钢筋棚受力计算

一、设计资料

此加工棚是半成品钢筋集中加工厂房，是原材料堆放、半成品加工场地，为了厂房设计安全，计划该厂房为双跨双坡弧形门式刚架，主架采用镀锌钢管，四面采用彩钢瓦全围，一侧留门的方式，刚架横跨度30*2m，棚长50m，檐高13.5m。

基础采用宽50*高50cmC25混凝土设在地面以下，并在立柱位置预埋50*50钢板；外侧立柱采用φ273＊4㎜钢管，内侧立柱采用φ325＊4㎜钢管，纵向间距6m，拱形梁采用φ60＊3㎜钢管，拱高为3.5m，双层拱梁上下弧度间距77cm，采用φ16圆钢对拱梁进行三角支撑加强，檩条采用40x80x1.4mm，侧面方钢间距为1.3m，顶棚檀条间距为0.9m，立柱之间使用加强拉筋加固，屋面四周采用0.326mm 彩钢瓦包围。所用钢材均采用Q235钢，。详见钢筋加工棚设计图平面图。

二荷载计算

1、计算参数：

（1）3*Φ60*3㎜钢管：（弧梁主梁）截面积：A=1611㎜2；惯性矩I=212998471mm4；截面模量W下=743017mm3；单位重量:12.6Kg/m。

（2）φ273＊4㎜钢管：截面积：A=3380㎜2；惯性矩I=30582482mm4；截面模量W=448094mm3；回转半径i=95mm；单位重量:26.5Kg/m。

（3）φ325＊4㎜钢管：截面积：A=4033㎜2；惯性矩I=51963939mm4；截面模量W=319778mm3；回转半径i=113mm；单位重量:31.6Kg/m。

（4）□40×80×1.4㎜方钢管：截面积：A=328㎜2；惯性矩I=280400mm4；截面模量W=7008mm3；单位重量:2.58Kg/m。

（6）彩钢瓦厚度0.376㎜：单位重量:2.95Kg/㎡。

（7）Q235钢材的[σ]=215Mpa

（8）湖北省十堰市丁家营镇风荷载标准、雪荷载标准值计算如下：

a、风荷载标准值计算：

由《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）知垂直于建筑物表面上的风荷载标准值为:

丹江口市丁家营镇地面粗糙度按B类取值，计算高度15m，拱高f=3.5m。

查表，采用内插法计算：μz=1.13

本结构采用双拱结构，依据荷载规范按照以下参数取值。

f L =

3.5

30

=0.1μs=0.8

查表丁家营镇基本风压为0.3KN/m

ω0=0.30

查表，采用内插法计算：

βz=1.66

ωk2=βzμsμzω0=1.66×0.8×1.13×0.30=0.45 KN/m2

风荷载取值系数为0.6。

ωk2=0.45×0.6=0.27

b、雪荷载标准值计算：

查表，基本雪压S0=0.35，查表：

μr=0.2+10f

L

=0.2+

10×3.5

30

=1.37

S k=μr S0=1.37×0.35=0.48KN/m2雪荷载取值系数0.7

S k=0.48×0.7=0.336KN/m2

2、棚顶檩条受力计算：

棚顶檩条采用□40×80×1.4㎜方钢管，布设间距为0.9m，跨度为6m。棚顶檩条受到彩钢瓦的压力，自重和雪载q=336N/㎡*0.9m+(0.9m*6m*29.5+6m*25.8N/m)/6m=354.75N/m

荷载弯矩图如下：

w M w max =σ=1596.38/7008*10-9=228Mpa<1.3×215Mpa(合格) 3、棚顶拱梁架受力计算：

拱梁架高度为3.5米，上、下弦杆均采用φ60×3㎜钢管和Φ16圆钢焊接而成，拱梁架受到雪压、彩钢瓦、檩条压力和自重：q=336N/m 2 *6m*30m+30m/0.9m*6m*25.8N/m+6m*30m*29.5)/30m=2365(N/m)

其最大弯矩产生在跨中,荷载受力图如下：

w M w max =σ =114537.190/743017=154Mpa<215Mpa(合格)

4、立柱受力计算：

外侧立柱采用φ273＊4㎜钢管，中间立柱采用φ325＊4㎜钢管立柱高度均为15米，外侧立柱受到的压力:F=36519.31(N)

计算长度l 0=0.7×L=0.7×15=10.5(m)

长细比λ=1050/i=1050÷9.5=111

钢管为a 类截面，查表得稳定系数为：ψ=0.555 σ=F/ψA=36519.31/(0.555×338)=19.5MPa<ψ[σg ]=215Mpa(合

格)

5、抗风计算：

湖北十堰风压标准值P=270N/㎡

（1）顶棚侧边檩条抗风计算：

顶棚风压小于雪压，不再做计算。

（2）立柱抗风计算：

立柱所承担的迎风最大面积：

S=50×15=750(㎡)

风荷载强度:Q=K1×P=1.4×270=378(N/㎡)

1根立柱受到的最大风力: F=s ×Q/10=750×378/10=28350N

1根立柱受到最大风力时产生的均布荷载:

q=28350÷15=1890(N/m)

其最大弯矩：

8

**max l l q M =

=1890*152/8=53156.25(N.m) w M w max =σ=53156.25/448094=118.6Mpa<1.3×215Mpa(合格) 6、基础抗压

基础预埋面板500x500x20，预埋螺纹钢截面为16mm ，刚架柱与基础钢板焊接。

(1)柱脚内力设计值

N max =35666.55(N)

(2)柱脚底板面积和厚度的计算

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，f c =11.9N/mm 2。

σ=F/A=35.7/(0.5*0.5)=0.14MPa<11.9Mpa(合格)

三、验算结论：

通过对彩钢棚各部位进行强度和抗风计算，彩钢棚满足今后自然条件的影响。