sap钢结构廊架计算书.docx

1、sap钢结构廊架计算书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（CECS 148:2003）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

2、、计算简图采用sap2000 v15.1.1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/m；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/m；雪载为0.5kN/m；两者取较大值L=0.5kN/m。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

3、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z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s=-1.3及正风压s=1.3两种工况体型系数。风压高度变化系数z=1.0基本风压按100年取W0=0.4 kN/m2顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x（-1.3）x1x0.4=-0.52 kN/m，放大按-1.0 kN/m计取；顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52 kN/m，放大按1.0 kN/m计取。顶蓬横梁风荷载：风荷载标准值按1.0 kN/m计取，横梁外

4、包尺寸0.2m，故横梁线荷载为1.0 kN/mx0.2x1=0.2 kN/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s=1.2风荷载标准值Wk=1x1.2x1x0.4=0.48 kN/m，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

5、项，挠度容许值按l/250控制，即1.5x2/250=0.012m，0.00620.012，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，0.00640.02，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 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): max=1.389N/mm

6、2 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 = 13023.416 N 轴力N大小为： N = 24000 N 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：c=1.389N/mm214.3，满足四. 锚栓承载力验算 控制工况：组合工况1 N=

7、-24 kN； 锚栓最大拉力：Nta=4.565 kN(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=4.565kN63.451，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=20 mm 柱截面要求最小板厚：tz=12 mm 构造要求最小板厚：tmin=max(tn，tz)=20 mm20，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：cm=1.389 N/mm2 底板厚度验算控制应力：c=1.389 N/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=3.142450/8

8、=176.715 mm 悬挑长度：b2=0.5(450-168)=141 mm 分布弯矩：M1=0.096791.389176.715176.715 10-3=0.004197 kNm 得到底板最大弯矩区域的弯矩值为： Mmax=0.004197 kNm 混凝土反力要求最小板厚：Tmin=(6*Mmax/f)0.5=(64.197/343 103)0.5=8.568 mm20，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=4.565 kN 底板厚度验算控制拉力：Ta=4565.181 kN 锚栓中心到柱底截面圆边缘距离：la1=636.396-168-60=222

9、mm la1对应的受力长度：ll1=2222=444 mm 锚栓中心到左侧加劲肋距离：la2=(0.5168+222)0.3827=117.101 mm la2对应的受力长度：ll2=117.101+min(60，117.101+0.524)=177.101 mm 锚栓中心到右侧加劲肋边距离：la3=117.101 mm la3对应的受力长度：ll3=ll2=117.101+min(60，117.101+0.524)=177.101 mm 弯矩分布系数：1=222117.101117.101/(222177.101177.101+444117.101177.101+444177.101117.

10、101)=0.12 得最大弯矩分布系数为：=0.12 锚栓拉力要求的最小板厚：tmin=(64.5650.12/343103)0.5=3.095 mm20，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=4.565 kN 加劲肋承担柱底反力区域面积：Sr=0.01 cm2 非抗震工况下加劲肋承担柱底反力：Vrc=cm*Sr=1.3890.01100=0.001389 kN 板件控制剪力：组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565 kN 计算宽度取为上切边到角点距离：br=196 mm 板件宽厚比：br/tr=196/16=12

11、.2518，满足 扣除切角加劲肋高度：hr=200-40=160 mm 板件剪应力： r=Vb/hr/tr=4.565103/(16016)=1.783 Mpa125，满足 焊缝控制剪力：组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565 kN 角焊缝剪应力： w=Vr/2*0.7*hf*(hr-2*hf) =4.565/20.79(160-29)=2.552 MPa160，满足八. 柱脚抗剪验算 控制工况：组合工况1 N=-24 kN；Vx=0 kN；Vy=2.3 kN； 锚栓所承受的拉力为：Ta=13.023 kN 柱脚底板的摩擦力：Vfb=0.4*(-N+Ta)=0.4(24+13.023)=14.

12、809 kN 柱脚所承受的剪力：V=(Vx2+Vy2)0.5=(02+2.32)0.5=2.3 kN14.809，满足墙下有筋条基计算阶梯基础计算项目名称_日 期_设 计 者_校 对 者_一、设计依据 建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011) 混凝土结构设计规范 (GB50010-2010)二、示意图三、计算信息 构件编号: JC-1 计算类型: 验算截面尺寸 1. 几何参数 台阶数 n=1 矩形柱宽 bc=650mm 矩形柱高 hc=650mm 基础高度 h1=400mm 一阶长度 b1=200mm b2=200mm 一阶宽度 a1=200mm a2=200mm 2. 材料信息 基

13、础混凝土等级: C30 ft_b=1.43N/mm2 fc_b=14.3N/mm2 柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm2 fc_c=14.3N/mm2 钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm2 3. 计算信息 结构重要性系数: o=1.0 基础埋深: dh=1.300m 纵筋合力点至近边距离: as=40mm 基础及其上覆土的平均容重: =20.000kN/m3 最小配筋率: min=0.150% 4. 作用在基础顶部荷载标准组合值 F=24.000kN Mx=7.000kN*m My=0.000kN*m Vx=0.000kN Vy=2.300kN ks=1.35 Fk

14、=F/ks=24.000/1.35=17.778kN Mxk=Mx/ks=7.000/1.35=5.185kN*m Myk=My/ks=0.000/1.35=0.000kN*m Vxk=Vx/ks=0.000/1.35=0.000kN Vyk=Vy/ks=2.300/1.35=1.704kN 5. 修正后的地基承载力特征值 fa=100.000kPa 四、计算参数 1. 基础总长 Bx=b1+b2+bc=0.200+0.200+0.650=1.050m 2. 基础总宽 By=a1+a2+hc=0.200+0.200+0.650=1.050mA1=a1+hc/2=0.200+0.650/2=0.

15、525m A2=a2+hc/2=0.200+0.650/2=0.525mB1=b1+bc/2=0.200+0.650/2=0.525m B2=b2+bc/2=0.200+0.650/2=0.525m 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=1.050*1.050=1.103m2 6. Gk=*Bx*By*dh=20.000*1.050*1.050*1.300=28.665kN G=1.35*Gk=1.35*28.665=38.698kN五、计算作用在基础底部弯矩值 Md

16、xk=Mxk-Vyk*H=5.185-1.704*0.400=4.504kN*m Mdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m Mdx=Mx-Vy*H=7.000-2.300*0.400=6.080kN*m Mdy=My+Vx*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m六、验算地基承载力 1. 验算轴心荷载作用下地基承载力 pk=(Fk+Gk)/A=(17.778+28.665)/1.103=42.125kPa 【5.2.1-2】 因o*pk=1.0*42.125=42.125kPafa=100.000kPa 轴心荷载作用下地基承载力满足

17、要求 2. 验算偏心荷载作用下的地基承载力 因 Mdyk=0 Pkmax_x=Pkmin_x=(Fk+Gk)/A=(17.778+28.665)/1.103=42.125kPa eyk=Mdxk/(Fk+Gk)=4.504/(17.778+28.665)=0.097m 因 |eyk| By/6=0.175m y方向小偏心 Pkmax_y=(Fk+Gk)/A+6*|Mdxk|/(By2*Bx) =(17.778+28.665)/1.103+6*|4.504|/(1.0502*1.050) =65.468kPa Pkmin_y=(Fk+Gk)/A-6*|Mdxk|/(By2*Bx) =(17.77

18、8+28.665)/1.103-6*|4.504|/(1.0502*1.050) =18.782kPa 3. 确定基础底面反力设计值 Pkmax=(Pkmax_x-pk)+(Pkmax_y-pk)+pk =(42.125-42.125)+(65.468-42.125)+42.125 =65.468kPa o*Pkmax=1.0*65.468=65.468kPa1.2*fa=1.2*100.000=120.000kPa 偏心荷载作用下地基承载力满足要求七、基础冲切验算 1. 计算基础底面反力设计值 1.1 计算x方向基础底面反力设计值 ex=Mdy/(F+G)=0.000/(24.000+38.

19、698)=0.000m 因 ex Bx/6.0=0.175m x方向小偏心 Pmax_x=(F+G)/A+6*|Mdy|/(Bx2*By) =(24.000+38.698)/1.103+6*|0.000|/(1.0502*1.050) =56.869kPa Pmin_x=(F+G)/A-6*|Mdy|/(Bx2*By) =(24.000+38.698)/1.103-6*|0.000|/(1.0502*1.050) =56.869kPa 1.2 计算y方向基础底面反力设计值 ey=Mdx/(F+G)=6.080/(24.000+38.698)=0.097m 因 ey By/6=0.175 y方向

20、小偏心 Pmax_y=(F+G)/A+6*|Mdx|/(By2*Bx) =(24.000+38.698)/1.103+6*|6.080|/(1.0502*1.050) =88.382kPa Pmin_y=(F+G)/A-6*|Mdx|/(By2*Bx) =(24.000+38.698)/1.103-6*|6.080|/(1.0502*1.050) =25.356kPa 1.3 因 Mdx0 并且 Mdy=0 Pmax=Pmax_y=88.382kPa Pmin=Pmin_y=25.356kPa 1.4 计算地基净反力极值 Pjmax=Pmax-G/A=88.382-38.698/1.103=5

21、3.282kPa 2. 验算柱边冲切 YH=h1=0.400m, YB=bc=0.650m, YL=hc=0.650m YB1=B1=0.525m, YB2=B2=0.525m, YL1=A1=0.525m, YL2=A2=0.525m YHo=YH-as=0.360m 因 (YB+2*YHo)Bx) 并且 (YL+2*YHo)By) 基础底面处边缘均位于冲切锥体以内, 不用验算柱对基础的冲切八、基础受剪承载力验算 1. 计算剪力 Az=a1+a2+hc =200+200+650 =1050mm Bz=b1+b2+bc =200+200+650 =1050mm A=Az*max(b1,b2)

22、=1050.0*max(200.0,200.0) =0.21m2 Vs=A*p=0.2*21.8=4.6kN 2. 计算截面高度影响系数hs hs=(800/h0)1/4=(800/800.0)1/4=1.0 3. 剪切承载力验算 Ao=Az*h1 =1050*400 =420000.00mm2 o*Vs=1.0*4.6=4.6kN 0.7hsftAo=0.7*1.0*1.43*420000.0=420.4kN 受剪承载力验算满足要求！九、柱下基础的局部受压验算 因为基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级，所以不用验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力。十、基础受弯计算 因Mdx=0 M

23、dy0 并且 exBx/6=0.175m x方向单向受压且小偏心 a=(Bx-bc)/2=(1.050-0.650)/2=0.200m P=(Bx-a)*(Pmax-Pmin)/Bx+Pmin =(1.050-0.200)*(88.382-25.356)/1.050+25.356 =76.377kPa MI_1=1/12*a2*(2*By+hc)*(Pmax+P-2*G/A)+(Pmax-P)*By) =1/12*0.2002*(2*1.050+0.650)*(88.382+76.377-2*38.698/1.103)+(88.382-76.377)*1.050) =0.91kN*m MII_

24、1=1/48*(By-hc)2*(2*Bx+bc)*(Pmax+Pmin-2*G/A) =1/48*(1.050-0.650)2*(2*1.050+0.650)*(88.382+25.356-2*38.698/1.103) =0.40kN*m十一、计算配筋 10.1 计算Asx Asx_1=o*MI_1/(0.9*(H-as)*fy) =1.0*0.91*106/(0.9*(400.000-40.000)*360) =7.8mm2 Asx1=Asx_1=7.8mm2 Asx=Asx1/By=7.8/1.050=7mm2/m Asx=max(Asx, min*H*1000) =max(7, 0.150%*400*1000) =600mm2/m 选择钢筋 10130, 实配面积为604mm2/m。 10.2 计算Asy Asy_1=o*MII_1/(0.9*(H-as)*fy) =1.0*0.40*106/(0.9*(400.000-40.000)*360) =3.4mm2 Asy1=Asy_1=3.4mm2 Asy=Asy1/Bx=3.4/1.050=3mm2/m Asy=max(Asy, min*H*1000) =max(3, 0.150%*400*1000) =600mm2/m 选择钢筋 10130, 实配面积为604mm2/m。