彩钢房防风检算word版本.docx
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彩钢房防风检算word版本
彩钢房防风检算
彩钢房抗风验算
计算书
兰州交通大学
土木工程学院岩土与地下工程系
一、验算内容及验算依据
受中铁21局兰新指挥部的委托，对兰新铁路第二双线（新疆段）风区的彩钢房的抗风性能进行了验算。
主要从彩钢房主要受力构件的强度、稳定性及基础的倾覆性进行了验算，并提出相应的抗风加固措施。
验算依据为：
《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）及《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）。
二、风荷载大小的确定
根据现场调研及相关工区提供的资料，彩钢房的高度为3.0m，其平面布置见图1。
根据结构的受力性质，取其中一个单元（见图2）进行分析。
图1平面布置
图2计算单元
根据《兰新铁路新疆有限公司文件》（新铁安质201033号）提供的风级凤速换算表（见表1）及《铁路桥涵设计基本规范》中的4.4.1条确定风荷载的大小。
表1风级风速换算表
风级
风速m/s
风级
风速m/s
风级
风速m/s
10
24.5-28.4
11
28.5-32.6
12
32.7-36.9
13
37.0-41.4
14
41.5-46.1
15
46.2-50.9
《铁路桥涵设计基本规范》中的4.4.1条规定，作用于结构物上的风荷载强度可按下式计算：
（1）
式中
—风荷载强度（Pa）；
—基本风压值（Pa），
，系按平坦空旷地面，离地面20m高，频率1/100的10min平均最大风速
（m/s）计算确定；一般情况
可按《铁路桥涵设计基本规范》中附录D“全国基本风压分布图”，并通过实地调查核实后采用；
—风载体形系数，对桥墩可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表4.4.1-1，其它构件为1.3；
—风压高度变化系数，可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表4.4.1-2，风压随离地面或常水位的高度而异，除特殊高墩个别计算外，为简化计算，桥梁工程中全桥均取轨顶高度处的风压值；
—地形、地理条件系数，可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表4.4.1-3。
针对本工程场地实际特点，取k1=1.3，k2=1.0，k3=1.3。
取风级10下的风速为28.4m/s，风级12下的风速为36.9m/s，风级15下的风速为50.8m/s。
计算得罐体每延米的荷载强度分别为：
风级10为2.94kN/m，风级12为4.96kN/m，风级15为9.44kN/m，计算过程见表2。
表2风级与风荷载强度大小
风级
风速m/s
W0
pa
K1
K2
k3
W
pa
迎风面积m2
延米风载强度kN/m
10
28.4
504.1
1.3
1
1.3
851.9
3.45
2.94
12
36.9
851.0
1.3
1
1.3
1438.2
3.45
4.96
15
50.9
1619.3
1.3
1
1.3
2736.5
3.45
9.44
三、不同工况下立柱强度、稳定性及整体倾覆检算
为了考虑彩钢房主体构件的内力，检算过程采用有限元数值计算方法。
立柱采用工字钢，型号为HW125x125x6.5/9，立柱间横撑采用槽钢，型号为C126x53x5.5/9。
有限元模型见图1。
图1整体有限元模型
3.1风级10结构性能抗风验算
风级10时的风荷载和结构自重荷载组合进行立柱的强度、稳定及基础倾覆验算。
（1）立柱的强度及稳定性验算
在10级风荷载和结构自重作用下，构件的应力见图2。
图2风荷载10+结构自重时构件应力图（单位：
kpa）
从图2可知，在立柱底截面的应力最大，最大压应力数值为49MPa。
横撑最大压应力为23.7Mpa。
《铁路桥梁钢结构设计规范》中3.2.1条的规定，Q235钢的弯曲基本容许应力为140MPa。
在主力+风力组合下，容许应力提高系数为1.2倍，所以提高后的弯曲容许应力为140*1.2=168MPa。
从分析结果上看，立柱及横撑最大应力数值均小于168MPa，故在风级10+结构自重状态下，立柱及横撑的强度满足规范要求。
从稳定角度看，立柱的截面积为3.03×10-3m2,惯性矩为8.47×10-6m4,立柱自由段长度为1.5m,长细比为28，容许应力折减系数为0.9，所以考虑稳定影响后的结构受压容许应力为0.9x168=151MPa。
横撑的截面积为1.57×10-3m2,惯性矩为3.88×10-6m4,立柱自由段长度为5.75m,长细比为115，容许应力折减系数为0.48，所以考虑稳定影响后的结构受压容许应力为0.48x168=67MPa。
从图2分析结果看，立柱及横撑的稳定性均满足规范要求。
（2）整体倾覆验算
根据风荷载和基础重力作用下受力分析、计算，整体稳定性满足要求。
3.2风级12结构性能抗风验算
风级12时的风荷载和结构自重荷载组合进行立柱的强度、稳定及基础倾覆验算。
（1）立柱的强度及稳定性验算
在12级风荷载和结构自重作用下，构件的应力见图3。
图3风荷载12+结构自重时构件应力图（单位：
kpa）
从图3可知，在立柱底截面的应力最大，最大压应力数值为80MPa。
横撑最大压应力为40Mpa。
从分析结果上看，立柱及横撑最大应力数值均小于168MPa，故在风级12+结构自重状态下，立柱及横撑的强度满足规范要求。
从稳定角度看，立柱及横撑的稳定性也均满足规范要求。
（2）整体倾覆验算
根据风荷载和基础重力作用下受力分析、计算，整体稳定性满足要求。
3.3风级15结构性能抗风验算
风级15时的风荷载和结构自重荷载组合进行立柱的强度、稳定及基础倾覆验算。
（1）立柱的强度及稳定性验算
在15级风荷载和结构自重作用下，构件的应力见图4。
图4风荷载15+结构自重时构件应力图（单位：
kpa）
从图4可知，在立柱底截面的应力最大，最大压应力数值为148MPa。
横撑最大压应力为76Mpa。
从分析结果上看，立柱及横撑最大应力数值均小于168MPa，故在风级15+结构自重状态下，立柱及横撑的强度基本满足规范要求。
从稳定角度看，立柱及横撑的稳定性也基本满足规范要求。
（2）整体倾覆验算
根据风荷载和基础重力作用下受力分析、计算，整体稳定性满足要求。
四、结论
从计算结果可以看到：
在10级、12级和15级风载作用下，结构主体受力构件的强度、稳定性及整体倾覆性满足规范相关要求，因此构件的受力性能是安全的。
2010年3月
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