157米高导视牌结构计算书.docx

1、157米高导视牌结构计算书15.7米高导视牌结构计算书一、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: 15.7米高导视牌工程所在地:武汉建筑物安全等级:一级建筑物设计使用年限:20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

2、度结构构件应力比控制:0.90二、计算简图采用sap2000 v15.1.1软件进行计算本工程由两根相对独立的构件组成。构件1: 15.7米高，材质为Q235B，见下图 构件2: 14米高，材质为Q235B，见下图三、荷载计算1、恒载面板为2mm厚不锈钢板，加发光字等，Gk=0.25KN；构件自重由软件自动添加。2、活载考虑导视牌顶端检修荷载，Sk=1KN/m3、风荷载户外广告设施钢结构技术规程4.2.1：施加在户外广告牌高度Z处的单位面积风荷载标准值Wk应按下式计算： 本导视牌风荷载标准值按每2米进行分段计算其中14-15.7米段风荷载标准值计算过程如下：风荷载作用处按15米计风荷载体型系数

3、根据高耸结构设计规范4.2.7第3条第1项次悬臂结构体型，s=2。基本风压按100年取W0=0.4 kN/m2风振系数z的计算过程如下：经sap2000软件分析，结构的第一振型自振周期为0.99S。重复上述计算过程，得出各段高度处的风荷载标准值高度区间风荷载标准值（kN）14-16m2.1712-14m1.9710-12m1.628-10m1.386-8m1.194-6m1.020-4m1转换成线荷载（正面）高度区间风荷载标准值（kN/m）构件1宽度（m）构件1线荷载（kN/m）构件2宽度（m）构件2线荷载（kN/m）14-16m2.171.63.47 1.212-14m1.973.15 2.

4、36 10-12m1.622.59 1.94 8-10m1.382.21 1.66 6-8m1.191.90 1.43 4-6m1.021.63 1.22 0-4m11.60 1.20 转换成线荷载（侧面）高度区间风荷载标准值（kN/m）侧面宽度（m）侧面线荷载（kN/m）14-16m2.170.20.43 12-14m1.970.20.39 10-12m1.620.30.49 8-10m1.380.30.41 6-8m1.190.40.48 4-6m1.020.40.41 0-4m10.40.40 侧面风荷载均按0.5kN m计四、荷载组合五、构件计算分析1、加载风荷载工况1：风荷载工况2：

5、活载：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）变形验算风荷载工况1：风荷载工况1情况下，构架1受荷最大。构架1高15.7m，根据户外广告设施钢结构技术规程5.4.1，在风荷载标准值作用下，落地式广告牌钢结构顶点的水平位移不应超过该点离地高度的1/100。即15.7/100=0.157m构件1顶点水平位移0.0729m，0.07290.157，故变形满足要求。风荷载工况2：风荷载工况2情况下，构架2受荷最大。构架2高14m，根据户外广告设施钢结构技术规程5.4.1，在风荷载标准值作用下，落地式广告牌钢结构顶点的水平位移不应超过该点离地高度的1/100。即

6、14/100=0.14m构件1顶点水平位移0.0598m，0.05980.14，故变形满足要求。标准组合：标准组合情况下，构件1顶点竖向位移值为0.006m，构件2顶点竖向位移值为0.011m。构件1水平方向悬臂长度为2.7米，构件2水平方向悬臂长度为3.7米，参照户外广告设施钢结构技术规程5.4.3，悬臂梁的挠度限值为l/150(l为悬臂长度)。构件1挠度限值2.7/150=0.018，0.00060.018，满足要求。构件2挠度限值3.7/150=0.0247，0.01171.84kN,螺栓满足设计要求（3）焊缝验算柱截面与底板采用全对接焊缝，强度满足要求。（4）柱脚抗剪验算锚栓所承受的拉

7、力为：Ta=590kN柱脚底板的摩擦力：Vfb=0.4*(N+Ta)=0.4(123+590)=285 kN柱脚所承受的剪力：V=(Vx2+Vy2)0.5=(462+222)0.5=50.99 kN285，满足（5）混凝土承载力验算 控制工况：组合工况1 N=-123 kN；Mx=196 kNm；My=420 kNm；按单向公式双向叠加计算单独X向偏压下计算 偏心距：e=420/123 103=3414.634 mm 底板计算方向长度：L=940 mm 底板垂直计算方向长度：B=2140 mm 锚栓在计算方向离底板边缘距离：d=120 mm e1=L/6=940/6=156.667 mm e2

8、=L/6+d/3=940/6+120/3=196.667 mm e e2，故： 混凝土弹性模量：Ec=30000N/mm2 钢材弹性模量：Es=206000N/mm2 弹性模量比：n=Es/Ec=206000/30000=6.867 锚栓的总有效面积：Ae=10312.032 mm2 有一元三次方程的各系数如下： A=1 B=3*(e-0.5L)=3(3414.634-940/2)=8833.902 C=6*n*Ae/B*(e+L/2-d)=66.86710312.032/2140(3414.634+940/2-120)=747395.456 D=-C*(L-d)=-747395.456(94

9、0-120)=-612864274.096 解方程式：Ax3+Bx2+Cx+D=0，得： x=222.128 mm cx=2*N*(e+L/2-d)/B/x/(L-d-x/3) =2123(3414.634+940/2-120)/2140/222.128/(940-120-222.128/3) 103 =2.612N/mm2 锚栓群承受的拉力：Tax=N*(e-L/2+x/3)/(L-d-x/3) =123(3414.634-940/2+222.128/3)/(940-120-222.128/3) =497.746 kN 单个锚栓承受的最大拉力：Ntax=Tax/7=497.746/7=71.

10、107 kN 单独Y向偏压下计算 偏心距：e=196/123 103=1593.496 mm 底板计算方向长度：L=2140 mm 底板垂直计算方向长度：B=940 mm 锚栓在计算方向离底板边缘距离：d=170 mm e1=L/6=2140/6=356.667 mm e2=L/6+d/3=2140/6+170/3=413.333 mm e e2，故： 混凝土弹性模量：Ec=30000N/mm2 钢材弹性模量：Es=206000N/mm2 弹性模量比：n=Es/Ec=206000/30000=6.867 锚栓的总有效面积：Ae=5892.589 mm2 有一元三次方程的各系数如下： A=1 B

11、=3*(e-0.5L)=3(1593.496-2140/2)=1570.488 C=6*n*Ae/B*(e+L/2-d)=66.8675892.589/940(1593.496+2140/2-170)=643997.545 D=-C*(L-d)=-643997.545(2140-170)=-1268675163.538 解方程式：Ax3+Bx2+Cx+D=0，得： x=627.259 mm cy=2*N*(e+L/2-d)/B/x/(L-d-x/3) =2123(1593.496+2140/2-170)/940/627.259/(2140-170-627.259/3) 103 =0.5908N

12、/mm2 锚栓群承受的拉力：Tay=N*(e-L/2+x/3)/(L-d-x/3) =123(1593.496-2140/2+627.259/3)/(2140-170-627.259/3) =51.171 kN 单个锚栓承受的最大拉力：Ntay=Tay/4=51.171/4=12.793 kN 应力合成 底板下混凝土压应力:c=cx+cy=3.203 N/mm2 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=3.203N/mm214.3，满足3、构件2支座节点同构件1支座节点计算方法，满足设计要求。墙下有筋条基计算一、设计依据 建筑地基基础设计规范 (GB500

13、07-2011) 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 墙宽 bo=1140mm 基础水平长度 B1=2000mm B2=2000mm 基础端部高度 h1=300mm 基础根部高度 h2=300mm 基础总高度 H=600mm as=40mm ho=560mm 2. 材料信息 墙体材料: 混凝土 基础砼等级: C30 ft=1.43N/mm2 fc=14.3N/mm2 基础钢筋级别: HRB400 fy=360N/mm2 3. 计算信息 结构重要性系数: o=1.0 基础埋深: dh=1.800m

14、 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=50.000kN M=135.000kN*m V=25.000kN ks=1.35 Fk=F/ks=50.000/1.35=37.037kN Mk=M/ks=135.000/1.35=100.000kN*m Vk=V/ks=25.000/1.35=18.519kN 5. 修正后的地基承载力特征值 fa=100.000kPa四、计算参数 1. 基础计算长度 By=1m 2. 基础总宽 Bx=B1+B2=2.000+2.000=4.000m 3. 基础底面积 A=Bx*

15、By=4.000*1.000=4.000m2 4. Gk=*Bx*By*dh=20.000*4.000*1.000*1.800=144.000kN G=1.35*Gk=1.35*144.000=194.400kN五、计算作用在基础底部弯矩值 Mdk=Mk+Vk*H=100.000+18.519*0.600=111.111kN*m Md=M+V*H=135.000+25.000*0.600=150.000kN*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=(37.037+144.000)/4.000=45.259kPa 因o*pk=1.0*45.259=45

16、.259kPafa=100.000kPa 轴心荷载作用下地基承载力满足要求 2. 验算偏心荷载作用下地基承载力 x方向偏心荷载作用下地基反力计算 enk=(B2+B1)/2-B2 =(2.000+2.000)/2-2.000 =0.000m exk=Mdk+(Fk+Gk)*enk/(Fk+Gk) =111.111+(37.037+144.000)*0.000/(37.037+144.000) =0.614m 因|exk|Bx/6 x方向小偏心， 由公式【5.2.2-2】和【5.2.2-3】推导 Pkmax=(Fk+Gk)/A*(1+6*|exk|/Bx) =(37.037+144.000)/4

17、.000*(1+6*|0.614|/4.000) =86.926kPa Pkmin=(Fk+Gk)/A*(1-6*|exk|/Bx) =(37.037+144.000)/4.000*(1-6*|0.614|/4.000) =3.593kPa o*Pkmax=1.0*86.926=86.926kPa1.2*fa=1.2*100.000=120.000kPa 偏心荷载作用下地基承载力满足要求七、基础受弯计算 1. 计算ex en=(B2+B1)/2-B2=(2.000+2.000)/2-2.000=0.000m ex=(Md+(F+G)*en)/(F+G) =(150.000+(50.000+19

18、4.400)*0.000)/(50.000+194.400) =0.614m 2. 计算地基承载力 因|ex|Bx/6 小偏心 Pmax=(F+G)/A*(1+6*|ex|/Bx) =(50.000+194.400)/4.000*(1+6*|0.614|/4.000) =117.350kPa Pmin=(F+G)/A*(1-6*|ex|/Bx) =(50.000+194.400)/4.000*(1-6*|0.614|/4.000) =4.850kPa 因ex0 P=Pmin+(B1+bo/2)*(Pmax-Pmin)/Bx =4.850+(2.000+1.140/2)*(117.350-4.8

19、50)/4.000 =77.131kPa 3. 计算弯矩 墙体材料为混凝土 a1=B2-bo/2=2.000-1.140/2=1.430m a2=B1-bo/2=2.000-1.140/2=1.430m a=max(a1,a2)=max(1.430,1.430)=1.430m MI=1/6*a2*(2*Pmax+P-3*G/A) =1/6*1.4302*(2*117.350+77.131-3*194.400/4.000) =56.586kN*m八、基础受剪计算 1. 计算剪力 pk=(Fk+Gk)/B=(37.0+144.0)/4.0=45.26kN/m Vs=1m*pk=1m*45.26=45.26kN 基础底面短边尺寸大于柱宽加两倍基础有效高度，不需验算受剪承载力！九、配筋计算 1. 计算基础底板X方向钢筋 Asx=o*MI/(0.9*ho*fy) =1.0*56.59*106/(0.9*560*360) =311.9mm2 Asxmin=min*By*H=0.150%*1000*600=900.0mm2 Asx=max(Asx, Asxmin)=max(311.9, 900.0)=900mm2 Asx1=Asx/By=900/1000=900mm2/m 选择钢筋 12125, 实配面积为905mm2/m。