消防炮塔架计算书

1、消防炮塔架计算书消防炮塔架计算书一、 主要要求：1、 型钢格构式塔架，落于泵船甲板上。2、 上层炮标高16.0m，自重120Kg，水平后座力4.12kN。下层炮标高13.5m，自重120Kg，水平后座力2.2kN。3、 南京大厂镇江边。二、 设计概况：1、 抗震设防烈度7度，设计根本地震加速度0.1g，设计地震分组为第一组.2、 根本风压0.4kN/，地面粗糙度为A类(空旷地带)，工程的平安等级为一级(参照?高耸结构设计标准?设计)。3、 按照?高耸标准?第3.4.2条，本塔架结构不必进行构件截面的抗震验算，仅需满足抗震构造要求。4、 荷载的组合，按?高耸标准?第2.0.5条，取用下式：1.

2、式中，G为自重等永久荷载W为风荷载L为活荷载5、 考虑到平时检修及消防炮使用时人员的上下，采用大型角钢格构式塔架，尺寸如下：三、 塔架构件选择说明：1、 满足大型格构式柱的构造要求：斜缀条与水平缀条的夹角宜在4070内，水平缀条不小于L635，斜缀条不小于L756。2、 节点板的厚度由构造决定，选用10mm厚钢板，焊脚尺寸取8mm。3、 除塔架柱脚处的水平缀条连在柱分肢的外侧，其他所有缀条。包括斜缀条和水平缀条均连在柱分肢的内侧，塔身外表平整，便于运输；根据业主要求，塔架用螺栓连接。4、 塔架可以在工厂分段制作，现场进行拼接。5、 格构式柱塔架采用别离式柱脚，柱脚底板由计算确定，且应不小于20

3、mm厚；锚栓直径亦由计算确定，且应不小于20mm，孔径为螺栓直径的1.5倍，垫板孔径比螺栓大2mm。四、 风荷载的计算：按?高耸标准?执行。 W=ZSZr0式中： 0 0.4=0.44kN/(1.1为工程重要性一级要求，0.4为南京的根本风压)Z为风振系数：根据荷载标准GB50009-2001附录E，高耸结构的根本自振周 16.0=0.208.7条，T10.25sec时不考虑风振影响，即Z S为风荷载体型系数，取2.6(偏于平安取标准的高值) Z为风压高度变化系数，按高度16m r0.44=2.09kN/五、 柱分肢角钢L14014和缀条角钢L10010的截面特性：角钢截面示意角钢L14014

4、：肢宽L=140mm，肢厚tf=14mm，A=3757平方毫米Wxmin=68744(mm)3 Ix=6888100(mm)4Ix0=10935600(mm)4Iy0=2840600(mm)3Wx0=110466(mm)3Wy0=50467(mm)3IxIx0=54mmIy0Z0角钢L10010：肢宽L=100mm，肢厚tf=14mmA=1926.1(mm)2Wxmin=25060(mm)3 Ix=1795100(mm)4Ix0=2846800(mm)4Iy0=743500(mm)3Wx0=4260(mm)3Wy0=18540(mm)3Ix=305mmIx0=384mmIy0=196mmZ0六

5、、计算格构式柱的柱身1500mm高的材料重量及总重：分肢角钢：L1401.64=188.8 KgL1001.64=96.8 Kg L100 Kg0.678004=56.2 Kg合计：+9+108.9+=450.7 Kg考虑计入爬梯及附属设备等，1600mm=495.77 Kg柱全高重：10(节)=49.58 kN七、求塔架内力：控制截面在塔底 kN/m塔底轴力设计值：kN/mN=49.581.2=kN弯矩设计值：M=1/244(风)16.021613.5)(后座力)0.7=692.9 kNm剪力设计值：V=16.01.4+(4.12+2.2) =+6.2=81.1 kN查标准钢结构设计标准知，

6、格构式柱的轴心受压构件的截面分类为b类。八、验算塔架柱的整体稳定性、整体强度、柱分肢的稳定性、柱分肢的强度以及缀条的有关计算：1. 塔架为格构式柱大型，属压弯构件，整体稳定性的计算公式为：N/XA+mxMx/W1x(1-XN/NEX) f (a) 式中：mx取1.0悬壁构件类 格构式柱IX=68881002+37572800-39.82 2 =87121064 ix=squr(IX/A)=squr(8712106/15028)=761.4 X=2H/ix=216000/761.4=42.0150 可以 查表X= NEX=2EA/2XO式中：XO=sqr(2X+40A/AX)= sqr(422+

7、4015028/3852)=那么NEX22061032=106NW1X=87121061063 (a)公式左边=103/(0.89115028) + (106)/1061-0.891103/106 =+=68.28 N/mm2f=215 N/mm2可以2格构式柱的整体强度计算：公式：N/An+Mx/xWnxf (b)式中：N=103 N 15028=13525mm2 Mx=692.9 kN106Nmm x106106 mm3 (b)公式左边=103/13525+106106=+=75.1 N/mm2 f=215N/mm2 (可以)2、 柱身分肢单肢的稳定性验算：按实腹式轴心受压构件计算 轴力公

8、式：N1=NY1/2a+Mx/2a103 N Y1 mm a=2Y1=2 mm Mx=692.9 kNm N1=103760.2/21520.4+106/2 =14875+227868=242743 N=242.7 kN 分肢计算长度：l0=01600=800 mm y0= l0/iy0=800/27.5=29.1，小于格构式柱转换长细比的倍，即0.7x42=29.4可以查表： 分肢稳定性计算公式：N1/Af左式103383757=68.9 N/mm2f=215N/mm2 (可以)4、柱分肢强度验算公式： =N1/Anf N1/An1033757=71.8 N/mm2f (可以)5、缀条的计算

9、： 长细比：0x=sqr(x2+40A/A1x) 式中：由第前面计算知x=42 A1x=21926.1=3852 mm2 A=3757 mm2 0x=sqr(422+403757/3852) 查表， =0.889 剪力V=(Af/85)sqr(fy/235) 式中 A=3757 mm2，f=215 N/mm2，fy=345 N/mm2 那么 V=(3757215/85)sqr(345/235)=11514N选用Q235钢C级普通螺栓d=16mm连接缀条和柱分肢，查?钢结构设计手册?684页：螺栓受拉的承载力设计值为26.6kN，受剪的承载力设计值为26.1kN。剪力由缀条平面承当时，缀条内力按

10、桁架腹杆来分析 斜缀条的轴力： N1=V1/ncos 式中：V1 kN 故 N1103/2cos50=4073 N=4.073kN kN 可以(a) 缀条的稳定验算：强度设计值折减系数公式：=N1/Af mm2计算长度：l01800=1800 mm x0=l0/ix0 故=0.608， =4.0731031926.1=3.48 N/mm2f=215 N/mm2 (可以)(b)缀条的强度验算： =N1/An=4.0731031926.1=2.35 N/mm2f (可以)九、格构式柱脚设计：别离式铰接根底1 由于塔架的柱分肢的距离较大，采用别离式柱脚。柱脚由底板、锚栓组成。每个分肢角钢的压力: 2

11、 kN每个分肢角钢的拉力: N1=692 kN每个分肢角钢的剪力: V= kN底板的平均压应力：N1/(bli103/(3002 N/mm2，故柱脚处的砼局部受压满足要求。2 底板的厚度t计算：底板受砼的反力，为悬臂板。计算公式：tsqr(5M/f)a2110216335Nmmt=sqr(516335/215)19.5mm，取20mm厚底板。3. 地脚螺栓的设计： Q235钢螺栓所需的有效总面积为：AeN/fta103/170=1253mm2假设每个柱分肢设4个螺栓，那么每个螺栓的有效面积需要1253/4=313mm22塔架在风载的作用下产生的总水平剪力为：V=81.1 kN,而此时柱脚底板与砼面的摩擦力F=2145 kN。所以，不必设置抗剪键。注意：如地面已经形成，需用植筋方法来制作锚栓，参照有关植筋类技术手册。十、塔架的工地拼接要求：塔架工地地面拼接时，亦即柱分肢角钢的拼接。应尽量采用与角钢等强度的对接