sap2000钢结构廊架计算书.docx

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》（CECS 148:2003）
《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sap2000 v15.1.1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=0.4 kN/m2
顶蓬负风压风荷载标准值Wk=1x（-1.3）x1x0.4=-0.52 kN/m²，放大按-1.0 kN/m²计取；
顶蓬正风压风荷载标准值Wk=1x1.3x1x0.4=0.52 kN/m²，放大按1.0 kN/m²计取。

顶蓬横梁风荷载：
风荷载标准值按1.0 kN/m²计取，横梁外包尺寸0.2m，故横梁线荷载为1.0 kN/m²x0.2x1=0.2 kN/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=0.48 kN/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=0 kN、Vy=2.3kN
Mx=7 kN·m、My=0 kN、Mz=0 kN

“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= 450 mm×450 mm，厚：T= 20 mm
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=-24 kN；Mx=7 kN·m；My=0 kN·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 = 13023.416 N
轴力N大小为： N = 24000 N
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=-24 kN；
锚栓最大拉力：Nta=4.565 kN(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=20 mm
柱截面要求最小板厚：tz=12 mm
构造要求最小板厚：tmin=max(tn，tz)=20 mm≤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=1.389 N/mm2
底板厚度验算控制应力：σc=1.389 N/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=176.715 mm
悬挑长度：b2=0.5×(450-168)=141 mm
分布弯矩：M1=0.09679×1.389×176.715×176.715 ×10-3=0.004197 kN·m
得到底板最大弯矩区域的弯矩值为：
Mmax=0.004197 kN·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=8.568 mm≤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=4.565 kN
底板厚度验算控制拉力：Ta=4565.181 kN
锚栓中心到柱底截面圆边缘距离：la1=636.396-168-60=222 mm
la1对应的受力长度：ll1=2×222=444 mm
锚栓中心到左侧加劲肋距离：la2=(0.5×168+222)×0.3827=117.101 mm
la2对应的受力长度：ll2=117.101+min(60，117.101+0.5×24)=177.101 mm
锚栓中心到右侧加劲肋边距离：la3=117.101 mm
la3对应的受力长度：ll3=ll2=117.101+min(60，117.101+0.5×24)=177.101 mm
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=3.095 mm≤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=4.565 kN
加劲肋承担柱底反力区域面积：Sr=0.01 cm2
非抗震工况下加劲肋承担柱底反力：Vrc=σcm*Sr=1.389×0.01×100=0.001389 kN

板件控制剪力：组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565 kN
计算宽度取为上切边到角点距离：br=196 mm
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=160 mm
板件剪应力：
τr=Vb/hr/tr=4.565×103/(160×16)=1.783 Mpa≤125，满足

焊缝控制剪力：组合工况1下锚栓拉力，Vr=4.565 kN
角焊缝剪应力：
τw=Vr/[2*0.7*hf*(hr-2*hf)]
=4.565/[2×0.7×9×(160-2×9)]=2.552 MPa≤160，满足

八. 柱脚抗剪验算
控制工况：组合工况1
N=-24 kN；Vx=0 kN；Vy=2.3 kN；
锚栓所承受的拉力为：Ta=13.023 kN
柱脚底板的摩擦力：Vfb=0.4*(-N+Ta)=0.4×(24+13.023)=14.809 kN
柱脚所承受的剪力：V=(Vx2+Vy2)0.5=(02+2.32)0.5=2.3 kN≤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=200mm b2=200mm 一阶宽度 a1=200mm a2=200mm
2. 材料信息
基础混凝土等级: C30 ft_b=1.43N/mm2 fc_b=14.3N/mm2
柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm2 fc_c=14.3N/mm2
钢筋级别: HRB400 fy=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=0.525m A2=a2+hc/2=0.200+0.650/2=0.525m
B1=b1+bc/2=0.200+0.650/2=0.525m B2=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=0 Pkmax_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=0.175m y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=0.175m x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=0.175 y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=0 Mdy≠0 并且 ex≤Bx/6=0.175m x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。