鋼筋棚設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、.蘄太高速 1#綜合場(chǎng)料倉(cāng)棚設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)武漢理工大學(xué)交通學(xué)院2018年 9月教育資料.蘄太高速 1#綜合場(chǎng)料倉(cāng)棚設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)計(jì)算：張文國(guó)復(fù)核：張申昕負(fù)責(zé)人：武漢理工大學(xué)交通學(xué)院2018年 9月教育資料.目錄一、設(shè)計(jì)參數(shù)1二、計(jì)算荷載12.1 屋面活荷載12.2 雪荷載 .22.3 風(fēng)荷載 .2三、荷載組合3四、模型計(jì)算結(jié)果54.1 幾何模型54.2 計(jì)算結(jié)果5五、結(jié)論 .14教育資料.一、設(shè)計(jì)參數(shù)鋼筋加工棚， 縱向按每跨 6m間距布置鋼管立柱， 立柱采用 219×8mm鋼管；棚頂每10m安裝一道 1.2mm厚 820 型采光帶，側(cè)墻全封閉，棚頂接側(cè)墻處留設(shè)20cm寬透氣帶。鋼筋加

2、工棚鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均涂刷鐵紅防銹底漆兩道， 醇酸調(diào)和面漆兩道。 鋼筋棚基礎(chǔ)采用灌注樁處理，灌注樁頂設(shè)置 C30鋼筋混凝土基礎(chǔ)承臺(tái)， 基礎(chǔ)頂面設(shè)置鋼板預(yù)埋件與鋼管柱進(jìn)行連接。各構(gòu)件參數(shù)如下表：表 1構(gòu)件材料參數(shù)表結(jié)構(gòu)構(gòu)件類(lèi)型材料規(guī)格（ mm）頂部檁條方管鋼80*50*4圓弧梁圓管鋼?50×3上部水平拉筋鋼筋?20頂棚板彩鋼瓦Q2350.65圓弧梁腹桿鋼筋f y=215MPa?20立柱圓管鋼?219×8下部側(cè)面檁條鋼筋60*50*3.5側(cè)棚板彩鋼瓦0.426驗(yàn)算依據(jù)如下：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 （GB50009-2012）、門(mén)式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CESC-1022002）、鋼結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)規(guī)范 （ GB50017-2003）、橋梁鋼結(jié)構(gòu)（譚金華主編 2013 年 2 月第一次印刷）。二、計(jì)算荷載結(jié)構(gòu)承受自自重、屋面活載、雪荷載及風(fēng)荷載。結(jié)構(gòu)自重Midas根據(jù)結(jié)構(gòu)材料及體積自動(dòng)計(jì)算。其他荷載取值如下。2.1 屋面活荷載教育資料.屋面活載按門(mén)式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（ CESC-1022002）3.2.2 條注釋及建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）表 5.3.1 注2釋規(guī)定對(duì)受荷水平投影面積大于 60m的鋼構(gòu)架，屋面豎向均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可取不小于2。本結(jié)構(gòu)受荷水平投影面積為20.3kN/m1280m，取屋面活荷載為0.3kN/m2。2.2 雪荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)

4、范（GB50009-2012）續(xù)表E.5 得洪湖海拔高度為23.3m，重現(xiàn)期取為 50 年，對(duì)應(yīng)的基本雪壓為0.5kN/m2?？紤]積雪均勻時(shí)的屋面積雪分布系數(shù)，為1.0 。雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2。2.3 風(fēng)荷載建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（ GB50009-2012）8.4.1規(guī)定對(duì)于高度大于30m且高寬比大于 1.5 的房屋需要考慮風(fēng)振系數(shù)。 本結(jié)構(gòu)高度為 14m，寬度為 16m,高寬比為 0.875 ；所以不考慮風(fēng)振系數(shù)的影響， 取為 1.0 。鋼筋棚所處地域環(huán)境為B 類(lèi)，海拔高度 23.3m；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）表 8.2.1 插值得風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.42 。

5、取重現(xiàn)期為50 年的基本風(fēng)壓0.35kN/m2。風(fēng)的體型-0.16分布系數(shù)根據(jù) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（ GB50009-2012）表 8.3.1 計(jì)算如下圖 1。教育資料.-0.8-0.28-0.6-0.5-0.21-0.18+0.8+0.28-0.5-0.18圖 1 風(fēng)荷載體型系數(shù)圖 2 風(fēng)荷載分布（ kN/m2 ）風(fēng)荷載分布圖如上圖2。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（ GB50009-2012）中并未給出多跨拱形屋面的風(fēng)的體形系數(shù)，看按照單跨取值。 對(duì)于側(cè)面的迎風(fēng)面單跨結(jié)構(gòu)與多跨結(jié)構(gòu)風(fēng)的體型系數(shù)一致；多跨結(jié)構(gòu)兩邊頂棚風(fēng)的體形系數(shù)絕對(duì)值較大，若按最不利工況考慮可采用邊跨的體形系數(shù)作為驗(yàn)算的體形系數(shù)，與單跨相同

6、；即風(fēng)的體形系數(shù)與單跨相同。三、荷載組合取 0=0.9 。教育資料.門(mén)式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CESC-1022002）3.2.5條規(guī)定屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮， 應(yīng)取兩者中較大值?；狙簶?biāo)準(zhǔn)值為0.25kN/m2，屋面均布活荷載為0.3kN/m2。所以荷載組合中不在考慮雪荷載的影響。設(shè)計(jì)使用年限與風(fēng)荷載重現(xiàn)期均取為50 年，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（ GB50009-2012）表 3.2.5 取屋面活荷載考慮設(shè)計(jì)使用年限的調(diào)整系數(shù) L=1。風(fēng)荷載組合系數(shù)為 0.6 。所得荷載組合如下， 工況一為自重與屋面均布活荷載的組合， 工況二為自重與風(fēng)荷載的組合。極限承載能力狀態(tài)：工況一： 0

7、.9 （1.2SGk1.4 0.91 SQ1k1.2SGk 1.274SQ1k )工況二： 0.9 （1.2SGk1.4 0.91 0.6SQ2 k 1.2SGk 0.764SQ2 k )正常使用極限狀態(tài)：教育資料.工況三： SGkSQ1 k工況四： SGkSQ 2 k承載能力狀態(tài)主要驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否滿足規(guī)范要求，正常使用極限狀態(tài)中的工況三、四均為荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合，根據(jù)參考資料橋梁鋼結(jié)構(gòu)該工況用于驗(yàn)算結(jié)構(gòu)剛度是否滿足規(guī)范要求。四、模型計(jì)算結(jié)果4.1 幾何模型按照拼疊長(zhǎng)鋼筋棚設(shè)計(jì)圖紙建立Midas 模型圖如下：圖 3 料倉(cāng)棚結(jié)構(gòu)示意圖4.2 計(jì)算結(jié)果模型中所有單元均以梁?jiǎn)卧M，在應(yīng)力結(jié)果中，

8、組合應(yīng)力為軸力產(chǎn)生的應(yīng)力加上兩個(gè)方向彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力， 計(jì)算位置是截面外邊緣離截面形心最遠(yuǎn)的四個(gè)點(diǎn)；應(yīng)力值是四個(gè)點(diǎn)組合后的應(yīng)力最大值。應(yīng)力結(jié)果與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50017-2003）中計(jì)算方式相差一個(gè)截面塑性發(fā)展系數(shù)，此部分在計(jì)算書(shū)中另教育資料.外考慮。4.2.1強(qiáng)度與剛度計(jì)算依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50017-2003）中給出鋼構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算公式， 門(mén)式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CESC-1022002）中規(guī)定鋼構(gòu)件剛度要求。由門(mén)式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CESC-1022002）表 3.4.2-2可知 :圓弧梁跨度 16m，豎向撓度允許值分別為L(zhǎng)/180=16000/180=88.8

9、8mm。檁條計(jì)算長(zhǎng)度取相鄰圓弧梁上弦桿之間的最大值6.00m。允許撓度值分別為L(zhǎng)/150=6000/150=40.00mm。4.2.2檁條強(qiáng)度與剛度驗(yàn)算對(duì)于檁條，最不利工況為自重和活荷載結(jié)合的工況（即為工況一）。檁條的應(yīng)力與豎向撓度如圖5- 圖 8 所示 ：圖 4 工況一檁條應(yīng)力圖 5 工況一檁條撓度由圖可知，工況一檁條最大應(yīng)力分別為26.28MPaa，最大豎向撓度 f = 0.3mm：教育資料.=26.28 MPa <= 215MPa，強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。f= 0.30mm < f = 40.00mm ，剛度驗(yàn)算滿足要求。4.2.3圓弧梁強(qiáng)度與剛度驗(yàn)算對(duì)于圓弧梁，最不利工況為自重和

10、活荷載結(jié)合的工況（即為工況一）。圓弧梁的應(yīng)力與豎向撓度如圖所示：圖 6 工況一圓弧梁最大應(yīng)力圖 6 工況一圓弧梁最大撓度由圖可知，圓弧梁最大應(yīng)力為125.42MPa，最大豎向撓度為22.48mm：=125.42MPa < = 215MPa，強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。f=22.48mm < f =88.88mm，剛度驗(yàn)算滿足要求。教育資料.4.2.4頂棚板驗(yàn)算對(duì)于頂棚板，最不利工況為工況二。彩鋼瓦的應(yīng)力與豎向撓度如圖所示：圖 8 工況二頂棚板最大應(yīng)力圖 9 工況二頂棚板最大撓度由圖可知，頂棚板最大應(yīng)力為30.89MPa，最大撓度為 8.36mm。=30.89MPa < = 215MPa

11、，強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。f=8.36mm < f =40.00mm，剛度驗(yàn)算滿足要求。4.2.5側(cè)棚板驗(yàn)算對(duì)于頂棚板，最不利工況為工況二。彩鋼瓦的應(yīng)力與豎向撓度如圖所示：教育資料.圖 10 工況二側(cè)棚板最大應(yīng)力圖 11 工況二側(cè)棚板最大應(yīng)力由圖可知，側(cè)棚板最大應(yīng)力為35.63MPa，最大撓度為 0.68mm。=35.63MPa < = 215MPa，強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。f=0.68mm < f =40.00mm，剛度驗(yàn)算滿足要求。4.2.6水平拉筋驗(yàn)算對(duì)于水平拉筋，最不利工況為工況一。其應(yīng)力與豎向撓度如圖所示：教育資料.圖 12 工況一水平拉筋最大應(yīng)力圖 13 工況一水平拉筋最大應(yīng)

12、力由圖可知，側(cè)棚板最大應(yīng)力為149.09MPa，最大撓度為 20.99mm。=149.09MPa < = 215MPa，強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。f=20.99mm < f =40.00mm，剛度驗(yàn)算滿足要求。4.2.7立柱驗(yàn)算立柱采用 219×8mm鋼管，高 12m。參考鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50017-2003）對(duì)立柱的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。教育資料.承載能力狀態(tài)中的工況一、 二主要驗(yàn)算立柱的強(qiáng)度是否滿足規(guī)范要求，正常使用極限狀態(tài)中的工況三、 四均為荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合用于驗(yàn)算立柱剛度是否滿足規(guī)范要求。立柱強(qiáng)度的驗(yàn)算如圖17、18 所示；立柱剛度的驗(yàn)算如圖所示。圖 14 工況

13、三立柱應(yīng)力圖圖 15 工況四邊立柱應(yīng)力圖教育資料.圖 16 工況三立柱橫向撓度圖圖 17 工況四立柱橫向撓度圖如圖所示，立柱最大應(yīng)力為12.96MPa，立柱最大橫向位移為3.43mm。 1=12.96MPa < = 215MPa，強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。f1=3.43mm< f = h/60=200.00mm，剛度驗(yàn)算滿足要求。參考鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50017-2003），驗(yàn)算立柱在極限承載能力組合的工況一作用下的穩(wěn)定性是否滿足規(guī)范要求。教育資料.對(duì)于立柱，取x=1.15 ， x=1.0 ，有效柱長(zhǎng)取 12×0.7=8.4m；3 計(jì)算的 =112<150，由門(mén)式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（ CESC-1022002）可知，長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。教育資料.圖 18 立柱軸力圖圖 19 立柱彎矩圖=722.7kN，由 Midas 計(jì)算得 N=56.35kN， 3.08kN·m查得 x=0.527 ，計(jì)算得 NEx結(jié)合 Midas 計(jì)算結(jié)果得邊立柱應(yīng)力為20