高速公路门架钢结构设计计算书.docx
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高速公路门架钢结构设计计算书
广州至深圳沿江高速公路大型可变情报板及标志门架结构
设计计算书
一、工程概况
广州至深圳沿江高速公路位于珠江三角洲经济发达地区——广州、东莞、深圳，沿狮子洋、伶仃洋东岸，本项目采用设计时速为100km/h的高速公路标准，双向八车道，路幅宽41m，桥梁长度占路线总长度90%以上。
项目所在地区属南亚热带海洋季风气候区，气候温暖潮湿（平均气温为22～22.5℃,相对湿度79～81%），雨量充沛（平均降水量1700mm以上）常受热带风暴和台风袭击（年平均2～3次，台风中心风力可达11～12级），为本地区主要灾害性天气。
本设计即为上述广州至深圳沿江高速公路大型可变情报板及标志门架结构，风荷载为门架结构的主要荷载之一，同时要特别注重门架结构的防腐蚀设计及施工。
二、结构设计采用主要规范
1．《建筑结构荷载规范》GB50009-2006
2．《户外广告设施钢结构技术规程》CECS148：
2003
3．《钢结构设计规范》GB50017-2003
4．《建筑抗震设计规范》GB50011-2008
5．《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
6．《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
7．《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001。
8、《道路交通标志和标线》GB5768—1999
9、《公路交通标志板》JT/T279—2004
10、《结构用无缝钢管》GB/T1862—1999
11、《高速公路交通工程钢构件防腐技术条件》GB/T18226—2000
三、结构计算采用计算机软件计算软件采用MIDAS/GenV7.3.0.
四、结构计算基本参数
1．结构的设计使用限取为50年，结构的安全等级取为二级，结构重要性系数取为1.0;
2．钢材采用Q235-B，并符合GB/T700-2006的规定焊条采用E4303型，并符合GB/T5117-1995
的规定；
3．基本风压取为=0.9216kN/㎡（设计基本风速38.4m/s）,地面粗糙度B类;
4．门架式标志上部标志牌的最大面积按49.48㎡计算，荷载取值为10kN，按不利布置在门架中
部14～15米范围内位置；
5．大型可变情报板显示12个（1m×1m）汉字，情报板重20kN，迎风面积18㎡，按不利布置在门架中部14～15米范围内位置，高度按1.5米计算（偏保守）。
6．其他附属设施荷载：
A、情报板安装检修走道及栏杆重1.0kN/m，安装检修走道活荷载1.00kN/m；
7．抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值0.10g。
五、计算结果
（－）标示牌门架整体计算结果
1.计算模型
1
结构计算模型
（说明：
柱脚均为刚接柱脚，从左至右分别为14米跨，17米跨，21米跨，24.75米跨标示牌门架计算模型）
2、荷载取值
本工程所在地区抗震设防基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组，设计特征周期值取0.45s。
（一）恒载标准值计算：
标示牌自重10kN，按不利布置在门架中部14～15米范围内位置：
10/14＝0.72kN/m
情报板重20kN，迎风面积18㎡，按不利布置在门架中部12～15米范围内位置：
20/12＝1.67kN/m；
情报板安装检修走道及栏杆重1.0kN/m分布在两根上弦上，每根0.5kN/m；
（二）活荷载标准值计算：
安装检修走道活荷载1.0kN/㎡；
（三）风荷载标准值计算：
（a）基本风压W0=0.9216kN/㎡
（b）风荷载体型系数s=1.30;
（c）地面粗糙度类别取为B类，迎风面平均高度按30m,风压高度变化系数z=1.42;
（d）风振系数z的计算为：
标志牌门架结构的振周期约为T1=0.524s，脉动增大系数=2.146;
情报板门架结构的振周期约为T1=0.63s，脉动增大系数=2.206;
门架结构的平均高度H与宽度B之比H/B≤0.50，脉动影响系数=0.44;
振型系数ϕZ=1.0;
风振系数z=1+
ϕ2.1460.441.0
=1.67（情报板：
1.684）
Z=1+
（e）风荷载标准值：
1.42
2
wzszw0
1.671.301.420.9216
2.84KN/m2（情报板：
2.86kN/㎡）
标志牌风荷载：
49.48㎡/14m/1.5*2.84=6.69kN/㎡情报板风荷载：
1.5*2.86=4.29kN/㎡，分布范围约14～15m
14米跨标志牌门架截面信息
3
17米跨标志牌门架截面信息
21米跨标志牌门架截面信息
24.75米跨标志牌门架截面信息
截截截截
规规
材材
备备
截截截截
规规
材材
备备
1
P299X12
Q235B
圆圆圆
7
P325x12
Q235B
圆圆圆
2
P273x12
Q235B
圆圆圆
10
P89x6
Q235B
圆圆圆
3
P203X10
Q235B
圆圆圆
12
P140x7
Q235B
圆圆圆
5
P152X8
Q235B
圆圆圆
13
P121x6
Q235B
圆圆圆
4
14米、17米跨标志牌门架恒荷载布置（单位：
kN/m）
21米、24.75米跨标志牌门架恒荷载布置（单位：
kN/m）
14米、17米跨标志牌门架活荷载布置（单位：
kN/㎡）
5
21米、24.75米跨标志牌门架活荷载布置（单位：
kN/㎡）
14米、17米跨标志牌门架风荷载布置（单位：
kN/㎡）
21米、24.75米跨标志牌门架风荷载布置（单位：
kN/㎡）
6
3、荷载组合
1、1.35D+1.4（0.7）L
2、1.2D+1.4L
3、1.0D+1.0L
4、1.2D+1.4w1
5、1.2D-1.4w1
6、1.0D+1.0w1
7、1.0D-1.0w1
8、1.2D+1.4L+1.4（0.6）w1
9、1.2D+1.4L-1.4（0.6）w1
10、1.0D+1.4L+1.4（0.6）w1
11、1.0D+1.4L-1.4（0.6）w1
12、1.2D+1.4（0.7）L+1.4w1
13、1.2D+1.4（0.7）L-1.4w1
14、1.0D+1.0（0.7）L+1.0w1
15、1.0D+1.0（0.7）L-1.0w1
16、1.2（D+0.5L）+1.3（1.0）ex
17、1.2（D+0.5L）+1.3（1.0）ey
18、1.2（D+0.5L）+1.3（1.0）exy
4、计算结果
包络支座反力1
7
包络支座反力2
第一振型（21米跨门架水平振动）
第二振型（24.75米跨门架水平振动）
8
第三振型（14米跨门架水平振动）
第四振型（17米跨门架水平振动）
14米跨标志牌门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
9
17米跨标志牌门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
21米跨标志牌门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
24.75米跨标志牌门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
10
标志牌门架钢构件包络应力比
标志牌门架计算结果完全满足规范规定的位移应力控制标准.
（二）情报板门架整体计算结果
1.计算模型
结构计算模型
（说明：
柱脚均为刚接柱脚，从左至右分别为14米跨，17米跨，21米跨，24.75米跨标示牌门架计算模型）
2、荷载取值（见标志牌部分）
11
14米跨情报板门架截面信息
17米跨情报板门架截面信息
12
21米跨情报板门架截面信息
24.75米跨情报板门架截面信息
截截截截
规规
材材
备备
截截截截
规规
材材
备备
1
P299X12
Q235B
圆圆圆
7
P325x12
Q235B
圆圆圆
2
P273x12
Q235B
圆圆圆
10
P89x6
Q235B
圆圆圆
3
P203X10
Q235B
圆圆圆
12
P140x7
Q235B
圆圆圆
5
P152X8
Q235B
圆圆圆
13
P121x6
Q235B
圆圆圆
13
14米、17米跨情报板门架恒荷载布置（单位：
kN/m）
21米、24.75米跨情报板门架恒荷载布置（单位：
kN/m）
14
14米、17米跨情报板门架活荷载布置（单位：
kN/㎡）
21米、24.75米跨情报板门架活荷载布置（单位：
kN/㎡）
15
14米、17米跨情报板门架风荷载布置（单位：
kN/㎡）
21米、24.75米跨情报板门架风荷载布置（单位：
kN/㎡）
3、荷载组合（同标志牌部分）
4、计算结果
16
包络支座反力1
包络支座反力2
17
第一振型（21米跨门架水平振动）
第二振型（14米跨门架水平振动）
第三振型（24.75米跨门架水平振动）
18
第四振型（17米跨门架水平振动）
14米跨情报板门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
17米跨情报板门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
19
21米跨情报板门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
24.75米跨情报板门架整体位移（1.0D+1.0W）（单位：
mm）
情报板门架钢构件包络应力比情报板门架计算结果完全满足规范规定的位移应力控制标准.
20
5、刚接柱脚计算：
注：
X方向是指垂直于钢柱截面高度Hc的方向，
Y方向是指垂直于钢柱截面宽度Bc的方向，
灰底蓝字部分按实际设计输入。
325X12钢柱验算（取最大反力进行计算）
验算依据：
混凝土结构设计规范（GB50010-2002）
钢结构设计规范（GB50017-2003）
高层建筑钢-混凝土组合结构设计规程（CECS230:
2008）
高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ
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