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;
（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6;
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+
⎩⎨ϕ⋅⋅
=1.67（情报板：
1.684）
Z=1+怎骐
⎧∅
（e）风荷载标准值：
2
w⎢=®z⎧s⎧zw0
=1.67⋅⋅⋅0.9216
=4KN/m2（情报板：
2.86kN/㎡）
标志牌风荷载：
49.48㎡/14m*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
截截截截怎骐
规规怎骐
材材怎骐
备备怎骐
截截截截怎骐
规规怎骐
材材怎骐
备备怎骐
1怎骐
P299X12怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
7怎骐
P325x12怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
2怎骐
P273x12怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
10怎骐
P89x6怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
3怎骐
P203X10怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
12怎骐
P140x7怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
5怎骐
P152X8怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
13怎骐
P121x6怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
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/㎡）
怎骐
怎骐
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、D+1.）L+1.4w1
13、1.2D+1.）Lw1
14、D+1.）L+1.0w1
15、1.0D+1.）Lw1
16、1.2（D+0.5L）+（）ex
17、1.2（D+0.5L）+（）ey
18、1.2（D+0.5L）+（）exy
4、计算结果
包络支座反力1
7
包络支座反力2
怎骐
怎骐
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）
怎骐
怎骐
14米跨标志牌门架整体位移（D+W）（单位：
mm）
9
17米跨标志牌门架整体位移（D+W）（单位：
mm）
21米跨标志牌门架整体位移（D+W）（单位：
mm）
怎骐
怎骐
24.75米跨标志牌门架整体位移（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
怎骐
怎骐
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
截截截截怎骐
规规怎骐
材材怎骐
备备怎骐
截截截截怎骐
规规怎骐
材材怎骐
备备怎骐
1怎骐
P299X12怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
7怎骐
P325x12怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
2怎骐
P273x12怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
10怎骐
P89x6怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
3怎骐
P203X10怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
12怎骐
P140x7怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
5怎骐
P152X8怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
13怎骐
P121x6怎骐
Q235B怎骐
圆圆圆怎骐
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
怎骐
怎骐
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（D+W）（单位：
mm）
17米跨情报板门架整体位移（D+W）（单位：
mm）
19
21米跨情报板门架整体位移（D+W）（单位：
mm）
24.75米跨情报板门架整体位移（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，怎骐
Y方向是指垂直于钢柱截面宽度Bc的方向，怎骐
灰底蓝字部分按实际设计输入。
怎骐
325X12钢柱验算（取最大反力进行计算）怎骐
验算依据：
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
混凝土结构设计规范（GB50010-2002）怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
钢结构设计规范（GB50017-2003）怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
高层建筑钢-混凝土组合结构设计规程（CECS230:
2008）怎骐
怎骐
怎骐
高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
材质怎骐
钢构件怎骐
等级怎骐
Q235怎骐
GJC怎骐
怎骐
f怎骐
215怎骐
N/m2怎骐
fv怎骐
125怎骐
N/m2怎骐
Es怎骐
206000怎骐
N/m2怎骐
锚栓怎骐
等级怎骐
Q235怎骐
怎骐
怎骐
a怎骐
ft怎骐
180怎骐
N/m2怎骐
直径怎骐
45怎骐
怎骐
面积怎骐
1306怎骐
mm2怎骐
混凝土怎骐
等级怎骐
C30怎骐
怎骐
怎骐
fc怎骐
怎骐
N/m2怎骐
Ec怎骐
30000怎骐
N/m2怎骐
主筋怎骐
等级怎骐
HRB335怎骐
N/m2怎骐
怎骐
fy怎骐
怎骐
N/m2怎骐
箍筋怎骐
等级怎骐
HPB235怎骐
N/m2怎骐
fys怎骐
怎骐
N/m2怎骐
内力怎骐
轴力设计值怎骐
N怎骐
怎骐
KN怎骐
怎骐
弯矩设计值怎骐
Mx怎骐
怎骐
怎骐
My怎骐
怎骐
怎骐
剪力设计值怎骐
Vx怎骐
怎骐
KN怎骐
Vy怎骐
怎骐
KN怎骐
圆钢怎骐
管柱怎骐
直径怎骐
Dc怎骐
325怎骐
mm怎骐
怎骐
壁厚怎骐
Tc怎骐
12怎骐
mm怎骐
怎骐
底板怎骐
验算怎骐
Y方向的尺寸怎骐
B怎骐
455怎骐
mm怎骐
怎骐
X方向的尺寸怎骐
L怎骐
455怎骐
mm怎骐
怎骐
厚度怎骐
T怎骐
40怎骐
mm怎骐
怎骐
板底混凝土平均压应力怎骐
Sigm怎骐
a怎骐
4.08怎骐
N/m2怎骐
≤fc=14.3，满足！
怎骐
板厚验算怎骐
Tmin1怎骐
28怎骐
mm怎骐
底板受弯，取最不利怎骐
值怎骐
Tmin2怎骐
0怎骐
mm怎骐
底板受拉，取最不利怎骐
值怎骐
21
怎骐
Tmin3怎骐
30怎骐
mm怎骐
构造要求怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
T怎骐
≥怎骐
Tmin怎骐
满足！
怎骐
水平怎骐
抗剪验算怎骐
柱脚抗剪承载力怎骐
Vfb怎骐
怎骐
KN怎骐
Vfb=0.4*N怎骐
柱脚剪力设计值怎骐
Vmax怎骐
怎骐
KN怎骐
怎骐
Vmax怎骐
≤怎骐
Vfb怎骐
满足！
可不设置抗剪怎骐
件！
怎骐
抗剪栓钉总承载力怎骐
e怎骐
nf*Nv怎骐
怎骐
KN怎骐
折减系数怎骐
抗剪栓钉所受剪力怎骐
Vf怎骐
怎骐
KN怎骐
Vf=Vmax-Vfb≥0怎骐
Vf怎骐
≤怎骐
e怎骐
nf*N怎骐
满足！
怎骐
锚栓怎骐
受拉及底板下混凝土受压验算怎骐
锚栓数量怎骐
nx怎骐
4怎骐
个怎骐
怎骐
ny怎骐
4怎骐
个怎骐
怎骐
总数怎骐
8怎骐
个怎骐
怎骐
Mx受怎骐
拉侧锚栓怎骐
总面积怎骐
Ae怎骐
5224怎骐
mm怎骐
Ae=nx*A0怎骐
总受拉承载力怎骐
Tab怎骐
怎骐
KN怎骐
Tab=Ae*ft，折减系数怎骐
aa怎骐
怎骐
怎骐
偏心距怎骐
e怎骐
怎骐
mm怎骐
e=Mx/N怎骐
锚栓边距怎骐
Lt怎骐
100怎骐
mm怎骐
怎骐
偏心判别点怎骐
L/6怎骐
76怎骐
mm怎骐
怎骐
L/6+怎骐
Lt/3怎骐
109怎骐
mm怎骐
怎骐
底板受压区长度怎骐
Xn怎骐
бc、Ta均与Xn无怎骐
关！
怎骐
mm怎骐
手册P291表8-3怎骐
底板混凝土最大压应怎骐
力怎骐
бc怎骐
5.74怎骐
N/mm2怎骐
≤fc=14.3，满足！
怎骐
总拉力设计值怎骐
Ta怎骐
0.00怎骐
KN怎骐
≤Tab=752.256，满怎骐
足！
怎骐
My受怎骐
拉侧锚栓怎骐
总面积怎骐
a怎骐
Ae怎骐
5224怎骐
2怎骐
mm怎骐
Aa=n*A怎骐
ey0怎骐
总受拉承载力怎骐
Tab怎骐
怎骐
KN怎骐
Tab=Ae*ft，折减系数怎骐
aa怎骐
怎骐
怎骐
偏心距怎骐
e怎骐
怎骐
mm怎骐
e=My/N怎骐
锚栓边距怎骐
Bt怎骐
99怎骐
mm怎骐
怎骐
偏心判别点怎骐
B/6怎骐
76怎骐
mm怎骐
怎骐
B/6+怎骐
Bt/3怎骐
109怎骐
mm怎骐
怎骐
底板受压区长度怎骐
Xn怎骐
бc、Ta均与Xn无怎骐
关！
怎骐
mm怎骐
手册P291表8-3怎骐
底板混凝土最大压应怎骐
力怎骐
бc怎骐
5.74怎骐
N/mm2怎骐
≤fc=14.3，满足！
怎骐
总拉力设计值怎骐
Ta怎骐
0.00怎骐
KN怎骐
≤Tab=752.256，满怎骐
足！
怎骐
锚固长度怎骐
la怎骐
1200怎骐
mm怎骐
lamin≥25D，手册P458怎骐
lamin怎骐
1125怎骐
mm怎骐
la怎骐
≥怎骐
lamin怎骐
满足！
怎骐
怎骐
a2a
22
加劲怎骐
肋及焊缝验算怎骐
板高怎骐
HR怎骐
280怎骐
mm怎骐
怎骐
板宽怎骐
lR怎骐
180怎骐
mm怎骐
怎骐
板厚怎骐
tR怎骐
16怎骐
mm怎骐
怎骐
总数量怎骐
怎骐
8怎骐
个怎骐
沿钢管柱圆周均布怎骐
板底反力怎骐
悬臂板区格怎骐
长度怎骐
lR怎骐
159怎骐
mm怎骐
取方形底板边线至圆怎骐
钢管柱的最大距离怎骐
悬臂板区格怎骐
宽度怎骐
aR怎骐
128怎骐
mm怎骐
沿钢管柱圆周均布怎骐
反力产生的怎骐
加劲肋剪力怎骐
V1怎骐
怎骐
KN怎骐
V=l*a*б，V=A*fa怎骐
1RRc20t怎骐
单个锚栓拉力产生的加劲肋剪怎骐
力怎骐
V2怎骐
怎骐
KN怎骐
取单个锚栓的最大受怎骐
拉承载力，不考虑折减怎骐
加劲肋验算怎骐
τR怎骐
52.47怎骐
2怎骐
N/m怎骐
≤fv=170，满足！
怎骐
双面怎骐
角焊缝验算怎骐
焊脚尺寸怎骐
hf怎骐
10怎骐
mm怎骐
怎骐
焊缝长度怎骐
lw怎骐
400怎骐
mm怎骐
怎骐
焊缝应力验算怎骐
τf怎骐
43.73怎骐
N/m2怎骐
≤fvw=170，满足！
怎骐
注：
X方向是指垂直于钢柱截面高度Hc的方向，怎骐
Y方向是指垂直于钢柱截面宽度Bc的方向，怎骐
灰底蓝字部分按实际设计输入。
怎骐
299X12钢柱验算（取最大反力进行计算）怎骐
验算依据：
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
混凝土结构设计规范（GB50010-2002）怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
钢结构设计规范（GB50017-2003）怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
高层建筑钢-混凝土组合结构设计规程（CECS230:
2008）怎骐
怎骐
怎骐
高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）怎骐
怎骐
怎骐
钢结构连接节点设计手册（中国建筑工业出版社2005年4月第二版）P286~298怎骐
材质怎骐
钢构件怎骐
等级怎骐
Q235怎骐
GJC怎骐
怎骐
f怎骐
215怎骐
N/mm2怎骐
fv怎骐
125怎骐
N/mm2怎骐
Es怎骐
206000怎骐
N/mm2怎骐
锚栓怎骐
等级怎骐
Q235怎骐
怎骐
怎骐
a怎骐
ft怎骐
180怎骐
N/mm2怎骐
直径怎骐
45怎骐
怎骐
面积怎骐
1306怎骐
mm2怎骐
混凝土怎骐
等级怎骐
C30怎骐
怎骐
怎骐
fc怎骐
怎骐
N/mm2怎骐
Ec怎骐
30000怎骐
N/mm2怎骐
主筋怎骐
等级怎骐
HRB335怎骐
N/mm2怎骐
怎骐
23
锚栓受怎骐
拉及底板下混凝土受压验算怎骐
锚栓数量怎骐
nx怎骐
4怎骐
个怎骐
怎骐
ny怎骐
4怎骐
个怎骐
怎骐
总数怎骐
12怎骐
个怎骐
怎骐
Mx受拉怎骐
侧锚栓怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
怎骐
My受拉侧锚栓怎骐
总面积怎骐
Ae怎骐
5224怎骐
mm怎骐
Ae=nx*A0怎骐
总受拉承载力怎骐
Tab怎骐
怎骐
KN怎骐
Tab=Ae*ft，折减系数怎骐
aa怎骐
偏心距怎骐
e怎骐
怎骐
mm怎骐
e=Mx/N怎骐
锚栓边距怎骐
Lt怎骐
100怎骐
mm怎骐
怎骐
偏心判别点怎骐
L/6怎骐
76怎骐
mm怎骐
怎骐
L/6+Lt/3怎骐
109怎骐
mm怎骐
怎骐
底板受压区长度怎骐
Xn怎骐
бc、Ta均与怎骐
Xn无关！
怎骐
mm怎骐
手册P291表8-3怎骐
底板混凝土最大压应力怎骐
бc怎骐
5.72怎骐
N/mm2怎骐
≤fc=14.3，满足！
怎骐
总拉力设计值怎骐
Ta怎骐
0.00怎骐
KN怎骐
≤Tab=752.256，满足！
怎骐
总面积怎骐
a怎骐
Ae怎骐
5224怎骐
2怎骐
mm怎骐
Aa=n*A怎骐
ey0怎骐
总受拉承载力怎骐
Tab怎骐
怎骐
KN怎骐
T=Aa*fa，折减系数怎骐
abet怎骐
偏心距怎骐
e怎骐
怎骐
mm怎骐
e=My/N怎骐
锚栓边距怎骐
Bt怎骐
99怎骐
mm怎骐
怎骐
偏心判别点怎骐
B/6怎骐
76怎骐
mm怎骐
怎骐
B/6+Bt/3怎骐
109怎骐
mm怎骐
怎骐
底板受压区长度怎骐
Xn怎骐
бc、Ta均与怎骐
Xn无关！
怎骐
mm怎骐
怎骐
底板混凝土最大压应力怎骐
бc怎骐
5.72怎骐
N/mm2怎骐
≤fc=14.3，满足！
怎骐
怎骐
a2a
24
怎骐
总拉力设计值怎骐
Ta怎骐
0.00怎骐
KN怎骐
≤Tab=752.256，满足！
怎骐
怎骐
锚固长度怎骐
la怎骐
1200怎骐
mm怎骐
lamin≥25D怎骐
怎骐
lamin怎骐
1125怎骐
mm怎骐
怎骐
la怎骐
≥怎骐
lamin怎骐
满足！
怎骐
加劲肋怎骐
及焊缝验算怎骐
板高怎骐
HR怎骐
280怎骐
mm怎骐
怎骐
板宽怎骐
lR怎骐
180怎骐
mm怎骐
怎骐
板厚怎骐
tR怎骐
16怎骐
mm怎骐
怎骐
总数量怎骐
怎骐
8怎骐
个怎骐
沿钢管柱圆周均布怎骐
板底反怎骐
力怎骐
悬臂板区格长度怎骐
lR怎骐
172怎骐
mm怎骐
取方形底板边线至圆钢管怎骐
柱的最大距离怎骐
悬臂板区格宽度怎骐
aR怎骐
117怎骐
mm怎骐
沿钢管柱圆周均布怎骐
反力产生的加劲肋剪力怎骐
V1怎骐
怎
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