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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

恒+活

1.0

恒+风

1.0

恒+活+风

1.0

0.6

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

恒+活

1.2

1.4

恒+风

1.2

1.4

恒+活+风

1.2

1.4

1.4×0.6

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

≤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

≤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）

1/60

-3.1

1/-968

风荷载（W）

1/60

-7.8

1/-385

风荷载（W）

1/60

-46.5

1/-64.5

（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

（kN）

（kN*m）

D+L

0.0

0.5

8.0

D+L

0.1

0.4

32.5

D+L

0.1

0.0

4.3

D+L

0.2

0.1

11.5

D+L

0.1

-0.1

11.5

D+L

0.0

6.6

D+L

-0.1

0.2

10.4

D+L

0.1

-0.2

16.1

128

D+L

-0.5

0.0

2.3

164

D+L

0.3

0.4

22.4

165

D+L

-0.3

-0.5

44.4

257

D+L

0.3

0.2

26.9

258

D+L

-0.3

0.4

47.0

1383

D+L

0.3

0.2

25.4

1384

D+L

-0.3

-0.4

44.9

1442

D+L

0.3

0.1

26.5

1448

D+L

-0.3

0.4

47.0

2435

D+L

0.3

0.1

25.4

2436

D+L

-0.3

-0.4

44.9

2494

D+L

0.3

0.1

26.4

2500

D+L

-0.3

0.3

47.0

2582

D+L

0.3

0.0

25.4

2583

D+L

-0.3

-0.4

44.9

2641

D+L

0.3

0.0

26.4

2647

D+L

-0.3

0.0

47.3

2686

D+L

0.0

-0.5

8.0

2695

D+L

0.1

-0.4

32.5

2705

D+L

0.1

0.0

4.3

2709

D+L

0.2

-0.1

11.5

2712

D+L

0.1

11.5

2718

D+L

0.0

6.6

2722

D+L

-0.1

-0.2

10.4

2725

D+L

0.1

0.2

16.1

2831

D+L

-0.5

0.0

2.3

2849

D+L

0.3

-0.4

22.4

2850

D+L

-0.3

0.5

44.4

2908

D+L

0.3

-0.2

26.9

2914

D+L

-0.3

-0.4

47.0

2993

D+L

0.3

-0.2

25.4

2994

D+L

-0.3

0.4

44.9

3052

D+L

0.3

-0.1

26.5

3058

D+L

-0.3

-0.4

47.0

3143

D+L

0.3

-0.1

25.4

3144

D+L

-0.3

0.4

44.9

3202

D+L

0.3

-0.1

26.4

3208

D+L

-0.3

47.0

3290

D+L

0.3

0.0

25.4

3291

D+L

-0.3

0.4

44.9

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_k

Mx_k

My_k

Vx_k

Vy_k

柱底力

68.3

0.00

5.55

0.9

47.29

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

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