连廊钢结构计算书doc.docx

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连廊钢结构计算书doc

钢结构计算书

一．工程结构概况

汾湖钢结构连廊结构采用顶部分叉柱的单列柱框架结构，柱之间采用箱型钢梁。

本工程抗震设防类别为标准设防类，场地地震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，建筑场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第1组。

二．结构设计的主要依据

1．本工程进行结构设计时，所参考的国家及行业标准主要有：

《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）

《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2008）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）

《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）

《钢融化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB3323-2005）

《结构用无缝钢管》（GB/T8162-1999）

《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-1989）

《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）

《涂装前钢材表面锈蚀等级和防锈等级》（GB8923-88）

《碳素结构钢》（GB/T700-2006）

《厚度方向性能钢板》（GB5313-2010）

《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-1994）

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》（GB50205-2002）

《碳钢焊条》（GB/T5117-1995）

《低合金钢焊条》（GB5118-85）

《六角头螺栓—C级》（GB5780）

《熔化焊用钢丝》（GB/T14957）

《气体保护焊用钢丝》（GB/T14958）

《热扎H型钢和剖分T形钢》（GB/T11263-2010）

《钢结构、管道涂装技术规程》（YB9256-96）

《钢结构制作安装施工规程》（YB9254-95）

2．本结构计算所采用的结构有限元软件为MidasGen8.00。

三．材料

1．本工程结构主体钢材材质为Q345B及Q235B，详见施工图纸的材料表。

Q345B低合金高强度结构钢应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591－94）的规定；Q235B碳素结构结构钢应符合《碳素结构钢》（GB/T700）的规定；应均具有屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、冲击试验，冷弯试验和C、S、P含量的合格保证。

2．手工焊接用的焊条；应符合现行国家标准《碳钢焊条》（GB/T5117－85）和《低合金钢焊条》GB5118－85的规定，选用的焊条型号与主体金属强度相适应。

四．荷载取值

在结构计算中，考虑荷载包括结构自重、活载、风荷载和地震作用。

具体荷载取值如下：

1．结构恒载

（1）结构自重由程序自动计算。

（2）附加恒载（含混凝土面板）5.0kN/m2。

（3）栏杆线荷载2.0kN/m。

2．结构活载

顶面活载3.5kN/m2（另考虑单侧不均匀活荷载）

3．基本风压值0.45kN/m2

4．地震作用

6度，0.05g，Ⅲ类场地，第一组。

五．荷载工况及效应组合

1、荷载工况

根据建筑结构所处地理环境及其自身实际情况，在结构计算中共考虑了7种荷载工况，如下：

（1）恒载（包括自重）D

（2）满布活载L

（3）单侧活载L’

（4）以X向为主向的双向地震Rx

（5）以Y向为主向的双向地震Ry

（6）X向水平风载Wx

（7）Y向水平风载Wy

2、荷载效应组合

从结构的承载力极限状态与正常使用极限状态，共考虑了12种荷载组合，如下：

（1）1.0D＋1.0L

（2）1.2D＋1.4L

（3）1.2D＋1.4L’

（4）1.2D＋1.4L＋0.84Wx

（5）1.2D＋1.4L＋0.84Wy

（6）1.2D＋1.4L’＋0.84Wx

（7）1.2D＋1.4L’＋0.84Wy

（8）1.35D＋0.98L

（9）1.35D＋0.98L’

（10）1.35D＋0.98L＋0.84Wx

（11）1.35D＋0.98L＋0.84Wy

（12）1.35D＋0.98L’＋0.84Wx

（13）1.35D＋0.98L’＋0.84Wy

（14）1.2D＋0.6L＋1.3Rx

（15）1.2D＋0.6L＋1.3Ry

（16）1.2D＋0.6L’＋1.3Rx

（17）1.2D＋0.6L’＋1.3Ry

（18）1.2D＋0.6L＋1.3Rx+0.28Wx

（19）1.2D＋0.6L＋1.3Rx+0.28Wy

（20）1.2D＋0.6L＋1.3Ry+0.28Wx

（21）1.2D＋0.6L＋1.3Ry+0.28Wy

（22）1.2D＋0.6L’＋1.3Rx+0.28Wx

（23）1.2D＋0.6L’＋1.3Rx+0.28Wy

（24）1.2D＋0.6L’＋1.3Ry+0.28Wx

（25）1.2D＋0.6L’＋1.3Ry+0.28Wy

（26）1.0D＋1.4Wx

（27）1.0D＋1.4Wy

六．计算模型及支座约束情况

1．空间计算模型：

由Autocad三维模型线框架图，通过Dxf文件转换而成，按杆系单元计算。

2．杆件单元模型：

主、次梁及柱采用梁单元。

3．分析方法：

采用Midas有限元软件来计算分析，考虑各种荷载工况下的荷载效应，然后按上述荷载效应组合进行内力计算。

4．计算模型：

计算模型如图1～6所示。

图1左侧连廊计算模型空间视图

图2左侧连廊计算模型俯视图

图3左侧连廊计算模型立面视图

图4右侧连廊计算模型空间视图

图5右侧连廊计算模型俯视图

图6右侧连廊计算模型立面视图

5.支座约束：

圆钢管柱底考虑为刚接。

6.荷载

图7左侧连廊恒载

图8左侧连廊满布活载

图9左侧连廊单侧活载

图10左侧连廊线荷载

图11左侧连廊X向风荷载

图12左侧连廊Y向风荷载

图13右侧连廊恒载

图14右侧连廊满布活载

图15右侧连廊单侧活载

图16左侧连廊线荷载

图17右侧连廊X向风荷载

图18右侧连廊Y向风荷载

说明：

连廊结构下部为镂空，顶部采用现浇组合楼板，考虑所受风载较小，所以将风荷载等效为节点荷载作用于柱顶对应的连廊梁节点处。

七．计算理论及公式

1．承载能力极限状态

承载能力极限状态指构件的强度、构件的整体稳定性和构件的局部稳定。

构件的高厚比（或宽厚比）在规范规定的范围内，故满足局部稳定要求。

各结构构件考虑为压弯构件，其强度验算公式为：

（1）

稳定验算公式为：

平面内，

（2）

平面外，

（3）

2．正常使用极限状态计算

结构正常使用极限状态是根据荷载标准值来计算分析而得出，钢桁架结构及主梁的跨中挠度应满足下述要求：

（跨中挠度）

（4）

次梁的跨中挠度应满足下述要求：

（跨中挠度）

（5）

构件的刚度由长细比来控制，应满足于下式

（6）

对拉杆

＝350（7）

对压杆

＝150（8）

八、整体结构的抗震验算

1．反应谱曲线

利用Midas有限元软件对本工程的结构进行整体反应谱抗震计算，并将其作为地震作用工况，参与荷载组合。

根据最新《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中的地震影响系数曲线（如图19），按6度来对此结构进行整体反应谱计算分析。

图19地震影响系数曲线

图中：

—为曲线下降段的衰减指数；

（9）

—为结构阻尼比；

—为直线下降段的下降斜率调整系数，小于0时取0；

（10）

—为阻尼调整系数，当小于0.55时，应取0.55;

（11）

—地震影响系数；

—地震影响系数最大值；T—结构自振周期；Tg—结构特征周期。

在本结构的整体反应谱分析中采用图19的水平反应谱来对此结构进行水平的两个方向分析。

水平地震影响系数最大值

，结构特征周期为Tg=0.45，，结构结构阻尼比为

，由此便可以得到一条反应谱曲线。

2．结构质量来源

在结构整体反应谱分析中，重力荷载代表值主要包括结构恒载、50％活载。

九．计算分析结果

1．整体变形及节点侧移

15.2mm

32.7mm

15.2mm

图20左侧连廊最大竖向位移值

图21右侧连廊最大竖向位移值

经Midas计算，左侧连廊悬挑端最大挠度为32.7mm，起拱20mm，则：

满足要求

左侧连廊主梁最大挠度为16.2mm，则：

满足要求

右侧连廊悬挑端最大挠度为41.9mm，起拱40mm，则：

满足要求

右侧连廊主梁最大挠度为14.9mm，则：

满足要求

右侧连廊次梁最大挠度为23.1mm，则：

满足要求

2.钢结构各单元设计应力值

图22左侧连廊验算应力比

图23右侧连廊验算应力比

经MIDAS（含中国钢结构设计规范GB50017－2003）验算，各杆件设计强度（弯曲、抗剪）、整体稳定应力比如图22、23所示，左侧连廊杆件最大应力比为0.85，右侧连廊杆件最大应力比为0.81。

由以上分析可见，在设计荷载作用下，结构强度、刚度均能满足规范要求。