钢筋棚设计计算书

薪太高速建综合场料仓棚

设计计

算说明

书

武汉理工大学交通学院

2018年9月

薪太高速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

屋面活荷载.......................................................1

雪荷载...........................................................2

风荷载...........................................................2

三、荷载组合.......................................................3

四、模型计算结果...................................................3

几何模型........................................................3

计算结果.........................................................4

五、结论..........................................................6

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0219

X8mm钢管；棚顶每10m安装一道厚820型采光带，侧墙全封闭，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。钢筋棚基础采用灌注桩处理，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(mm)

顶部楝条方管钢80*50*4

圆弧梁圆管钢?50X3

上部水平拉筋钢筋?20

顶棚板彩钢瓦Q235

圆弧梁腹杆钢筋fy=215MPa?20

立柱圆管钢7219X8

下部侧面橡条钢筋60*50*

侧棚板彩钢瓦

验算依据如下:

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《门式刚架轻型房屋结构技术规

程》(CESC-1022002)v《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。

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)

条注释及《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)表注释规定对受荷

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水平投影面积大于60m的钢构架,屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于m0

本结构受荷水平投影面积为1280m2,取屋面活荷载为m?。

雪荷载

根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)续表得洪湖海拔高度为，重现

期取为50年，对应的基本雪压为射。考虑积雪均匀时的屋面积雪分布系数，为。

雪荷载标准值为

风荷载

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)规定对于高度大于30m且高宽比大

于的房屋需要考虑风振系数。本结构高度为14m,宽度为16m,高宽比为；所以不

考虑风振系数的影响，取为。钢筋棚所处地域环境为B类，海拔高度；根据《建

筑结构荷载规范》(GB50009-2012)表插值得风压高度变化系数为。取重现期为

50年的基本风压m?。风的体型分布系数根据《建筑结构荷载规范》

(GB50009-2012)表计算如下图1。

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

取Y。二。

《门式刚架轻型房屋结构技术规程》(CESC-1022002)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m?,屋面均布活

荷载为m?。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)表取屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数Y。风荷载

组合系数为。

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：(1.2SGk+1.4x0.91xSQX=1.2SGk+1.274SQik)

工况二：(1.2SGk+1.4x0.91x0.6xSQ>k=L2SGk+0.764)

正常使用极限状态：

工况三：SGk+sQik

工况四：SGk+SQM

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

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

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。

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。

由《门式刚架轻型房屋结构技术规程》(CESC-1022002)表可知：

圆弧梁跨度16m,竖向挠度允许值分别为L/180=16000/180二。

楝条计算长度取相邻圆弧梁上弦杆之间的最大值.允许挠度值分别为

L/150=6000/150=o

橡条强度与刚度验算

对于楝条，最不利工况为自重和活荷载结合的工况(即为工况一)。橡条的

应力与竖向挠度如图5一图8所示：

图4工况一楝条应力

图5工况一楝条挠度

由图可知，工况一楝条最大应力分别为，最大竖向挠度分二：

。=<[。]=215MPa,强度验算满足要求。

,二<[/]=,刚度验算满足要求。

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，最大竖向挠度为:

o=<[。]=215MPa,强度验算满足要求。

f=<[丹=,刚度验算满足要求。

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，最大挠度为。

a=<[a]=215MPa,强度验算满足要求。

f=<[丹=,刚度验算满足要求。

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：

图10工况二侧棚板最大应力

图11工况二侧棚板最大应力

由图可知，侧棚板最大应力为，最大挠度为。

。二=215MPa,强度验算满足要求。

f=<Ifl=,刚度验算满足要求。

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：

图12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，最大挠度为。

a=<[a]=215MPa,强度验算满足要求。

f=<[fl=,刚度验算满足要求。

立柱验算

立柱采用。219X8mm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。

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14工况三立柱应力图图15工况四边立柱应力图

图16工况三立柱横向搅度图图17工况四立柱横向饶度图

如图所示，立柱最大应力为，立柱最大横向位移为。

a,=＜[a]=215MPa,强度验算满足要求。

尸尸＜[丹=h/60=,刚度验算满足要求。

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。

对于立柱，取Yx=,二，有效柱长取12X二；ix=74.73mm计算的

入二112C150,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。

图18立柱轴力图图T?立柱弯矩图

由Midas计算得N二，My=・m查得6尸，计算得限；二，结合Midas计算结

果得边立柱应力为＜215MPa,立柱稳定性满足要求。

五、结论

计算结果如下表所示:

表2钢筋棚计算结果表格

应力容许应力容许位移