钢筋加工场60米x10米计算书(共30页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上1#钢筋加工场弧形料棚结构计算书一、工程简介（一）、工程概况福州至永泰高速公路A8合同段由我中国中铁股份有限公司承建，标段起点位于城峰镇穴利村附近，起点桩号为K37+510，终点位于城峰镇力生村附近，终点桩号为K43+270，本合同段路线长5.76公里；主要工程量：路基填方169.8万方、路基挖方83.4万方、桥梁1441米/7座、涵洞及通道765米/18座、隧道1734米/1.5座。混凝土总量13.7万方。（二）、钢筋加工场简介项目严格按照福建省标准化施工指南和招标文件进行实施，严格按招标文件“三个集中”有关有求，建设钢筋加工场。钢筋加工场设于湖台2#大桥K41+710线路右侧侧，位于省道203公路旁，交通便利，占地总面积2100平方米。钢筋加工场功能区划分为钢筋存放1区、钢筋存放2区、钢筋加工1区、钢筋加工2区、成品堆放1区、成品堆放2区等6个功能区，场区建设按照省标准化施工指南配置设施。二、设计资料福永高速A8合同段1#钢筋加工场弧形钢构料仓棚，该料棚为单层，弧形屋面，刚架跨度按10-15m；共有13榀刚架，柱距按5-6m，檐口高度按6-7m，屋面弧形高度1:10，屋面采用压型钢板，压型钢板厚均为0.426mm。三、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）压型钢板 0.151KN/m2檩条 0.10 KN/m2屋架及支撑自重 0.13 KN/m2合计0. 381 KN/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0.50 KN/m2。雪荷载：基本雪压S0=0.45 KN/m2。对于单跨弧形屋面，屋面坡角=5°4238，r=1.0，雪荷载标准值Sk=rS0=0.45 KN/m2。取屋面活荷载与雪荷载中的较大值0.50 KN/m2，积灰荷载为0.4 KN/m2。3风荷载标准值按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002附录A的规定计算。基本风压0=1.05×0.45 KN/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，z=1.0。风荷载体型系数s=1.25；迎风面0.6，背风面0.5。迎风面：W=1.4×0. 6×1.25×0.45=0.4725 KN/m2背风面： W=1.4×0. 5×1.25×0.45=0.394 KN/m2（二）各部分作用的荷载标准值计算屋面：恒荷载标准值：0.67×6=4.02KN/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+4.02×9=54.18KN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四、内力分析考虑本工程刚架跨度较小、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。引用钢结构设计与计算（包头钢铁设计研究院编著，机械工业出版社）中表229（铰接柱脚门式刚架计算公式）计算刚架内力。1在恒荷载作用下=l/h=18/6=3=f/h=0.9/6=0.15k=h/s=6/9.0449=0.6634=3+k+(3+)=3+0.6634+0.15×(3+0.15)=4.1359HA=HE=ql/8=4.02×18×3×0.5289/8=14.35KNMC=ql21(1+) /8=4.02x1821(1+0.15)×0.5289=63.78KN·mMB=MD=ql2/8=4.02×182×0.5289/8=86.11KN·m刚架在恒荷载作用下的内力如图。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=3.00×1821(1+0.15)×0.5289/8=47.60KN·mMB=MD=3.00×182×0.5289/8=64.26KN·m刚架在活荷载作用下的内力如图。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VA=2.82×96.35=19.03KNHA=HE=ql/4=2.82×18×3×0.1322/4=5.03KNMB=MD=5.03×6=30.18KN·mMC= ql22(1+) /4=2.82×182×0.521.15×0.1322/4=22.38KN·m刚架在qw2y作用下的内力如图(2)在背风面横梁上风荷载竖向分力qw4y作用下VA=1.83×94.12=12.35KNHA=HE=ql/4=1.83×18×3×0.1322/4=3.27KNMB=MD=3.27×6=19.62KN·mMC= ql22(1+) /4=1.83×182×0.521.15×0.1322/4=14.52KN·m刚架在qw4y作用下的内力如图。(3)在迎风面柱上风荷载qw1作用下=1，VA=VB=qh12/2L=0.71×62/(2×18)=0.71KNHE=0.71×63.22=1.04KNMD=1.04×6=6.24KN·m刚架在qw1作用下的内力如图。(4)在背风面柱上风荷载qw3作用下VA=VB=qh12/2L=1.55×62/(2×18)=1.55KNHA=1.55×67.02=2.28KNMD=7.02×61.55×62/2=14.22KN·mMB=2.28×6=13.68KN·m刚架在qw3作用下的内力如图。图11.钢架在风荷载Qw3作用下的M图(5) 在迎风面横梁上风荷载水平分力qw2x作用下=1，=0HA=2.82×0.9(1+0.0202)/2=1.29KNHE=2.82×0.91.29=1.25KNMB=1.29×6=7.74KN·mMD=1.25×6=7.50KN·m刚架在qw2x作用下的内力如图。图12.钢架在风荷载qw2x作用下的M图(6) 在背风面横梁上风荷载水平分力qw4x作用下HA=1.83×0.9(1+0.0202)/2=0.84KNHE=1.83×0.90.84=0.81KNMB=0.81×6=4.86KN·mMD=0.84×6=5.04KN·m刚架在qw4x作用下的内力如图。图13.钢架在风荷载Qw4x作用下的M图(7)用叠加绘制在风荷载作用下刚架的组合内力。图14.钢架在风荷载Qw作用下的M图左风图15.钢架在风荷载Qw作用下的M图右风图16.钢架在左风向风荷载qw作用下的N图图17.钢架在左风向风荷载qw作用下的V图五、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(GB500092001)的规定，采用荷载效应的基本组合：0SR。本工程结构构件安全等级为二级，0=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：A1.2×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B1.0×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C1.2×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D1.2×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E1.35×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、梁端及梁跨中截面，对于刚架梁，截面可能的最不利内力组合有：梁端截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V梁跨中截面：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V对于刚架柱，截面可能的最不利内力组合有：(1)Mmax及相应的N、V；(2)Mmin及相应的N、V(3)Nmax及相应的±Mmax、V；(4)Nmin及相应的±Mmax、V内力组合见表1。专心-专注-专业刚架内力组合表（以左半跨为例）表1截面内力组组合项目荷载组合方式荷载组合项目M（KN·m）N（KN）V（KN）刚架柱柱顶（B点）Mmax及相应的N、VA1.2×恒+1.4×活193.3081.2232.21（）Mmin及相应的N、VB1.0×恒+1.4×风7.891.051.67（）Nmax及相应的±Mmax、VA1.2×恒+1.4×活193.3081.2232.21（）Nmin及相应的±Mmax、VB1.0×恒+1.4×风7.891.051.67（）柱底（A点）Mmax及相应的N、VMmin及相应的N、VNmax及相应的±Mmax、VA1.2×恒+1.4×活0102.8232.21（）Nmin及相应的±Mmax、VB1.0×恒+1.4×风019.054.30（）刚架梁支座（B点）Mmax及相应的N、VA1.2×恒+1.4×活193.3039.8977.60（）Mmini及相应的N、VB1.0×恒+1.4×风7.891.570.89（）跨中（C点）Mmax及相应的N、VB1.0×恒+1.4×风9.402.030.60（）Mmin及相应的N、VA1.2×恒+1.4×活143.1831.813.21（）注：内力计算的“+、”号规定：弯矩图以刚架外侧受拉为正，轴力以杆件受压为正，剪力以绕杆端顺时针方向旋转为正。六、刚架设计（一）截面设计参考类似工程及相关资料，梁柱截面均选用焊接工字钢450×200×8×12，截面特性：B=200mm，H=450mm，tw=8.0mm，tf=12.0mm，A=82.1cm2Ix=28181cm4，Wx=1252cm3，ix=18.53cmIy=1602cm4，Wx=160.2cm3，ix=4.42cm（二）构件验算1构件宽厚比的验算翼缘部分： 腹板部分： 2刚架梁的验算(1)抗剪验算梁截面的最大剪力为Vmax=77.60KN考虑仅有支座加劲肋，fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=426×8×125=N=426.0KNVmax=77.60KN<Vu，满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KN·N因V<0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算，=220.90KN·m>M=193.30KN·m，取M=Mf故，满足要求。(3)整体稳定验算N=39.89KN，M=193.30KN·mA梁平面内的整体稳定性验算。计算长度取横梁长度lx=18090mm，x=lx/ix=18090/185.3=97.63<=150，b类截面，查表得x=0.570，mx=1.0=165.15N/mm2<f=215 N/mm2，满足要求。B横梁平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即ly=3015mm。对于等截面构件=0，s=w=1y=sl/iy0=3015/44.2=68.2，b类截面，查表得y=0.762取b=1.070.282/by=0.821故，满足要求。梁跨中截面：故，满足要求。(5)验算檩条集中荷载下的局部受压承载力檩条传给横梁上翼缘的集中荷载：F=(1.2×0.27×6+1.4×3.00)×3=18.43KNLz=a+5hy+2hR=70+5×12+0=130mm验算腹板上边缘处的折算应力：取梁端截面处的内力：M=193.30KN·m，N=39.89KN，V=77.60KNc=17.72N/mm2=130.65 N/mm2<1.2f=258 N/mm2，满足要求。3刚架柱的验算抗剪验算柱截面的最大剪力为Vmax=32.21KN考虑仅有支座加劲肋，fv=125N/mm2Vu=hwtwfv=426×8×125=N=426.0KNVmax=32.21KN<Vu，满足要求。(2)弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=81.22KN，V=32.21KN，M=193.30KN·N因V<0.5Vu，取V=0.5Vu，按规范GB70017式4.4.1-1验算，=215.61KN·m>M=193.30KN·m，取M=Mf故，满足要求。(3)整体稳定验算构件的最大内力：N=102.82KN，M=193.30KN·mA刚架柱平面内的整体稳定性验算。刚架柱高H=6000mm，梁长L=18090mm.柱的线刚度K1=Ic1/h=28181×104/6000=46968.3mm3梁线刚度K2=Ib0/(2S)=28181×104/(2×9045)=15578.2mm3K2/K1=0.332，查表得柱的计算长度系数=2.934。刚架柱的计算长度lx=h=17604mm。x=lx/ix=17604/185.3=95。0<=150，b类截面，查表得x=0.588，mx=1.0=181.45N/mm2<f=215 N/mm2，满足要求。B刚架柱平面外的整体稳定验算考虑屋面压型钢板墙面与墙梁紧密连接，起到应力蒙皮作用，与柱连接的墙梁可作为柱平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个墙梁距离或隅撑间距考虑，即ly=3000mm。对于等截面构件=0，s=w=1y=sl/iy0=3000/44.2=67.9，b类截面，查表得y=0.764取b=1.070.282/by=0.822(4)按钢结构设计规范(GB500172003)校核刚架柱腹板容许高厚比柱顶截面：故，满足要求。柱底截面：故，满足要求。4验算刚架在风荷载作用下的侧移Ic=Ib=28181cm4，t= Ic l/hIb=18000/6000=3.0刚架柱顶等效水平力按下式计算：H=0.67W=0.67×13.56=9.09KN其中W=(1+4)·h=(0.71+1.55)×6.0=13.56KN（三）节点验算1梁柱连接节点(1) 螺栓强度验算梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为190KN，连接处传递内力设计值：N=39.89KN，V=77.60KN，M=193.30KN·m。每个螺栓的拉力：螺栓群的抗剪力：，满足要求。最外排一个螺栓的抗剪、抗拉力：，满足要求。(2)端板厚度验算端板厚度取为t=21mm。按二边支承类端板计算：(3)梁柱节点域的剪应力验算，满足要求。(4)螺栓处腹板强度验算Nt2=75.70KN<0.4P=0.4×190=76.0KN，满足要求。?14 孔804535325258510525105柱脚设计刚架柱与基础铰接，采用平板式铰接柱脚。(1)柱脚内力设计值Nmax=102.82KN，相应的V=32.21KN；Nmin=19.05KN，相应的V=4.30KN。35035055240555524055?140x3 钢管立柱?22 孔(2)由于柱底剪力较小，max=32.21KN<0.4Nmax=41.13KN，故一般跨间不需剪力键；但经计算在设置柱间支撑的开间必须设置剪力键。另Nmin>0，考虑柱间支撑竖向上拔力后，锚栓仍不承受拉力，故仅考虑柱在安装过程中的稳定，按构造要求设置锚栓即可，采用4M24。(3)柱脚底板面积和厚度的计算A柱脚底板面积的确定b=b0+2t+2c=200+2×12+2×(2050)=264324mm，取b=300mm；h=h0+2t+2c=450+2×12+2×(2050)=514574mm，取h=550mm；底板布置如图。验算底板下混凝土的轴心抗压强度设计值：基础采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2，满足要求。B底板厚度的确定根据柱底板被柱腹板和翼缘所分割的区段分别计算底板所承受的最大弯距：对于三边支承板部分：b2/b1=96/426=0.225<0.3，按悬伸长度为b2的悬壁板计算：对于悬壁板部分：底板厚度，取t=20mm。七、其它构件设计（一）檩条的设计基本资料檩条选用冷弯薄壁卷槽形钢，按单跨简支构件设计。屋面坡度1/10，檩条跨度6m，于跨中设一道拉条，水平檩距1.5m。材质为钢材Q235。荷载及内力考虑永久荷载与屋面活荷载的组合为控制效应。檩条线荷载标准值：Pk=(0.27+0.5)×1.5=1.155KN/m檩条线荷载设计值：Pk=(1.2×0.27+1.4×0.5)×1.5=1.536KN/mPx=Psin=0.153KN/m，Py=Pcos=1.528KN/m；弯距设计值：Mx=Pyl2/8=1.528×62/8=6.88KN·mMy=Pxl2/8=0.153×62/32=0.17KN·m截面选择及截面特性选用C180×70×20×2.2Ix=374.90cm4，Wx=41.66cm3，ix=7.06cm；Iy=48.97cm4，Wymax=23.19cm3，Wymin=10.02cm3，iy=2.55cm，0=2.11cm；先按毛截面计算的截面应力为：（压）（压）（拉）(2)受压板件的稳定系数A腹板腹板为加劲板件，=min/max=157.82/172.48=0.915>1，k=7.86.29+9.782=21.743B上翼缘板上翼缘板为最大压力作用于部分加劲板件的支承边，=min/max=148.18/172.48=0.859>1，kc=5.8911.59+6.682=0.863(3)受压板件的有效宽度A腹板k=21.743，kc=0.863，b=180mm，c=70mm，t=2.2mm，1=172.48N/mm2板组约束系数k1=0.11+0.93/(0.05)2=0.367由于=min/max<0，取=1.5，bc=b/(1)=180/(1+0.915)=93.99mmb/t=180/2.2=81.8218=18×1.15×3.080=63.76，38=38×1.15×3.080=134.60所以18<b/t<38则截面有效宽度be1=0.4be=0.4×81.62=32.65mm，be2=0.6be=0.6×81.62=48.97mmB上翼缘板k=0.863，kc=21.743，b=70mm，c=180mm，1=172.48N/mm2板组约束系数由于=min/max>0，则=1.150.15=1.150.15×0.859=1.021，bc=b=70mm，b/t=70/2.2=31.8218=18×1.021×1.197=22.00，38=38×1.021×1.197=46.44所以18<b/t<38则截面有效宽度be1=0.4be=0.4×57.05=22.82mm，be2=0.6be=0.6×57.05=34.23mmC下翼缘板下翼缘板全截面受拉，全部有效。(4)有效净截面模量上翼缘板的扣除面积宽度为：7057.05=12.95mm；腹板的扣除面积宽度为：93.9981.62=12.37mm，同时在腹板的计算截面有一13拉条连接孔（距上翼缘板边缘35mm），孔位置与扣除面积位置基本相同。所以腹板的扣除面积按13计算，见图。有效净截面模量为： Wenx/Wx=0.915，Wenymax/Wymax=0.973，Wenymin/Wymin=0.9724强度计算按屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转考虑：5挠度计算，满足要求。6构造要求x=600/7.06=85.0<=200，满足要求y=300/2.55=117.6<=200，满足要求（五）柱间支撑的设计35035055240555524055?140x3 钢管立柱?22 孔柱间支撑的布置如图柱间支撑为斜杆，采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑。直杆用檩条兼用，因檩条留有一定的应力裕量，根据经验及类似工程，不再作压弯杆件的刚度及承载力验算。柱间支撑荷载及内力支撑计算简图如图。作用于两侧山墙顶部节点的风荷载为（山墙高度取7.2m）：取s=0.8+0.5=1.3，1=1.3×1.0×0.45×18×7.35/2=38.70KN图24.柱间支撑布置图按一半山墙面作用风载的1/3考虑节点荷载标准值为：Fwk=1/3×1/2×38.70=6.45KN节点荷载设计值Fw=1.4×6.45=9.03KN斜杆拉力设计值N=9.03/cos43.9191°=12.54KN斜杆截面设计及强度验算斜杆选用12圆钢，A=113.0mm2强度验算：N/A=12.54×103/113.0=111.0N/mm2<f= 215N/mm2刚度验算：张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。但从构造上考虑采用16。（六）屋面支撑设计屋面支撑布置檩条间距1.5m，水平支撑间距3m，如图。图26.屋盖支撑计算简图FWFWFWFWFWFW屋面支撑荷载及内力屋面支撑斜杆采用张紧的圆钢，支撑计算简图如图。一侧山墙的风荷载体型系数s=1.0，节点荷载标准值Fwk=0.45×1.0×1.0×3.0×7.35/2=4.96KN；节点荷载设计值Fw=4.96×1.4=6.94KN；斜杆拉力设计值N=2.5×6.94/cos29.0546°=19.85KN；3斜杆截面设计及强度验算斜杆选用12圆钢，A=113.0mm2强度验算：N/A=19.85×103/113.0=175.7N/mm2<f= 215N/mm2刚度验算：张紧的圆钢不需要考虑长细比的要求。但从构造上考虑采用16八、基础设计刚架柱下独立基础设计1地基承载力特征值和基础材料本工程地质情况如下：±0.000m0.6m，回填土含腐殖质，=16KN/m3，fak=80KN/m2，E=300N/mm2；0.6m2.70m，一般亚粘土，=20KN/m3，fak=230KN/m2，E=500N/mm2；2.70m以下为风化混合土， fak=300KN/m2，E=6001000N/mm2；地下水位位于5.0m处。综合考虑建筑物的用途、基础的型式、荷载大小、工程地质及水文地质条件等，持力层考虑为一般亚粘土层，fak=230KN/m2，基础的埋置深度取1.0m。假定基础宽度小于3m，按建筑地基基础设计规范(GB500072002)式5.2.4修正fak：fa=fak+b(b3)+dm(d0.5) =230+1.6×(16×0.6+20×0.4)/1.0×(1.00.5) =244.1KN/m2基础采用C20混凝土，fc=9.6 N/mm2，ft=1.10N/mm2钢筋采用HPB235，fy=210N/mm2，钢筋的混凝土保护层厚度为40mm；垫层采用C10混凝土，厚100mm。基础底面内力及基础底面积计算柱底截面采用荷载基本组合时的内力设计值：N=102.82KN，V=32.21KN，M=0相应的荷载效应标准组合时的内力值为：Nk=81.18KN，Vk=25.06KN，Mk=0采用锥形基础，假定基础高度H0=400mm，按(1.11.4)A0估计偏心受压基础的底面积A：A=(1.11.4)×0.36=0.400.50m2取A=bl=1.5×1.0m=1.5m2，W=0.375m3，基础的形状、尺寸及布置如图。Gk=24×(1.5×1.0×0.4)+16×(1.5×1.0×0.6)=28.80KN则作用在基础底面的相应荷载效应标准值组合的内力值为：Nk=81.18+28.80=109.98KNMk=25.06×1.0=25.06KN·m基础底面压力验算：因1.2fa=292.92KN/m2>pkmax，pkmin>0，(pkmax+pkmin)/2<fa，故基础底面尺寸满足要求。本工程地基基础设计等级按丙级考虑，按规范规定，地基可不作变形验算。验算基础变阶处的受冲切承载力按荷载效应基本组合求得的基础底面净反力为：N=102.82KN，M=32.21×1.0=32.21KN·m，e=M/N=0.313mN合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离a=1.5/20.313=0.437mpnmax=2N/(3la)=2×102.82/(3×1.0×0.437)=156.86KN/m2则柱与基础交接处截面：pn=100.03KN/m2，h0=40045=355mm，at=300mm，ab=300+355×2=1010mm>L，取ab=1000mm，am=(at+ab)/2=650mmFu=0.7hpftamh0=0.7×1.0×1.1×650×355=177.7×103N=177.7KNFl=pjAl=156.86×(1.5/20.55/20.355)×1.0=74.5KN<Fu，满足要求。基础底面配筋计算=12.18KN·m选配610200，As=471mm2。=5.68KN·m选配810200，As=628mm2。基底配筋情况见图。基础短柱按构造配筋。根据以上验算，我合同段1#钢筋场顶棚结构稳定，符合要求。