sap2000钢结构廊架计算书.doc
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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/（1
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