sap钢结构廊架计算书.docx
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sap钢结构廊架计算书
彩虹廊架结构计算书
一、设计依据
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《高耸结构设计规范》(GB50135-2006)
《户外广告设施钢结构技术规程》(CECS148:
2003)
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)
工程基本条件:
1、设计概况
工程名称:
工程所在地:
武汉
建筑物安全等级:
一级
建筑物设计使用年限:
25年
基本风压:
0.40kN/㎡(取100年)
地面粗糙度:
B
基本雪压:
0.50kN/㎡
地震基本烈度:
6度
结构构件应力比控制:
0.90
二、计算简图
采用sap2000v15.1.1软件进行计算
总高3米,顶蓬高2.9米。
黄色杆件为∅168x12圆管,蓝色杆件为120x80x4矩形钢管,青色杆件为120x60x4矩形钢管,材质均为Q235B。
三、荷载计算
1、恒载
顶蓬面板为2.5mm厚铝单板,龙骨加面板恒载Gk=0.4kN/m²;
构件自重由软件自动添加。
2、活载、雪载
顶蓬为不上人屋面,活载为0.5KN/m²;
雪载为0.5kN/m²;
两者取较大值L=0.5kN/m²。
3、检修荷载
悬挑雨篷最外端横梁处添加施工或检修荷载L2=1.0/m。
4、风荷载
顶蓬面风荷载:
《建筑结构荷载规范》8.1.1:
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,应按下式计算:
根据《建筑结构荷载规范》8.4.1条规定,本工程可不考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响,故风振系数βz按1考虑。
风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第29项次体型,取较大值负风压μs=-1.3及正风压μs=1.3两种工况体型系数。
风压高度变化系数μz=1.0
基本风压按100年取W0=0.4kN/m2
顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x(-1.3)x1x0.4=-0.52kN/m²,放大按-1.0kN/m²计取;
顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52kN/m²,放大按1.0kN/m²计取。
顶蓬横梁风荷载:
风荷载标准值按1.0kN/m²计取,横梁外包尺寸0.2m,故横梁线荷载为1.0kN/m²x0.2x1=0.2kN/m
立柱风荷载:
风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第37项次体型,取较大值μs=1.2
风荷载标准值Wk=1x1.2x1x0.4=0.48kN/m²,立柱直径为0.168,换算成线荷载为0.48x0.168x1=0.081kN/m
四、荷载组合
五、构件计算分析
1、加载
恒载:
活载:
检修荷载:
风载工况1:
风载工况2:
2、运算结果
(1)强度验算
所有杆件强度应力比均小于0.90,故强度满足要求。
(2)变形验算
标准组合作用下:
顶蓬钢梁悬挑长度为1.5米,标准组合下挠度值为0.0062,根据《钢结构设计规范》附录A表A.1.1中第4项,挠度容许值按l/250控制,即1.5x2/250=0.012m,0.0062<0.012,故变形满足要求。
负风压风荷载标准值作用下:
钢柱高3m,柱顶位移值为0.0064m。
参照《钢结构设计规范》附录A中A.2.1规定,柱顶位移值按H/150控制,即3/150=0.02m,0.0064<0.02,故变形满足要求。
正风压风荷载标准值作用下:
钢柱高3m,柱顶位移值为0.0053m。
参照《钢结构设计规范》附录A中A.2.1规定,柱顶位移值按H/150控制,即3/150=0.02m,0.0053<0.02,故变形满足要求。
六、支座节点计算
支座节点反力:
受力最大的支座节点内力:
N=-24kN、Vx=0kN、Vy=2.3kN
Mx=7kN·m、My=0kN、Mz=0kN
“圆钢管柱外露刚接”节点计算书
一.节点基本资料
采用设计方法为:
常用设计
节点类型为:
圆钢管柱外露刚接
柱截面:
PIPE-168*12,材料:
Q235
柱与底板全截面采用对接焊缝,焊缝等级为:
二级,采用引弧板;
底板尺寸:
L*B=450mm×450mm,厚:
T=20mm
锚栓信息:
个数:
8
采用锚栓:
双螺母焊板锚栓库_Q345-M24
锚栓垫板尺寸(mm):
B*T=70×20
底板下混凝土采用C30
节点前视图如下:
节点下视图如下:
二.验算结果一览
验算项数值限值结果
最大压应力(MPa)1.39最大14.3满足
受拉承载力(kN)4.57最大63.5满足
混凝土要求底板厚(mm)8.57最大20.0满足
锚栓要求底板厚(mm)3.09最大20.0满足
底板厚度20.0最小20.0满足
等强全截面1满足
板件宽厚比12.3最大18.0满足
板件剪应力(MPa)1.78最大125满足
焊缝剪应力(MPa)2.55最大160满足
板件厚度(mm)16.0最小16.0满足
焊脚高度(mm)9.00最小6.71满足
焊脚高度(mm)9.00最大19.2满足
板件厚度(mm)16.0最小16.0满足
焊脚高度(mm)9.00最小6.71满足
焊脚高度(mm)9.00最大19.2满足
基底最大剪力(kN)2.30最大14.8满足
三.混凝土承载力验算
控制工况:
组合工况1
N=-24kN;Mx=7kN·m;My=0kN·m;
偏心受压底板计算:
这里偏心距e为:
e=M/N=7000000/24000
=291.667mm>73.518mm
所以按部分截面混凝土受压,部分锚栓受拉来计算(通过对混凝土应力积分):
δmax=1.389N/mm2
中性轴的坐标:
x=35.529
最大锚栓的拉力:
NTa=4565.181N
锚栓总拉力:
Ta=13023.416N
轴力N大小为:
N=24000N
混凝土的总合压力:
F=37023.416N
外力对中性轴的弯矩:
M外=6147313.404N.mm按(fN(e-x)方式求出)
锚栓的合弯矩:
Ma=2039500.762N.mm
混凝土的合弯矩:
Mc=4107805.133N.mm
混凝土抗压强度设计值:
fc=14.3N/mm2
底板下混凝土最大受压应力:
σc=1.389N/mm2≤14.3,满足
四.锚栓承载力验算
控制工况:
组合工况1
N=-24kN;
锚栓最大拉力:
Nta=4.565kN(参混凝土承载力验算)
锚栓的拉力限值为:
Nt=63.451kN
锚栓承受的最大拉力为:
Nta=4.565kN≤63.451,满足
五.底板验算
1构造要求最小底板厚度验算
一般要求最小板厚:
tn=20mm
柱截面要求最小板厚:
tz=12mm
构造要求最小板厚:
tmin=max(tn,tz)=20mm≤20,满足
2混凝土反力作用下的最小底板厚度计算
非抗震工况底板下最大压应力:
σcm=1.389N/mm2
底板厚度验算控制应力:
σc=1.389N/mm2
沿圆周布置的加劲肋之间按三边支承板简化计算:
折算跨度:
a2=3.142×450/8=176.715mm
悬挑长度:
b2=0.5×(450-168)=141mm
分布弯矩:
M1=0.09679×1.389×176.715×176.715×10-3=0.004197kN·m
得到底板最大弯矩区域的弯矩值为:
Mmax=0.004197kN·m
混凝土反力要求最小板厚:
Tmin=(6*Mmax/f)0.5=(6×4.197/343×103)0.5=8.568mm≤20,满足
3锚栓拉力作用下的最小底板厚度计算
非抗震工况锚栓最大拉力:
Tam=4.565kN
底板厚度验算控制拉力:
Ta=4565.181kN
锚栓中心到柱底截面圆边缘距离:
la1=636.396-168-60=222mm
la1对应的受力长度:
ll1=2×222=444mm
锚栓中心到左侧加劲肋距离:
la2=(0.5×168+222)×0.3827=117.101mm
la2对应的受力长度:
ll2=117.101+min(60,117.101+0.5×24)=177.101mm
锚栓中心到右侧加劲肋边距离:
la3=117.101mm
la3对应的受力长度:
ll3=ll2=117.101+min(60,117.101+0.5×24)=177.101mm
弯矩分布系数:
ζ1=222×117.101×117.101/(222×177.101×177.101+444×117.101×177.101+444×177.101×117.101)=0.12
得最大弯矩分布系数为:
ζ=0.12
锚栓拉力要求的最小板厚:
tmin=(6×4.565×0.12/343×103)0.5=3.095mm≤20,满足
六.对接焊缝验算
柱截面与底板采用全对接焊缝,强度满足要求
七.X向加劲肋验算
非抗震工况下锚栓最大拉力:
Tam=4.565kN
加劲肋承担柱底反力区域面积:
Sr=0.01cm2
非抗震工况下加劲肋承担柱底反力:
Vrc=σcm*Sr=1.389×0.01×100=0.001389kN
板件控制剪力:
组合工况1下锚栓拉力,Vr=4.565kN
计算宽度取为上切边到角点距离:
br=196mm
板件宽厚比:
br/tr=196/16=12.25≤18,满足
扣除切角加劲肋高度:
hr=200-40=160mm
板件剪应力:
τr=Vb/hr/tr=4.565×103/(160×16)=1.783Mpa≤125,满足
焊缝控制剪力:
组合工况1下锚栓拉力,Vr=4.565kN
角焊缝剪应力:
τw=Vr/[2*0.7*hf*(hr-2*hf)]
=4.565/[2×0.7×9×(160-2×9)]=2.552MPa≤160,满足
八.柱脚抗剪验算
控制工况:
组合工况1
N=-24kN;Vx=0kN;Vy=2.3kN;
锚栓所承受的拉力为:
Ta=13.023kN
柱脚底板的摩擦力:
Vfb=0.4*(-N+Ta)=0.4×(24+13.023)=14.809kN
柱脚所承受的剪力:
V=(Vx2+Vy2)0.5=(02+2.32)0.5=2.3kN≤14.809,满足
墙下有筋条基计算
阶梯基础计算
项目名称_____________日期_____________
设计者_____________校对者_____________
一、设计依据
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)①
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)②
二、示意图
三、计算信息
构件编号:
JC-1计算类型:
验算截面尺寸
1.几何参数
台阶数n=1
矩形柱宽bc=650mm矩形柱高hc=650mm
基础高度h1=400mm
一阶长度b1=200mmb2=200mm一阶宽度a1=200mma2=200mm
2.材料信息
基础混凝土等级:
C30ft_b=1.43N/mm2fc_b=14.3N/mm2
柱混凝土等级:
C30ft_c=1.43N/mm2fc_c=14.3N/mm2
钢筋级别:
HRB400fy=360N/mm2
3.计算信息
结构重要性系数:
γo=1.0
基础埋深:
dh=1.300m
纵筋合力点至近边距离:
as=40mm
基础及其上覆土的平均容重:
γ=20.000kN/m3
最小配筋率:
ρmin=0.150%
4.作用在基础顶部荷载标准组合值
F=24.000kN
Mx=7.000kN*m
My=0.000kN*m
Vx=0.000kN
Vy=2.300kN
ks=1.35
Fk=F/ks=24.000/1.35=17.778kN
Mxk=Mx/ks=7.000/1.35=5.185kN*m
Myk=My/ks=0.000/1.35=0.000kN*m
Vxk=Vx/ks=0.000/1.35=0.000kN
Vyk=Vy/ks=2.300/1.35=1.704kN
5.修正后的地基承载力特征值
fa=100.000kPa
四、计算参数
1.基础总长Bx=b1+b2+bc=0.200+0.200+0.650=1.050m
2.基础总宽By=a1+a2+hc=0.200+0.200+0.650=1.050m
A1=a1+hc/2=0.200+0.650/2=0.525mA2=a2+hc/2=0.200+0.650/2=0.525m
B1=b1+bc/2=0.200+0.650/2=0.525mB2=b2+bc/2=0.200+0.650/2=0.525m
3.基础总高H=h1=0.400=0.400m
4.底板配筋计算高度ho=h1-as=0.400-0.040=0.360m
5.基础底面积A=Bx*By=1.050*1.050=1.103m2
6.Gk=γ*Bx*By*dh=20.000*1.050*1.050*1.300=28.665kN
G=1.35*Gk=1.35*28.665=38.698kN
五、计算作用在基础底部弯矩值
Mdxk=Mxk-Vyk*H=5.185-1.704*0.400=4.504kN*m
Mdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m
Mdx=Mx-Vy*H=7.000-2.300*0.400=6.080kN*m
Mdy=My+Vx*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m
六、验算地基承载力
1.验算轴心荷载作用下地基承载力
pk=(Fk+Gk)/A=(17.778+28.665)/1.103=42.125kPa【①5.2.1-2】
因γo*pk=1.0*42.125=42.125kPa≤fa=100.000kPa
轴心荷载作用下地基承载力满足要求
2.验算偏心荷载作用下的地基承载力
因Mdyk=0Pkmax_x=Pkmin_x=(Fk+Gk)/A=(17.778+28.665)/1.103=42.125kPa
eyk=Mdxk/(Fk+Gk)=4.504/(17.778+28.665)=0.097m
因|eyk|≤By/6=0.175my方向小偏心
Pkmax_y=(Fk+Gk)/A+6*|Mdxk|/(By2*Bx)
=(17.778+28.665)/1.103+6*|4.504|/(1.0502*1.050)
=65.468kPa
Pkmin_y=(Fk+Gk)/A-6*|Mdxk|/(By2*Bx)
=(17.778+28.665)/1.103-6*|4.504|/(1.0502*1.050)
=18.782kPa
3.确定基础底面反力设计值
Pkmax=(Pkmax_x-pk)+(Pkmax_y-pk)+pk
=(42.125-42.125)+(65.468-42.125)+42.125
=65.468kPa
γo*Pkmax=1.0*65.468=65.468kPa≤1.2*fa=1.2*100.000=120.000kPa
偏心荷载作用下地基承载力满足要求
七、基础冲切验算
1.计算基础底面反力设计值
1.1计算x方向基础底面反力设计值
ex=Mdy/(F+G)=0.000/(24.000+38.698)=0.000m
因ex≤Bx/6.0=0.175mx方向小偏心
Pmax_x=(F+G)/A+6*|Mdy|/(Bx2*By)
=(24.000+38.698)/1.103+6*|0.000|/(1.0502*1.050)
=56.869kPa
Pmin_x=(F+G)/A-6*|Mdy|/(Bx2*By)
=(24.000+38.698)/1.103-6*|0.000|/(1.0502*1.050)
=56.869kPa
1.2计算y方向基础底面反力设计值
ey=Mdx/(F+G)=6.080/(24.000+38.698)=0.097m
因ey≤By/6=0.175y方向小偏心
Pmax_y=(F+G)/A+6*|Mdx|/(By2*Bx)
=(24.000+38.698)/1.103+6*|6.080|/(1.0502*1.050)
=88.382kPa
Pmin_y=(F+G)/A-6*|Mdx|/(By2*Bx)
=(24.000+38.698)/1.103-6*|6.080|/(1.0502*1.050)
=25.356kPa
1.3因Mdx≠0并且Mdy=0
Pmax=Pmax_y=88.382kPa
Pmin=Pmin_y=25.356kPa
1.4计算地基净反力极值
Pjmax=Pmax-G/A=88.382-38.698/1.103=53.282kPa
2.验算柱边冲切
YH=h1=0.400m,YB=bc=0.650m,YL=hc=0.650m
YB1=B1=0.525m,YB2=B2=0.525m,YL1=A1=0.525m,YL2=A2=0.525m
YHo=YH-as=0.360m
因((YB+2*YHo)≥Bx)并且(YL+2*YHo)≥By)
基础底面处边缘均位于冲切锥体以内,不用验算柱对基础的冲切
八、基础受剪承载力验算
1.计算剪力
Az=a1+a2+hc
=200+200+650
=1050mm
Bz=b1+b2+bc
=200+200+650
=1050mm
A'=Az*max(b1,b2)
=1050.0*max(200.0,200.0)
=0.21m2
Vs=A'*p=0.2*21.8=4.6kN
2.计算截面高度影响系数βhs
βhs=(800/h0)1/4=(800/800.0)1/4=1.0
3.剪切承载力验算
Ao=Az*h1
=1050*400
=420000.00mm2
γo*Vs=1.0*4.6=4.6kN
≤0.7βhsftAo=0.7*1.0*1.43*420000.0=420.4kN
受剪承载力验算满足要求!
九、柱下基础的局部受压验算
因为基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级,所以不用验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力。
十、基础受弯计算
因Mdx=0Mdy≠0并且ex≤Bx/6=0.175mx方向单向受压且小偏心
a=(Bx-bc)/2=(1.050-0.650)/2=0.200m
P=(Bx-a)*(Pmax-Pmin)/Bx+Pmin
=(1.050-0.200)*(88.382-25.356)/1.050+25.356
=76.377kPa
MI_1=1/12*a2*((2*By+hc)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*By)
=1/12*0.2002*((2*1.050+0.650)*(88.382+76.377-2*38.698/1.103)+(88.382-76.377)*1.050)
=0.91kN*m
MII_1=1/48*(By-hc)2*(2*Bx+bc)*(Pmax+Pmin-2*G/A)
=1/48*(1.050-0.650)2*(2*1.050+0.650)*(88.382+25.356-2*38.698/1.103)
=0.40kN*m
十一、计算配筋
10.1计算Asx
Asx_1=γo*MI_1/(0.9*(H-as)*fy)
=1.0*0.91*106/(0.9*(400.000-40.000)*360)
=7.8mm2
Asx1=Asx_1=7.8mm2
Asx=Asx1/By=7.8/1.050=7mm2/m
Asx=max(Asx,ρmin*H*1000)
=max(7,0.150%*400*1000)
=600mm2/m
选择钢筋10@130,实配面积为604mm2/m。
10.2计算Asy
Asy_1=γo*MII_1/(0.9*(H-as)*fy)
=1.0*0.40*106/(0.9*(400.000-40.000)*360)
=3.4mm2
Asy1=Asy_1=3.4mm2
Asy=Asy1/Bx=3.4/1.050=3mm2/m
Asy=max(Asy,ρmin*H*1000)
=max(3,0.150%*400*1000)
=600mm2/m
选择钢筋10@130,实配面积为604mm2/m。