圆形筒仓结构设计计算书.doc

第一部分、库壁计算表表1工程名称：子项名称：水泥储存及散装计算日期：2002，12基本参数：筒仓直径 D (m）12仓壁厚度 （mm）250备注：1. 绿色栏目为人工输入数据。仓壁高度 h30钢筋抗拉强度设计值fy3102. 所有内力均为标准值。贮料计算高度 hn25.2砼抗拉强度设计值 ftk1.53. 钢筋直径须填为*.*，小数点前为钢筋排数。小数点后为钢筋直径。截面水力半径 3钢筋保护层厚度 c20储料容重 16竖向压力修正系数 Cv1.4物料自然安息角33侧压力系数 k0.295 摩擦系数 0.5水平荷载、环向配筋、仓壁裂缝宽度计算：S（m）e-k s /ChPh (kN/m)Np (kN/m)Ag (mm2)钢筋直径钢筋间距Ag1 (mm2)Esmax6.0 0.745 1.300 31.864 191.184 802 2.16 20020110.400 0.72.0E+050.091 12.0 0.555 1.600 68.421 410.528 1722 2.18 18028270.506 0.72.0E+050.148 18.0 0.413 1.900 107.076 642.456 2694 2.20 15041890.721 0.72.0E+050.181 24.0 0.308 2.000 132.955 797.733 3345 2.20 13048330.794 0.72.0E+050.195 30.0 0.229 2.000 148.031 888.184 3725 2.20 12052360.826 0.72.0E+050.198 仓底或漏斗顶面的竖向压力 Pv (kPa)= 323.73 1.3Pv(kPa)=420.85 仓底或漏斗顶面以上的总竖向摩擦力压力：Pf (kN/m)=515.90 1.3Pf (kN/m)=670.67 第二部分、库底板、内柱及基础的计算一、设计资料：库内径12m，库高38.5m，库壁厚250mm,库底板底面标高8.5m,基础埋深深度为3m,基础板厚度为1.2m。地基承载力标准值fk=500 KN/m2；场地为类建筑场地，属于8度抗震区；库顶活荷载设计值：F1=2.51.462=396 KN；库底的竖向压力： Pv= 323.73 KN/m2，1.3Pv=420.85 KN/m2；库底的总竖向摩擦力压力： Pf= 515.90 kN/m，1.3Pf=670.67 kN/m；每库储料总重设计值：G1=（3992558810）=49785 KN每库自重设计值：G2=0.253410251.2250.9521.2=80072112=10127 KN库顶活荷载设计值：F1=41.452=440 KN二、 地基承载力验算：基础自重设计值和基础上的土重标准值：G=25(23.42-40.53.52)1.01.220(23.42-4.53.52)5.1=1569253352=69044 KN地基承载力设计值：f=fk=300320(5.500.5)=600 KN/m21. 正常使用的情况下：（1） 当四库都满料时，基底平均压应力：传到基础顶面的总竖向力设计值：F=(4978510127440264)2=121232 KNP=363.77 KN/m2f=600 KN/m2 满足（2） 当1#、2#库满料，3#、4#库空仓时：传到基础顶面的总竖向力设计值：F=728812(14900396)4=206946 KN作用于基础底面的力矩设计值：M=1457626.25=911013 KN.m基础底面的抵抗弯矩：W=a3/6=283/6=3658.7基础底面边缘的最大压力设计值：Pmax=335.96249.00=584.96 KN/m20 满足2. 地震作用下：（1） 当四库都满料时：等效总重力荷载：Geq=(5606290%149001.2)4=251490 KN总水平作用标准值：FEk=0.16251490=40238 KN水平地震力作用于基础底面的力矩设计值：M=4023825.81.3=1349596 KN.m基础底面的抵抗弯矩：W=a3/6=283/6=3658.7基础底面边缘的最大压力设计值：Pmax=520.61368.87=889.48 KN/m21.2f=1014 KN/m2 满足（2） 当1#、2#库满料，3#、4#库空仓时：等效总重力荷载：Geq=5606290%2149001.24=150578 KN总水平作用标准值：FEk=0.16150578=24092 KN水平地震力作用于基础底面的力矩设计值：M1=2409225.81.3=808062 KN.m储料和自重作用于基础底面的力矩设计值：M2=1457626.25=911013 KN.m基础底面的抵抗弯矩：W=a3/6=283/6=3658.7传到基础顶面的总竖向力设计值：F=728812(14900396)4=206946基础底面边缘的最大压力设计值：Pmax=335.96469.86=805.82 KN/m21.2f=1014 KN/m2 满足三、 内力计算：每库储料总重设计值：G1=（420.8536670.6712）=72881 KN每库自重设计值：G2=0.2540.312251.2250.8621.2250.6410.31.24=11394.62714.3791.0=14900 KN库顶活荷载设计值：F1=2.51.462=396 KN（一） 各库全满仓时：1. 库底板在辅助支柱各点（x/R=2.2/6=0.37）的挠度计算:（1） 由库底板荷载P=420.85250.71.2=441.85 KN/m2所产生的挠度：=在x/R=0.37处，EI1=0.0656441.8564=37565（2） 由辅助支柱所产生的环向力N作用而引起的挠度：PN=-0.07N =在x/R=0.37处，EI1=0.24170.0724N622.2=1.39N2. 基础板在辅助支柱各点的挠度计算:（1） 由荷载=352708/282=449.88 KN/m2（全部设计荷载减去基础及复土重量后的地基反力）所产生的挠度：EI2=0.0656483.8264=38248(2) 由荷载PN=0.0724N所产生的挠度：EI2=0.24220.0724N622.2=1.39N（3） 由荷载=449.88 KN/m2所产生的固端弯矩而引起的挠度：=0.125R2=0.125449.8862=2024 KN.m=; EI2=-0.431202462=31404(4) 由荷载PN=0.0724N所产生的固端弯矩而引起的挠度：=mpr=0.43170.07242.2=0.069N=; EI2=-0.4310.06962=1.07N3. 求中间支柱内的纵向力：I2:I1= :=h23: h13=1.23:0.73=5.04:1由公式：=得：=解方程得：N=26763 KN每根辅助柱内的纵向力：N/=26763/4=6691 KN4. 库底板的弯矩计算： 表2X/R=0.37处X/R=0处(1) P=441.85 KN/m2的作用Mr=rPR2=0.1619441.8562=2575KN.mMr=vPR2=0.1790441.8562=2847KN.m(2) PN=0.0724N=0.072426832=1937KN/m的作用Mr=0.721819372.2=3076KN.mMt=0.721819372.2=3076KN.m(1) P=441.85 KN/m2的作用Mr=rPR2=0.1875441.8562=2982KN.mMr=vPR2=0.1875441.8562=2982KN.m(2) PN=1937KN/m的作用Mr=0.668119372.2=2847KN.mMt=0.668119372.2=2847KN.m合计：Mr=25753085=501 KN.mMt=28473085=229 KN.mMr=29822856=135 KN.mMt=29822856=135 KN.m5. 基础板的弯矩计算： 表3X/R=1处X/R=0.37处X/R=0处(1) =449.88 KN/m2的作用Mr=rPR2=0Mr=vPR2=0.125449.8862=2024KN.m(2) PN=1937KN/m的作用Mr=0Mt=0.431719372.2=1840KN.m(1) =449.88 KN/m2的作用Mr=-0.1619449.8836=-2622KN.mMr=-0.1790449.8836=-2899KN.m(2) PN=1937KN/m的作用Mr=0.721819372.2 =3075KN.mMt=0.721819372.2=3075KN.m(3) 由于边缘嵌固的作用Mr= Mt= =20241847=177KN.m(1) =449.88 KN/m2的作用Mr=-0.1875449.8836=-3037KN.mMr=-0.1875449.8836=-3037KN.m(2) PN=1937KN/m的作用Mr=0.668119372.2 =2847KN.mMt=0.668119372.2=2847KN.m(3) 由于边缘嵌固的作用Mr= Mt= =20241847=177KN.m合计：Mr=0 Mt=184 KN.mMr=630 KN.m Mt=353 KN.mMr=-13 KN.m Mt=-13 KN.m（二）、四库中只有一个库为满仓时，其余三个为空仓：1. 荷载P=441.85 KN/m2, =171.00 KN/m2仓底板的挠度按第一种情况取底板的全挠度。即EI1=37565，EI1=1.39N2. 基础底板的挠度计算：（1） 由荷载=171.00 KN/m2所产生的挠度：EI2=38248=-14538(2) 由荷载PN=0.0724N所产生的挠度：EI2=1.39N（3）由=2024=769 KN.m而引起的挠度：EI2=31404=11932 (4) 由=0.069N而引起的挠度：EI2=1.07N由公式：=得：=I2:I1=5.04:1解方程得：N=26185 KN3. 库底板的弯矩计算： 表4X/R=0.37处X/R=0处(1) P=441.85 KN/m2的作用Mr=2575 KN.mMr=2847 KN.m(2) PN=0.0724N=0.072426185=1896KN/m的作用Mr=3076=3011 KN.mMt=3076=3011 KN.m(1) P=441.85 KN/m2的作用Mr=2982 KN.mMr=2982 KN.m(2) PN=1896KN/m的作用Mr=2847=2787 KN.mMt=2847=2787 KN.m合计：Mr=436 KN.mMt=164 KN.mMr=195 KN.mMt=195 KN.m4. 基础板的弯矩计算： 表5X/R=1处X/R=0.37处X/R=0处(1) =171.00 KN/m2的作用Mr =0Mr= 2024=769 KN.m(2) PN=1896KN/m的作用Mr=0Mt =1840=1801 KN.m(1) =171.00 KN/m2的作用Mr=-2622=-997 KN.mMr=-2899=-1102 KN.m(2) PN=1896KN/m的作用Mr=3075=3010 KN.mMt=3075=3010 KN.m(3) 由于边缘嵌固的作用Mr= Mt= =7691807=-1038KN.m(1) =171.00 KN/m2的作用Mr=-3037=-1154 KN.mMr=-3037=-1154 KN.m(2) PN=1896KN/m的作用Mr=2847=2787 KN.mMt=2847=2787 KN.m(3) 由于边缘嵌固的作用Mr= Mt= =-1038KN.m合计：Mr=0 Mt=-1032 KN.mMr=995 KN.m Mt=870 KN.mMr=595 KN.m Mt=595 KN.m（三）、四库中只有一个库为空仓，其余三个为满仓时：空仓底板上的压力：P=250.71.2=21 KN/m2,基底压力： =356.92 KN/m21. 仓底板的挠度计算：由于P=21 KN/m2所产生的挠度：EI1=37565=1785环向力N作用而引起的挠度：EI1=1.39N2. 基础底板的挠度计算：（1）由荷载=356.92 KN/m2所产生的挠度：EI2=38248=-30345（2）由荷载PN=0.0724N所产生的挠度：EI2=1.39N（3）由=2024=1606 KN.m而引起的挠度：EI2=31404=24918 (4) 由=0.069N而引起的挠度：EI2=1.07N由公式：=得：=I2:I1=5.04:1解方程得：N=1968 KN3. 库底板的弯矩计算： 表6X/R=0.37处X/R=0处(1) P=21 KN/m2的作用Mr=2575=122 KN.mMr=2847=135 KN.m(2) PN=0.0724N=0.07241968=142KN/m的作用Mr=3076=225 KN.mMt=3076=225 KN.m(1) P=21 KN/m2的作用Mr=2982=142 KN.mMr=2982=142 KN.m(2) PN=142KN/m的作用Mr=2847=209 KN.mMt=2847=209 KN.m合计：Mr=103 KN.mMt=90 KN.mMr=-67 KN.mMt=-67 KN.m4. 基础板的弯矩计算： 表7X/R=1处X/R=0.37处X/R=0处(1) =356.92 KN/m2的作用Mr =0Mr= 2024=1606 KN.m(2) PN=142KN/m的作用Mr=0Mt =1840=135 KN.m(1) =356.92 KN/m2的作用Mr=-2622=-2080 KN.mMr=-2899=-2300 KN.m(2) PN=146KN/m的作用Mr=3075=225 KN.mMt=3075=225 KN.m(3) 由于边缘嵌固的作用Mr= Mt= =1606136=1470 KN.m(1) =356.92 KN/m2的作用Mr=-3037=-2409 KN.mMr=-3037=-2409 KN.m(2) PN=142KN/m的作用Mr=2847=209 KN.mMt=2847=209 KN.m(3) 由于边缘嵌固的作用Mr= Mt= =1470 KN.m合计：Mr=0 Mt=1471 KN.mMr=-385 KN.m Mt=-605 KN.mMr=-730 KN.m Mt=-730 KN.m（四）、仓底板及基础板的断面计算：三种情况下的荷载值列于下表，表内单位为KN.m: 表8库底板基础板X/R=0.37X/R=0X/R=1X/R=0.37X/R=0情况一Mr=-501Mr=135Mr=0Mr=630Mr=-13Mt=-229Mt=135Mt=184Mt=353Mt=-13情况二Mr=-436Mr=195Mr=0Mr=995Mr=595Mt=-164Mt=195Mt=-1032Mt=870Mt=595情况三Mr=-110Mr=-73 Mr=0 Mr=-385 Mr=-730 Mt=-97Mt=-73Mt=1471Mt=-605Mt=-730四、 库底板、柱、基础配筋计算：1. 库底板配筋计算：(1) 在X/R=0.37处有最大的负弯矩Mr=-501 KN.m，已知板厚h=800mm,h0=765mm,混凝土用C30,钢筋用钢，fcm=16.5 N/mm2,取b=1000 mm,fy=310 N/mm2。=0.05 查表得=0.974A=2169 mm2库底板顶面预配25150，As=3271(2) 在X/R=0 处有最大的正弯矩Mt=195 KN.m，=0.020 查表得=0.990A=830 mm2库底板底面预配18200，As=12722. 柱配筋计算：每根柱子承受的竖向压力设计值：P=6708000 NfcA=0.915800800=8640000按构造配筋As=8008000.7%=4480 mm2预配16根直径为20二级钢筋,A s=5027m2=5027/640000=0.79%4006 KN所以满足2. 库壁对基础板的冲切验算：取弧长1米的库壁进行验算：库壁下端竖向压力设计值：Fl=670.670.2540.3251.2=670.67615.28302.2519.5=1608 KN/m0.6ftumh0=0.61.546921165=4919562 N=4920 KN1608 KN所以满足六、库底板验算裂缝：混凝土的抗拉标准强度ftk=2.0 N/mm2,钢筋的弹性模量Es=200000N/mm2按受弯构件计算，取标准弯矩Mk=501/1.2=417.5 KN.m,Aet=0.50bh(bfb)hf=0.501000800=400000 mm2 =As/Aet=3271/400000=0.008 取 =0.01钢筋应力=191.78 N/mm2系数=1.10=1.10=0.42最大裂缝宽度Wmax=acr(2.70c0.1) 式中：系数acr=2.10, =0.70,钢筋保护层c=25 mm,钢筋直径d=25 mmWmax=2.100.42(2.70250.1)0.70=0.19 mm0.20 mm 可以3. 基础底板配筋计算：(1) 在X =1900处有最大正弯矩Mr=125 KN.m，已知板厚h=400mm,h0=365mm,混凝土用C20,钢筋用钢，fcm=9.6 N/mm2,取b=1000 mm,fy=300 N/mm2。=0.098 查表得=0.952A=1199 mm2基础板底面预配20200，As=1570(2) 在X =1200处有最大正弯矩Mr=500 KN.m，已知板厚h=800mm,h0=765mm,混凝土用C20,钢筋用钢，fcm=9.6 N/mm2,取b=1000 mm,fy=300 N/mm2。=0.089 查表得=0.954A=2284 mm2基础板底面预配25200，As=2450(3) 在X =450处有最大正弯矩Mr=818 KN.m，已知板厚h=1200mm,h0=1165mm,混凝土用C20,钢筋用钢，fcm=9.6 N/mm2,取b=1000 mm,fy=300 N/mm2。=0.090 查表得=0.952A=3543 mm2基础板底面预配25200，As=2450(3) 在X =125处有最大正弯矩Mr=1562 KN.m，已知板厚h=1600mm,h0=1565mm,混凝土用C20,钢筋用钢，fcm=9.6 N/mm2,取b=1000 mm,fy=300 N/mm2。=0.066 查表得=0.966A=3444 mm2基础板底面预配25200，As=245010 / 10