sap2000钢结构廊架计算书.docx

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（CECS 148:2003）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sap2000 v15.1.1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/m；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/m；雪载为0.5kN/m；两者取较大值L=0.5kN/m。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z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s=-1.3及正风压s=1.3两种工况体型系数。风压高度变化系数z=1.0基本风压按100年取W0=0.4 kN/m2顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x（-1.3）x1x0.4=-0.52 kN/m，放大按-1.0 kN/m计取；顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52 kN/m，放大按1.0 kN/m计取。顶蓬横梁风荷载：风荷载标准值按1.0 kN/m计取，横梁外包尺寸0.2m，故横梁线荷载为1.0 kN/mx0.2x1=0.2 kN/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s=1.2风荷载标准值Wk=1x1.2x1x0.4=0.48 kN/m，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，0.00620.012，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，0.00640.02，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 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):max=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 = 13023.416 N轴力N大小为： N = 24000 N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：c=1.389N/mm214.3，满足四. 锚栓承载力验算控制工况：组合工况1N=-24 kN；锚栓最大拉力：Nta=4.565 kN(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=4.565kN63.451，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=20 mm柱截面要求最小板厚：tz=12 mm构造要求最小板厚：tmin=max(tn，tz)=20 mm20，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：cm=1.389 N/mm2底板厚度验算控制应力：c=1.389 N/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=3.142450/8=176.715 mm悬挑长度：b2=0.5(450-168)=141 mm分布弯矩：M1=0.096791.389176.715176.715 10-3=0.004197 kNm得到底板最大弯矩区域的弯矩值为：Mmax=0.004197 kNm混凝土反力要求最小板厚：Tmin=(6*Mmax/f)0.5=(64.197/343 103)0.5=8.568 mm20，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=4.565 kN底板厚度验算控制拉力：Ta=4565.181 kN锚栓中心到柱底截面圆边缘距离：la1=636.396-168-60=222 mmla1对应的受力长度：ll1=2222=444 mm锚栓中心到左侧加劲肋距离：la2=(0.5168+222)0.3827=117.101 mmla2对应的受力长度：ll2=117.101+min(60，117.101+0.524)=177.101 mm锚栓中心到右侧加劲肋边距离：la3=117.101 mmla3对应的受力长度：ll3=ll2=117.101+min(60，117.101+0.524)=177.101 mm弯矩分布系数：1=222117.101117.101/(222177.101177.101+444117.101177.101+444177.101117.101)=0.12得最大弯矩分布系数为：=0.12锚栓拉力要求的最小板厚：tmin=(64.5650.12/343103)0.5=3.095 mm20，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=4.565 kN加劲肋承担柱底反力区域面积：Sr=0.01 cm2非抗震工况下加劲肋承担柱底反力：Vrc=cm*Sr=1.3890.01100=0.001389 kN板件控制剪力：组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565 kN计算宽度取为上切边到角点距离：br=196 mm板件宽厚比：br/tr=196/16=12.2518，满足扣除切角加劲肋高度：hr=200-40=160 mm板件剪应力：r=Vb/hr/tr=4.565103/(16016)=1.783 Mpa125，满足焊缝控制剪力：组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565 kN角焊缝剪应力：w=Vr/2*0.7*hf*(hr-2*hf)=4.565/20.79(160-29)=2.552 MPa160，满足八. 柱脚抗剪验算控制工况：组合工况1N=-24 kN；Vx=0 kN；Vy=2.3 kN；锚栓所承受的拉力为：Ta=13.023 kN柱脚底板的摩擦力：Vfb=0.4*(-N+Ta)=0.4(24+13.023)=14.809 kN柱脚所承受的剪力：V=(Vx2+Vy2)0.5=(02+2.32)0.5=2.3 kN14.809，满足墙下有筋条基计算阶梯基础计算项目名称_日 期_设 计 者_校 对 者_一、设计依据建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011)混凝土结构设计规范 (GB50010-2010)二、示意图三、计算信息构件编号: JC-1计算类型: 验算截面尺寸1. 几何参数台阶数n=1矩形柱宽bc=650mm矩形柱高hc=650mm基础高度h1=400mm一阶长度 b1=200mmb2=200mm 一阶宽度 a1=200mma2=200mm2. 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:HRB400 fy=360N/mm23. 计算信息结构重要性系数: o=1.0 基础埋深: dh=1.300m纵筋合力点至近边距离:as=40mm基础及其上覆土的平均容重:=20.000kN/m3最小配筋率:min=0.150%4. 作用在基础顶部荷载标准组合值F=24.000kNMx=7.000kN*mMy=0.000kN*mVx=0.000kNVy=2.300kNks=1.35Fk=F/ks=24.000/1.35=17.778kNMxk=Mx/ks=7.000/1.35=5.185kN*mMyk=My/ks=0.000/1.35=0.000kN*mVxk=Vx/ks=0.000/1.35=0.000kNVyk=Vy/ks=2.300/1.35=1.704kN5. 修正后的地基承载力特征值fa=100.000kPa 四、计算参数1. 基础总长 Bx=b1+b2+bc=0.200+0.200+0.650=1.050m2. 基础总宽 By=a1+a2+hc=0.200+0.200+0.650=1.050mA1=a1+hc/2=0.200+0.650/2=0.525m A2=a2+hc/2=0.200+0.650/2=0.525mB1=b1+bc/2=0.200+0.650/2=0.525m B2=b2+bc/2=0.200+0.650/2=0.525m3. 基础总高 H=h1=0.400=0.400m4. 底板配筋计算高度 ho=h1-as=0.400-0.040=0.360m5. 基础底面积 A=Bx*By=1.050*1.050=1.103m26. Gk=*Bx*By*dh=20.000*1.050*1.050*1.300=28.665kNG=1.35*Gk=1.35*28.665=38.698kN五、计算作用在基础底部弯矩值Mdxk=Mxk-Vyk*H=5.185-1.704*0.400=4.504kN*mMdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*mMdx=Mx-Vy*H=7.000-2.300*0.400=6.080kN*mMdy=My+Vx*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m六、验算地基承载力1. 验算轴心荷载作用下地基承载力pk=(Fk+Gk)/A=(17.778+28.665)/1.103=42.125kPa【5.2.1-2】因o*pk=1.0*42.125=42.125kPafa=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因 Mdyk=0 Pkmax_x=Pkmin_x=(Fk+Gk)/A=(17.778+28.665)/1.103=42.125kPaeyk=Mdxk/(Fk+Gk)=4.504/(17.778+28.665)=0.097m因 |eyk| By/6=0.175my方向小偏心Pkmax_y=(Fk+Gk)/A+6*|Mdxk|/(By2*Bx) =(17.778+28.665)/1.103+6*|4.504|/(1.0502*1.050) =65.468kPaPkmin_y=(Fk+Gk)/A-6*|Mdxk|/(By2*Bx) =(17.778+28.665)/1.103-6*|4.504|/(1.0502*1.050) =18.782kPa3. 确定基础底面反力设计值Pkmax=(Pkmax_x-pk)+(Pkmax_y-pk)+pk =(42.125-42.125)+(65.468-42.125)+42.125 =65.468kPao*Pkmax=1.0*65.468=65.468kPa1.2*fa=1.2*100.000=120.000kPa偏心荷载作用下地基承载力满足要求七、基础冲切验算1. 计算基础底面反力设计值1.1 计算x方向基础底面反力设计值ex=Mdy/(F+G)=0.000/(24.000+38.698)=0.000m因 ex Bx/6.0=0.175mx方向小偏心Pmax_x=(F+G)/A+6*|Mdy|/(Bx2*By) =(24.000+38.698)/1.103+6*|0.000|/(1.0502*1.050) =56.869kPaPmin_x=(F+G)/A-6*|Mdy|/(Bx2*By) =(24.000+38.698)/1.103-6*|0.000|/(1.0502*1.050) =56.869kPa1.2 计算y方向基础底面反力设计值ey=Mdx/(F+G)=6.080/(24.000+38.698)=0.097m因 ey By/6=0.175y方向小偏心Pmax_y=(F+G)/A+6*|Mdx|/(By2*Bx) =(24.000+38.698)/1.103+6*|6.080|/(1.0502*1.050) =88.382kPaPmin_y=(F+G)/A-6*|Mdx|/(By2*Bx) =(24.000+38.698)/1.103-6*|6.080|/(1.0502*1.050) =25.356kPa1.3 因 Mdx0 并且 Mdy=0Pmax=Pmax_y=88.382kPaPmin=Pmin_y=25.356kPa1.4 计算地基净反力极值Pjmax=Pmax-G/A=88.382-38.698/1.103=53.282kPa2. 验算柱边冲切YH=h1=0.400m, YB=bc=0.650m, YL=hc=0.650mYB1=B1=0.525m, YB2=B2=0.525m, YL1=A1=0.525m, YL2=A2=0.525mYHo=YH-as=0.360m因 (YB+2*YHo)Bx) 并且 (YL+2*YHo)By)基础底面处边缘均位于冲切锥体以内, 不用验算柱对基础的冲切八、基础受剪承载力验算1. 计算剪力Az=a1+a2+hc =200+200+650 =1050mmBz=b1+b2+bc =200+200+650 =1050mmA=Az*max(b1,b2)=1050.0*max(200.0,200.0)=0.21m2Vs=A*p=0.2*21.8=4.6kN2. 计算截面高度影响系数hshs=(800/h0)1/4=(800/800.0)1/4=1.03. 剪切承载力验算Ao=Az*h1 =1050*400 =420000.00mm2o*Vs=1.0*4.6=4.6kN 0.7hsftAo=0.7*1.0*1.43*420000.0=420.4kN受剪承载力验算满足要求！九、柱下基础的局部受压验算因为基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级，所以不用验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力。十、基础受弯计算因Mdx=0 Mdy0 并且 exBx/6=0.175m x方向单向受压且小偏心a=(Bx-bc)/2=(1.050-0.650)/2=0.200mP=(Bx-a)*(Pmax-Pmin)/Bx+Pmin =(1.050-0.200)*(88.382-25.356)/1.050+25.356 =76.377kPaMI_1=1/12*a2*(2*By+hc)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*By) =1/12*0.2002*(2*1.050+0.650)*(88.382+76.377-2*38.698/1.103)+(88.382-76.377)*1.050) =0.91kN*mMII_1=1/48*(By-hc)2*(2*Bx+bc)*(Pmax+Pmin-2*G/A) =1/48*(1.050-0.650)2*(2*1.050+0.650)*(88.382+25.356-2*38.698/1.103) =0.40kN*m十一、计算配筋10.1 计算AsxAsx_1=o*MI_1/(0.9*(H-as)*fy) =1.0*0.91*106/(0.9*(400.000-40.000)*360) =7.8mm2Asx1=Asx_1=7.8mm2Asx=Asx1/By=7.8/1.050=7mm2/mAsx=max(Asx, min*H*1000) =max(7, 0.150%*400*1000) =600mm2/m选择钢筋10130, 实配面积为604mm2/m。10.2 计算AsyAsy_1=o*MII_1/(0.9*(H-as)*fy) =1.0*0.40*106/(0.9*(400.000-40.000)*360)=3.4mm2Asy1=Asy_1=3.4mm2Asy=Asy1/Bx=3.4/1.050=3mm2/mAsy=max(Asy, min*H*1000) =max(3, 0.150%*400*1000) =600mm2/m选择钢筋10130, 实配面积为604mm2/m。