结构计算书0402七局工地板房.docx
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结构计算书0402七局工地板房
计算书
工程名称:
上海宝山区顾村镇C-5单元C2-3单元、C2-5地块(龙湖北城天街项目)临时板房
板房单位:
湖州南浔佳力彩钢板活动板房厂
设计单位:
工程编号:
设计联系人:
设计:
校对:
审核:
上海宝山区顾村镇C-5单元C2-3单元、C2-5地块(龙湖北城天街项目)临时板房计算书
第一部分结构概述……………………………………………………3
一、工程概况
二、结构设计等级
三、设计依据
第二部分结构计算……………………………………………………5
一、计算软件
二、荷载及作用
三、材料
四、计算模型
五、截面选择
六、计算结果
第三部分柱脚反力…………………………………………………16
第四部分基础计算…………………………………………………19
第一部分结构概述
一、工程概况
本工程为上海宝山区顾村镇C-5单元C2-3单元、C2-5地块(龙湖北城天街项目)三层临时板房,项目建设方为中国建筑第七工程局有限公司项目部,由浙江省湖州市南浔佳力彩钢板活动房厂提供产品及安装。
该房屋为项目部三层宿舍用房,为临时性建筑,工程结束时将拆除移走。
项目主体部分是由17榀轻钢平面桁架体系组成的3层楼,每层8间房屋,两端各配1套外楼梯和一组外走廊平台。
单层桁架体系外部尺寸为:
长×宽×高=6058mm×2438mm×2765mm
箱房模块内部尺寸为:
长×宽×高=5854mm×2234mm×2503mm
二、结构设计等级
1)结构设计使用年限:
25年
2)建筑物安全等级:
二级
3)地基基础设计等级:
丙级
4)主要变形控制
风荷载下弹性层间位移角H/60
主梁挠度L/180
三、设计依据
本项目设计以中国规范、规程,依据的主要规范有:
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002
《临时性建(构)筑物应用技术规程》(上海)DGJ08-114-2005
《轻型钢结构技术规程》(上海)DG/TJ08-2089-2012
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
第二部分结构计算
一、计算软件
按规范要求对本工程整体模型结构分析采用三维有限元模型,采用由韩国迈达斯技术有限公司开发的MIDAS/GEN8.21进行结构体系空间分析。
二、荷载及作用
设计荷载主要依据中国《建筑结构设计荷载》GB50009-2012和业主提供资料,此项目中具体荷载取值如下:
(1)建筑设计分类
结构安全等级
二级
结构重要性系数
1.0
结构设计使用年限
5年
基础设计等级
丙级
(2)设计荷载
本结构在计算中荷载工况按下表考虑:
荷载工况
名称
恒载
恒荷载
活载
活荷载
雪载
雪荷载
风荷载
风荷载X(X向风荷载)
风荷载Y(Y向风荷载)
荷载标准值取值:
工况
数值
取值依据
恒荷载
楼地面
0.15kN/m2
建筑做法
屋面
0.2kN/m2
建筑做法
墙面
0.2kN/m2
建筑做法
走廊及楼梯
0.2kN/m2
建筑做法
活荷载
屋面
0.5kN/m2
荷载规范
楼面
1.5kN/m2
厂家技术手册
(3)风荷载
基本风压:
0.40kN/m2(重现期为10年)
地面粗糙度:
C类
(4)雪荷载
雪荷载采用0.1kN/m2(重现期为10年)
(5)荷载组合
结构自重由程序自行考虑(根据输入的密度与重度信息)。
各荷载工况组合如下表所示:
正常使用极限状态下的荷载组合
组合
恒荷载
活荷载
风荷载
1
恒+活
1.0
1.0
2
恒+风
1.0
1.0
3
恒+活+风
1.0
1.0
0.6
4
恒+活+风
1.0
0.7
1.0
承载能力极限状态下的荷载组合
组合
恒荷载
活荷载
风荷载
1
恒+活
1.2
1.4
2
恒+风
1.2
1.4
3
恒+活+风
1.2
1.4
1.4×0.6
4
恒+活+风
1.2
1.4×0.7
1.4
三、材料选用
(1)主要受力构件
双拼冷弯C型槽钢采用Q345B,其他型材材质为Q235B.
Q235B钢材所有Q235构件材质应满足现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)中相关规定。
Q235钢材的机械性能如下:
钢材
牌号
质量
等级
厚度
抗拉、抗压和抗弯强度
设计值(N/mm²)
抗剪强度设计值
(N/mm²)
Q235
B
≤16
215
120
Q345B钢材构件材质应满足《低合金高强度结构钢》GB1591-88中相关规定。
Q345钢材的机械性能如下:
钢材
牌号
质量
等级
厚度
抗拉、抗压和抗弯强度
设计值(N/mm²)
抗剪强度设计值
(N/mm²)
Q345
B
≤16
310
180
(2)紧固连接件
锚栓:
Q235B、Q345B
高强螺栓:
摩擦型8.8级,摩擦系数≥0.3
普通螺栓:
C级,强度等级4.6级
高强螺栓性能及施工应遵照《钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》GB/T1228~1231-91和《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-91中的相关要求;普通螺栓性能应满足《六角头螺栓C级》GB/T5780和《六角头螺栓》GB/T5782中相关规定。
(3)焊接材料
由施工单位根据其工艺评定及有关国家标准进行选定。
焊条应满足《碳素焊条》GB5117-85中有关规定,焊丝应满足《气体保护焊用焊丝》GB/T14958-94和《熔化焊用钢丝》GB/T14957-94中有关规定,焊剂应满足《低合金钢埋弧焊用剂》GB/T12470-90中相关规定。
四、计算模型
(1)计算模型
图4.1结构整体分析模型轴测图
图4.2单榀平面结构模型
五、截面选择
本设计钢构件截面主要选用薄壁截面,最大限度的考虑结构制作和安装的可行性和和合理性,以及结构的经济性。
如下所示(模型中是采用自定义截面的方法,真实模拟出相应的截面特性):
构件截面:
图5.1双拼冷弯8#C型钢柱图5.2楼面桁架上下弦杆
外楼梯构件截面:
立柱:
双拼冷弯8#C型钢柱横梁:
C80x40x15x2.0
梯梁:
C160x60x20x4平台梁:
C80x40x20x2.0
六、计算结果
(1)结构在恒活载作用下的变形
在1.0恒+1.0活载作用下,结构平面桁架最大竖向位移差约为6.41mm,挠跨比=6.41/6160=1/961<1/180;屋面梁最大竖向位移差约为22.9mm,挠跨比=22.9/6160=1/269<1/180结构竖向变形满足《临时性建(构)筑物应用技术规程》(上海)DGJ08-114-2005的要求。
图6.1结构桁架在1.0恒载+1.0活载作用下结构位移及变形图
图6.2屋面结构梁在1.0恒载+1.0活载作用下结构位移及变形图
(3)结构在风荷载作用下的变形
结构在W±向风荷载作用下横向最大水平位移分别为58.7mm、57.8mm,分别为结构高度的1/153、1/156,均小于1/75,满足上海市轻钢结构技术规程的要求。
X向层间变形信息详见下表6.1。
图6.3W+向风荷载作用下结构位移及变形图
图6.4W-向风荷载作用下结构位移及变形图
表6.1结构层间位移表
荷载工况
层
层间位移角限值
全部竖向单元的最大层间位移
层间位移(mm)
层间位移角
验算
风荷载(W)
3F
1/60
-3.1
1/-968
OK
风荷载(W)
2F
1/60
-7.8
1/-385
OK
风荷载(W)
1F
1/60
-46.5
1/-64.5
OK
(5)结构杆件应力
图6.5总体杆件应力分布图
从上图可以看出结构中的最大杆件应力为276.3N/mm2,构件应力比为0.92,满足设计要求。
图6.6楼梯梁构件应力分布图
从上图可以看出楼梯梁构件最大应力为149.7N/mm2,构件应力比为0.73,满足设计要求。
图6.7楼面桁架构件应力分布图
从上图可以看出桁架构件最大应力为191N/mm2,构件应力比为0.93,满足设计要求。
图6.8屋面梁构件应力分布图
从上图可以看出梁构件最大应力为166.5N/mm2,构件应力比为0.81,满足设计要求。
图6.9屋面梁构件应力分布图
从上图可以看出楼面纵向次构件最大应力为101.7N/mm2,构件应力比为0.50,满足设计要求。
桁架上弦杆有檩条及楼板保证侧向稳定,下弦杆面外回转半径i=17.6mm,长细比λ=170.5<250;腹杆回转半径imin=5.9mm,长细比λ=592/5.9=100.3<180。
另钢梁有楼板作为嵌固支撑,不需考虑梁的整体稳定性,只需满足强度要求。
图6.10柱构件应力分布图
从上图可以看出柱构件最大应力为237.8N/mm2,构件应力比为0.79,满足设计要求。
另采用PKPM软件对底层内力最大的柱及第二层内力最大的柱进行单独复核验算,偏安全采用Q345考虑底层柱截面采用双拼8#C型钢2C80X40X15X4
底层柱:
钢材等级:
Q345构件长度(m):
2.640
设计内力:
绕X轴弯矩设计值Mx(kN.m):
0.2
绕Y轴弯矩设计值My(kN.m):
9.1
轴力设计值N(kN):
65.5
计算得出:
构件强度计算最大应力(N/mm2):
270.3构件强度验算满足。
另立柱周边墙板作为嵌固支撑,不需验算整体稳定性,只需满足强度要求。
(6)分析结论
通过上述分析,本钢结构在各种荷载组合情况下的变形、强度均满足结构设计规范的要求。
结构安全、可靠、经济。
第三部分柱脚反力
各钢柱柱脚编号:
各柱脚在组合包络下的反力如下:
节点
荷载
FX
(kN)
FY
(kN)
FZ
(kN)
MX
(kN*m)
MY
(kN*m)
MZ
(kN*m)
1
D+L
0.0
0.5
8.0
0
0
0
3
D+L
0.1
0.4
32.5
0
0
0
5
D+L
0.1
0.0
4.3
0
0
0
7
D+L
0.2
0.1
11.5
0
0
0
9
D+L
0.1
-0.1
11.5
0
0
0
11
D+L
0.0
0.0
6.6
0
0
0
13
D+L
-0.1
0.2
10.4
0
0
0
15
D+L
0.1
-0.2
16.1
0
0
0
128
D+L
-0.5
0.0
2.3
0
0
0
164
D+L
0.3
0.4
22.4
0
0
0
165
D+L
-0.3
-0.5
44.4
0
0
0
257
D+L
0.3
0.2
26.9
0
0
0
258
D+L
-0.3
0.4
47.0
0
0
0
1383
D+L
0.3
0.2
25.4
0
0
0
1384
D+L
-0.3
-0.4
44.9
0
0
0
1442
D+L
0.3
0.1
26.5
0
0
0
1448
D+L
-0.3
0.4
47.0
0
0
0
2435
D+L
0.3
0.1
25.4
0
0
0
2436
D+L
-0.3
-0.4
44.9
0
0
0
2494
D+L
0.3
0.1
26.4
0
0
0
2500
D+L
-0.3
0.3
47.0
0
0
0
2582
D+L
0.3
0.0
25.4
0
0
0
2583
D+L
-0.3
-0.4
44.9
0
0
0
2641
D+L
0.3
0.0
26.4
0
0
0
2647
D+L
-0.3
0.0
47.3
0
0
0
2686
D+L
0.0
-0.5
8.0
0
0
0
2695
D+L
0.1
-0.4
32.5
0
0
0
2705
D+L
0.1
0.0
4.3
0
0
0
2709
D+L
0.2
-0.1
11.5
0
0
0
2712
D+L
0.1
0.1
11.5
0
0
0
2718
D+L
0.0
0.0
6.6
0
0
0
2722
D+L
-0.1
-0.2
10.4
0
0
0
2725
D+L
0.1
0.2
16.1
0
0
0
2831
D+L
-0.5
0.0
2.3
0
0
0
2849
D+L
0.3
-0.4
22.4
0
0
0
2850
D+L
-0.3
0.5
44.4
0
0
0
2908
D+L
0.3
-0.2
26.9
0
0
0
2914
D+L
-0.3
-0.4
47.0
0
0
0
2993
D+L
0.3
-0.2
25.4
0
0
0
2994
D+L
-0.3
0.4
44.9
0
0
0
3052
D+L
0.3
-0.1
26.5
0
0
0
3058
D+L
-0.3
-0.4
47.0
0
0
0
3143
D+L
0.3
-0.1
25.4
0
0
0
3144
D+L
-0.3
0.4
44.9
0
0
0
3202
D+L
0.3
-0.1
26.4
0
0
0
3208
D+L
-0.3
-0.3
47.0
0
0
0
3290
D+L
0.3
0.0
25.4
0
0
0
3291
D+L
-0.3
0.4
44.9
0
0
0
第四部分基础计算
一、设计资料
1.1已知条件:
类型:
条形单阶基础,截面尺寸为350x400
基础尺寸简图:
图1.1基础尺寸简图
柱子荷载信息(单位:
kN,kN.m):
力
N
Mx
My
Vx
Vy
N_k
Mx_k
My_k
Vx_k
Vy_k
柱底力
68.3
0.00
0.00
5.55
0.9
47.29
0.00
0.00
0.46
0.50
混凝土强度等级:
C30,fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2
钢筋级别:
HRB400,fy=360N/mm2
基础纵筋混凝土保护层厚度:
40mm
基础与覆土的平均容重:
20.00kN/m3
修正后的地基承载力特征值:
100kPa(板房下面的地基为原来的道路路基,承载力较高,现取上海通常的地基承载力特征值100kPa来验算本地基基础,已偏于安全)
预设基础埋深500mm,剪力作用附加弯矩M'=V*h
Mx'=0.45kN.mMy'=2.775kN.m
Mxk'=0.25kN.mMyk'=0.23kN.m
1.2计算要求:
(1)地基承载力验算
(2)基础抗剪验算
(3)基础抗冲切验算
(4)基础抗弯计算
(5)配筋计算
(6)基础局压验算
单位说明:
力:
kN,力矩:
kN.m,应力:
kPa
特别说明:
鉴于本基础为柱下单阶条形基础,持力地基上已进行素混凝土硬化,计算简化为350x1820x400(长x宽x高)独立基础进行计算。
二、计算过程和计算结果
2.1基础设计尺寸代码示意图
示意图
2.2计算信息
1.几何参数
台阶数n=1
矩形柱宽bc=80mm矩形柱高hc=80mm
基础高度h1=400mm
一阶长度b1=135mmb2=135mm一阶宽度a1=870mma2=870mm
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=0.500m
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%
Fgk=47.290kNFqk=0.000kN
Mgxk=0.000kN*mMqxk=0.000kN*m
Mgyk=0.000kN*mMqyk=0.000kN*m
Vgxk=0.460kNVqxk=0.000kN
Vgyk=0.500kNVqyk=0.000kN
永久荷载分项系数rg=1.20
可变荷载分项系数rq=1.40
Fk=Fgk+Fqk=47.290+(0.000)=47.290kN
Mxk=Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2
=0.000+47.290*(0.175-0.175)/2+(0.000)+0.000*(0.175-0.175)/2
=0.000kN*m
Myk=Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2
=0.000+47.290*(0.910-0.910)/2+(0.000)+0.000*(0.910-0.910)/2
=0.000kN*m
Vxk=Vgxk+Vqxk=0.460+(0.000)=0.460kN
Vyk=Vgyk+Vqyk=0.500+(0.000)=0.500kN
F1=rg*Fgk+rq*Fqk=1.20*(47.290)+1.40*(0.000)=56.748kN
Mx1=rg*(Mgxk+Fgk*(B2-B1)/2)+rq*(Mqxk+Fqk*(B2-B1)/2)
=1.20*(0.000+47.290*(0.175-0.175)/2)+1.40*(0.000+0.000*(0.175-0.175)/2)=0.000kN*m
My1=rg*(Mgyk+Fgk*(A2-A1)/2)+rq*(Mqyk+Fqk*(A2-A1)/2)
=1.20*(0.000+47.290*(0.910-0.910)/2)+1.40*(0.000+0.000*(0.910-0.910)/2)=0.000kN*m
Vx1=rg*Vgxk+rq*Vqxk=1.20*(0.460)+1.40*(0.000)=0.552kN
Vy1=rg*Vgyk+rq*Vqyk=1.20*(0.500)+1.40*(0.000)=0.600kN
F2=1.35*Fk=1.35*47.290=63.842kN
Mx2=1.35*Mxk=1.35*(0.000)=0.000kN*m
My2=1.35*Myk=1.35*(0.000)=0.000kN*m
Vx2=1.35*Vxk=1.35*0.460=0.621kN
Vy2=1.35*Vyk=1.35*0.500=0.675kN
F=max(|F1|,|F2|)=max(|56.748|,|63.842|)=63.842kN
Mx=max(|Mx1|,|Mx2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m
My=max(|My1|,|My2|)=max(|0.000|,|0.000|)=0.000kN*m
Vx=max(|Vx1|,|Vx2|)=max(|0.552|,|0.621|)=0.621kN
Vy=max(|Vy1|,|Vy2|)=max(|0.600|,|0.675|)=0.675kN
5.修正后的地基承载力特征值
fa=100.000kPa
6.计算参数
1)基础总长Bx=b1+b2+bc=0.135+0.135+0.080=0.350m
2)基础总宽By=a1+a2+hc=0.870+0.870+0.080=1.820m
A1=a1+hc/2=0.870+0.080/2=0.910mA2=a2+hc/2=0.870+0.080/2=0.910m
B1=b1+bc/2=0.135+0.080/2=0.175mB2=b2+bc/2=0.135+0.080/2=0.175m
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=0.350*1.820=0.637m2
6)Gk=γ*Bx*By*dh=20.000*0.350*1.820*0.500=6.370kN
G=1.35*Gk=1.35*6.370=8.600kN
7.计算作用在基础底部弯矩值
Mdxk=Mxk-Vyk*H=0.000-0.500*0.400=-0.200kN*m
Mdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.460*0.400=0.184kN*m
Mdx=Mx-Vy*H=0.000-0.675*0.400=-0.270kN*m
Mdy=My+Vx*H=0.000+0.621*0.400=0.248kN*m
2.3地基承载力计算
1.验算轴心荷载作用下地基承载力
pk=(Fk+Gk)/A=(47.290+6.370)/0.637=84.239kPa
因γo*pk=1.0*84.239=84.239kPa≤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
exk=Mdyk/(Fk+Gk)=0.184/(47.290+6.370)=0.003m
因|exk|≤Bx/6=0.058mx方向小偏心,
Pkmax_x=(Fk+Gk)/A+6*|Mdyk|/(Bx2*By