某拌和站料仓棚结构内力计算书

拌和站料仓棚结构内力计算书一、设计资料某港口铁路支线三号拌和站料仓棚，该料仓棚为单层，采用单跨弧形双坡门式刚架，刚架跨度18m，柱高6m；共有15榀刚架，柱距6m。料仓棚刚架平面布置见图1(a)，刚架形式及几何尺寸见图1(b)。屋面面板均为彩色压型钢板；考虑经济、制造和安装方便，檩条和梁均采用冷弯薄壁圆型钢，间距为1.5m，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。图1（a）料仓棚刚架平面布置图图1（b）刚架形式及几何尺寸见图二、荷载计算（一）荷载取值计算1．屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51-380-760型彩色压型钢板 0.15KN/m2檩条及支撑 0.10KN/m2刚架斜梁自重0.15KN/m2合计0.4KN/m22．屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.50KN/m2。3．柱自重标准值0.50KN/m24．风荷载标准值基本风压ω0=1.05×0.45KN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为＋0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。（二）各部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：0.4×6=2.4KN/m活荷载标准值：0.50×6=3.00KN/m柱荷载：恒荷载标准值：0.5×6×6+2.4×9=39.6KN活荷载标准值：3.00×9=27.00KN风荷载标准值：迎风面：柱上qw1=0.47×6×0.25=0.71KN/m 横梁上qw2=－0.47×6×1.0=－2.82KN/m背风面：柱上qw3=－0.47×6×0.55=－1.55KN/m 横梁上qw4=－0.47×6×0.65=－1.83KN/m三、内力分析考虑本工程刚架跨度较小、料仓高度较低、荷载情况及刚架加工制造方便，刚架采用等截面，梁柱选用相同截面；柱脚按铰接支承设计；采用弹性分析方法确定刚架内力。1．在恒荷载作用下λ=l/h=18/6=3ψ=f/h=0.9/6=0.15k=h/s=6/9.0449=0.6634μ=3+k+ψ(3+ψ)=3+0.6634+0.15×(3+0.15)=4.1359Φ=(8+5ψ)/4μ=(8+5×0.15)/4×4.1359=0.5289HA=HE=qlλΦ/8=2.4×18×3×0.5289/8=8.57KNMC=ql2[1－(1+ψ)Φ]/8=2.4×18×18×[1－(1+0.15)×0.5289]/8=38.08KN·mMB=MD=－ql2Φ/8=－2.4×18×18×0.5289/8=－51.41KN·m刚架在恒荷载作用下的内力如下图：内力计算的“+、－”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，在弯矩图中画在受拉侧；轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。2．在活荷载作用下VA=VE=27.00KNHA=HE=3.00×18×3×0.5289/8=10.71KNMC=3.00×18×18×[1－(1+0.15)×0.5289]/8=47.60KN·mMB=MD=－3.00×18×18×0.5289/8=－64.26KN·m刚架在活荷载作用下的内力如下图：3．在风荷载作用下对于作用于屋面的风荷载可分解为水平方向的分力qx和竖向的分力qy。现分别计算，然后再叠加。(1)在迎风面横梁上风荷载竖向分力qw2y作用下Φ=(8+5ψ)/16μ=(8+5×0.15)/16×4.1359=0.1322VE=qa2/2l=2.82×92/2×18=6.35KNVA=2.82×9－6.35=19.03KNHA=HE=qlλΦ/4=2.82×18×3×0.1322/4=5.03KNMB=MD=5.03×6=30.18KN·mMC=ql2[α2－(1+ψ)Φ]/4=2.82×182×[0.52－(1+0.15)×0.1322]/4=22.38KN·m刚架在qw2y作用下的内力如下图：(2)在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下VE=qa2/2l=1.83×92/2×18=4.12KNVA=1.83×9－4.12=12.35KNHA=HE=qlλΦ/4=1.83×18×3×0.1322/4=3.27KNMB=MD=3.27×6=19.62KN·mMC=ql2[α2－(1+ψ)Φ]/4=1.83×182×[0.52－(1+0.15)×0.1322]/4=14.52KN·m刚架在qw4y作用下的内力如下图：(3)在迎风面柱上风荷载qw1作用下α=1Φ=[6(2+ψ+k)-ka2]/4μ=[6×(2+0.15+0.6634)-0.6634×12]/4×4.1359=0.9803VA=－VB=－qh2/2L=－0.71×62/(2×18)=－0.71KNHA=-qha(2-aΦ/2)/2=-0.71×6×1×(2-0.9803/2)/2=-3.22KNHE=0.71×6－3.22=1.04KNMB=-qa2h2(2-Φ)/4=0.71×12×62×(2-0.9803)/4=-6.54KN·mMC=-qa2h2[1-(1+ψ)Φ]/4=－0.71×12×62×[1-(1+0.15)×0.9803]/4=-0.81KN·mMD=1.04×6=6.24KN·m刚架在qw1作用下的内力如下图：(4)在背风面柱上风荷载qw3作用下VA=－VB=－qh12/2L=－1.55×62/(2×18)=－1.55KNHe=-qha(2-aΦ/2)/2=-1.55×6×1×(2-0.9803/2)/2=-7.02KNHA=1.55×6－7.02=2.28KNMB=2.28×6=13.68KN·mMC=-qa2h2[1-(1+ψ)Φ]/4=－1.55×12×62×[1-(1+0.15)×0.9803]/4=-1.78KN·mMD=7.02×6－1.55×62/2=14.22KN·m刚架在qw3作用下的内力如下图：(5)在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下α=1,β=0Φ=0.15×(4+3×1×0.15)/8×4.1359=0.0202VA=－VE=2.82×0.9×(0.9+2×6)/2×18=0.91KNHA=2.82×0.9×(1+0.0202)/2=1.29KNΦ=0.15×(4+3×1×0.15)/8×4.1359=0.0202VA=－VE=2.82×0.9×(0.9+2×6)/2×18=0.91KNHE=2.82×0.9－1.29=1.25KNMB=1.29×6=7.74KN·mMC=2.82×0.9×6×(0.15××0.0202)/2=0.39KN·mMD=1.25×6=7.50KN·m刚架在qw2x作用下的内力如下图：(6)在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下VA=－VE=-1.83×0.9×(0.9+2×6)/2×18=-0.59KNHA=1.83×0.9(1+0.0202)/2=0.84KNHE=1.83×0.9－0.84=0.81KNMB=0.81×6=4.86KN·mMC=1.83×0.9×6×(0.15××0.0202)/2=0.26KN·mMD=0.84×6=5.04KN·m刚架在qw4x作用下的内力如下图：(7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力如下图：四、内力组合刚架结构构件按承载能力极限状态设计，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009－2001)的规定，采用荷载效应的基本组合：γ0S≤R。本工程结构构件安全等级为二级，γ0=1.0。对于基本组合，荷载效应组合的设计值S从下列组合值中取最不利值确定：A．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×活荷载标准值计算的荷载效应B．1.0×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×风荷载标准值计算的荷载效应C．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×活荷载标准值计算的荷载效应+0.6×1.4×风荷载标准值计算的荷载效应D．1.2×恒荷载标准值计算的荷载效应+1.4×风荷载标准值计算的荷载效应+0.7×1.4×活荷载标准值计算的荷载效应E．1.35×恒荷载标准值计算的荷载效应+0.7×1.4×活荷载标准值计算的荷载效应本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨