钢结构连廊施工计算书及相关施工图纸

10.1提升构件计算 110.1.1钢构件吊耳钢丝绳吊装验算 110.1.2两点吊装钢梁以下钢梁吊装验算 510.2被提升结构软件计算分析 1110.2.1被提升结构有限元仿真分析 1110.2.2计算工况 1210.2.3各工况计算结果 1310.2.4小结 1610.3支承结构有限元仿真分析 1610.3.1荷载与组合 1610.3.2提升平台一 1710.3.2提升平台二 1910.4主体结构荷载验算 2110.4.13-4#13层Y轴交11、12轴结构柱荷载验算 2110.4.23-4#14层17轴交AE、AF轴结构柱荷载验算 2310.4.43-3#14层21轴交AE、AF轴结构柱荷载验算 2510.4.53-3#13层Y轴交26、27轴结构柱荷载验算 2710.1提升构件计算本工程最重构件为8.2吨，选取最重钢构件8.2吨进行验算，钢构件需采用直径28mm钢丝绳。钢梁最重为21.8吨，分为三段加工，每段7.3吨，为保证吊装安全，按照7.3吨进行验算，钢梁需采用直径28mm钢丝绳。10.1.1钢构件吊耳钢丝绳吊装验算1、吊耳计算（1）吊耳基本参数算模型吊耳选每一节钢柱顶两侧两点，吊点离构件高度为2m，吊绳与平面角度为钢丝绳拉力值T考虑动力系数后钢丝绳拉力设计值T吊耳是提供吊点的构件，吊耳的验算工程中主要考虑吊耳钢材的局部承压、净截面的抗拉和抗剪，以及吊耳连接焊缝的计算。本例中吊耳所受的最大荷载为84.40KN(考虑动力系数后钢丝绳拉力设计值），拟采用20mm厚Q235B（吊耳的材质视现场的情况确定，亦可采用Q355B）钢板制作，具体外形尺寸如图所示。吊耳与钢柱采用T型对接与角接组合焊缝，焊缝等级为一级。（2）吊耳焊缝计算在吊装过程中焊缝主要承受向上的拉应力及剪应力，其强度可按下式计算:在对接与角接组合焊缝受最大正应力与剪应力处，应按下式计算折算应力：为钢丝绳拉力在竖直方向上的分力，Fv=Tmax×sinα=84.40×sin790=79KN（为钢丝绳与水平方向的夹角）；为钢丝绳拉力在水平方向上的分力，V=Tmax经计算，σσσ=σ1+折算应力为，焊缝满足要求。（3）吊耳承载力计算1）局部承压承载力用卡环的卡销直径为30mm，则局部承压承载力的计算如下：σc2）吊耳净截面抗拉承载力净截面抗拉承载力的计算如下：σ=T3）吊耳抗剪承载力抗剪承载力的计算如下τ=V（4）结论整个吊耳及其连接是安全可靠的。2、钢丝绳及卡环计算（1）吊装用钢丝绳内力计算上述计算结果可知，钢丝绳最大轴力标准值25.5KN，考虑到吊装过程的动力荷载系数1.2及设计荷载分项系数1.5，可知，每个拉结点位置钢丝绳最大轴力设计值Tmax（2）钢丝绳计算理论钢丝绳由于其自身强度高、重量轻、韧性好等特点，广泛应用于钢结构构件的吊装作业。钢丝绳如果破坏将导致严重后果，所以钢丝绳的选用非常重要，是保证抬吊作业安全的一环。钢丝绳绳股是由0.3~3mm的高强度钢丝绕成，吊装用钢丝绳多为普通绳，主要规格有6X19、6X37、6X61。按钢丝绳结构形式分为普通式、复合式、闭合式，绳心分为麻芯、棉芯、石棉芯和金属芯。在吊装时钢丝绳规格的选择主要依据其容许拉应力，其计算过程如下：为钢丝绳容许拉力（KN）；为修正系数6X19，c，6X37，，6X61，；为安全系数，对于机械起重设备取5~6（参见《建筑钢结构施工手册》），偏安全情况下取。（3）钢丝绳选用及验算钢丝绳公称直径公称抗拉强度d1870KNmm最小破断力/KN243432640328467考虑拉结绳采用环箍拉结的形式进行绳索吊装使用，采用钢芯钢丝绳，每股钢丝绳受到拉力T=Tmax/2=84.4KN/2=42.2KN；选用钢丝绳规格为6×37，公称直径为28mm，钢丝绳公称抗拉强度值为1870KN，P（4）卡环选用卡环是连接钢丝绳和钢桁架的工具，其安全性和可靠性不容忽视，根据钢丝绳的最大拉力，选择卡环的型号为D-11/4，WLL=12吨（5）小结钢柱均采用四点吊装，吊装位置见图位置，每根吊绳均采用双股绳环绕绑扎的形式进行吊装绑扎，具体吊绳及卡环规格详见计算。10.1.2两点吊装钢梁以下钢梁吊装验算1、吊耳计算（1）吊耳基本参数算模型考虑钢丝绳角度最不利情况按最不利考虑钢丝绳拉力值考虑动力系数后钢丝绳拉力设计值吊耳是提供吊点的构件，吊耳的验算工程中主要考虑吊耳钢材的局部承压、净截面的抗拉和抗剪，以及吊耳连接焊缝的计算。本例中吊耳所受的最大荷载为72KN(考虑动力系数后钢丝绳拉力设计值），拟采用12mm厚Q235B（吊耳的材质视现场的情况确定，亦可采用Q355）)钢板制作，具体外形尺寸如图所示。吊耳与钢梁采用T型对接与角接组合焊缝，焊缝等级为一级。（2）吊耳焊缝计算在吊装过程中焊缝主要承受向上的拉应力及剪应力，其强度可按下式计算:在对接与角接组合焊缝受最大正应力与剪应力处，应按下式计算折算应力：为钢丝绳拉力在竖直方向上的分力，（为钢丝绳与水平方向的夹角）；为钢丝绳拉力在水平方向上的分力，；为焊缝长度，；为T型接头中腹板的厚度，；为焊缝抗拉强度设计值。经计算，，，折算应力为，焊缝满足要求。（3）吊耳承载力计算1）局部承压承载力用卡环的卡销直径为30mm，则局部承压承载力的计算如下：Xlvxl，满足要求。2）吊耳净截面抗拉承载力净截面抗拉承载力的计算如下：，满足要求。3）吊耳抗剪承载力抗剪承载力的计算如下，满足要求。（4）结论整个吊耳及其连接是安全可靠的；2、钢丝绳及卡环计算（1）吊点选择两个吊点选择在离钢梁端点长度为钢梁长度三分之一处后，对履带吊吊重进行复核。用SAP2000v20.0进行吊装模拟建模计算，建模是用一般梁单元进行模拟，钢丝绳只能承受拉力且仅进行一般受力计算，计算结果仅拉力值具备参考价值，其余应力比可不作为依据，钢丝绳的配置根据实际拉力值进行有效计算与配置。钢梁的吊装过程模拟分析结果如下图所示。通过分析可知钢梁在吊装过程中最大的位移在钢梁最远端，钢梁吊装过程的应力比及变形如下图所示：图1钢梁吊装计算应力比图图2钢梁吊装计算变形图经上述分析可知：1）钢梁吊装过程最大应力比均小于1.0，钢梁吊装过程强度及稳定性安全；2）钢梁吊装过程最大变形为1.8mm，钢梁吊装过程刚度，满足要求；由此可知，吊点选择满足钢梁吊装要求。（2）钢丝绳及卡环选用1）吊装用钢丝绳内力计算图3构件吊装过程轴力图上述计算结果可知，钢丝绳最大轴力标准值34.7KN，考虑到吊装过程的动力荷载系数1.2及设计荷载分项系数1.5，可知，每个拉结点位置钢丝绳最大轴力设计值；2）钢丝绳计算理论钢丝绳由于其自身强度高、重量轻、韧性好等特点，广泛应用于钢结构构件的吊装作业。钢丝绳如果破坏将导致严重后果，所以钢丝绳的选用非常重要，是保证抬吊作业安全的一环。钢丝绳绳股是由0.3~3mm的高强度钢丝绕成，吊装用钢丝绳多为普通绳，主要规格有6X19、6X37、6X61。按钢丝绳结构形式分为普通式、复合式、闭合式，绳心分为麻芯、棉芯、石棉芯和金属芯。在吊装时钢丝绳规格的选择主要依据其容许拉应力，其计算过程如下：为钢丝绳容许拉力（KN）；为修正系数6X19，，6X37，，6X61，；为安全系数，对于机械起重设备取5~6（参见《建筑钢结构施工手册》），偏安全情况下取。3）钢丝绳选用及验算钢丝绳公称直径公称抗拉强度d1870KNmm最小破断力/KN561870642440662590钢丝绳公称直径公称抗拉强度d1870KNmm最小破断力/KN2430628417325453669040852考虑拉结绳采用环箍拉结的形式进行绳索吊装使用，采用钢芯钢丝绳，每股钢丝绳受到拉力；选用钢丝绳规格为6×37，公称直径为24mm，钢丝绳公称抗拉强度值为1870KN，，（钢丝绳破断力取值参见（建筑钢结构施工手册》第883页，满足要求。4）卡环选用卡环是连接钢丝绳和钢桁架的工具，其安全性和可靠性不容忽视，根据钢丝绳的最大拉力，选择卡环的型号为D-1。5）小结钢梁均采用两点吊装，吊装位置均为钢梁三分之一长度位置，每根吊绳均采用双股绳环绕绑扎的形式进行吊装绑扎，具体吊绳及卡环规格详见计算。10.2被提升结构软件计算分析被提升结构及支承结构采用通用有限元分析软件MIDAS/Gen进行仿真计算与分析；节点采用ANSYS进行仿真计算与分析。10.2.1被提升结构有限元仿真分析1结构模型根据施工方案，本次计算的被提升结构计算模型如下图所示：A连廊图示B、C连廊图示2荷载与组合荷载标准值【1】恒荷载DL：DL为结构自重。荷载组合【1】标准荷载组合：1.0DL；【2】基本荷载组合：1.5DL。10.2.2计算工况根据施工方案、荷载和边界条件，选取提升阶段关键的施工过程作为计算工况，其计算工况和对应的计算模型详情如下：CS1:A连廊提升工况图CS2:B、C连廊提升工况图10.2.3各工况计算结果1位移分布结果位移分布表CS1:DZ分布图（单位：mm）CS2:DZ分布图（单位：mm）2应力验算结果应力比分布表CS1:被提升结构应力比分布图CS2:被提升结构应力比分布图3提升反力结果提升反力分布表CS1:提升反力FZ标准值（单位：kN）CS2:提升反力FZ标准值（单位：kN）10.2.4小结根据上述各工况计算结果，统计如下表所示：被提升结构计算结果统计表序号统计项值备注1最大应力比0.09CS2工况2最大竖向变形5mmCS2工况3最大提升反力821kNCS2工况根据统计表可知，结构在提升施工过程中，最大应力比为0.09<1，满足规范要求。结构最大变形为5mm，其支座间距约为35800mm，变形为跨度的1/7160，满足规范1/400的要求。10.3支承结构有限元仿真分析10.3.1荷载与组合1荷载标准值【1】恒荷载DL：结构自重，程序自动计算；【2】活荷载LL：LL为各提升平台最大荷载；【3】被提升结构风荷载W：根据工程经验，常规结构的风荷载可保守取名义风荷载（提升反力的5%）进行验算，本计算中采用名义风荷载进行设计复核。2荷载组合荷载工况组合表序号荷载工况11.0（DL+LL）21.0（DL+LL+W）31.3DL+1.5LL+1.0W10.3.2提升平台一1结构模型根据设计图几何尺寸和截面尺寸，建立的结构模型如下图所示：支承结构边界条件图示2计算结果应力比分布结果：支承结构应力比图支承结构最大应力为310MPa（应力集中），其大部分应力在276MPa以下小于305MPa，整个计算模型符合设计要求。变形分布图：DZ分布图（单位：mm）提升时，支承结构最大竖向位移为9.6mm，满足要求。3小结经验算，支承结构的应力、变形均满足要求。10.3.2提升平台二1结构模型根据设计图几何尺寸和截面尺寸，建立的结构模型如下图所示：支承结构边界条件图示2计算结果应力比分布结果：支承结构应力比图支承结构最大应力为266MPa（应力集中），其大部分应力在236MPa以下小于295MPa，整个计算模型符合设计要求。变形分布图：DZ分布图（单位：mm）提升时，支承结构最大竖向位移为9.9mm，满足要求。3小结经验算，支承结构的应力、变形均满足要求。10.4主体结构荷载验算10.4.13-4#13层Y轴交11、12轴结构柱荷载验算1荷载简图荷载施加位置平面图模型验算施加荷载示意图2计算结果3实配结果4结论：柱实配钢筋可满足连廊提升需求。10.4.23-4#14层17轴交AE、AF轴结构柱荷载验算