水生态环境综合治理项目-彩钢棚结构计算书

PAGE水生态环境综合治理项目彩钢棚结构计算书目录一.计算说明二.荷载统计三．屋架桁架计算四．钢檩条计算五．基础计算一．计算说明本工程为地上1层地下0层构筑物。结构高度为3.000m，结构嵌固面取在基础顶面。本工程结构体系为钢结构，建筑结构安全等级为二级。设计使用年限为50年。本地区地震基本烈度为6度，建筑抗震设防类别为丙类。设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组为第一组。抗震等级：四级。本工程建筑场地类别：Ⅰ1类，特征周期:0.25s。基本风压0.40KN/m2，地面粗糙度为B类。本工程地基基础设计等级为丙级，以粉质黏土层作为基础持力层。二．荷载统计PAGE屋面荷载：恒荷载0.3kN/m2，活荷载0.5kN/m2；三．屋架桁架计算====================================================================计算软件： TSZ结构设计系列软件TS_MTSToolv4.6.0.0====================================================================一.设计资料桁架跨度为4500mm,高度为300mm构件总重：57.1224公斤,构件每米单重：12.6939公斤/米结构简图如下所示：二.截面布置杆件编号图如下所示：表1杆件截面信息1PIPE-38*2.5Q2352PIPE-63.5*3.5Q2353PIPE-63.5*3.5Q2354PIPE-38*2.5Q2355PIPE-32*2Q2356PIPE-63.5*3.5Q2357PIPE-63.5*3.5Q2358PIPE-38*2.5Q2359PIPE-32*2Q23510PIPE-63.5*3.5Q23511PIPE-63.5*3.5Q23512PIPE-38*2.5Q23513PIPE-32*2Q235三.荷载布置恒载荷载(下面简称:D)布置图如下所示：另叠加桁架自重。活载荷载1(下面简称:L1)布置图如下所示：风荷载1(下面简称:W1)布置图如下所示：四.位移结果1.0D+1.0L挠度图如下所示：1.0D挠度图如下所示：五.内力结果考虑的荷载组合：1.35D+0.7×1.5Li+0.6×1.5Wi1.3D+1.5Li+0.6×1.5Wi1.3D+1.5Wi+0.7×1.5Li内力包络图如下所示：表1杆件内力结果1-2.89-4.43-0.740-10.29200-0.2160-0.3023-7.56-11.41-0.05020-25.094-1.5-2.4-0.01740-5.1757.711.620.087825.58067.5511.4-0.1325.0107-6.49-9.8-0.04850-21.5580.3650.41-0.01751.0109-1.09-1.650.07250-3.63106.499.79-0.059521.490110.00110.0016-0.03610.00356-0.049212-0.968-1.53-0.7180-3.9113-6.77-10.220.06210-22.44表2支座反力结果左支座2.894.430.7410.290右支座2.914.470.710.350六.应力结果最大应力简图如下所示：表1杆件验算结果1-36.9-38.5421523.81200是2-0.458-1.35215141.51200是3-141.48-184.65215141.51150是4-18.53-19.7821529.76200是5136.07-215144.31350是637.9-215141.51350是7-136.11-168.82215141.51150是83.63-21535.71350是9-19.3-59.85215145.86200是1032.56-215141.51350是11-103.53-103.57215141.51200是12-14.02-15.7221541.67200是13-119.35-378.12215147.74150是七.最不利构件应力详细校核最不利竖杆1号杆件，采用截面PIPE-38*2.5-Q235截面面积：A=2.79cm^2强度验算：σ=(-10.29)/2.79×10=(-36.9)N/mm^2<215MPa，合格稳定验算：对主轴x计算长度：Lx=0.24m对主轴y计算长度：Ly=0.3m对主轴x长细比：λx=0.24/1.26×100=19.05对主轴y长细比：λy=0.3/1.26×100=23.81最大长细比：λmax=23.81稳定系数：φ=0.9573稳定验算：σ=(-10.29)/2.79/0.9573×10=(-38.54)N/mm^2<215MPa，合格最不利下弦6号杆件，采用截面PIPE-63.5*3.5-Q235截面面积：A=6.6cm^2强度验算：σ=25.01/6.6×10=37.9N/mm^2<215MPa，合格最不利上弦3号杆件，采用截面PIPE-63.5*3.5-Q235截面面积：A=6.6cm^2强度验算：σ=(-25.09)/6.6×10=(-38.02)N/mm^2<215MPa，合格上弦杆件考虑节间弯距补充计算上弦杆件弯距设计值计算考虑构件自重：0.05181kN/m考虑恒载：1.2kN/m考虑活载：2kN/m活载控制荷载设计值：1.3×(0.05181+1.2)+1.5×2=4.302kN/m恒载控制荷载设计值：1.35×(0.05181+1.2)+0.98×2=3.65kN/m上弦荷载设计值：max(4.302,3.65)=4.302kN/m上弦绕x轴弯矩设计值：4.302×1×1.502×1.502/10=0.9704kN×m上弦绕y轴弯矩设计值：4.302×0×1.502×1.502/10=0kN×m上弦杆件考虑节间弯距强度:σ=-2.509e+004/660-9.704e+005/9380-0/9380=(-141.5)N/mm^2<215MPa，合格稳定验算：对主轴x计算长度：Lx=1.502m对主轴y计算长度：Ly=3m对主轴x长细比：λx=1.502/2.12×100=70.84对主轴y长细比：λy=3/2.12×100=141.5最大长细比：λmax=141.5稳定系数：φ=0.3388稳定验算：σ=(-25.09)/6.6/0.3388×10=(-112.2)N/mm^2<215MPa，合格叠加杆件荷载后上弦对主轴x压弯稳定验算：φx=0.7457βmx=1.0βty=1.0Nex=3.141×3.141×2.06e+005×6.6/70.84/70.84/1.1/10=243.1kNφby=1σ=(-25.09)/6.6/0.7457×10-1.0×0.9704/9.38/(1-0.8×25.09/243.1)-0.7×1.0×0/9.38/1×1000=(-163.8)N/mm^2163.8<=215，合格！叠加杆件荷载后上弦杆件对主轴y压弯稳定验算：φy=0.3388βtx=1.0βmy=1.0Ney=3.141×3.141×2.06e+005×6.6/141.5/141.5/1.1/10=243.1kNη=1.0φbx=1σ=(-25.09)/6.6/0.3388×10-0.7×1.0×0.9704/9.38/1-1.0×0/9.38/(1-0.8×25.09/60.92)=(-184.7)N/mm^2184.7<=215，合格！最不利斜杆13号杆件，采用截面PIPE-32*2-Q235截面面积：A=1.88cm^2强度验算：σ=(-22.44)/1.88×10=(-119.4)N/mm^2<215MPa，合格稳定验算：对主轴x计算长度：Lx=1.253m对主轴y计算长度：Ly=1.566m对主轴x长细比：λx=1.253/1.06×100=118.2对主轴y长细比：λy=1.566/1.06×100=147.7最大长细比：λmax=147.7稳定系数：φ=0.67稳定验算：σ=(-22.44)/1.88/0.67×10=(-178.1)N/mm^2<215MPa，合格四．钢檩条计算|冷弯薄壁型钢檩条设计输出文件||输入数据文件:1||输出结果文件:1|||=====设计依据======建筑结构荷载规范(GB50009--2012)冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002)=====设计数据======屋面坡度(度):3.000檩条跨度(m):4.000檩条间距(m):1.500设计规范:冷弯薄壁型钢规范GB50018-2002檩条形式:卷边槽形冷弯型钢C120X50X20X2.5钢材钢号：Q235钢拉条设置:不设置拉条净截面系数:1.000压型钢板屋面,挠度限值为1/200屋面板能阻止檩条侧向失稳构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性建筑类型:部分封闭式建筑分区:角部基本风压:0.400风荷载高度变化系数:1.000风荷载体型系数:-2.130风荷载标准值(kN/m2):-0.852屋面自重标准值(kN/m2):0.300活荷载标准值(kN/m2):0.500雪荷载标准值(kN/m2):0.000积灰荷载标准值(kN/m2):0.000检修荷载标准值(kN):1.000=====截面及材料特性======檩条形式:卷边槽形冷弯型钢C120X50X20X2.5b=50.000h=120.000c=20.000t=2.500A=0.5980E-03Ix=0.1294E-05Iy=0.2096E-06It=0.1246E-08Iw=0.6609E-09Wx1=0.2157E-04Wx2=0.2157E-04Wy1=0.1228E-04Wy2=0.6360E-05钢材钢号：Q235钢屈服强度fy=235.000强度设计值f=205.000考虑冷弯效应强度f'=224.197=====截面验算======|1.3恒载+1.5(活载+0.9积灰)组合|弯矩设计值(kN.m):Mx=3.288弯矩设计值(kN.m):My=0.172有效截面计算结果:全截面有效。截面强度(N/mm2):σmax=179.536<=224.197|1.0恒载+1.5风载(吸力)组合|弯矩设计值(kN.m):Mxw=-2.586弯矩设计值(kN.m):Myw=0.052有效截面计算结果:全截面有效。截面强度(N/mm2):σmaxw=128.062<=224.197整体稳定系数:φb=0.681檩条的稳定性(N/mm2):fstabw=184.116<=205.000|荷载标准值作用下，挠度计算|垂直于屋面的挠度(mm):v=15.571<=20.000=====计算满足======檩条能够承受的最大轴力设计值为(KN):N=0.000=====计算结束======五．基础计算一、设计资料1.1.依据规范 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），以下简称规范 《混凝土结构设计规范》（GB50010--2010）,以下简称混凝土规范1.2.计算选项 计算形式:验算截面尺寸 基础类型:现浇阶形基础,无基础短柱 荷载类型:单工况,基本组合 允许基底出现15%的零应力区 最小配筋率：0.15%1.3.基础尺寸及标高 柱:B=120mm, L=120mm 基础各阶宽度: L1=340mm, R1=340mm B1=340mm, T1=340mm 基础各阶高度: H1=600mm 基础沿X方向的长度:b=800mm 基础沿Y方向的长度:l=800mm 基础底面绕X轴的截面抗弯模量: EQWx=\F(b×l2,6)=\F(800×8002,6)=8.5e+007mm3 基础底面绕Y轴的截面抗弯模量: EQWy=\F(b2×l,6)=\F(8002×800,6)=8.5e+007mm3 地面标高:0.000m 柱底标高:0.000m 基础底面标高:-0.600m 基础埋深:d=600mm 基础底面至柱底部高度:H=600--0=600mm1.4.其他参数 纵筋合力点至截面外边缘距离:as=50mm 基础及其上覆土平均容重:G=20kN/m3 基础混凝土强度等级:C30 钢筋强度等级:HRB400 修正后的地基承载力特征值:fa=60.00kPa二、荷载统计2.1.作用在柱底中心处的荷载 作用在柱底的基本组合荷载: 竖向荷载:F=10.00kN Mx0=0.00kN.m,My0=0.00kN.m Vx=3.00kN,Vy=3.00kN 作用在柱底的标准组合荷载: 竖向荷载:Fk=F/Ks=7.41kN Mkx0=Mx0/Ks=0.00kN.m,Mky0=My0/Ks=0.00kN.m Vkx=Vx/Ks=2.22kN,Vky=Vy/Ks=2.22kN2.2.作用在基础底部中心的荷载 基础自重及上部土重标准值:Gk=γm×b×l×d=20.00×0.80×0.80×0.60=7.68kN 基础自重及上部土重设计值:G=1.35×Gk=1.35×7.68=10.37kN 柱中心相对基础底面坐标(x,y):(0,0) 作用在基础底部的标准组合荷载: 竖向荷载:Fk=7.41kN Mkx=Mkx0-Vky×H-Fk×y=0.00-2.22×0.60-7.41×0.00=-1.33kN.m Mky=Mky0+Vkx×H+Fk×x=0.00+2.22×0.60+7.41×0.00=1.33kN.m 作用在柱底的基本组合荷载: 竖向荷载:F=Ks×Fk=10.00kN Mx=Mx0-Vy×H-F×y=0.00-3.00×0.60-10.00×0.00=-1.80kN.m My=My0+Vx×H+F×x=0.00+3.00×0.60+10.00×0.00=1.80kN.m三、地基反力计算3.1.荷载标准组合下的地基反力 基础底面面积:A=b×l=0.80×0.80=0.64m2 荷载在X方向和Y方向都存在偏心 EQpkmin=\F(Fk+Gk,A)-\F(|Mkx|,Wx)-\F(|Mky|,Wy)=\F(7.41+7.68,0.64)-\F(1.33,0.09)-\F(1.33,0.09) =-7.68kPa<0kPa 基底出现零应力，考虑基础应力重分布，用数值方法求得此时基底应力分布如图: 程序计算结果如下: 零应力面积比值:0=3.4%≤15%,满足要求3.2.荷载基本组合下的地基反力 荷载在X方向和Y方向都存在偏心 EQpmin=\F(F+G,A)-\F(|Mx|,Wx)-\F(|My|,Wy)=\F(10.00+10.37,0.64)-\F(1.80,0.09)-\F(1.80,0.09) =-10.36kPa<0kPa 基底出现零应力，考虑基础应力重分布，用数值方法求得此时基底应力分布如图: 程序计算结果如下: 零应力面积比值:0=3.4%≤15%,满足要求四、地基承载验算 修正后的地基承载力特征值:fa=60.00kPa 轴压验算: pk=23.57kPa≤fa=60.00kPa,满足要求 偏压验算: pkmax=55.22kPa≤1.2fa=1.2×60.00=72.00kPa,满足要求五、基础抗剪验算5.1.剪切验算公式 抗剪验算参照承台的剪切计算,求得各验算截面处的折算宽度b0后，根据地基基础规范8.2.9条，按下列公式讲行验算: V≤0.7hsftA0 (8.2.9-1) EQbhs=(\F(800,h0))1/4 (8.2.9-2) 记抗剪力:Vc=0.7hsftA0 剪切力根据基底净反力精确计算5.2.X方向剪切验算 应对如图所示的截面进行剪切验算截面b0(mm)h0(mm)hsVc(kN)V(kN)验算结果18005501.00440.440.97满足要求28005501.00440.447.62满足要求 X方向剪切验算满足要求5.3.Y方向剪切验算 应对如图所示的截面进行剪切验算截面b0(mm)h0(mm)hsVc(kN)V(kN)验算结果18005501