钢结构结构设计计算书

河北钢铁集团燕钢科技研发中心钢结构计算书

一、设计依据

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

二、荷载信息

结构重要性系数： 1.00

（一）恒荷载：

采光顶屋面+檩条+天沟及建筑防水等：0.8kN/m2；

连廊楼面50厚建筑做法+100厚混凝土板：3.75kN/m2；

连廊顶屋面+檩条+天沟及建筑防水等：0.5kN/m2；

连通屋面钢板+建筑做法：5.0kN/m2；

连廊侧立面石材+檩条+天沟及建筑防水等：1.0kN/m2；

连通屋面底面建筑做法+檩条等：0.5kN/m2；

屋面上造型钢结构屋面+檩条+天沟及建筑防水等：0.5KN/m2；

屋面上造型侧立面玻璃幕墙及龙骨：1.0KN/m2；

（二）活荷载：

所有幕墙面均为不上人屋面，活荷载取0.5KN/m2；

钢连廊楼面活荷载取3.5KN/m2；

连通屋面部分活荷载取2.0KN/m2；

屋面上造型钢结构屋面为不上人屋面，活荷载取0.5KN/m2；

（三）雪荷载：

当地雪荷载为0.40KN/m2（n=100）

（四）风荷载：

因钢结构对风荷载较为敏感，因此取重现周期为100年的当地基本风压为0.45KN/m2（n=100）考虑B类粗糙度。风压高度系数，体型系数的等均按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）相关规定执行。

（五）地震作用：

地震烈度： 7度(0.15g)

水平地震影响系数最大值： 0.12

计算振型数： 50-200

建筑结构阻尼比： 0.035

特征周期值： 0.45

地震影响：多遇地震

场地类别：Ⅱ类

地震分组：第二组

（六）温度荷载：

本工程各部分钢结构支座均采用了滑动支座，且相应设置了结构温度断缝，因此在计算时不考虑温度作用。

三、计算软件

本工程钢结构计算采用美国CSI公司的SAP2000 v14.2.2有限元分析软件进行各个部分的建模计算。

四、荷载组合

(1) 1.35 恒载 + 1.40 x 0.70 活载1

(2) 1.35 恒载 + 1.40 x 0.70 风1

(3) 1.20 恒载 + 1.40 活载1

(4) 1.20 恒载 + 1.40 风1

(5) 1.00 恒载 + 1.40 风1

(6) 1.20 恒载

(7) 1.20 恒载 + 1.40 x 1.0 活载1 + 1.4 x 0.7 风1

(8) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.7 活载1 + 1.4 x 1.0 风1

(9) 1.20 恒载 + 1.20 x 0.50 活载1 + 1.30 水平地震

(10) 1.00 恒载 + 1.00 x 0.50 活载1 + 1.30 水平地震

(11) 1.00 恒载 + 1.00 活载1 （变形控制）

五、分区计算

（一）.钢连廊部分：

1.计算模型

计算模型

2.几何信息

典型钢连廊侧立面图

钢连廊跨度为20m，桥面宽度为2800mm，分别位于13.450m、21.250m、29.050m标高，两端分别与混凝土塔楼牛腿连接，一端采用固定铰支座，一端滑动铰支座与混凝土结构连接。连廊采用钢桁架结构形式，桁架上弦杆截面采用B200x200x8x8，下弦杆采用H300x200x10x10，腹杆采用B200x200x8x8，楼面梁采用HH300X200X10X10及H250X200X6X8，支撑采用P89x5。楼面采用压型钢板及混凝土楼面，压型钢板规格为YXB46-200-600（B），厚度为1.0mm。构件及压型钢板材质为Q345B。

3.荷载施加情况

楼面恒荷载：3.75KN/m2

屋面恒荷载：0.50KN/m2

侧立面幕墙恒荷载：1.00KN/m2

楼面活荷载：3.5 KN/m2

屋面活荷载：0.5 KN/m2

风荷载：基本风压0.45KN/m2，高度修正系数μz=1.42，风振系数βz=1.0，连廊侧面迎风面及背风面体型系数μs分别取+0.8及-0.5；

4.钢连廊自振频率计算

钢连廊的竖向震动周期为0.16780s，相应的自振周期为5.09Hz > 3Hz，满足钢连廊舒适度要求。

5、变形计算：

恒+活组合下结构最大位移如下图所示：

该工况下最大竖向位移为10.2mm，10.2/20000=1/1960 < 1/400，满足要求。

6.支座反力

全工况包络下各支座的反力情况（单位：KN）

支座反力包络图7.构件验算

经设计验算，所有构件应力比均小于0.7，满足设计要求。

（二）.中部采光顶钢结构：

1.计算模型

计算模型（一侧与混凝土结构固定铰接，另一侧滑动铰接）

2.几何信息

采光顶钢结构平面布置图

典型桁架示意图

中部采光顶钢结构拟采用单向桁架体系，跨度为25.2m，桁架高度为1300mm，两边支承于周

边的混凝土结构上，采用固定铰支座及滑动铰支座连接。主要构件采用B300x200x8x8， P114x4，P114x6，P103x4等截面，支座节点局部采用较大截面进行加强。构件材质为Q345B。

3.荷载施加情况

恒荷载：0.8KN/m2

活荷载：0.5 KN/m2

风荷载，屋面标高为38m，风压高度系数取1.51，风振系数取1.0，体形系数取-0.6，基本风压为0.45KN/m2，计算得风荷载标准值：

0.45x1.51x1.0x（-0.6）=0.41KN/m2（风吸力）

风荷载标准值远小于恒荷载的0.8KN/m2，因此不考虑风荷载对于结构的有利作用，也不参与计算。

4.结构自振频率计算

结构整体的竖向振动振型为第二阶，周期为0.4185s。