钢筋加工棚验算书.doc

一工区1#钢筋加工棚受力验算
南通至上海路段钢筋大棚受力验算

一、设计资料
1#钢筋结构大棚由两个加工棚组合而成，是DK563+515～DK580+504.49段桥涵、路基工程所有半成品钢筋集中加工厂房，是原材料堆方、半成品加工场地。为保证厂房设计安全，该厂房设计为单跨双坡弧形门式刚架，主架采用镀锌钢管，四面采用彩钢板封闭，一侧留门的方式，为计算简便，在此只需验算大加工棚，刚架横跨度20m，棚长30m，檐高9.62m。基础采用宽60*60cm*50mC25混凝土设在地面以下，并在立柱位置预埋40*40*2cm钢板，立柱采用φ220＊5㎜钢管，纵向间距6m，拱形梁采用φ50＊3.5㎜钢管，拱高为2.1m，双层拱梁上下弧度间距72cm，采用φ32＊2㎜钢管对拱梁进行三角支撑加强，檩条采用50x100x2mm方钢间距为1.5m，顶棚檀条间距为0.8m，立柱之间使用加强拉筋加固，屋面四周采用0.326mm彩钢板包围,四边屋檐伸出55cm，所用钢材均采用Q235钢。详见钢筋加工棚设计图。
二、 荷载计算
1、计算参数： 
⑴Φ50×3.5㎜钢管：（弧梁主梁）截面积：A=511.3㎜2；惯性矩I=121900mm4；截面模量W=5080mm3； 单位重量:4.013Kg/m。  
⑵Φ220×5㎜钢管：截面积：A=3375.5㎜2；惯性矩I=19514609mm4；截面模量W=177405.54mm3；回转半径i=76mm；单位重量:26.5Kg/m。 
⑶□50×100×2㎜方钢管：截面积：A=584㎜2；惯性矩I=775179mm4；截面模量W=15503.57mm3；单位重量:4.584Kg/m。
⑷φ32×2㎜钢管：截面积：A=198㎜2；惯性矩I=24600mm4；截面模量W=1990mm3；单位重量:1.55Kg/m。 
⑸彩钢板厚度0.376㎜：单位重量:2.95Kg/㎡。
⑹120×50×2.5㎜C型钢：截面积： A=808.9㎜2；惯性矩I=1439700mm4；截面模量W=23995mm3； 单位重量:6.35Kg/m。 
⑺Q235钢材的[σg]=235÷1.2=195Mpa 
⑻山西运城历年最大风速28.4m/s(10级)，最大风压=504.1N/㎡，历年最大降雪量30cm厚,雪的密度按50kg/m3，30cm厚的雪每平米产生的最大压力为：0.3*50*10=150N/㎡ 。
2、棚顶檩条受力计算： 
棚顶檩条采用□50×100×2㎜方钢管，布设间距为0.8m，跨度为6m。棚顶檩条受到彩钢瓦的压力，自重和雪载：q=0.8m*6m*2.95Kg/㎡+6m*4.584Kg/m＋150N/㎡*0.8m=161.66Kg/m=161.66N/m，
其最大弯矩产生在跨中： =161.66*6*6/8=727.49(N.m)
=727.49/ 15503.57*10-9=46.92Mpa<195Mpa(满足要求) 
3、棚顶拱梁架受力计算： 
棚顶由6跨20米拱梁架组成。拱梁架高度为2.1米，上、下弦杆均采用3根φ50×3.5㎜钢管和腹杆Φ32×2㎜钢管焊接而成， 拱梁架受到彩钢瓦、檩条压力和自重：q=(161.66+(4.01+1.55)*3*22)*1.5636=826.55(N.m) 
其最大弯矩产生在跨中：
=826.55*202/8=41327.5(N.m)
拱梁架的惯性矩W=I+a2A1+I+a2A2=121900+102*511.3+102*584=231430mm
y=41327.5/231.43*0.35=62.5(N.m)<195Mpa(满足要求) 
4、立柱受力计算： 
立柱采用φ220×5㎜钢管，立柱高度均为9.62米，中间立柱受力最大： 立柱受到的压力:F=826.55*20=16531(N)
计算长度l0=0.7×L=0.7×9.62=6.734(m)
细比λ=l0/i=6.734÷0.07603=89
钢管为a类截面，查表得稳定系数为：ψ=0.721
=0.721*195=140.595MPa
σ=F/A=16531/0.002=8265500Pa=8.27MPa<ψ[σg]=140.59Mpa(满足要求)
5、抗风计算：
山西运城历年最大风速28.4m/s(10级)，最大风压=504.1N/㎡
⑴顶棚侧边檩条抗风计算：
檩条采用□50×100×2㎜方钢管，布设间距为0.8m，跨度为顶棚跨度的一半10m。所承担的迎风最大面积：S=10×0.8=8(㎡)，
风荷载强度:Q=K1×K2×K3×P=1.3×1×1×504.1=655.33(N/㎡)，
1根拱梁架受到的最大风力: F=s×Q=655.33×8=5242.64(N)，
1根拱梁架受到最大风力时产生的均布荷载:
q=5242.64÷10=524.26(N/m)
其最大弯矩：
=524.26*62/8=2359.17(N.m)
=2359.17/50*10-6=98.3Mpa<195Mpa(满足要求) 
⑵立柱抗风计算：
立柱的间距为6米，所承担的迎风最大面积：S=6×8=48(㎡) 
风荷载强度:Q=K1×K2×K3×P=1.3×1×1×504.1=655.33(N/㎡)
1根立柱受到的最大风力: F=s×Q=48×655.33=31455.84(N)
1根立柱受到最大风力时产生的均布荷载:
 q=31455.84÷8=3932(N/m)
其最大弯矩：
=3932*62/8=17693.9(N.m)
=17693.9/177*10-6=99.97Mpa<195Mpa(满足要求) 
6、基础抗压
基础预埋面板400x400x20，预埋螺纹钢截面为16mm，刚架柱与基础钢板焊接。
⑴柱脚内力设计值：Nmax=11.945KN，相应的V=62.5KN；
⑵柱脚底板面积和厚度的计算
柱脚底板面积的确定
b=b0+2t+2c=500+2×12+2×60=644mm，取b=600mm；
h=h0+2t+2c=450+2×12+2×60=595mm，取h=500mm；
验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值：
基础采用C20混凝土，fc=11.9N/mm2，满足要求。

三、验算结论：
因运城地区抗风压基数大于抗雪压，故不在计算。通过对彩钢棚各部位进行强度和抗风计算，彩钢棚满足抗风力10级的要求。
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钢筋加工棚设计图

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钢筋加工棚侧面设计图