完整版钢筋棚设计计算书

1、蕲太高速1#综合场料仓棚武汉理工大学交通学院2018年9月蕲太高速1#综合场料仓棚设计计算说明书算:张文国张申昕复核:负责人：武汉理工大学交通学院2018年9月、设计参数、计算荷载2.1 屋面活荷载2.2 雪荷载2.3 风荷载三、荷载组合四、模型计算结果4.1 几何模型4.2计算结果五、 结论目录14蕲春至太湖高速公路料仓棚计算说明书、设计参数钢筋加工棚，纵向按每跨6m间距布置钢管立柱，立柱采用 219X 8mn钢管；棚顶每10m安装一道1.2mm厚 820型采光带，侧墙全封 闭，棚顶接侧墙处留设20cm宽透气带。钢筋加工棚钢结构构件均涂 刷铁红防锈底漆两道，醇酸调和面漆两道。钢筋棚基础采用灌

2、注桩处 理，灌注桩顶设置C30钢筋混凝土基础承台，基础顶面设置钢板预埋 件与钢管柱进行连接。各构件参数如下表：表1构件材料参数表结构构件类型材料规格（mm上部顶部檩条方管钢Q235 fy=215 MPa80*50*4圆弧梁圆管钢?50X 3水平拉筋钢筋?20顶棚板彩钢瓦0.65圆弧梁腹杆钢筋?20下部立柱圆管钢?219 X 8侧面檩条钢筋60*50*3.5侧棚板彩钢瓦0.426验算依据如下：建筑结构荷载规范（GB50009-2012、门式刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002、钢结构设计规范（GB50017-2003、桥梁钢结构（谭金华 主编2013年2月第一次印刷）。二、计算荷载

3、结构承受自自重、屋面活载、雪荷载及风荷载。结构自重Midas 根据结构材料及体积自动计算。其他荷载取值如下。2.1屋面活荷载屋面活载按门式刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002322条注释及建筑结构荷载规范（GB50009-2012表5.3.1注 释规定对受荷水平投 影面积大于60m的钢构架，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3kN/m2。本结构受荷水平投影面积为1280m，取屋面活荷载为0.3kN/m2。2.2雪荷载7-1.1屋面*平ffljB面上的a荷栽标准值应按下式计jt-龜=件和（xid）根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012续表E.5得洪湖海拔高度为 23.

4、3m，重现期取为50年，对应的基本雪压为0.5kN/m2。考虑积雪均匀时的屋面 积雪分布系数，为1.0。雪荷载标准值为0.5kN/m2。2.3风荷载8-L1垂S于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下列规定 确定：1计算主要受力结构时，应按下式计算=(8.1. 1-1)建筑结构荷载规范（GB50009-2012 8.4.1规定对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋需要考虑风振系数。本结构高度为14m宽度为16m,高宽比为0.875 ；所以不考虑风振系数的影响，取为1.0。钢筋棚所处地域环境为B类， 海拔高度23.3m；根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012表8.2.1插值得风压高度变化

5、系数为1.42。取重现期为50年的基本风压0.35kN/m2。风的体型 分布系数根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012表8.3.1计算如下图1。-0.8：0；26-0.5-0.21-0.18+0.8-0.5+0.28-0.18图1风荷载体型系数图2风荷载分布(kN/m 2)风荷载分布图如上图2。建筑结构荷载规范(GB50009-2012中并未给 出多跨拱形屋面的风的体形系数，看按照单跨取值。对于侧面的迎风面单跨结构 与多跨结构风的体型系数一致；多跨结构两边顶棚风的体形系数绝对值较大，若按最不利工况考虑可采用边跨的体形系数作为验算的体形系数，与单跨相同；即 风的体形系数与单跨相同。三、荷

6、载组合3.12对于承載能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组 合计算荷载组合曲牧应设计值并应采用下列设计我达式进行 设计.3* Z 2)式中结构S要性系数，应按各有关建筑结构设计规范的 规定釆用,&荷载组合的效应设计值JRd-结构构件抗力的设计值，应按各有关筑结构设计规范的规定确定占取丫 0=0.9。12 3荷S本组合的效应设计值書I应从下列荷含a中 取用量不利的效应设计值确定：1由可变荷控制的效应设计值，应按下式进行计A = 2Tl, + 2 丫创15扎圧3J-1El(3 2*3-1)3. 2.7对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用 荷载的标准纽合，频遇组合或准永久组合，并应按

7、下列设计表达 式进行设计，Si W C(3. 2. 7)式中：C结构或结构构件达到正常使用要鼠的规龙限值，例 如变形.裂缝.振幅、加速度.应力等的限值.应 按各有关建筑结构设计规范的规定采用。玉8荷载标椎组合的效应设计值Sd应按下式进行计算:(3. 2*8)的=S & k + 2 %5屮J-1，2门式刚架轻型房屋结构技术规程(CESC-1022002 3.2.5条规定屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中较大值。基本雪压标准值为0.25kN/m2, 屋面均布活荷载为0.3kN/m2。所以荷载组合中不在考虑雪荷载的影响。L=1。设计使用年限与风荷载重现期均取为50年，根据建筑结构荷载规范(

8、GB50009-2012表3.2.5取屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数丫风荷载组合系数为0.6。所得荷载组合如下，工况一为自重与屋面均布活荷载的组合， 工况二为自重 与风荷载的组合。极限承载能力状态:工况一：0.9 (1.2SGk 1.4 0.91 SQ1k 1.2SGk 1.2745。*)工况二：0.9 (1.2SGk 1.4 0.91 0.6 SQ2k 1.2SGk 0.764SQ2k) 正常使用极限状态:工况三：SGkSqk工况四：SGk SQ2k承载能力状态主要验算结构的强度是否满足规范要求，正常使用极限状态中 的工况三、四均为荷载的标准组合，根据参考资料桥梁钢结构该工况用于验 算

9、结构刚度是否满足规范要求。四、模型计算结果4.1几何模型按照拼叠长钢筋棚设计图纸建立 Midas模型图如下:图3料仓棚结构示意图4.2计算结果模型中所有单元均以梁单元模拟，在应力结果中，组合应力为轴力产生的应 力加上两个方向弯矩产生的应力，计算位置是截面外边缘离截面形心最远的四个 点；应力值是四个点组合后的应力最大值。应力结果与钢结构设计规范（GB50017-2003中计算方式相差一个截面塑性发展系数， 此部分在计算书中另 外考虑。4.2.1强度与刚度计算依据钢结构设计规范（GB50017-2003中给出钢构件强度计算公式，门式 刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002中规定钢构件刚

10、度要求。见1. 1在主平面内受弯的实腹构件【萼堪腹板屈曲姑强度者参见 寧规范第!条X其抗弯强度应按下列规定计?由门式刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002表342-2可知:圆弧梁跨度16m竖向挠度允许值分别为 L/180=16000/180=88.88mm=檩条计算长度取相邻圆弧梁上弦杆之间的最大值6.00m。允许挠度值分别为L/150=6000/150=40.00mm。4.2.2檩条强度与刚度验算对于檩条，最不利工况为自重和活荷载结合的工况（即为工况一）。檩条的 应力与竖向挠度如图5-图8所示：I圧 t 7I；.一 曲一 riLE D .AHd-U. 卜.jap.H- L in

11、U f wi图4工况一檩条应力图5工况一檩条挠度由图可知，工况一檩条最大应力分别为26.28MPaa最大竖向挠度f= 0.3mm：（T =26.28MPa c = 215M，强度验算满足要求。f = 0.30mm f = 40.00m m,刚度验算满足要求。4.2.3圆弧梁强度与刚度验算对于圆弧梁，最不利工况为自重和活荷载结合的工况（即为工况一）。圆弧 梁的应力与竖向挠度如图所示：IBPFar图6工况一圆弧梁最大应力-T： 1 ；I- :工 Al口car-:P-T + -U上ocrnm-图6工况一圆弧梁最大挠度由图可知，圆弧梁最大应力为125.42MPa,最大竖向挠度为22.48mm：(T =

12、125.42MPa c = 215M，强度验算满足要求。f =22.48mm f =88.88m m,刚度验算满足要求。4.2.4顶棚板验算对于顶棚板，最不利工况为工况二。彩钢瓦的应力与竖向挠度如图所示:Uh*! P.J 丁0 -k-i.-* T 1化16图8工况二顶棚板最大应力n-二图9工况二顶棚板最大挠度由图可知，顶棚板最大应力为 30.89MPa,最大挠度为8.36mm。(T =30.89MPa c = 215M，强度验算满足要求。f =8.36mm 二三 ；：.-F ! r.lv.-J.4盘0图11工况二侧棚板最大应力由图可知，侧棚板最大应力为 35.63MPa,最大挠度为0.68mm

13、。(T =35.63MPa c = 215MP强度验算满足要求。f =0.68mm f =40.00m m,刚度验算满足要求。426水平拉筋验算对于水平拉筋，最不利工况为工况一。其应力与竖向挠度如图所示:13;图12工况一水平拉筋最大应力图13工况一水平拉筋最大应力由图可知，侧棚板最大应力为 149.09MPa,最大挠度为20.99 mm。c = 49.09MPa c = 215MPa强度验算满足要求。f =20.99 mm 承载能力状态中的工况一、二主要验算立柱的强度是否满足规范要求，正常使 用极限状态中的工况三、四均为荷载的标准组合用于验算立柱刚度是否满足规 范要求。立柱强度的验算如图17

14、、18所示；立柱刚度的验算如图所示。S帀迓手卜：卷-a H去图14工况三 立柱应力图图15工况四 边立柱应力图0.50冷1勺a190.22E-50.16.11M4&.12).10LoeQ.oe1.02L05J.301.030.50、_JLo7护0图16工况三立柱横向挠度图图17工况四立柱横向挠度图如图所示，立柱最大应力为12.96 MPa,立柱最大横向位移为3.43mm。(71=12.96MPa (T = 215MPa强度验算满足要求。f 1=3.43mm f = h/60=200.00m m,刚度验算满足要求。参考钢结构设计规范(GB50017-2003),验算立柱在极限承载能力组合 的工况一作用下的稳定性是否满足规范要求。鼠2. 2弯矩作用在对称轴平面内（绕丁轴的实腹式圧弯构件 直稳定性应按下列规定计算；1弯疋作用平询内的稳定性：N .久 MG4 A对于立柱，取 y=1.15, &（=1.0,有效柱长取 12 X 0.7=8.4m； ?= 74.73?+ 算的入=112150由门式刚架轻型房屋结构技术规程（CESC-1022002可知， 长细比满足要求。smI氨n ri oX 沔:图18立柱轴力图图19立柱弯矩图由 Midas 计算得 N=56.35kN , ?= 3.08kN m 查得 &