sap2000钢结构廊架计算书.doc
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彩虹廊架结构计算书
一、设计依据
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《高耸结构设计规范》(GB50135-2006)
《户外广告设施钢结构技术规程》(CECS148:
2003)
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)
工程基本条件:
1、设计概况
工程名称:
工程所在地:
武汉
建筑物安全等级:
一级
建筑物设计使用年限:
25年
基本风压:
0.40kN/㎡(取100年)
地面粗糙度:
B
基本雪压:
0.50kN/㎡
地震基本烈度:
6度
结构构件应力比控制:
0.90
二、计算简图
采用sap2000v15.1.1软件进行计算
总高3米,顶蓬高2.9米。
黄色杆件为∅168x12圆管,蓝色杆件为120x80x4矩形钢管,青色杆件为120x60x4矩形钢管,材质均为Q235B。
三、荷载计算
1、恒载
顶蓬面板为2.5mm厚铝单板,龙骨加面板恒载Gk=0.4kN/m²;
构件自重由软件自动添加。
2、活载、雪载
顶蓬为不上人屋面,活载为0.5KN/m²;
雪载为0.5kN/m²;
两者取较大值L=0.5kN/m²。
3、检修荷载
悬挑雨篷最外端横梁处添加施工或检修荷载L2=1.0/m。
4、风荷载
顶蓬面风荷载:
《建筑结构荷载规范》8.1.1:
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下列规定确定:
1计算主要受力结构时,应按下式计算:
根据《建筑结构荷载规范》8.4.1条规定,本工程可不考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响,故风振系数βz按1考虑。
风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第29项次体型,取较大值负风压μs=-1.3及正风压μs=1.3两种工况体型系数。
风压高度变化系数μz=1.0
基本风压按100年取W0=0.4kN/m2
顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x(-1.3)x1x0.4=-0.52kN/m²,放大按-1.0kN/m²计取;
顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52kN/m²,放大按1.0kN/m²计取。
顶蓬横梁风荷载:
风荷载标准值按1.0kN/m²计取,横梁外包尺寸0.2m,故横梁线荷载为1.0kN/m²x0.2x1=0.2kN/m
立柱风荷载:
风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第37项次体型,取较大值μs=1.2
风荷载标准值Wk=1x1.2x1x0.4=0.48kN/m²,立柱直径为0.168,换算成线荷载为0.48x0.168x1=0.081kN/m
四、荷载组合
五、构件计算分析
1、加载
恒载:
活载:
检修荷载:
风载工况1:
风载工况2:
2、运算结果
(1)强度验算
所有杆件强度应力比均小于0.90,故强度满足要求。
(2)变形验算
标准组合作用下:
顶蓬钢梁悬挑长度为1.5米,标准组合下挠度值为0.0062,根据《钢结构设计规范》附录A表A.1.1中第4项,挠度容许值按l/250控制,即1.5x2/250=0.012m,0.0062<0.012,故变形满足要求。
负风压风荷载标准值作用下:
钢柱高3m,柱顶位移值为0.0064m。
参照《钢结构设计规范》附录A中A.2.1规定,柱顶位移值按H/150控制,即3/150=0.02m,0.0064<0.02,故变形满足要求。
正风压风荷载标准值作用下:
钢柱高3m,柱顶位移值为0.0053m。
参照《钢结构设计规范》附录A中A.2.1规定,柱顶位移值按H/150控制,即3/150=0.02m,0.0053<0.02,故变形满足要求。
六、支座节点计算
支座节点反力:
受力最大的支座节点内力:
N=-24kN、Vx=0kN、Vy=2.3kN
Mx=7kN·m、My=0kN、Mz=0kN
“圆钢管柱外露刚接”节点计算书
一.节点基本资料
采用设计方法为:
常用设计
节点类型为:
圆钢管柱外露刚接
柱截面:
PIPE-168*12,材料:
Q235
柱与底板全截面采用对接焊缝,焊缝等级为:
二级,采用引弧板;
底板尺寸:
L*B=450mm×450mm,厚:
T=20mm
锚栓信息:
个数:
8
采用锚栓:
双螺母焊板锚栓库_Q345-M24
锚栓垫板尺寸(mm):
B*T=70×20
底板下混凝土采用C30
节点前视图如下:
节点下视图如下:
二.验算结果一览
验算项数值限值结果
最大压应力(MPa)1.39最大14.3满足
受拉承载力(kN)4.57最大63.5满足
混凝土要求底板厚(mm)8.57最大20.0满足
锚栓要求底板厚(mm)3.09最大20.0满足
底板厚度20.0最小20.0满足
等强全截面1满足
板件宽厚比12.3最大18.0满足
板件剪应力(MPa)1.78最大125满足
焊缝剪应力(MPa)2.55最大160满足
板件厚度(mm)16.0最小16.0满足
焊脚高度(mm)9.00最小6.71满足
焊脚高度(mm)9.00最大19.2满足
板件厚度(mm)16.0最小16.0满足
焊脚高度(mm)9.00最小6.71满足
焊脚高度(mm)9.00最大19.2满足
基底最大剪力(kN)2.30最大14.8满足
三.混凝土承载力验算
控制工况:
组合工况1
N=-24kN;Mx=7kN·m;My=0kN·m;
偏心受压底板计算:
这里偏心距e为:
e=M/N=7000000/24000
=291.667mm>73.518mm
所以按部分截面混凝土受压,部分锚栓受拉来计算(通过对混凝土应力积分):
δmax=1.389N/mm2
中性轴的坐标:
x=35.529
最大锚栓的拉力:
NTa=4565.181N
锚栓总拉力:
Ta=13023.416N
轴力N大小为:
N=24000N
混凝土的总合压力:
F=37023.416N
外力对中性轴的弯矩:
M外=6147313.404N.mm按(fN(e-x)方式求出)
锚栓的合弯矩:
Ma=2039500.762N.mm
混凝土的合弯矩:
Mc=4107805.133N.mm
混凝土抗压强度设计值:
fc=14.3N/mm2
底板下混凝土最大受压应力:
σc=1.389N/mm2≤14.3,满足
四.锚栓承载力验算
控制工况:
组合工况1
N=-24kN;
锚栓最大拉力:
Nta=4.565kN(参混凝土承载力验算)
锚栓的拉力限值为:
Nt=63.451kN
锚栓承受的最大拉力为:
Nta=4.565kN≤63.451,满足
五.底板验算
1构造要求最小底板厚度验算
一般要求最小板厚:
tn=20mm
柱截面要求最小板厚:
tz=12mm
构造要求最小板厚:
tmin=max(tn,tz)=20mm≤20,满足
2混凝土反力作用下的最小底板厚度计算
非抗震工况底板下最大压应力:
σcm=1.389N/mm2
底板厚度验算控制应力:
σc=1.389N/mm2
沿圆周布置的加劲肋之间按三边支承板简化计算:
折算跨度:
a2=3.142×450/8=176.715mm
悬挑长度:
b2=0.5×(450-168)=141mm
分布弯矩:
M1=0.09679×1.389×176.715×176.715×10-3=0.004197kN·m
得到底板最大弯矩区域的弯矩值为:
Mmax=0.004197kN·m
混凝土反力要求最小板厚:
Tmin=(6*Mmax/f)0.5=(6×4.197/343×103)0.5=8.568mm≤20,满足
3锚栓拉力作用下的最小底板厚度计算
非抗震工况锚栓最大拉力:
Tam=4.565kN
底板厚度验算控制拉力:
Ta=4565.181kN
锚栓中心到柱底截面圆边缘距离:
la1=636.396-168-60=222mm
la1对应的受力长度:
ll1=2×222=444mm
锚栓中心到左侧加劲肋距离:
la2=(0.5×168+222)×0.3827=117.101mm
la2对应的受力长度:
ll2=117.101+min(60,117.101+0.5×24)=177.101mm
锚栓中心到右侧加劲肋边距离:
la3=117.101mm
la3对应的受力长度:
ll3=ll2=117.101+min(60,117.101+0.5×24)=177.101mm
弯矩分布系数:
ζ1=222×117.101×117.101/(222×177.101×177.101+444×117.101×177.101+444×177.101×117.101)=0.12
得最大弯矩分布系数为:
ζ=0.12
锚栓拉力要求的最小板厚:
tmin=(6×4.565×0.12/343×103)0.5=3.095mm≤20,满足
六.对接焊缝验算
柱截面与底板采用全对接焊缝,强度满足要求
七.X向加劲肋验算
非抗震工况下锚栓最大拉力:
Tam=4.565kN
加劲肋承担柱底反力区域面积:
Sr=0.01cm2
非抗震工况下加劲肋承担柱底反力:
Vrc=σcm*Sr=1.389×0.01×100=0.001389kN
板件控制剪力:
组合工况1下锚栓拉力,Vr=4.565kN
计算宽度取为上切边到角点距离:
br=196mm
板件宽厚比:
br/tr=196/16=12.25≤18,满足
扣除切角加劲肋高度:
hr=200-40=160mm
板件剪应力:
τr=Vb/hr/tr=4.565×103/(1
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