钢筋棚设计计算书

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 1 2.1屋面活荷载 1. 2.2雪荷载 2 2.3风荷载 2 三、荷载组合 3 四、模型计算结果 4 4.1 几何模型 4 4.2 计算结果 5 五、结论 14 薪春至太湖高速公路料仓棚计算说明书 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

2、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=215MPa 80*50*4 圆弧梁 圆管钢 ?50 x 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

3、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-1022002 322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

4、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

5、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 ：8.2 -0.8 -0.5 -0.21 -0.18 -0.5 +0.28 -0.18 图1风荷载体型系数图2风荷载分布(kN/m 2) 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

6、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 o 1 2 3荷载基本组合

7、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 15 (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) 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(CES

8、C-1022002 3 25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 SQik 1.2SGk 1.274SqQ 工况二：0.9 (1.2SG

9、k 1.4 0.91 0.6 Sq2r 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

10、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

11、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 r-n*3WL * K - I UK 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 =26.28MPa 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

12、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 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

13、.36mm f =40.00m m,刚度验算满足要求。 4.2.5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： h nas.- cur 图10工况二 侧棚板最大应力 = -: :林；-； ： :E ? J-L r 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。 426水平拉筋验算 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: n _丄 JiM *-T CWJJH 图12

14、工况一水平拉筋最大应力 图13工况一水平拉筋最大应力 由图可知，侧棚板最大应力为 149.09MPa,最大挠度为20.99 mm。 c = 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 8mm钢管，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吟岂件用在主平血内的拉弯构件和压弯掏件.其强度应按 下列规定计筒： /VM. 4厂八为 兀上丽匚土阿户/5仝门 承载能力状态中的工况一、二主要验算立柱的强度是否满足规范要求，正常

15、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。 图15工况四 边立柱应力图 图14工况三 立柱应力图 5 30 1 - ).22 D.19 1 L16 1 0,12 J ),10 - 3.05 0.03 h. b.oi JL00 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

16、。 参考钢结构设计规范(GB50017-2003),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： -豊-1久M切 (5. 2.2 1) 对于立柱，取 y=1.15, &=1.0,有效柱长取 12 X 0.7=8.4m； ?= 74.73?+ 算的入=112150由门式刚架轻型房屋结构技术规程(CESC-1022002可知， 长细比满足要求。 8 I 图18立柱轴力图 图19立柱弯矩图 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