第八章 门头钢结构计算书二

67 第第八八章、章、门头门头钢结构钢结构计算计算书书二二 1 1 工程概况工程概况 门头骨架采用矩形钢管 500 x300 x12 和 200 x200 x8；钢结构之间均采用焊接连接。大钢梁， 立柱与主体均采用铰接固定。钢结构材质均为 Q235B。采用 SAP2000 进行建模计算； 钢架模型钢架模型 2 结构设计等级结构设计等级 设计使用年限：25 年 结构安全等级：二级 结构的重要性系数：1.0 3 设计依据设计依据 本项目设计以中国规范、规程为依据： 钢结构设计规范 GB50017-2003 建筑结构荷载规范 GB50009-2012 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001 建筑抗震设计分类标准 GB50223-2008 建筑抗震设计规范 GB50011-2010(2016 修订版) 4 结构计算分析结构计算分析 4.1 荷载荷载标准值标准值分析分析 68 1. 恒载恒载 DEAD（竖直向下竖直向下） 顶面铝板，保温棉及连接自重： 0.2KN/m2 作用在钢梁的荷载：0.2x（2.644+2.527+0.36）/2=0.56 KN/m 作用在幕墙立柱的荷载：0.2x1.559=0.31KN/m 侧面铝板幕墙自重取 0.2 KN/m2 转化为线荷载：0.2x2.644x2/2=0.53 KN/m 主体钢骨架自重由程序自动计算。 2. 风载风载 WIND（向上向上） 风荷载标准值按照公式： 10kgzzs ww 计算求得，宁波地区，基本风压按照 50 年一 遇来取 0 w =0.5kN/m 2，地面粗糙度类别按 B 类，计算标高：5m，体形系数取-1.3 风压高度变化系数z：经查荷载规范表 8.2.1 得：z=1.0 阵风系数gz： 经查荷载规范表 8.6.1 得：gz=1.7 风荷载标准值 Wk： Wk=gzUsUzWo =1.7(-1.3)1.00.5 =-1.1KN/m 2 转化为线荷载：1.1x2.644/2=1.46 KN/m 3. 作用在幕墙的风载 WIND-x 风荷载标准值按照公式： 10kgzzs ww 计算求得，宁波地区，基本风压按照 50 年一 遇来取 0 w =0.5kN/m 2，地面粗糙度类别按 B 类，计算标高：12.6m 风压高度变化系数z：经查荷载规范表 8.2.1 得：z=1.07 阵风系数gz： 经查荷载规范表 8.6.1 得：gz=1.68 体形系数 Us（1）=-1.4，单元板块面积 A=1.510=15m 2 ，根据荷载规范体形系数考虑折 减，故有： Us（A） = Us（1）+ Us（25）- Us（1）1og A/1.4 = -1.4 + -1.4x0.8 （-1.4）log（15）/1.4 = -1.17 根据荷载规范 7.3.3 条第二款，故风荷载体形系数取值为：-1.17-0.2=-1.37 风荷载标准值 Wk： Wk=gzUsUzWo =1.68(-1.37)1.070.5=1.23KN/m 2 作用在钢梁上的荷载：1.23x11.5/2=7.1 KN/m 作用在钢梁上的荷载：1.23x3/2=1.85 KN/m 作用在侧面钢柱上的荷载：1.23x2.644/2=1.63 KN/m 4 4. .地震荷载标准值地震荷载标准值 q qekek（水平方向） ：（水平方向） ： 根据公式水平地震标准值为 qek=EmaxGk /A=50.041.6=0.32 KN/m 2 作用在钢梁上的荷载：0.32 x11.5/2=1.84 KN/m 69 作用在钢梁上的荷载：0.32 x3/2=0.48 KN/m 作用在侧面钢柱上的荷载：0.32x2.644/2=0.42 KN/m 5. 荷载分布详见下图所示荷载分布详见下图所示： 6. 通过分析，分别取通过分析，分别取以下几种以下几种最不利荷载组合进行计算最不利荷载组合进行计算： 内力计算荷载组合： DSTL1 1.2 DEAD + 1.4 WIND-x+0.65 qek DSTL2 1.0 DEAD + 1.4 WIND + 0.84 WIND-x + 0.65 qek DSTL3 1.2 DEAD - 1.4 WIND-x-0.65 qek DSTL4 1.0 DEAD + 1.4 WIND - 0.84 WIND-x-0.65 qek 变形计算荷载组合： COMB1 1.0 DEAD +1.0 WIND-x + 0.5qek COMB2 1.0 DEAD + 1.0 WIND + 0.6 WIND-x + 0.5qek COMB3 1.0 DEAD -1.0 WIND-x - 0.5qek COMB4 1.0 DEAD + 1.0 WIND - 0.6 WIND-x - 0.5qek 恒恒荷载荷载示意图示意图（DEAD） 70 风荷载示意图（风荷载示意图（WIND） 风荷载示意图（风荷载示意图（WIND-x） 71 水平地震水平地震示意图（示意图（qek） 4.2 计算结果分析计算结果分析 1 1. . 结构变形分析结构变形分析 该钢架的变形主要以水平和竖向变形为主，在最不利组合 COMB1 作用下的变形情况 如下图所示； COMB1 组合变形图组合变形图 72 通 过 软 件 计 算 得 出 横 梁 水 平 位 移5.6mm11400/400=28.5mm ， 竖 向 位 移 7.4mm11400/500=22.8mm，因此位移满足规范要求。 2.2. 结构内力分析结构内力分析 通过软件计算得出钢结构的应力比详见下图，从图中看出所有构件最大应力比小于 1.0， 满足规范要求。 钢架弯矩图钢架弯矩图 73 钢架剪力图钢架剪力图 钢架钢架轴轴力图力图 最大应力比图最大应力比图 74 3.3. 支座反力分析支座反力分析 经 SAP2000 程序分析，在最不利竖向荷载工况（DSTL1）作用下的支座反力如下图所示： F1，F2，F3 分别表示 X,Y,Z 方向力，反力单位为 KN； 钢架钢架反力反力图图 4.4.连接焊缝计算连接焊缝计算 焊缝受力情况根据前面计算结果，有： 剪力合力为 V= 22 80.6511.83=81.5KN，拉力 N=90.97 KN 焊脚高度为 8 厚 焊缝基本参数如下： 1：截面面积：A=8512mm 2； = V/A=81.5 x10 3/8512=9.6 MPa = N/A=90.97 x10 3/8512=10.7 MPa (/) 2+2)0.5 =（ （10.7/1.22） 2+（9.6）2）0.5 =13.0MPafv =160MPa 焊缝焊缝强度可以满足要求。强度可以满足要求。 75 5 5. .埋件计算：埋件计算： 通过分析可知，9M20 锚栓主要承受拉力和剪力作用 剪力合力为 V= 22 80.6511.83=81.5KN，拉力 N=90.97 KN 单个锚栓承受的剪力 V = Vx/9 =81.5/9=9.1KN 单个锚栓承受的拉力： Nt=N/9=90.97/9=10.1 KN 考虑 M20 机械锚栓的 拉力和剪力设计值均为 25KN， （ （9.1/25） 2+（10.1/25）2）0.5 =0.541.0,满足规范要求 5