钢筋棚设计计算书

蕲太高速1#综合场料仓棚设计计

算说明

书

武汉理工大学交通学院

2018年9月

蕲太高速1#综合场料仓棚设计计算说明书

计算：张文国

复核：张申昕

负责人：

武汉理工大学交通学院

2018年9月

目录

一、设计参数 (1)

二、计算荷载 (1)

屋面活荷载 (1)

雪荷载 (2)

风荷载 (2)

三、荷载组合 (3)

四、模型计算结果 (4)

几何模型 (4)

计算结果 (4)

五、结论 (7)

一、设计参数

钢筋加工棚，纵向按每跨6m间距布置钢管立柱，立柱采用φ219×8mm钢管；棚顶每10m安装一道厚820型采光带，侧墙全封闭，棚顶接侧墙处留设20cm宽透气带。钢筋加工棚钢结构构件均涂刷铁红防锈底漆两道，醇酸调和面漆两道。钢筋棚基础采用灌注桩处理，灌注桩顶设置C30钢筋混凝土基础承台，基础顶面设置钢板预埋件与钢管柱进行连接。

各构件参数如下表：

表1 构件材料参数表

验算依据如下：

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）、《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CESC-1022002）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《桥梁钢结构》（谭金华主编 2013年2月第一次印刷）。

二、计算荷载

结构承受自自重、屋面活载、雪荷载及风荷载。结构自重Midas 根据结构材料及体积自动计算。其他荷载取值如下。

屋面活荷载

屋面活载按《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CESC-1022002）条注释及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表注释规定对受荷水平投影面积大于60m2的钢构架，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于m2。本结构受荷水平投影面积为1280m2，取屋面活荷载为m2。

雪荷载

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）续表得洪湖海拔高度为，重现期取为50年，对应的基本雪压为m2。考虑积雪均匀时的屋面积雪分布系数，为。雪荷载标准值为m2。

风荷载

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规定对于高度大于30m且高宽比大于的房屋需要考虑风振系数。本结构高度为14m，宽度为16m,高宽比为；所以不考虑风振系数的影响，取为。钢筋棚所处地域环境为B类，海拔高度；根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表插值得风压高度变化系数为。取重现期为50年的基本风压m2。风的体型分布系数根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表计算如下图1。

图1 风荷载体型系数图2 风荷载分布（kN/m2）风荷载分布图如上图2。《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）中并未给

出多跨拱形屋面的风的体形系数，看按照单跨取值。对于侧面的迎风面单跨结构与多跨结构风的体型系数一致；多跨结构两边顶棚风的体形系数绝对值较大，若按最不利工况考虑可采用边跨的体形系数作为验算的体形系数，与单跨相同；即风的体形系数与单跨相同。

三、荷载组合

取γ0=。

《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CESC-1022002）条规定屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中较大值。基本雪压标准值为m 2，屋面均布活荷载为m 2。所以荷载组合中不在考虑雪荷载的影响。

设计使用年限与风荷载重现期均取为50年，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表取屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数γL =1。风荷载

组合系数为。

所得荷载组合如下，工况一为自重与屋面均布活荷载的组合，工况二为自重与风荷载的组合。

极限承载能力状态：

工况一：（k Gk k Gk 11 1.2741.2S 91.04.11.2S Q Q S S +=⨯⨯+)

工况二：（k Gk k Gk 220.7641.2S 0.691.04.11.2S Q Q S S +=⨯⨯⨯+)

正常使用极限状态：

工况三：k Gk 1S Q S +

工况四：k Gk 2S Q S +

承载能力状态主要验算结构的强度是否满足规范要求，正常使用极限状态中的工况三、四均为荷载的标准组合，根据参考资料《桥梁钢结构》该工况用于验

算结构刚度是否满足规范要求。

四、模型计算结果

几何模型

按照拼叠长钢筋棚设计图纸建立Midas模型图如下：

图3料仓棚结构示意图

计算结果

模型中所有单元均以梁单元模拟，在应力结果中，组合应力为轴力产生的应力加上两个方向弯矩产生的应力，计算位置是截面外边缘离截面形心最远的四个点；应力值是四个点组合后的应力最大值。应力结果与《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中计算方式相差一个截面塑性发展系数，此部分在计算书中另外考虑。

强度与刚度计算依据

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中给出钢构件强度计算公式，《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CESC-1022002）中规定钢构件刚度要求。

由《门式刚架轻型房屋结构技术规程》（CESC-1022002）表可知:

圆弧梁跨度16m，竖向挠度允许值分别为L/180=16000/180=。

檩条计算长度取相邻圆弧梁上弦杆之间的最大值。允许挠度值分别为L/150=6000/150=。

檩条强度与刚度验算

对于檩条，最不利工况为自重和活荷载结合的工况（即为工况一）。檩条的应力与竖向挠度如图5--图8所示：

图4 工况一檩条应力

图5 工况一檩条挠度

由图可知，工况一檩条最大应力分别为，最大竖向挠度f = ：

σ= <[σ] = 215MPa，强度验算满足要求。

f = < [f] = ，刚度验算满足要求。

圆弧梁强度与刚度验算

对于圆弧梁，最不利工况为自重和活荷载结合的工况（即为工况一）。圆弧梁的应力与竖向挠度如图所示：

图6 工况一圆弧梁最大应力

图6 工况一圆弧梁最大挠度

由图可知，圆弧梁最大应力为，最大竖向挠度为：

σ= <[σ] = 215MPa，强度验算满足要求。

f = < [f] =，刚度验算满足要求。

顶棚板验算

对于顶棚板，最不利工况为工况二。彩钢瓦的应力与竖向挠度如图所示：

图8 工况二顶棚板最大应力

图9 工况二顶棚板最大挠度

由图可知，顶棚板最大应力为，最大挠度为。

σ= <[σ] = 215MPa，强度验算满足要求。

f = < [f] =，刚度验算满足要求。

侧棚板验算

对于顶棚板，最不利工况为工况二。彩钢瓦的应力与竖向挠度如图所示：