kNm對Y軸，檁條跨中最大負彎矩： My=1/8x0.1211x4x4=0.2422 kNm（5）截面驗算： 有效截面的計算根據(jù)GB 50018規(guī)范規(guī)定，當h/b3.0時 b/t31 式（3-1a）當3.0h/b3.3時 b/t28.5 式（3-1b）h/b=120/50=2.43.0，b/t=50/2.5=2031且 a/t=20/2.5=86.3 故檁條全截面有效。強度驗算圖3.3

19、由于屋面系壓型鋼板與檁條牢固連接，能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉，故可只對檁條進行強度驗算（檁條跨中最大彎矩、引起的截面正應力符號如上圖所示）根據(jù)公式 公式（3-2） 不滿足要求。故 截面規(guī)格C-120*50*20*2.5不合適。 3.對截面進行調整，再次選擇C-120*60*20*3截面的C型鋼作為檁條。（1）截面參數(shù)A(cm2)=7.65 e0(cm)=4.87Ix(cm4)=170.68ix(cm)=4.72Wx(cm3)=28.45Iy(cm4)=37.36 iy(cm)=2.21Wy1(cm3)=17.74Wy2(cm3)=9.59 It(cm4)=0.2296Iw(cm6)=1153.2

20、（2）荷載標準值恒載：面板自重: 0.12kN/m2檁條自重: 0.06005kN/m活載：屋面活載: 0.5kN/m2雪荷載: 0.6kN/m施工荷載: 1kN風載：基本風壓: 0.35kN/m2體型系數(shù)-1.3，風壓高度變化系數(shù)1.1風振系數(shù)為1；風壓綜合調整系數(shù)1.05；風載標準值：-1.31.111.050.35=-0.5005kN/m2；注：根據(jù)建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012 5.3.3規(guī)定，不上人屋面的屋面均布活荷載，可不與風荷載和雪荷載同時組合，故活荷載只需考慮雪荷載（0.6KN/m）。（3）荷載組合恒載：qd=0.122+0.06005=0.3kN/m 活載：ql=0

21、.62=1.2kN/m 風載：qw=-0.50052=-1.001kN/m工況1:1.2x永久荷載+1.4x屋面活荷載標準值：1x0.3+1x1.2=1.5 kN/m設計值：q =1.2x0.3+1.4x1.2=2.04kN/m qx=q*sin3.43=0.1221 kN/m qy=q*cos3.43=2.0363 kN/m工況2:1.0 x永久荷載+1.4x風吸力荷載標準值：1x0.3+1x（-1.001）=-0.7001 kN/m設計值：q =1x0.3+1.4x（-1.001）=-1.1014 kN/m qx=q*sin3.43=0.066 kN/m qy=q*cos3.43=1.09

22、94 kN/m（4）內力分析經(jīng)分析可知，由第一種荷載組合引起的內力起控制作用。對X軸，檁條跨中最大彎矩： Mx=1/8x2.0363x4x4=4.0726 kNm對Y軸，檁條跨中最大負彎矩： My=1/8x0.1221x4x4=0.2442 kNm（5）截面驗算： 有效截面的計算根據(jù)GB 50018規(guī)范規(guī)定，當h/b3.0時 b/t31 當3.0h/b3.3時 b/t28.5 h/b=120/60=23.0，b/t=60/3=2031且 a/t=20/3=6.76.3 故檁條全截面有效。強度驗算圖3.4由于屋面系壓型鋼板與檁條牢固連接，能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉，故可只對檁條進行強度驗算（檁條跨

23、中最大彎矩、引起的截面正應力符號如上圖所示）根據(jù)公式 滿足要求。剛度驗算 公式（3-3） 滿足要求。故 檁條選用C-120*60*20*3截面，材料為Q235。檁條平面布置圖：圖3.5圖3.63.2 網(wǎng)架內力計算與截面選擇荷載取值： 恒載0.27kN/；活載0.6kN/；風載-0.5kN。 由空間結構分析設計軟件MST進行桿件荷載及其他設計信息導入，對結構的相應的節(jié)點施加作用，利用軟件設計分析。2. 內力計算及截面選擇內力計算及截面選擇采用空間結構分析設計軟件MST2008程序計算。計算網(wǎng)架自重時，為了安全考慮，使結構在使用過程中具有較大的安全儲備，把檁條自重假定為一個較大值進行前期計算，整個

24、網(wǎng)架重量由計算機計算得出。合肥地區(qū)抗震設計7度設防，考慮網(wǎng)架自身特點，不考慮計算地震作用。為了方便檢查計算模型級計算結果的正確性，先要明白網(wǎng)架的受力特點；上弦桿大部分桿件主要受壓，支座上方桿件主要受拉，中間部分壓力較大，邊緣部分拉力較?。桓箺U即有受拉桿件又有受壓桿件；下弦桿大部分桿件主要受拉，支座附近桿件主要受壓，中間部分拉力較大，邊緣部分壓力較??；由于支座約束設置對稱，所以對稱桿件、對稱支座所受的力也對稱，而且對稱的節(jié)點、對稱支座的位移也對稱。桿件的選擇是由計算機軟件自動優(yōu)選初步得出，同時有根據(jù)有關規(guī)范（JGJ7-2010 空間網(wǎng)格結構技術規(guī)程 5.1.4 桿件截面最小尺寸應根據(jù)結構的跨度與

25、網(wǎng)格大小按計算確定，普通角鋼不宜小于L50 x3，鋼管不宜小于48x3。對大、中跨度空間網(wǎng)格結構，鋼管不宜小于60 x3.5。）規(guī)定，以及施工、加工方便等各方面的綜合考慮，對網(wǎng)架結構材料規(guī)格的選擇進一步優(yōu)化、改進而得出最后結果。下面是軟件的計算結果：本工程主要材料類型：Q235鋼管荷載組合： 工況1： 1.35*恒+1.4*0.7*max（屋面活，雪荷載） 工況2： 1.2*恒+1.4*max（屋面活，雪荷載） 工況3： 1.0*恒+1.4*左風荷載 工況4： 1.0*恒+1.4*右風荷載 經(jīng)MST計算，并進一步優(yōu)化所得的網(wǎng)架結構設計材料選擇如下：表3-1網(wǎng)架桿件材料表桿件編號規(guī)格理論長度下料

26、長度數(shù)量桿重F1a1502.50199719975843507S1a2502.50200020003251955S1a3502.50200020002631582F2a1603.501997199716160X2a2603.502000200012120A4a129920.0120001200046784總計1204141083.3 網(wǎng)架結構的桿件驗算經(jīng)過在MST軟件中建模、荷載和約束信息及工況組合的輸入、結構模型計算等過程，通過計算機算出各種工況下結構受力情況，并通過單元詳細查得上弦、腹桿、下弦在各個工況下的內力情況，并選出受力最大桿件進行驗算，進一步確保結構的安全性和經(jīng)濟性。3.3.1 上

27、弦桿驗算在MST軟件中查得，在上弦桿件中，所受拉力最大的桿和壓力最大的桿分別是78號桿和232號桿。1. 壓力最大的桿單元號：232 單元長度： 2m截面特性： 材料Q235 圓管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面類型：b類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：=0.501 回轉半徑：各工況組合下的軸力工況一： N=-16.5kN 工況二： N=-19.2kN工況三： N=-1.3kN 工況四： N=4.2kN可見，對于232號桿件最大壓力為-19.2kN。截面驗算 剛度驗算： 式（3-

28、4） 故，滿足剛度要求。 穩(wěn)定驗算： 由，查表得 則 式（3-5） 滿足要求。2. 拉力最大的桿單元號：78 單元長度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圓管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面類型：b類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：=0.501 回轉半徑：（3）各工況組合下的軸力工況一： N=63kN 工況二： N=74.4kN工況三： N=3.6kN 工況四： N=-15.6kN可見，對于78號桿件最大拉力為74kN。（4）截面驗算 剛度驗算： 故，滿足剛度要求。強度驗算：

29、 則=215N/mm滿足要求。3.3.2 下弦桿驗算經(jīng)MST軟件中查得，在下弦桿件中，所受拉力最大的桿和壓力最大的桿分別是541號桿和533號桿。1. 壓力最大的桿（1）單元號：533 單元長度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圓管60*3.5 A=621mm2 Ix=248849mm4 Iy=278849mm4 Wx=8295mm4 Wy=8295mm4 Ixy=497699mm4 截面類型：b類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：=0.638 回轉半徑：（3）各工況組合下的軸力工況一： N=-48.6kN 工況二： N=-56.7kN工況三： N=-2.7kN 工況四： N=11.7kN可見，對于5

30、33號桿件最大壓力為-56.7kN。（4）截面驗算 剛度驗算： 故，滿足剛度要求。 穩(wěn)定驗算： 由，查表得 則=215N/mm 滿足要求。2. 拉力最大的桿（1）單元號：541 單元長度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圓管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面類型：b類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：=0.501 回轉半徑：（3）各工況組合下的軸力工況一： N=14.4kN 工況二： N=16.8kN工況三： N=0.9kN 工況四： N=-3.7kN可見，對于541號桿件最大

31、拉力為16.8kN。（4）截面驗算 剛度驗算： 故，滿足剛度要求。強度驗算： 則=215N/mm滿足要求。3.3.3 腹桿驗算經(jīng)MST軟件中查得，在腹桿中，所受拉力最大的桿和壓力最大的桿分別是978號桿和1036號桿。1. 壓力最大的桿（1）單元號：1036 單元長度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圓管60*3.5 A=621mm2 Ix=248849mm4 Iy=278849mm4 Wx=8295mm4 Wy=8295mm4 Ixy=497699mm4 截面類型：b類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：=0.638 回轉半徑：（3）各工況組合下的軸力工況一： N=-62.8kN 工況二： N=-73

32、.2kN工況三： N=-4.6kN 工況四： N=16.3kN可見，對于533號桿件最大壓力為-73.2kN。（4）截面驗算剛度驗算： 故，滿足剛度要求。穩(wěn)定驗算： 由，查表得 則=215N/mm 滿足要求。2. 拉力最大的桿（1）單元號：978 單元長度： 2m（2）截面特性： 材料Q235 圓管50*2.5 A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面類型：b類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：=0.501 回轉半徑：（3）各工況組合下的軸力工況一： N=23.7kN 工況二： N=27.6kN工況三：

33、 N=0.7kN 工況四： N=-4.9kN可見，對于978號桿件最大拉力為27.6kN。（4）截面驗算 剛度驗算： 故，滿足剛度要求。強度驗算： 則=215N/mm滿足要求。3.4 焊接球節(jié)點設計本次結構設計的節(jié)點形式采用焊接空心球節(jié)點連接形式，鋼球及桿件所用材料均為Q235鋼，焊條為E43系列型焊條，手工焊接。受壓空心球節(jié)點連接設計與計算圖3.7（1）空心鋼球的設計與計算空心鋼球外徑的確定腹桿與下弦桿軸線間的夾角為60度下弦桿與腹桿外徑之和: 60+60=120mm由鋼結構連接點設計手冊表6-2查得空心鋼球的最小外徑： d=143mm空心球壁厚的確定按構造要求取空心球的壁厚： 143/30

34、=4.8mm 取5mm。根據(jù)構造要求，無需在空心球內設環(huán)形加筋肋。空心球承載力設計值計算受壓空心球的承載力設計值，由 式（3-6） 空心球的連接焊縫空心鋼球采用焊接成型，其連接焊縫采用完全焊透的坡口對接焊縫。鋼管桿件與空心球的連接焊縫計算下弦桿與空心球的連接，腹桿與空心球的連接，均采用完全焊透的坡口對接焊縫連接，此時視焊縫與母材等強度，不必進行焊縫的強度計算。受拉空心球節(jié)點連接設計與計算圖3.8 （1）空心鋼球的設計與計算空心鋼球外徑的確定腹桿與下弦桿軸線間的夾角為60度下弦桿與腹桿外徑之和: 50+50=100mm由鋼結構連接點設計手冊表6-2查得空心鋼球的最小外徑： d=124mm空心球壁

35、厚的確定按構造要求取空心球的壁厚： 124/30=4.1mm 取5mm。根據(jù)構造要求，無需在空心球內設環(huán)形加筋肋。 空心球承載力設計值計算受拉空心球的承載力設計值，由 式（3-7） 空心球的連接焊縫空心鋼球采用焊接成型，其連接焊縫采用完全焊透的坡口對接焊縫。鋼管桿件與空心球的連接焊縫計算下弦桿與空心球的連接，腹桿與空心球的連接，均采用完全焊透的坡口對接焊縫連接，此時視焊縫與母材等強度，不必進行焊縫的強度計算。3.5 柱腳設計利用PKPM2005進行柱腳設計，設計結構如下：采用鋼截面: 鋼管截面 D*T= 299X20 鋼管柱剛接柱腳 柱腳連接為 外露式柱腳無錨栓支承托座 柱腳受力: 柱腳底板剪

36、力驗算滿足，不需要設抗剪連接件 柱腳混凝土受力驗算: 柱腳設計彎矩Mx (kN.m) : 0.00 柱腳設計彎矩My (kN.m) : 73.00 柱腳設計軸力N (kN) : 216.40 柱腳設計剪力V (kN) : 7.30 柱腳混凝土受力驗算: 柱腳混凝土最大壓應力Sigma (N/mm2) : 4.21 柱腳混凝土標號 : C20 柱腳混凝土軸心抗壓強度設計值 Fc (N/mm2): 9.60 Sigma = Fc，設計滿足 柱腳底板鋼號: Q235 柱腳底板尺寸: B x H x T = 600 x 600 x 20 柱與底板的焊縫采用 對接焊縫 柱腳錨栓: 柱腳錨栓鋼號: Q23

37、5 控制錨栓拉力的柱腳設計彎矩Mx (kN.m) : 0.00 控制錨栓拉力的柱腳設計彎矩My (kN.m) : 73.00 控制錨栓拉力的柱腳設計軸力N (kN) : 216.40 錨栓最大拉應力 (N/mm2): 47.96 錨栓抗拉承載力設計值Ntb (kN): 49.35 錨栓最大拉力Nt (kN): 16.90 Nt Ntb，設計滿足 錨栓直徑 D = 24 錨栓墊板尺寸 B x T = 80 x 14 錨栓環(huán)向總數(shù)量 = 8 錨栓中心距底板邊距離 = 0 柱腳加勁肋： 環(huán)向加勁肋數(shù)量 = 8柱腳大樣圖：圖3.93.6 鋼柱設計與驗算1. 參考規(guī)范鋼結構設計規(guī)范GB 50017-20

38、03,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003. 5.2.1彎矩作用在主平面內的拉彎構件和壓彎構件，其強度聽按下列規(guī)定計算 式（3-8） 式中、與截面模量相應的截面塑性發(fā)展系數(shù)應按表5.2.1采用 查表項次6的 =1.15其中，N=216.4kN An=17530mm2 Mx=0 My=73kNm Wnx=Wny=1146799mm4則左邊為 滿足要求。參考規(guī)范鋼結構設計規(guī)范5.2.2 彎矩作用在對稱軸平面內（繞x）的實腹式壓彎構件，其穩(wěn)定性應按下列規(guī)定計算 式（3-9）式中 N所計算構件段范圍內的軸心壓力； 參數(shù)，； 彎矩作用在平面內的軸心受壓構件穩(wěn)定系數(shù)； 所計算構件段范圍內的最大彎矩； 在彎矩

39、作用平面內對較大受壓纖維的毛截面模量； 等效彎矩系數(shù)，應按下列規(guī)定采用： 1）框架柱和兩端支撐的構件：無橫向荷載作用時，：，M1和M2為端彎矩，使構件產(chǎn)生同向曲率時取正號；使構件產(chǎn)生反向曲率取負號，；有端彎矩和橫向荷載同時作用時；使構件產(chǎn)生同向曲率時，=1.0；使構件產(chǎn)生反向曲率時=0.85；無端彎矩但有橫向荷載作用時，=1.0。懸臂構件和未考慮二階效應的無支撐純框架個弱支撐框架柱，=1.0。其中， N=216.4kN =0.777 A=17530mm2 =1.0 Mx=73kNm W1x=1146799mm4 式左 f=215N/mm2剛度驗算經(jīng)MST單元詳細功能查得剛度滿足要求。4. 柱頂

40、位移驗算： 經(jīng)MST圖形顯示功能查得結構水平位移如下：圖3.10由上圖知，柱頂在y方向的位移為35mm。查規(guī)范得鋼柱的容許撓度為，故滿足要求。3.7鋼筋混凝土獨立基礎設計1. 設計基本信息（1）建筑場地的工程地資料:圖3.11荷載信息經(jīng)MST對結構的綜合分析，根據(jù)各種工況組合情況，可得到結構的支座反力，即基礎的基礎頂面荷載如下：軸向壓力 216.4kN 水平荷載 7.3kN 力矩 73kNm（3）計算所需參數(shù)基地承載力特征值Fk(kPa): 180.0寬度地基承載力特征值修正系數(shù) b: 0.3深度地基承載力特征值修正系數(shù) d: 1.6基底以下土的重度(或浮重度) (kN/m3): 18.2基底

41、以上土的加權平均重度 m(kN/m3): （19.0 x0.3+18.2x1.7）/2=18.3承載力修正用基礎埋置深度 d(m): 22按地基持力層承載力計算基地尺寸（1）地基承載力深度修正 fa = fakdm(d0.5) 式（3-10） =180+1.6x18.3x（2-0.5） =223.68kPa由于基礎埋深范圍內沒有地下水，hw=0.由 式（3-11）得底面寬度為： 取b=1.1m。因b3m，無需作寬度修正。（2）考慮荷載偏心，將基底面積初步增大40%，由 式（3-12） 取基底長短邊之比n=l/b=2，于是由 式（3-13） 式（3-14） 取b=1.2m l= nb =2x1.

42、2=2.4m因b=1.2m3m，故fa無需作寬度修正。驗算偏心距e基底處的總豎向力： Fk+Gk=216.4+201.22.42=331.6kN基底處的總力矩： Mk=73+7.32=87.6kNm偏心距： e=Mk/（Fk+Gk）=87.6/331.6=0.26ml/6=0.4m (可以)驗算基底最大壓力pkmax 式（3-15） （可以）所以基底尺寸為1.2m2.4m。柱下獨立基礎設計該結構基礎形式采用柱下階梯型混凝土獨立基礎，混凝土采用C20普通混凝土，鋼筋采用HRB235級鋼筋。計算基底凈反力設計值相應于荷載效應基本組合的地基凈反力 pj Pj=F/bl=331.6/（1.22.4）=

43、115.1kPa凈偏心距 e0=M/F=87.6/331.6=0.26m基底最大和最小凈反力設計值 基礎高度柱邊截面柱子結構形式采用鋼柱，材料為Q235鋼管，截面尺寸為299*20取h=500mm，h0=455mm，則 bc+2h0=0.245+20.455=1.155mb=1.2m因偏心受壓，按 式（3-16）其中，pj 為相應于荷載效應基本組合的地基凈反力 h0 為基礎有效高度 hp 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當基礎高度h不大于800mm時，hp取1.0；當h大于等于2000mm時，hp取0.9，其間按現(xiàn)行內插法取。 ft為混凝土軸心抗拉強度設計值該式左邊： 該式右邊： （可以）基礎分

44、兩級，下階h1=250mm，h01=205mm，取l1=1.2m，b1=0.6m。變階處截面 b1+2h01=0.6+20.205=1.01m1.2m沖切力 抗沖切力 經(jīng)驗算，符合要求。（3）配筋計算計算基礎長邊方向彎矩設計值，取-截面，按 式（3-17） 式（3-18） -截面： 比較As1和As，應按As1配筋，現(xiàn)于1.2m寬度范圍內配912，As=1017mm2，且間距135mm，在100mm200mm范圍內，符合構造要求。計算基礎短邊方向彎矩，取-截面?，F(xiàn)已算的Pj=115.1kPa，按 式（3-19） -截面： 故，需按構造要求配筋，配1310，As=942mm2。配筋圖如下：圖3.

45、123.7網(wǎng)架變形驗算由MST軟件算得網(wǎng)架結構各節(jié)點豎向位移如圖：圖3.13圖3.14根據(jù)空間網(wǎng)格結構技術規(guī)程JGJ7-2010圖3.15圖3.16所以，本次設計的跨中容許撓度為；懸挑部分容許撓度為。根據(jù)MST得到的數(shù)據(jù)跨中最大豎向位移為9mm，懸挑部分最大豎向位移為19mm，均滿足容許撓度的要求。結束語 本次畢業(yè)設計是206國道加油站鋼結構設計，該加油站位于安徽省合肥市，是中小型加油站。本次畢業(yè)設計主要進行的是加油站的結構設計部分。 本次設計主要包括網(wǎng)架結構設計、檁條設計、桿件的驗算、節(jié)點的驗算、鋼柱的驗算、基礎設計六部分內容。結構設計時根據(jù)206國道加油站鋼結構設計任務書的有關規(guī)定，以及參

46、考加油站成功案例，確定了本次設計加油站的屋蓋結構為平板網(wǎng)架結構，結構形式為正方四角錐網(wǎng)架，支撐體系為四根鋼柱下弦支撐，并進行結構布置，初步估算、確定結構構件的尺寸。首先，根據(jù)本次設計的荷載信息以及選定的網(wǎng)格尺寸進行檁條的設計。然后利用MST2008軟件對網(wǎng)架結構進行初步設計，并且對軟件桿件材料庫本著施工簡單、加工方便的原則進行人為優(yōu)化，并最終確定桿件材料庫。然后對上弦、下弦和腹桿的受力最大桿件分別進行手算驗算，并且對于鋼柱、節(jié)點也進行手算驗算。最后用MST2008的計算結果中有關支座反力的數(shù)據(jù)，對柱下混凝土獨立基礎部分進行手算設計。 本次畢業(yè)設計有異于我們以往做的課程設計，我們以往的課程設計往

47、往是每門學科分開做的，大部分的設計內容都是與本學科相關的，內容比較單一。而這次設計則不同，他幾乎涵蓋了大學四年所學的所有專業(yè)課程，是對大學四年所學知識的一個大的綜合，有鋼結構的設計、混凝土的設計、基礎的設計，其中還運用了材料力學、結構力學、土力學、房屋建筑學、建筑結構抗震設計等多門課程的相關知識。這次設計既是對大學四年所學知識的鞏固，同時也是對自己的大學四年的總結與成果的考核。在做畢業(yè)設計的過程中，會有很多以前掌握的知識有所遺忘，還有一些知識甚至以前就沒有掌握，不過，最后都通過自己翻書和到圖書館查閱資料得以掌握，對自己大學四年的知識儲備進行查缺補漏，提升了自己，充實了自己。 這次畢業(yè)設計彌補了

48、我的很多知識的空白，作為網(wǎng)架結構的正方四角錐網(wǎng)架體系，在我們本科四年的學習中所涉及的并不多，我們之前了解最多的鋼結構就是桁架結構，對于空間的網(wǎng)架結構并不是太了解。我們之前所做的鋼結構設計也都是平面的鋼結構，是一些輕型門式剛架之類的。這次畢業(yè)設計則讓我接觸到空間網(wǎng)架，彌補了我對于鋼結構的知識的空缺，相信對于我以后的發(fā)展會有莫大的幫助。同時，這次畢業(yè)設計也讓我學會了一個新的鋼結構設計軟件MST2008，一款經(jīng)典的空間網(wǎng)格設計軟件，通過自己跟著網(wǎng)絡教學視頻的學習，我對于這款軟件的掌握也愈加熟練，雖然這個過程經(jīng)歷了很久，但是付出和收獲往往是成正比的，在這個過程中也學會了很多。 這次畢業(yè)設計的最后一的環(huán)

49、節(jié)就是計算機制圖了，然而，對于計算機制圖，我們其實并不陌生。首先，在我們大學四年的課程中，我們開設了相關課程，而且不止一門課程，諸如AutoCAD、天正建筑、PKPM等我們都學過。而且，我們每學期的課程設計基本上都會用到計算機繪圖，偶爾會有手工繪圖。而通過這次畢業(yè)設計，使我對于AutoCAD、天正建筑等建筑設計繪圖軟件的運用變得更加熟練，各項功能的掌握更加嫻熟，致使繪圖的速度和質量較之以前有了很大的提升。 此次畢業(yè)設計涵蓋的知識較為全面，它不僅包括我們專業(yè)所熟知的結構設計內容，同時還有一些建筑設計內容。以使我不僅使我了解了建筑設計的內容與方法，同時也進一步熟悉了結構設計的內容、步驟、方法、計算

50、機程序等等，全面了解了設計的過程；培養(yǎng)了正確運用規(guī)范、手冊、標準圖集以及參考書的能力；建立了建筑設計、結構設計、經(jīng)濟等全面協(xié)調的思想。 畢業(yè)設計即將結束，相信做畢業(yè)設計的這段經(jīng)歷，將成為我們人生中不尋常的一段歷程；在這次設計中所學的知識，也將是我在接下來的人生道路中受益匪淺。雖然這段時間較之大學四年的時光是何其的短暫，但是大學期間的這一段記憶對于我卻是異常深刻。參考文獻1 建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.2 建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.3 空間網(wǎng)格技術規(guī)程JGJ7-2010,北京:中國建筑工業(yè)出版社

51、,2010.4 鋼結構設計規(guī)范GB 50017-2003,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.5 陳紹蕃 顧強主編，鋼結構 (上冊) 鋼結構基礎，北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.6 陳紹蕃主編，鋼結構（下冊）房屋建筑鋼結構設計，北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.7 丁蕓孫主編,網(wǎng)架網(wǎng)殼設計與施工，北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.8 建筑結構地基基礎設計規(guī)范GB 50007-2011,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.9 冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)程GB50018-2002，北京：中國計劃出版，2002.10 網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)范JGJ7-91，北京：中國建筑工業(yè)出版社,1992.11

52、 建筑鋼結構焊接規(guī)程JGJ7-81-2002，北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.12 建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010，北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.13 混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2010，北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.14 張克恭 劉松玉主編,土力學,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.15 莫海鴻 楊小平主編，基礎工程,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.16 建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2011,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.17 李星榮主編鋼結構連接節(jié)點設計手冊,北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014. 附錄：淺談鋼結構現(xiàn)在，鋼以一種或者形式逐

53、漸成為全球應用最廣泛的建筑材料。對于建筑構架，除了很特殊的工程之外，鋼材幾乎已經(jīng)完全取代了木材，總的來說，對于橋梁和結構骨架，鋼也逐漸代替了鑄鐵和煉鐵。最為現(xiàn)代最重要的建筑材料，鋼是在19世紀被引入到建筑中的，鋼實質上是鐵和少量碳的合金，一直要通過費力的過程被制造，所以那時的鋼僅僅被用在一些特殊用途，例如制造劍刃。1856年貝塞麥煉鋼發(fā)發(fā)明以來，剛才能以低價大量獲得。剛最顯著的特點就是它的抗拉強度，也就是說，當作用在剛上的荷載小于其抗拉強度荷載時，剛不會失去它的強度，正如我們所看到的，而該荷載足以將其他材料都拉斷。新的合金又進一步加強了鋼的強度，與此同時，也消除了一些它的缺陷，比如疲勞破壞。鋼

54、作為建筑材料有很多優(yōu)點。在結構中使用的鋼材成為低碳鋼。與鑄鐵相比，它更有彈性。除非達到彈性極限，一旦巴赫在曲調，它就會恢復原狀。即使荷載超出彈性和在很多，低碳鋼也只是屈服，而不會直接斷裂。然而鑄鐵雖然強度較高，卻非常脆，如果超負荷，就會沒有征兆的突然斷裂。鋼在拉力（拉伸）和壓力作用下同樣具有高強度這是鋼優(yōu)于以前其他結構金屬以及砌磚工程、磚石結構、混凝土或木材等建筑材料的優(yōu)點，這些材料雖然抗壓，但卻不抗拉。因此，鋼筋被用于制造鋼筋混凝土混凝土抵抗壓力，鋼筋抵抗拉力。在鋼筋框架建筑中，用來支撐樓板和墻的水平梁也是靠豎向鋼柱支撐，通常叫做支柱，除了最底層的樓板是靠地基支撐以外，整個結構的負荷都是通過

55、支柱傳送到地基上。平屋面的構造方式和樓板相同，而坡屋頂是靠中空的鋼制個構架，又成為三角形桁架，或者鋼制斜掾支撐。一座建筑物的鋼構架設計是從屋頂向下進行的。所有的荷載，不管是恒荷載還是活荷載（包括風荷載），都要按照連續(xù)水平面進行計算，直到每一根柱的荷載確定下來，并相應的對基礎進行設計。利用這些信息，結構設計師算出整個結構需要的鋼構件的規(guī)格、形狀，以及連接細節(jié)。對于屋頂桁架和格構梁，設計師利用“三角剖分”的方法，因為三角形是唯一的固有剛度的結構。因此，格構框架幾乎都是有一系列三角形組成。鋼結構可以分成三大類：一是框架結構。其構件包括抗拉構件、梁構件、柱構件，以及壓彎構件；二是殼體結構。其中主要是軸

56、向應力；三是懸掛結構。其中軸向拉應力是最主要的受力體系。網(wǎng)架結構 這是剛結構最典型的一種。多層建筑通常包括梁和柱，一般是剛性連接或是簡單的通過沿著提供穩(wěn)定性的斜向支撐方向在端部連接。盡管多層建筑是三維的，但通常某個方向即某一維度要比其他維度剛度更大，所以，其有理由被當做是一系列的平面框架。然而，如果一個框架中某一平面上的構建的特性可以影響其他平面的特性，這個框架就必須當做一個三維框架來考慮。網(wǎng)殼結構 在這類結構中，殼體除了參與傳遞荷載外，還有其他實用功能。許多殼體結構中，框架結構也會與殼體一起組合使用。再強和平屋頂上“外殼”構件也和框架結構一起承擔壓力。懸掛結構 在懸掛結構中，張拉索是主要的受

57、力構件。屋面也可以有索支撐。這種形式的結構主要是吊橋。這種結構的子系統(tǒng)，是有框架結構組成，就像加勁桁架支撐索橋。由于這種張拉構建能夠最有效的承擔荷載，結構中的這種設計理念被越來越廣泛的應用。很多不尋常的結構，是由框架、殼體以及懸掛結構的不同組合形式建造。在美國，鋼結構的設計主要依據(jù)是美國鋼結構協(xié)會頒布的規(guī)范。這些規(guī)范是很多學者和一線工程師的經(jīng)驗所得。這些研究成果被綜合處理成一套既安全又經(jīng)濟的設計理念的設計程序。設計過程中數(shù)字計算機的出現(xiàn)促使更加精妙可行的設計規(guī)則產(chǎn)生。規(guī)范包括一系列保證安全性的規(guī)則，盡管如此，設計者必須理解規(guī)則的適用性，否則，很可能導致荒謬的、非常不經(jīng)濟的、有時甚至是不安全的設

58、計結果。建筑規(guī)則有時等同于規(guī)范。這些規(guī)則涉及所有有關安全性的方面，例如結構設計、建筑細節(jié)、防火、暖氣和空調、管路系統(tǒng)、衛(wèi)生系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)。結構和結構構件必須具有足夠的強度、剛度、韌性，以在結構的使用中充分發(fā)揮其功能。設計必須提供足夠的強度儲備，以承當使用期間的荷載，也就是說，建筑物不需承擔可能的超負荷。改變某一結構原來的使用用途，或者由于在結構分析中采用了過度簡化的方法而低估了荷載作用，以及施工程序的變更會造成結構的超載。即使在允許范圍內，構建尺寸的偏差也可導致某個構件低于他所計算的強度。不管采用哪些設計原理，結構設計必須提供足夠的安全性。必需預防超負荷和強度的不足情況。在過去的三十年里，如

59、何保證設計安全性的研究一直在繼續(xù)。使用各種不同的概率方法來研究構件、連接件或者系統(tǒng)的失效可能性。此外，由于結構鋼構件相當高的造價，與人工安裝費用相比，材料采購成本是巨大的。與其他總承包合同中所涉及的混凝土工程、砌筑工程以及土木工程不同，與人工安裝費用相比，鋼構件的材料成本是相當大的。隨著鋼結構建筑的發(fā)展，鋼結構住宅建筑技術也必將不斷的成熟，大量的適合鋼結構住宅的新材料也將不斷的涌現(xiàn)，同時，鋼結構行業(yè)建筑規(guī)范、建筑的標準也將隨之逐漸完善。相信不久的將來，鋼結構住宅必然會給住宅產(chǎn)業(yè)和建筑行業(yè)帶來一聲深層次的革命，鋼結構的應用前景廣闊！英文翻譯：Steel StructureSteel in one

60、 form or another is now probably the most widely used material in the world for building construction. For the framings it has almost entirely replaced timber, except for rather special work, and it has superseded its immediate predecessors, cast iron and wrought iron, for bridges and structural fra