钢筋棚设计计算书.docx

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1、蕲太高速1#综合场料仓棚设计计算说明书武汉理工大学交通学院2018年9月蕲太高速1#综合场料仓棚设计计算说明书计算：张文国复核：张申昕负责人：武汉理工大学交通学院2018年9月目录一、设计参数 1.二、计算荷载 12.1屋面活荷载 1.2.2雪荷载 22.3风荷载 2三、荷载组合 3四、模型计算结果 44.1 几何模型 44.2 计算结果 5五、结论 14一、设计参数钢筋加工棚，纵向按每跨6m间距布置钢管立柱，立柱采用 219 x 8mn钢管；棚顶每10m安装一道1.2mm厚 820型采光带，侧墙全圭寸 闭，棚顶接侧墙处留设20cm宽透气带。钢筋加工棚钢结构构件均涂 刷铁红防锈底漆两道，醇酸调

2、和面漆两道。钢筋棚基础米用灌注桩处 理，灌注桩顶设置C30钢筋混凝土基础承台，基础顶面设置钢板预埋 件与钢管柱进行连接。各构件参数如下表：表1构件材料参数表结构构件类型材料规格（mn）上部顶部檩条方管钢Q235 fy=215MPa80*50*4圆弧梁圆管钢?50x 3水平拉筋钢筋?20顶棚板彩钢瓦0.65圆弧梁腹杆钢筋?20下部立柱圆管钢?219 x 8侧面檩条钢筋60*50*3.5侧棚板彩钢瓦0.426验算依据如下：建筑结构荷载规范（GB50009-2012、门式刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002、钢结构设计规范（GB50017-2003、桥梁钢结构（谭金华 主编2013年2

3、月第一次印刷）。二、计算荷载结构承受自自重、屋面活载、雪荷载及风荷载。结构自重Midas根据结构材料及体积自动计算。其他荷载取值如下。2.1屋面活荷载屋面活载按门式刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002322条注释及建筑结构荷载规范（GB50009-2012表5.3.1注释规定对受荷水平投 影面积大于60m2的钢构架，屋面竖向均布活荷载的标准 值可取不小于0.3kN/m2。本结构受荷水平投影面积为 1280ml，取屋面活荷载为 0.3kN/m2。2.2雪荷载7-ia 屋面水平投影面上的看荷绘标准值应按下式计算：L 1）根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012续表E.5得洪湖海

4、拔高度为23.3m，重现期取为50年，对应的基本雪压为0.5kN/m2。考虑积雪均匀时的屋面 积雪分布系数，为1.0。雪荷载标准值为0.5kN/m2。2.3风荷载8-L1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，应按下式计第：纨=0护1. M）建筑结构荷载规范（GB50009-2012 8.4.1规定对于高度大于30m且高 宽比大于1.5的房屋需要考虑风振系数。本结构高度为14m宽度为16m,高宽比 为0.875 ；所以不考虑风振系数的影响，取为1.0。钢筋棚所处地域环境为B类， 海拔高度23.3m；根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012表8.2.1插

5、值得 风压高度变化系数为1.42。取重现期为50年的基本风压0.35kN/m2。风的体型 分布系数根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012表8.3.1计算如下图1。-0.5+0.28+0.8-0.18风荷载分布图如上图2。建筑结构荷载规范(GB50009-2012中并未给 出多跨拱形屋面的风的体形系数，看按照单跨取值。对于侧面的迎风面单跨结构 与多跨结构风的体型系数一致；多跨结构两边顶棚风的体形系数绝对值较大，若 按最不利工况考虑可采用边跨的体形系数作为验算的体形系数，与单跨相同；即风的体形系数与单跨相同。三、荷载组合玉九2对于就载能力极限状态,应按荷载的基本组合或偶然组 合计算荷载组合

6、的嫂应设计值，并应采用下列设计表达式进行 设计，応 W E(3. 2. 2)式中*氏结构鬣要性系数，应按各有关建筑结构设计规范的 规定采用F 荷载组合的效应设计值宇Rd -结构构件抗力的设计值，应按各有关瑋筑结构设计 规范的规定确定.取丫 0=0.9 o1 2 3荷载基本组合的效应设计值齢.应从下列荷载组含值中 取用最不利的效应设计值确定：1由可变荷載控制的效应设计值.应按下式进行计彈：呼+ %九甩h + 蚣比”小站Jwly(比 2*3-1)3. 2.7对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用 荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表达 式逬行设计：Sd W C(3, Z

7、. 7)式中：C结构或结构构件达到正常使用要戒的规宦限值.例 如变形.裂ST撮幅、加連度*应力零的限值.应 按各有关建筑结构设计规范的規定采用。玉2.8荷载标椎组合的效应设计值Sd应按下式进行计算:(3. 2*8)门式刚架轻型房屋结构技术规程( CESC-1022002)3.2.5 条规定屋面均 布活荷载不与雪荷载同时考虑， 应取两者中较大值。 基本雪压标准值为 0.25kN/m2， 屋面均布活荷载为0.3kN/m2。所以荷载组合中不在考虑雪荷载的影响。设计使用年限与风荷载重现期均取为 50 年，根据建筑结构荷载规范(GB50009-2012表3.2.5取屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数丫

8、l=1。风荷载组合系数为 0.6 。所得荷载组合如下， 工况一为自重与屋面均布活荷载的组合， 工况二为自重 与风荷载的组合。极限承载能力状态：工况一：0.9 (1.2SGk 1.4 0.91 SQ1k 1.2SGk 1.274SQ1k )工况二：0.9 (1.2SGk 1.4 0.91 0.6 SQ2k 1.2SGk 0.764SQ2k )正常使用极限状态：工况三： SGk工况四： SGk SQ2k 承载能力状态主要验算结构的强度是否满足规范要求， 正常使用极限状态中 的工况三、四均为荷载的标准组合，根据参考资料桥梁钢结构该工况用于验 算结构刚度是否满足规范要求。四、模型计算结果4.1 几何模

9、型按照拼叠长钢筋棚设计图纸建立 Midas 模型图如下：图3料仓棚结构示意图4.2计算结果模型中所有单元均以梁单元模拟，在应力结果中，组合应力为轴力产生的应 力加上两个方向弯矩产生的应力，计算位置是截面外边缘离截面形心最远的四个 点；应力值是四个点组合后的应力最大值。应力结果与钢结构设计规范（GB50017-2003中计算方式相差一个截面塑性发展系数，此部分在计算书中另外考虑。4.2.1强度与刚度计算依据钢结构设计规范（GB50017-2003中给出钢构件强度计算公式，门式 刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002中规定钢构件刚度要求。4 1- I在主平面内受弯的实腹构件（萼堪腹板屈

10、曲垢强度若参见本规癮第4人!条几其抗弯强度应按下列规定计算占由门式刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002表342-2可知:圆弧梁跨度16m竖向挠度允许值分别为 L/180=16000/180=88.88mm檩条计算长度取相邻圆弧梁上弦杆之间的最大值6.00m。允许挠度值分别为L/150=6000/150=40.00mm。4.2.2檩条强度与刚度验算对于檩条，最不利工况为自重和活荷载结合的工况（即为工况一）。檩条的应力与竖向挠度如图5-图8所示：图4工况一檩条应力图5工况一檩条挠度由图可知，工况一檩条最大应力分别为26.28MPaa最大竖向挠度f = 0.3mm：（T =26.28M

11、Pa c = 215MP强度验算满足要求。f = 0.30mm f = 40.00m m,刚度验算满足要求。4.2.3圆弧梁强度与刚度验算对于圆弧梁，最不利工况为自重和活荷载结合的工况（即为工况一）。圆弧 梁的应力与竖向挠度如图所示：图6工况一圆弧梁最大应力图6工况一圆弧梁最大挠度由图可知，圆弧梁最大应力为125.42MPa,最大竖向挠度为22.48mm：(T =125.42MPa c = 215MP强度验算满足要求 f =22.48mm f =88.88m m,刚度验算满足要求。 4.2.4顶棚板验算对于顶棚板，最不利工况为工况二。彩钢瓦的应力与竖向挠度如图所示:图8工况二顶棚板最大应力Ig

12、i-,AWMb*.fe-i MWxw图9工况二顶棚板最大挠度由图可知，顶棚板最大应力为 30.89MPa,最大挠度为8.36mm。(T =30.89MPa c = 215MP强度验算满足要求。f =8.36mm f =40.00m m,刚度验算满足要求。425侧棚板验算对于顶棚板，最不利工况为工况二。彩钢瓦的应力与竖向挠度如图所示:图10工况二 侧棚板最大应力图11工况二侧棚板最大应力由图可知，侧棚板最大应力为 35.63MPa,最大挠度为0.68mm。(T =35.63MPa c = 215MP强度验算满足要求。f =0.68mm f =40.00m m，刚度验算满足要求。4.2.6水平拉筋

13、验算对于水平拉筋，最不利工况为工况一。其应力与竖向挠度如图所示:图12工况一水平拉筋最大应力图13工况一水平拉筋最大应力1J h*i-SS由图可知，侧棚板最大应力为 149.09MPa,最大挠度为20.99 mmc = 49.09MPa c = 215MPa强度验算满足要求。f =20.99 mm f =40.00mm,刚度验算满足要求。4.2.7立柱验算立柱采用 219X 8mni冈管，高12m参考钢结构设计规范（GB50017-2003 对立柱的强度、刚度及稳定性进行验算。5,2. I舎岂作用在主平血内的拉弯构件和压弯构件其强度应按下列规定计算兽上“堤汁土曉-皆5.2. U承载能力状态中的

14、工况一、二主要验算立柱的强度是否满足规范要求，正常使用极限状态中的工况三、四均为荷载的标准组合用于验算立柱刚度是否满足规范要 求。立柱强度的验算如图17、18所示；立柱刚度的验算如图所示。QC&!j* 5*I30-41D.19J.16D.14*110k_o.oe 卡i3.05-.03L01Ji. 00图16工况三 立柱横向挠度图图17工况四 立柱横向挠度图如图所示，立柱最大应力为12.96MPa,立柱最大横向位移为3.43mm。(n=12.96MPa (T = 215MPa强度验算满足要求。f i=3.43mm f = h/60=200.00m m,刚度验算满足要求。参考钢结构设计规范(GB5

15、0017-2003)，验算立柱在极限承载能力组 合的工况一作用下的稳定性是否满足规范要求5.2,2弯矩作用在对称轴半面内(绕工轴的实腹式压弯构件* 熬稳定性应按下列规定计算：1弯护作用平面内的稳定性：/ 1 0. 8（乱 2.21）对于立柱，取 y=1.15, &=1.0,有效柱长取 12 X 0.7=8.4m； ?= 74.73?1计 算的 入=112150由门式刚架轻型房屋结构技术规程( CESG1022002)可 知，长细比满足要求。由 Midas 计算得 N=56.35kN , ?=3.08kN m 查得 &=0.527，计算得Nex =722.7kN,结合Midas计算结果得边立柱应力为 20.68MPa215MPa,立柱稳 定性满足要求。五、结论计算结果如下表所示:表2钢筋棚计算结果表格构件应力（MPa容许应力（MPa是否满足位移（mm容许位移（mr）i是否满足檩条26.28是0.340.00是圆弧梁125.42是22.4888.88是顶棚板30.89215是8.36150是侧棚板35.68是0.6840.00是立柱12.96是3.43200是立柱稳定性20.68是-