1、 毕 业 设 计 （论 文）题 目： 宋城舞台钢结构深化设计 系（分院）： 路桥 专业： 钢结构建造技术 姓 名： 张 明 荣 指导教师： 郑 刚 兵 2015 年 5 月 12 日摘要: 当今的建筑也得飞速发展，钢结构的发展应运而生，现代建筑行业中钢结构建筑目前已经从工业建筑到民用建筑的发展，在日趋发展的今天钢结构离我们生活很近，由于加工方便施工方便，抗震能力较强的缘故，受到现代人的青睐, 随着现代钢结构体系和规模的快速发展,越多钢结构图纸深化设计工作也显得越来越重要且普遍。但由于人们长期以来认为钢结构深化设计工作只是简单地对原设计图纸的拆，对该项工作并没引起足够的重视以至于造成设计与施工脱
2、节、工程成本增加等问题。所以如何做好钢结构工程的深化设计,是每个深化设计人员的职责，做好深化设计阶段工程成本的控制和节约，从而提高钢结构施工经济的可行性。关键词： 深化设计；TEKLA；CAD目 录摘要. . . .11、 编制依据 . . 32、 工程概况 . . . 43、钢结构设计 . . 43.1 判断结构是否适合用钢结构. . . . 43.2 内力计算. . . . . . 43.3 构件设计. . . . . 84、深化设计. . . . . . 94.1 深化设计目的. . . 94.2 详图软件的选定. . . 94.3 深化出图. . . . .94.4 深化设计保证措施.
3、 . .125、图纸编制. . 136、总结. . . 14参考文献. . . . 141、 编 制 依 据1、建筑结构设计统一标准GBJ68-84 2、建筑物荷载规范GB50009-2001 3、网架结构设计与施工规程JGJ7-91 4、钢结构设计规范GBJ17-88 5、冷弯薄壁型钢结构技术规范GBJ11-89 6、钢结构工程施工及验收规范GB50205-2001 7、建筑结构抗震设计规范GB50011-2001 8、建筑结构荷载规范GBJ9-87 9、网架工程质量检验评定标准JGJ78-91 10、钢结构工程质量检验评定标准GBJ50221-95 11、建筑钢结构焊接规程JGJ81-91
4、 12、钢结构高强螺栓连接的设计、施工验收规范JGJ82-91 13、钢结构工程质量检验评定标准GB50221-95 14、防腐标准ISO/ZH12944 15、钢铁结构构件防腐保护涂层应用指南BS5493：1997 16、多功能钢铁表面处理液通用技术条件GB/T13612-1990 17、国家及浙江省各项现行建设工程施工工艺标准、验收规范及有关规定18、建筑法等国家现行建设管理法规19、本企业的特点、现状、施工技术管理力量20、我公司的质量手册、程序文件、内部文件等管理制度2、工 程 概 况工程名称：宋城钢结构舞台 建设单位：杭州宋 城 集 团设计单位：浙江中南钢构工程建设地点：浙江杭州宋城
5、主题公园。工程质量等级要求：一次交验达到合格。建筑特征：大跨度歌剧院结构特征：全钢结构建筑 建筑用料：地面抹平铺砖，外墙面挂网批挡贴砖，内墙面、天棚、批挡、扇灰、乳胶及涂料，铝合金门窗，金属栏杆，屋面泡沫砼保温，砂浆找坡，找平，防水，铺砖。3、钢结构设计3.1 判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、雕塑、仓棚、工厂、住宅、山地建筑和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。所以本工程属于大跨度歌剧院. 3.2 内力计算结构选型及布置是对结构的定性，由于其涉及广泛,
6、应该在经验丰富的工程师指导下进行。在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计“,它在结构选型与布置阶段尤其重要. 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部构造措施。 在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，所得结构方案往往易于手算、力学行为清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 钢结构通常有框架、平面桁架、网架（壳） 、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。 其理论与技术大都成熟。亦有
7、部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。 经过软件计算,得出如下结果:3D3S 计算书:同 济 大 学 3D3S 软 件* 独立基础设计计算书 *工 程 名：设 计 单 位：计 算 人：计 算 时 间：Wed Jan 26 08:42:46 2011工 程 负 责 人：检 查：审 核：计算条件相应于荷载效应标准组合时的基础反力:轴力 NC = 504.32 kNX 向: 剪力 Vx = -4.10 kN 弯矩 Mx = 0.00 kN*mY 向: 剪力 Vy = -3.32 kN 弯矩 My = 0.00 kN*m相应于荷载效应基本组合时的基础反力:轴力 NC_1 = 6
8、44.19 kNX 向: 剪力 Vx_1 = -5.31 kN 弯矩 Mx_1 = 0.00 kN*mY 向: 剪力 Vy_1 = -4.43 kN 弯矩 My_1 = 0.00 kN*m基础形式: 锥形基底以上土的重度 m= 20.00kN/m3基底以下土的重度 = 18.00kN/m3地基承载力特征值 fak= 100.00kPa地基承载力修正系数 b=0.0 d=1.0基础反力作用点处标高为 0.000 m基础反力作用点处至基础底面的高度 H=1200 mm基础埋深 d= 1.200 m基础高度 h=600 mm基础边缘高度 h1=300 mm底面长边长 B=2500 mm 底面短边长
9、L=2500 mm柱子长边长 l=1050 mm 柱子短边长 w=1050 mm其他尺寸 l1=50 mm l2=50 mm w1=50 mm w2=50 mm柱子中心相对于基础中心的偏心值: ex=0 mm ey=0 mm混凝土标号: C25受力纵筋型号: HRB335(20MnSi)基础底面面积 A = 2.50 x 2.50= 6.25 m2基础底面的抵抗矩 Wx = 2.50 x 2.50 x 2.50/6= 2.604 m3基础底面的抵抗矩 Wy = 2.50 x 2.50 x 2.50/6= 2.604 m3基础体积 V= 3.581 m3基础自重和基础上的土重 Gk =25.0
10、x 3.581 +20.0 x( 2.50 x 2.50 x 1.20- 3.581+1050/1000 x1050/1000 x0.00= 167.91 kN修正后地基承载力特征值 fa= 100.00+0.0 x 18.0 x ( 3.00-3) +1.0 x 20.0 x( 1.20-0.5)= 114.00kPa地基承载力验算：基底处平均压力值 pk=(NC+Gk)/A= ( 504.32 + 167.91 )/ 6.25 = 107.56kPa修正后地基承载力特征值 fa= 114.00kPa基底边缘的最大压力值 pmax=(NC+Gk)/A+(Mx+Vx*H-NC*ex)/Wx+(
11、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 = 110.98kPa修正后地基承载力特征值 1.2fa= 136.80kPa基底边缘的最小压力值 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
12、.000)/ 2.604-fabs( 0.00+ -3.32 x 1.20 - 504.32x0.000)/ 2.604 = 104.14kPa抗冲切验算：基底净反力 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实际值 Fl= 107.56 x 0.396= 42.60kN设计值 Flr= 0.7 x1.0 x1270.00 x 1605.0/1000 x 555.0/1000 = 791.90kN验算结果: 满足底板配筋：考虑荷载分项系数的基础自重和其上的土重 G=1.20 x Gk= 201.
13、49 kN长边方向配筋控制截面为柱与基础交接处截面, 短边方向配筋控制截面为柱与基础交接处截面轴力和 X 向弯矩作用下:PNMAX1= (NC_1+G)/A+(Mx_1+Vx_1*H)/Wx = 137.76kPaPNMIN1= (NC_1+G)/A-(Mx_1+Vx_1*H)/Wx = 132.86kPaPN1= 136.34kPaM1_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
14、.34)x 2.50= 55.704 kN*mM2_1= 1/48 x( 2.50-1050.0/1000) 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*mY 向弯矩作用下:PNMAX1= (My_1+Vy_1*H)/Wy = 2.04kPaPNMIN1= -(My_1+Vy_1*H)/Wy = -2.04kPaPN1= 0.86kPaM1_2= 0.0 kN*mM2_2= 1/12 x( 2.50 -1050.0/1000) x ( 2.50-1
15、050.0/1000)/4 x(2 x 2.50+1050.0/1000.0) x ( 2.04+ 0.86)+( 2.04- 0.86)x 2.50= 0.898 kN*m长边方向配筋:M1=M1_1+M1_2= 55.704 kN*mAs1= 55.704 x 1000000/(0.9 x300.0 x 555.0) = 371.7 mm2实配 16200, 实配钢筋面积 2513.3 mm2短边方向配筋:M2=M2_1+M2_2= 55.526 kN*mAs2= 55.526 x 1000000/(0.9 x300.0 x( 555.0-16) = 381.5 mm2实配 16200,
16、实配钢筋面积 2513.3 mm2基础柱配筋：按双向偏心受压构件计算(1)按 X 向偏心受压构件计算M=fabs( 0.00 + -5.31 x( 1.20- 600.0/1000.0)= 3.186 kN*mF= NC_1/2= 322.10 kNe0= 9.891 mmea= 0.12 x(0.3 x1015.0- 9.891)= 35.353 mmei=e0+ea= 45.245 mme=535.245 mmx=F/fc/b=1000 x 644.19/11.9/1050.0= 25.8 mm因为 x 70 , As= 0.0 mm*mm验算最小配筋率 0.0/1050.0/1015.0
17、= 0.0000 0.002 , 不满足As=0.002 x1050.0 x1015.0= 2131.5 mm*mmX 向实配 20 + 17 12(2)按 Y 向偏心受压构件计算M=fabs( 0.00 + -4.43 x( 1.20- 600.0/1000.0)= 2.658 kN*mF= NC_1/2= 322.10 kNe0= 8.252 mmea= 0.12 x(0.3 x1015.0- 8.252)= 35.550 mmei=e0+ea= 43.802 mme=533.802 mmx=F/fc/b=1000 x 644.19/11.9/1050.0= 25.8 mm因为 x 70
18、, As= 0.0 mm*mm验算最小配筋率 0.0/1050.0/1015.0= 0.0000 0.002 , 不满足As=0.002 x1050.0 x1015.0= 2131.5 mm*mmY 向实配 20 + 17 12箍筋实配 61803.3 构件设计构件设计首先是材料的选择. 比较常用的是 Q235 和 Q345. 当强度起控制作用时,可选择Q345;稳定控制时,宜使用 Q235.通常主结构使用单一钢种以便于工程管理.经济考虑,也可以选择不同强度钢材的焊接组合截面（翼缘 Q345，腹板 Q235）另外，焊接结构宜选择 Q235B 或Q345B 当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。部分软件可以将不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级自动重新验算，直至通过，如 sap2000 等。上述计算的用量如表 1.1表 1.14 深化设计4.1、深化设计目的 钢结构深化设计的目的主要体现以下方面： （1） 、通过深化设计，将原设计的施工图纸转化为工厂标准的加工图纸，使杆件和节点进行归类编号，加工形成流水加工，大大提高加工进度。 （2） 、通过深化设计，得出杆件的实际应力比，比较原设计使有的截面，使杆件的截面可
