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sap钢结构廊架计算书

彩虹廊架结构计算书

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》（CECS148:

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:

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:

25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度

结构构件应力比控制:

0.90

二、计算简图

采用sap2000v15.1.1软件进行计算

总高3米，顶蓬高2.9米。

黄色杆件为∅168x12圆管，蓝色杆件为120x80x4矩形钢管，青色杆件为120x60x4矩形钢管，材质均为Q235B。

三、荷载计算

1、恒载

顶蓬面板为2.5mm厚铝单板，龙骨加面板恒载Gk=0.4kN/m²；

构件自重由软件自动添加。

2、活载、雪载

顶蓬为不上人屋面，活载为0.5KN/m²；

雪载为0.5kN/m²；

两者取较大值L=0.5kN/m²。

3、检修荷载

悬挑雨篷最外端横梁处添加施工或检修荷载L2=1.0/m。

4、风荷载

顶蓬面风荷载：

《建筑结构荷载规范》8.1.1：

垂直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：

根据《建筑结构荷载规范》8.4.1条规定，本工程可不考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响，故风振系数βz按1考虑。

风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第29项次体型，取较大值负风压μs=-1.3及正风压μs=1.3两种工况体型系数。

风压高度变化系数μz=1.0

基本风压按100年取W0=0.4kN/m2

顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x（-1.3）x1x0.4=-0.52kN/m²，放大按-1.0kN/m²计取；

顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52kN/m²，放大按1.0kN/m²计取。

顶蓬横梁风荷载：

风荷载标准值按1.0kN/m²计取，横梁外包尺寸0.2m，故横梁线荷载为1.0kN/m²x0.2x1=0.2kN/m

立柱风荷载：

风荷载体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1第37项次体型，取较大值μs=1.2

风荷载标准值Wk=1x1.2x1x0.4=0.48kN/m²，立柱直径为0.168，换算成线荷载为0.48x0.168x1=0.081kN/m

四、荷载组合

五、构件计算分析

1、加载

恒载：

活载：

检修荷载：

风载工况1：

风载工况2：

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

标准组合作用下：

顶蓬钢梁悬挑长度为1.5米，标准组合下挠度值为0.0062，根据《钢结构设计规范》附录A表A.1.1中第4项，挠度容许值按l/250控制，即1.5x2/250=0.012m，0.0062<0.012，故变形满足要求。

负风压风荷载标准值作用下：

钢柱高3m，柱顶位移值为0.0064m。

参照《钢结构设计规范》附录A中A.2.1规定，柱顶位移值按H/150控制，即3/150=0.02m，0.0064<0.02，故变形满足要求。

正风压风荷载标准值作用下：

钢柱高3m，柱顶位移值为0.0053m。

参照《钢结构设计规范》附录A中A.2.1规定，柱顶位移值按H/150控制，即3/150=0.02m，0.0053<0.02，故变形满足要求。

六、支座节点计算

支座节点反力：

受力最大的支座节点内力：

N=-24kN、Vx=0kN、Vy=2.3kN

Mx=7kN·m、My=0kN、Mz=0kN

“圆钢管柱外露刚接”节点计算书

一.节点基本资料

采用设计方法为：

常用设计

节点类型为：

圆钢管柱外露刚接

柱截面：

PIPE-168*12，材料：

Q235

柱与底板全截面采用对接焊缝，焊缝等级为：

二级，采用引弧板；

底板尺寸：

L*B=450mm×450mm，厚：

T=20mm

锚栓信息：

个数：

8

采用锚栓：

双螺母焊板锚栓库_Q345-M24

锚栓垫板尺寸（mm）：

B*T=70×20

底板下混凝土采用C30

节点前视图如下：

节点下视图如下：

二.验算结果一览

验算项数值限值结果

最大压应力（MPa）1.39最大14.3满足

受拉承载力（kN）4.57最大63.5满足

混凝土要求底板厚（mm）8.57最大20.0满足

锚栓要求底板厚（mm）3.09最大20.0满足

底板厚度20.0最小20.0满足

等强全截面1满足

板件宽厚比12.3最大18.0满足

板件剪应力（MPa）1.78最大125满足

焊缝剪应力（MPa）2.55最大160满足

板件厚度（mm）16.0最小16.0满足

焊脚高度（mm）9.00最小6.71满足

焊脚高度（mm）9.00最大19.2满足

板件厚度（mm）16.0最小16.0满足

焊脚高度（mm）9.00最小6.71满足

焊脚高度（mm）9.00最大19.2满足

基底最大剪力（kN）2.30最大14.8满足

三.混凝土承载力验算

控制工况：

组合工况1

N=-24kN；Mx=7kN·m；My=0kN·m；

偏心受压底板计算：

这里偏心距e为：

e=M/N=7000000/24000

=291.667mm>73.518mm

所以按部分截面混凝土受压，部分锚栓受拉来计算（通过对混凝土应力积分）:

δmax=1.389N/mm2

中性轴的坐标:

x=35.529

最大锚栓的拉力：

NTa=4565.181N

锚栓总拉力：

Ta=13023.416N

轴力N大小为：

N=24000N

混凝土的总合压力：

F=37023.416N

外力对中性轴的弯矩：

M外=6147313.404N.mm按（fN（e-x）方式求出）

锚栓的合弯矩：

Ma=2039500.762N.mm

混凝土的合弯矩：

Mc=4107805.133N.mm

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：

σc=1.389N/mm2≤14.3，满足

四.锚栓承载力验算

控制工况：

组合工况1

N=-24kN；

锚栓最大拉力：

Nta=4.565kN（参混凝土承载力验算）

锚栓的拉力限值为：

Nt=63.451kN

锚栓承受的最大拉力为：

Nta=4.565kN≤63.451，满足

五.底板验算

1构造要求最小底板厚度验算

一般要求最小板厚：

tn=20mm

柱截面要求最小板厚：

tz=12mm

构造要求最小板厚：

tmin=max（tn，tz）=20mm≤20，满足

2混凝土反力作用下的最小底板厚度计算

非抗震工况底板下最大压应力：

σcm=1.389N/mm2

底板厚度验算控制应力：

σc=1.389N/mm2

沿圆周布置的加劲肋之间按三边支承板简化计算：

折算跨度：

a2=3.142×450/8=176.715mm

悬挑长度：

b2=0.5×（450-168）=141mm

分布弯矩：

M1=0.09679×1.389×176.715×176.715×10-3=0.004197kN·m

得到底板最大弯矩区域的弯矩值为：

Mmax=0.004197kN·m

混凝土反力要求最小板厚：

Tmin=（6*Mmax/f）0.5=（6×4.197/343×103）0.5=8.568mm≤20，满足

3锚栓拉力作用下的最小底板厚度计算

非抗震工况锚栓最大拉力：

Tam=4.565kN

底板厚度验算控制拉力：

Ta=4565.181kN

锚栓中心到柱底截面圆边缘距离：

la1=636.396-168-60=222mm

la1对应的受力长度：

ll1=2×222=444mm

锚栓中心到左侧加劲肋距离：

la2=（0.5×168+222）×0.3827=117.101mm

la2对应的受力长度：

ll2=117.101+min（60，117.101+0.5×24）=177.101mm

锚栓中心到右侧加劲肋边距离：

la3=117.101mm

la3对应的受力长度：

ll3=ll2=117.101+min（60，117.101+0.5×24）=177.101mm

弯矩分布系数：

ζ1=222×117.101×117.101/（222×177.101×177.101+444×117.101×177.101+444×177.101×117.101）=0.12

得最大弯矩分布系数为：

ζ=0.12

锚栓拉力要求的最小板厚：

tmin=（6×4.565×0.12/343×103）0.5=3.095mm≤20，满足

六.对接焊缝验算

柱截面与底板采用全对接焊缝，强度满足要求

七.X向加劲肋验算

非抗震工况下锚栓最大拉力：

Tam=4.565kN

加劲肋承担柱底反力区域面积：

Sr=0.01cm2

非抗震工况下加劲肋承担柱底反力：

Vrc=σcm*Sr=1.389×0.01×100=0.001389kN

板件控制剪力：

组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565kN

计算宽度取为上切边到角点距离：

br=196mm

板件宽厚比：

br/tr=196/16=12.25≤18，满足

扣除切角加劲肋高度：

hr=200-40=160mm

板件剪应力：

τr=Vb/hr/tr=4.565×103/（160×16）=1.783Mpa≤125，满足

焊缝控制剪力：

组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565kN

角焊缝剪应力：

τw=Vr/[2*0.7*hf*（hr-2*hf）]

=4.565/[2×0.7×9×（160-2×9）]=2.552MPa≤160，满足

八.柱脚抗剪验算

控制工况：

组合工况1

N=-24kN；Vx=0kN；Vy=2.3kN；

锚栓所承受的拉力为：

Ta=13.023kN

柱脚底板的摩擦力：

Vfb=0.4*（-N+Ta）=0.4×（24+13.023）=14.809kN

柱脚所承受的剪力：

V=（Vx2+Vy2）0.5=（02+2.32）0.5=2.3kN≤14.809，满足

墙下有筋条基计算

阶梯基础计算

项目名称_____________日期_____________

设计者_____________校对者_____________

一、设计依据

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）①

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）②

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

台阶数n=1

矩形柱宽bc=650mm矩形柱高hc=650mm

基础高度h1=400mm

一阶长度b1=200mmb2=200mm一阶宽度a1=200mma2=200mm

2.材料信息

基础混凝土等级:

C30ft_b=1.43N/mm2fc_b=14.3N/mm2

柱混凝土等级:

C30ft_c=1.43N/mm2fc_c=14.3N/mm2

钢筋级别:

HRB400fy=360N/mm2

3.计算信息

结构重要性系数:

γo=1.0

基础埋深:

dh=1.300m

纵筋合力点至近边距离:

as=40mm

基础及其上覆土的平均容重:

γ=20.000kN/m3

最小配筋率:

ρmin=0.150%

4.作用在基础顶部荷载标准组合值

F=24.000kN

Mx=7.000kN*m

My=0.000kN*m

Vx=0.000kN

Vy=2.300kN

ks=1.35

Fk=F/ks=24.000/1.35=17.778kN

Mxk=Mx/ks=7.000/1.35=5.185kN*m

Myk=My/ks=0.000/1.35=0.000kN*m

Vxk=Vx/ks=0.000/1.35=0.000kN

Vyk=Vy/ks=2.300/1.35=1.704kN

5.修正后的地基承载力特征值

fa=100.000kPa

四、计算参数

1.基础总长Bx=b1+b2+bc=0.200+0.200+0.650=1.050m

2.基础总宽By=a1+a2+hc=0.200+0.200+0.650=1.050m

A1=a1+hc/2=0.200+0.650/2=0.525mA2=a2+hc/2=0.200+0.650/2=0.525m

B1=b1+bc/2=0.200+0.650/2=0.525mB2=b2+bc/2=0.200+0.650/2=0.525m

3.基础总高H=h1=0.400=0.400m

4.底板配筋计算高度ho=h1-as=0.400-0.040=0.360m

5.基础底面积A=Bx*By=1.050*1.050=1.103m2

6.Gk=γ*Bx*By*dh=20.000*1.050*1.050*1.300=28.665kN

G=1.35*Gk=1.35*28.665=38.698kN

五、计算作用在基础底部弯矩值

Mdxk=Mxk-Vyk*H=5.185-1.704*0.400=4.504kN*m

Mdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m

Mdx=Mx-Vy*H=7.000-2.300*0.400=6.080kN*m

Mdy=My+Vx*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*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=（17.778+28.665）/1.103=42.125kPa【①5.2.1-2】

因γo*pk=1.0*42.125=42.125kPa≤fa=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的地基承载力

因Mdyk=0Pkmax_x=Pkmin_x=（Fk+Gk）/A=（17.778+28.665）/1.103=42.125kPa

eyk=Mdxk/（Fk+Gk）=4.504/（17.778+28.665）=0.097m

因|eyk|≤By/6=0.175my方向小偏心

Pkmax_y=（Fk+Gk）/A+6*|Mdxk|/（By2*Bx）

=（17.778+28.665）/1.103+6*|4.504|/（1.0502*1.050）

=65.468kPa

Pkmin_y=（Fk+Gk）/A-6*|Mdxk|/（By2*Bx）

=（17.778+28.665）/1.103-6*|4.504|/（1.0502*1.050）

=18.782kPa

3.确定基础底面反力设计值

Pkmax=（Pkmax_x-pk）+（Pkmax_y-pk）+pk

=（42.125-42.125）+（65.468-42.125）+42.125

=65.468kPa

γo*Pkmax=1.0*65.468=65.468kPa≤1.2*fa=1.2*100.000=120.000kPa

偏心荷载作用下地基承载力满足要求

七、基础冲切验算

1.计算基础底面反力设计值

1.1计算x方向基础底面反力设计值

ex=Mdy/（F+G）=0.000/（24.000+38.698）=0.000m

因ex≤Bx/6.0=0.175mx方向小偏心

Pmax_x=（F+G）/A+6*|Mdy|/（Bx2*By）

=（24.000+38.698）/1.103+6*|0.000|/（1.0502*1.050）

=56.869kPa

Pmin_x=（F+G）/A-6*|Mdy|/（Bx2*By）

=（24.000+38.698）/1.103-6*|0.000|/（1.0502*1.050）

=56.869kPa

1.2计算y方向基础底面反力设计值

ey=Mdx/（F+G）=6.080/（24.000+38.698）=0.097m

因ey≤By/6=0.175y方向小偏心

Pmax_y=（F+G）/A+6*|Mdx|/（By2*Bx）

=（24.000+38.698）/1.103+6*|6.080|/（1.0502*1.050）

=88.382kPa

Pmin_y=（F+G）/A-6*|Mdx|/（By2*Bx）

=（24.000+38.698）/1.103-6*|6.080|/（1.0502*1.050）

=25.356kPa

1.3因Mdx≠0并且Mdy=0

Pmax=Pmax_y=88.382kPa

Pmin=Pmin_y=25.356kPa

1.4计算地基净反力极值

Pjmax=Pmax-G/A=88.382-38.698/1.103=53.282kPa

2.验算柱边冲切

YH=h1=0.400m,YB=bc=0.650m,YL=hc=0.650m

YB1=B1=0.525m,YB2=B2=0.525m,YL1=A1=0.525m,YL2=A2=0.525m

YHo=YH-as=0.360m

因（（YB+2*YHo）≥Bx）并且（YL+2*YHo）≥By）

基础底面处边缘均位于冲切锥体以内,不用验算柱对基础的冲切

八、基础受剪承载力验算

1.计算剪力

Az=a1+a2+hc

=200+200+650

=1050mm

Bz=b1+b2+bc

=200+200+650

=1050mm

A'=Az*max（b1,b2）

=1050.0*max（200.0,200.0）

=0.21m2

Vs=A'*p=0.2*21.8=4.6kN

2.计算截面高度影响系数βhs

βhs=（800/h0）1/4=（800/800.0）1/4=1.0

3.剪切承载力验算

Ao=Az*h1

=1050*400

=420000.00mm2

γo*Vs=1.0*4.6=4.6kN

≤0.7βhsftAo=0.7*1.0*1.43*420000.0=420.4kN

受剪承载力验算满足要求！

九、柱下基础的局部受压验算

因为基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级，所以不用验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力。

十、基础受弯计算

因Mdx=0Mdy≠0并且ex≤Bx/6=0.175mx方向单向受压且小偏心

a=（Bx-bc）/2=（1.050-0.650）/2=0.200m

P=（Bx-a）*（Pmax-Pmin）/Bx+Pmin

=（1.050-0.200）*（88.382-25.356）/1.050+25.356

=76.377kPa

MI_1=1/12*a2*（（2*By+hc）*（Pmax+P-2*G/A）+（Pmax-P）*By）

=1/12*0.2002*（（2*1.050+0.650）*（88.382+76.377-2*38.698/1.103）+（88.382-76.377）*1.050）

=0.91kN*m

MII_1=1/48*（By-hc）2*（2*Bx+bc）*（Pmax+Pmin-2*G/A）

=1/48*（1.050-0.650）2*（2*1.050+0.650）*（88.382+25.356-2*38.698/1.103）

=0.40kN*m

十一、计算配筋

10.1计算Asx

Asx_1=γo*MI_1/（0.9*（H-as）*fy）

=1.0*0.91*106/（0.9*（400.000-40.000）*360）

=7.8mm2

Asx1=Asx_1=7.8mm2

Asx=Asx1/By=7.8/1.050=7mm2/m

Asx=max（Asx,ρmin*H*1000）

=max（7,0.150%*400*1000）

=600mm2/m

选择钢筋10@130,实配面积为604mm2/m。

10.2计算Asy

Asy_1=γo*MII_1/（0.9*（H-as）*fy）

=1.0*0.40*106/（0.9*（400.000-40.000）*360）

=3.4mm2

Asy1=Asy_1=3.4mm2

Asy=Asy1/Bx=3.4/1.050=3mm2/m

Asy=max（Asy,ρmin*H*1000）

=max（3,0.150%*400*1000）

=600mm2/m

选择钢筋10@130,实配面积为604mm2/m。