结构计算书0402七局工地板房Word文件下载.docx
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4)主要变形控制
风荷载下弹性层间位移角H/60
主梁挠度L/180
本项目设计以中国规范、规程,依据的主要规范有:
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002
《临时性建(构)筑物应用技术规程》(上海)DGJ08-114-2005
《轻型钢结构技术规程》(上海)DG/TJ08-2089-2012
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
第二部分结构计算
按规范要求对本工程整体模型结构分析采用三维有限元模型,采用由韩国迈达斯技术有限公司开发的MIDAS/GEN8.21进行结构体系空间分析。
设计荷载主要依据中国《建筑结构设计荷载》GB50009-2012和业主提供资料,此项目中具体荷载取值如下:
(1)建筑设计分类
结构安全等级
结构重要性系数
1.0
结构设计使用年限
5年
基础设计等级
(2)设计荷载
本结构在计算中荷载工况按下表考虑:
荷载工况
名称
恒载
恒荷载
活载
活荷载
雪载
雪荷载
风荷载
风荷载X(X向风荷载)
风荷载Y(Y向风荷载)
荷载标准值取值:
工况
数值
取值依据
楼地面
0.15kN/m2
建筑做法
屋面
0.2kN/m2
墙面
走廊及楼梯
0.5kN/m2
荷载规范
楼面
1.5kN/m2
厂家技术手册
(3)风荷载
基本风压:
0.40kN/m2(重现期为10年)
地面粗糙度:
C类
(4)雪荷载
雪荷载采用0.1kN/m2(重现期为10年)
(5)荷载组合
结构自重由程序自行考虑(根据输入的密度与重度信息)。
各荷载工况组合如下表所示:
正常使用极限状态下的荷载组合
组合
1
恒+活
2
恒+风
3
恒+活+风
0.6
4
0.7
承载能力极限状态下的荷载组合
1.2
1.4
1.4×
三、材料选用
(1)主要受力构件
双拼冷弯C型槽钢采用Q345B,其他型材材质为Q235B.
Q235B钢材所有Q235构件材质应满足现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)中相关规定。
Q235钢材的机械性能如下:
钢材
牌号
质量
等级
厚度
抗拉、抗压和抗弯强度
设计值(N/mm²
)
抗剪强度设计值
(N/mm²
Q235
B
≤16
215
120
Q345B钢材构件材质应满足《低合金高强度结构钢》GB1591-88中相关规定。
Q345钢材的机械性能如下:
Q345
310
180
(2)紧固连接件
锚栓:
Q235B、Q345B
高强螺栓:
摩擦型8.8级,摩擦系数≥0.3
普通螺栓:
C级,强度等级4.6级
高强螺栓性能及施工应遵照《钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》GB/T1228~1231-91和《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-91中的相关要求;
普通螺栓性能应满足《六角头螺栓C级》GB/T5780和《六角头螺栓》GB/T5782中相关规定。
(3)焊接材料
由施工单位根据其工艺评定及有关国家标准进行选定。
焊条应满足《碳素焊条》GB5117-85中有关规定,焊丝应满足《气体保护焊用焊丝》GB/T14958-94和《熔化焊用钢丝》GB/T14957-94中有关规定,焊剂应满足《低合金钢埋弧焊用剂》GB/T12470-90中相关规定。
(1)计算模型
图4.1结构整体分析模型轴测图
图4.2单榀平面结构模型
本设计钢构件截面主要选用薄壁截面,最大限度的考虑结构制作和安装的可行性和和合理性,以及结构的经济性。
如下所示(模型中是采用自定义截面的方法,真实模拟出相应的截面特性):
构件截面:
图5.1双拼冷弯8#C型钢柱图5.2楼面桁架上下弦杆
外楼梯构件截面:
立柱:
双拼冷弯8#C型钢柱横梁:
C80x40x15x2.0
梯梁:
C160x60x20x4平台梁:
C80x40x20x2.0
(1)结构在恒活载作用下的变形
在1.0恒+1.0活载作用下,结构平面桁架最大竖向位移差约为6.41mm,挠跨比=6.41/6160=1/961<
1/180;
屋面梁最大竖向位移差约为22.9mm,挠跨比=22.9/6160=1/269<
1/180结构竖向变形满足《临时性建(构)筑物应用技术规程》(上海)DGJ08-114-2005的要求。
图6.1结构桁架在1.0恒载+1.0活载作用下结构位移及变形图
图6.2屋面结构梁在1.0恒载+1.0活载作用下结构位移及变形图
(3)结构在风荷载作用下的变形
结构在W±
向风荷载作用下横向最大水平位移分别为58.7mm、57.8mm,分别为结构高度的1/153、1/156,均小于1/75,满足上海市轻钢结构技术规程的要求。
X向层间变形信息详见下表6.1。
图6.3W+向风荷载作用下结构位移及变形图
图6.4W-向风荷载作用下结构位移及变形图
表6.1结构层间位移表
层
层间位移角限值
全部竖向单元的最大层间位移
层间位移(mm)
层间位移角
验算
风荷载(W)
3F
1/60
-3.1
1/-968
OK
2F
-7.8
1/-385
1F
-46.5
1/-64.5
(5)结构杆件应力
图6.5总体杆件应力分布图
从上图可以看出结构中的最大杆件应力为276.3N/mm2,构件应力比为0.92,满足设计要求。
图6.6楼梯梁构件应力分布图
从上图可以看出楼梯梁构件最大应力为149.7N/mm2,构件应力比为0.73,满足设计要求。
图6.7楼面桁架构件应力分布图
从上图可以看出桁架构件最大应力为191N/mm2,构件应力比为0.93,满足设计要求。
图6.8屋面梁构件应力分布图
从上图可以看出梁构件最大应力为166.5N/mm2,构件应力比为0.81,满足设计要求。
图6.9屋面梁构件应力分布图
从上图可以看出楼面纵向次构件最大应力为101.7N/mm2,构件应力比为0.50,满足设计要求。
桁架上弦杆有檩条及楼板保证侧向稳定,下弦杆面外回转半径i=17.6mm,长细比λ=170.5<
250;
腹杆回转半径imin=5.9mm,长细比λ=592/5.9=100.3<
180。
另钢梁有楼板作为嵌固支撑,不需考虑梁的整体稳定性,只需满足强度要求。
图6.10柱构件应力分布图
从上图可以看出柱构件最大应力为237.8N/mm2,构件应力比为0.79,满足设计要求。
另采用PKPM软件对底层内力最大的柱及第二层内力最大的柱进行单独复核验算,偏安全采用Q345考虑底层柱截面采用双拼8#C型钢2C80X40X15X4
底层柱:
钢材等级:
Q345构件长度(m):
2.640
设计内力:
绕X轴弯矩设计值Mx(kN.m):
0.2
绕Y轴弯矩设计值My(kN.m):
9.1
轴力设计值N(kN):
65.5
计算得出:
构件强度计算最大应力(N/mm2):
270.3<
f=300
构件强度验算满足。
另立柱周边墙板作为嵌固支撑,不需验算整体稳定性,只需满足强度要求。
(6)分析结论
通过上述分析,本钢结构在各种荷载组合情况下的变形、强度均满足结构设计规范的要求。
结构安全、可靠、经济。
第三部分柱脚反力
各钢柱柱脚编号:
各柱脚在组合包络下的反力如下:
节点
荷载
FX
(kN)
FY
FZ
MX
(kN*m)
MY
MZ
D+L
0.0
0.5
8.0
0.1
0.4
32.5
5
4.3
7
11.5
9
-0.1
11
6.6
13
10.4
15
-0.2
16.1
128
-0.5
2.3
164
0.3
22.4
165
-0.3
44.4
257
26.9
258
47.0
1383
25.4
1384
-0.4
44.9
1442
26.5
1448
2435
2436
2494
26.4
2500
2582
2583
2641
2647
47.3
2686
2695
2705
2709
2712
2718
2722
2725
2831
2849
2850
2908
2914
2993
2994
3052
3058
3143
3144
3202
3208
3290
3291
第四部分基础计算
一、设计资料
1.1已知条件:
类型:
条形单阶基础,截面尺寸为350x400
基础尺寸简图:
图1.1基础尺寸简图
柱子荷载信息(单位:
kN,kN.m):
力
N
Mx
My
Vx
Vy
N_k
Mx_k
My_k
Vx_k
Vy_k
柱底力
68.3
0.00
5.55
0.9
47.29
0.46
0.50
混凝土强度等级:
C30,fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2
钢筋级别:
HRB400,fy=360N/mm2
基础纵筋混凝土保护层厚度:
40mm
基础与覆土的平均容重:
20.00kN/m3
修正后的地基承载力特征值:
100kPa(板房下面的地基为原来的道路路基,承载力较高,现取上海通常的地基承载力特征值100kPa来验算本地基基础,已偏于安全)
预设基础埋深500mm,剪力作用附加弯矩M'
=V*h
Mx'
=0.45kN.mMy'
=2.775kN.m
Mxk'
=0.25kN.mMyk'
=0.23kN.m
1.2计算要求:
(1)地基承载力验算
(2)基础抗剪验算
(3)基础抗冲切验算
(4)基础抗弯计算
(5)配筋计算
(6)基础局压验算
单位说明:
力:
kN,力矩:
kN.m,应力:
kPa
特别说明:
鉴于本基础为柱下单阶条形基础,持力地基上已进行素混凝土硬化,计算简化为350x1820x400(长x宽x高)独立基础进行计算。
二、计算过程和计算结果
2.1基础设计尺寸代码示意图
示意图
2.2计算信息
1.几何参数
台阶数n=1
矩形柱宽bc=80mm矩形柱高hc=80mm
基础高度h1=400mm
一阶长度b1=135mmb2=135mm一阶宽度a1=870mma2=870mm
2.材料信息
基础混凝土等级:
C30ft_b=1.43N/mm2fc_b=14.3N/mm2
柱混凝土等级:
C30ft_c=1.43N/mm2fc_c=14.3N/mm2
钢筋级别:
HRB400fy=360N/mm2
3.计算信息
结构重要性系数:
γo=1.0
基础埋深:
dh=0.500m
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=20.000kN/m3
最小配筋率:
ρmin=0.150%
Fgk=47.290kNFqk=0.000kN
Mgxk=0.000kN*mMqxk=0.000kN*m
Mgyk=0.000kN*mMqyk=0.000kN*m
Vgxk=0.460kNVqxk=0.000kN
Vgyk=0.500kNVqyk=0.000kN
永久荷载分项系数rg=1.20
可变荷载分项系数rq=1.40
Fk=Fgk+Fqk=47.290+(0.000)=47.290kN
Mxk=Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2
=0.000+47.290*(0.175-0.175)/2+(0.000)+0.000*(0.175-0.175)/2
=0.000kN*m
Myk=Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2
=0.000+47.290*(0.910-0.910)/2+(0.000)+0.000*(0.910-0.910)/2
Vxk=Vgxk+Vqxk=0.460+(0.000)=0.460kN
Vyk=Vgyk+Vqyk=0.500+(0.000)=0.500kN
F1=rg*Fgk+rq*Fqk=1.20*(47.290)+1.40*(0.000)=56.748kN
Mx1=rg*(Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2)+rq*(Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2)
=1.20*(0.000+47.290*(0.175-0.175)/2)+1.40*(0.000+0.000*(0.175-0.175)/2)=0.000kN*m
My1=rg*(Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2)+rq*(Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2)
=1.20*(0.000+47.290*(0.910-0.910)/2)+1.40*(0.000+0.000*(0.910-0.910)/2)=0.000kN*m
Vx1=rg*Vgxk+rq*Vqxk=1.20*(0.460)+1.40*(0.000)=0.552kN
Vy1=rg*Vgyk+rq*Vqyk=1.20*(0.500)+1.40*(0.000)=0.600kN
F2=1.35*Fk=1.35*47.290=63.842kN
Mx2=1.35*Mxk=1.35*(0.000)=0.000kN*m
My2=1.35*Myk=1.35*(0.000)=0.000kN*m
Vx2=1.35*Vxk=1.35*0.460=0.621kN
Vy2=1.35*Vyk=1.35*0.500=0.675kN
F=max(|F1|,|F2|)=max(|56.748|,|63.842|)=63.842kN
Mx=max(|Mx1|,|Mx2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m
My=max(|My1|,|My2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m
Vx=max(|Vx1|,|Vx2|)=max(|0.552|,|0.621|)=0.621kN
Vy=max(|Vy1|,|Vy2|)=max(|0.600|,|0.675|)=0.675kN
5.修正后的地基承载力特征值
fa=100.000kPa
6.计算参数
1)基础总长Bx=b1+b2+bc=0.135+0.135+0.080=0.350m
2)基础总宽By=a1+a2+hc=0.870+0.870+0.080=1.820m
A1=a1+hc/2=0.870+0.080/2=0.910mA2=a2+hc/2=0.870+0.080/2=0.910m
B1=b1+bc/2=0.135+0.080/2=0.175mB2=b2+bc/2=0.135+0.080/2=0.175m
3)基础总高H=h1=0.400=0.400m
4)底板配筋计算高度ho=h1-as=0.400-0.040=0.360m
5)基础底面积A=Bx*By=0.350*1.820=0.637m2
6)Gk=γ*Bx*By*dh=20.000*0.350*1.820*0.500=6.370kN
G=1.35*Gk=1.35*6.370=8.600kN
7.计算作用在基础底部弯矩值
Mdxk=Mxk-Vyk*H=0.000-0.500*0.400=-0.200kN*m
Mdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.460*0.400=0.184kN*m
Mdx=Mx-Vy*H=0.000-0.675*0.400=-0.270kN*m
Mdy=My+Vx*H=0.000+0.621*0.400=0.248kN*m
2.3地基承载力计算
1.验算轴心荷载作用下地基承载力
pk=(Fk+Gk)/A=(47.290+6.370)/0.637=84.239kPa
因γo*pk=1.0*84.239=84.239kPa≤fa=100.000kPa
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
exk=Mdyk/(Fk+Gk)=0.184/(47.290+6.370)=0.003m
因|exk|≤Bx/6=0.058mx方向小偏心,
Pkmax_x=(Fk+Gk)/A+6*|Mdyk|/(Bx2*By
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