公园1#廊架计算书（钢结构+基础）.docx

1#廊架计算书目录1 .工程概况32 .设计依据32.1 设计规范、规程及国际和地方标准32.2设计标准32.3主要结构计算软件53.钢结构计算53.1计算模型53.2构件截面63.3荷载与边界条件73.4计算结果84基础计算104.1设计资料：104.2计算要求：114.3计算过程和计算结果115柱脚计算135.1 立柱基础信息135.2 计算内容145.3 计算过程及计算结果141 .工程概况新建“火焰山公园"。I#廊架属于本项目里的一个景观小品。2 .设计依据设计合同甲方提供的设计技术资料设计合同的补充协议、会议纪要甲方对方案（扩初）设计的确认书2.1 设计规范、规程及国际和地方标准GB 50068-2018GB 50153-2008GB 50009-2012GB 50223-2008GB 50011-2010 （2016 版）JGJ7-2010GB 50017-2017GB 50016-2017 （2019 版）GB 51249-2017建筑结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准建筑结构荷载规范建筑工程抗震设防分类标准建筑抗震设计规范空间网格结构技术规程钢结构设计标准建筑设计防火规范建筑钢结构防火技术规范2.2设计标准2.2.1结构设计使用年限本工程设计基准50年,结构设计使用年限为50年2.2.2建筑安全等级和耐火等级建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数Yo=Ll0。建筑耐火等级为一级。2.2.3结构抗震、抗风设计2.2.3.1设防烈度本工程抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g,场地类别为IO类。2.2.3.2抗震设防类别根据建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008,本属于标准设防丙类，抗震构造措施按6度。2.2.3.3基本风压、基本雨压基本风压:100年重现期Wo=04kNm2,地面粗糙度为A类；本工程结构承载力按100年重现期设计。基本雨压：忆雨二070kNm2。2.2.3.4构件受弯挠度控制表格1构件受弯挠度控制构件1.0D+1.OL悬挑构件L200（悬挑长度）主梁L/400次梁L/2502.2.3.5钢结构材料表格2钢材材料列表（单位Mpa）材料号钢材抗拉、抗压和抗弯fy/f抗剪fv端面承压（创平顶Wfce钢号厚度或直径（）1Q235B-235150一2. 3主要结构计算软件钢结构分析采用大型建筑结构通用有限元分析与计算软件midasGen（2022V2.1版本）计算。3.钢结构计算3.1 计算模型图表1结构模型图图表2顶视图图表3左立面图图表4前立面图3. 2构件截面表格3截面名称和横面号列表城面号截面名称1立柱(0300x300x5)2主纵梁(0200x200x5)3三叉梁及次主梁梁(0150x150x3)4横梁(0150x150x3)5顶棚梁(0200x50x3)6镂空廊架梁(0200x150x2)7顶棚(4mm厚钢板)图表5结构微面布置图3. 3荷载与边界条件3. 3.1恒荷载结构自重由软件自动计算考虑，结构自重，恒荷载布置如下图所示（单位：kN,m）：图表6恒荷载自重3. 3.2活荷载风荷载及雨荷载,防火按轻质膨胀型考虑。3. 3.3温度荷载考虑结构整体升温30,整体降温20。本工程采用的荷载组合如下表所示：表格4荷教组合表名称类型说明sLCBl相加1.20自重(ST)sLCB2相加1.00自重(ST)sLCB3相加1.20自重(ST)+1.40风荷载(ST)+1.40雨荷载(ST)sLCB4相加1.20自重(STH-L40风荷载(SDT.40雨荷载(ST)sLCB5相加1.00自重(ST)+1.40风荷载(ST)+1.40雨荷载(ST)山B6相加1.00自重(STH-L40风荷载(ST)-1.40雨荷载(ST)3. 3.5边界条件本工程采用的边界条件如下表所示:图表7边界条件布置图(一般支承)3. 4计算结果3. 4.1位移结果在1.0D+1.0L荷载作用下，结构竖向位移如下图所示。其最大相对位移为9.6mm,位移比1/600(<1/250),满足要求从表中可看出应力满足规范要求。POST4>RQCESS0HEACnONFOftCE为力XYZ个划三<-lMFXt1.302E*OlFYi337Z三*00fitXJMX«01FXYZi33743Ef大三力三.1MFXi1.17ME*0tFYjI.“M«00FZt86643EeiFXVZi8.7452*01CBCi NSLCB7Tz：:x.MlN:13Sl155i*e：kN日胫OMe/2023M方就从上图看出最大反力为86.6KN,基础为基岩故设计图纸的基础做法满足要求。为加强结构整体稳定性增加地梁联系。4基础计算4.1设计资料：4. 1.1已知条件:类型：阶梯形柱数：单柱阶数：2基础尺寸（单位Inn1）:bl=1400,bl1=700,al=1400,al1=700,hl=400b2=600,b21=300,a2=600,a21=300,h2=400柱：方柱，=300mm,B=300mm设计值：N=86.64kN,MX=-42.36kN.叫Vx=-1.17kN,My=-26.80kN.m,Vy=I.56kN标准值：Nk=64.18kN,Mxk=-31.38kN.m,Vxk=-O.87kN,Myk=-19.85kN.m,Vyk=L16kN混凝土强度等级：C25,fc=11.90Nmm2钢筋级别：HRB400,fy=360Nmm2纵筋最小配筋：0.15配筋调整系数：LO配筋计算方法：通用法基础与覆土的平均容重：20.00kNm3纵筋保护层：40m垫层厚hd：100nim垫层出头宽bd：100nun双偏压计算.误差允许值（%）：0.30基底反力选用值：最大值修正后的地基承载力特征值：300kPa基础埋深：1.50m作用力位置标高：0.OOOrn剪力作用附加弯矩M'=V*h（力臂h=L500m）：My,=-1.75kN.mMx'=-2.34kN.mMyk'=-1.30kN.mMxk,=-1.73kN.m财荷桶困4.2计算要求：(1)基础抗弯计算(2)基础抗冲切验算(3)地基承载力验算单位说明：力：kN,力矩：kN.m,应力：kPa4.3计算过程和计算结果4.3.1基底反力计算：4.3.1.1统计到基底的荷载标准值:Nk=64.18,Mkx=-33.11,Mky=-21.15设计值:N=86.64,Mx=-44.70,My=-28.554. 3.1.2承载力验算时,底板总反力标准值(kPa):相应于荷载效应标准组合基底全反力计算出现零应力区，按应力重分布计算：基底各点位置及反力(以左下角为原点)：(,y)反力(kPa)(1.400,0.674)0.00(1.400,1.400)85.96(0.000,1.400)195.96(0.000,0.000)30.25(0.385,0.000)0.00(1.400,0.000)0.00基底面积脱空比为:17.445%pk=(Nk+Gk)/A=62.74kPapkmax=195.96kPa,pkmin=O.OOkPa4. 3.1.3强度计算时,底板净反力设计值(kPa):相应于荷载效应基本组合P=44.20kPapmax=229.79kPa,pmin=-36.OOkPa各角点反力P1=-3.02kPa,p2=-36.OOkPa,p3=74.58kPa,p4=229.79kPa4.3.2地基承载力验算：pk=62.74<fa=300.OOkPa,满足pkmax=195.96<1.2*fa=360.OOkPa,满足4.3.3 基础抗剪验算:根据地基规范第&2.7-2条，需要进行抗剪验算抗剪验算公式V<=0.7*hs*ft*Ac地基规范第8.2.9条(剪力V根据净反力的最大值计算)下右上左第1阶(h=355mm,%=1.000)剪切荷载(kN)35.5666.60128.68128.68抗剪切力(kN)441.83441.83441.83441.83第2阶(h=755mm,%=1.000)剪切荷载(kN)68.10104.38176.94176.94抗剪切力(kN)655.19655.19655.19655.19抗剪满足.4.3.4 基础抗冲切验算：抗冲切验算公式F1<=0.7*hp*ft*Aq地基规范第8.2.8条(冲切力R根据净反力的最大值计算)下右上左第1阶(h=400mm,h=355mm,hp=1.000)冲切荷载(kN)-0.034.5514.0114.01抗冲切力(kN)301.39301.39301.39301.39第2阶(h=800mm,h=755mm,hp=1.000)冲切荷载(kN)0.000.000.000.00抗冲切力(kN)0.000.000.000.00抗冲切满足.4.3.5 基础受弯计算：弯矩计算公式M=Fxd其中，F一对应截面地基净反力合力（根据净反力的最大值计算）；d质心到验算截面的距离。根据地基规范第8.2.1条，扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0.15%板底配筋：第1阶（kN.m）:M下=-3.26,M右=6.76,M上=20.83,M左=20.83,ho=355mm计算As（mm'/m）:AS下=600（构造），AS右=600（构造），AS上=600（构造），AS左=600（构造）配筋率p：P下=0.150%P右=0.150%,p±=0.150%,P左=0.150%第2阶（kN.m）:M下=-5.63,M=11.66,M上=35.91,M左=35.91,ho=755mm计算As（mm'/m）:AS下=857（构造），AS右=857（构造），AS上=857（构造），AS左=857（构造）配筋率p：P下=0.150%P右=0.150%,p±=0.150%,P左=0.150%板顶配筋：第1阶（kN.m）:M下=-3.26,M右=6.76,M上=20.83,M左=20.83,h0=355mm计算AS（InIn%n）:AS下=600（构造），配筋率p：P下=0.150%,第2阶（kN.m）:M下=-5.63,M右=11.66,M上=35.91,M左=35.91,h0=755mm计算As（mm）:AS下=857（构造），,配筋率p：P下=Oj50%一一,一一，一一基础板底、板顶构造配筋（最小配筋率015%）.4.3.6 底板配筋：X向实配板底：E14150（906mm2m）NAs=857mm2mY向实配板底：E14150（906InmVIn）NAs=857mm2m通过以上计算分析得知满足现行规范要求。5柱脚计算5. 1立柱基础信息连接方式固接连接柱高he(nun)300.0柱宽be(mm)300.0内力设计值N(kN)86.60组合水平地震力×Vx(kN)-0.87Vy(kN)1.16My(kN.m)-19.85Mx(kN.m)-31.38底板信息锚栓直径30锚栓钢材牌号Q235锚栓数量nx2底板钢材牌号Q235锚栓数量由2底板下徐强度C25L(mm)5501.00B(mm)550设加劲肋底板厚度tplmm)30.0加劲肋高hKmm)300.0螺栓中心距边缘It(InnI)85加劲肋厚tR(mm)20.0螺栓中心距边缘bl(m111)85加劲肋分担×焊缝验算焊缝信息腹板焊缝角焊缝h11(mm)10.0翼缘焊缝角焊缝hc2(mm)10.0Bf1.22h11(mm)10.0铳平端×5.2计算内容(1)底板下混凝土承载力验算(2)锚栓强度验算(3)底板厚度验算(4)水平抗剪承载力验算(5)加劲肋强度验算(6)焊缝强度验算(7)构造验算5.3计算过程及计算结果5.3.1计算参数偏心距MxN19.85×106386.60×10'=229.2(nun)M31.38×106=362.4(mrn)386.60×10'钢材与混凝土弹性模量之比''E=F.20600028000=7.357单个锚栓的有效面积Ao=561(nun2)X向受拉侧锚栓的总有效面积A2=A。=2x561=1122(ww2)Y向受拉侧锚栓的总有效面积4'f"°=2x561=1122(,扁)5.3.2 底板下混凝土承载力验算X向1.l55085er229.2(rnm)>+=+=120.0(mm)X636.03.0由以下公式计算受压区长度求解得n = 256. 70底板下的混凝土最大受压应力3 Z 550 2×86.60×10 × 229.2 +-852/256.7055()× 256.70 × 55() - 85 -=1.36( MPa )受拉侧锚栓的总拉力(55086.60×l 229.2 - ?256.703256.70 +3=9.08( kN )Bbt55085e.,=362.4(mm)>+=+=120.0(mm)636.03.0由以下公式计算受压区长度3B匕+3(S-2y+2btKB-g-y”)=0求解得外=179.39006底板下的混凝土最大受压应力2N( ey + -bt2×86.60×10 3 ×550362.4 +-852Lyn匕B-bt - t 3550×179.39 ×179.3955() -85 -3=2.39( MPa )受拉侧锚栓的总拉力b yn+2 3/55086.60×l 362.4 - ?179.39 +3B-bt -t 3179.39550 -85 -3= 31.45( kN )验算N86.60×103rv+rr-=136+2.39一=3.46(MPa)°LB550.00×550.003.46(MPa)<,fc=l.00×ll.90=11.90(MPa),满足5.3.3 锚栓强度验算单个锚栓所受最大拉力 ax9.08+ =n 231.45+ 2 = 20.26( kN )锚栓强度验算Ny20.26×103561=36.12( MPa )<fl = 140.00( MPa )满足5.3.4 底板厚度验算受压侧底板厚度应满足其中：Ma为根据柱脚底板下的混凝土基础反力和底板的支承条件计算得到的最大弯矩;MiMX=系数XSa2；a为计算区格内底板下混凝土基础的最大分布反力；f为底板钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值。f=205(MPa)；两邻边和三边支撑时，如果b/a小于0.3,按悬臂长为b的悬臂板计算；板区格支撑条件ab系数Oc(MPa)Miimx(N.nun)最小厚度(mm)4三边支撑300.00125.000.0471.797537.514.857四边支撑147.50290.000.1011.112426.78.438两邻边支撑163.2580.400.0593.465443.512.629三边支撑260.00105.000.0452.708118.415.41受拉侧底板厚度应满足其中：L为锚栓中心到支撑边的距离；D“为支撑边的计算长度；f为底板钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值。f=205(MPa)；板区格支撑条件Lh (mm)3两邻边支撑20.0Da (mm)Nt(kN)最小厚度 (mm)70.018.0112. 27底板厚度验算，依据钢结构连接节点设计手册8-80:底板厚度不应小于max(受压/拉侧最小底板厚度、30.Ommx柱中板件较厚值)max(15.41,30.0,5.0)=30.00(mm)=tpb=30.0(mm),满足5. 3.5水平抗剪承载力验算锚栓所受总拉力Tn=Tny+Til=9.08+31.45=40.53(kN)水平抗剪承载力Vfb=0.4(T+N)=0.4×(40.53+86.60)=50.85(kN)剪力设计里V=7(乙f+(V),WO.87?+1.16?=L45(kN)水平抗剪承载力验算50.85(kN)>1.45(kN),满足5.3.6加劲肋强度验算加劲肋1(受拉侧)3=10132.13( N )=10132.13( N )20.26+().(X)×102加劲肋2(受拉侧)30.(X)+20.26)×102加劲肋3(受压侧)105.0×125.0×3.46+300.0×125.0x1.79V3=2=56369.32(N)加劲肋4(受压侧)260.0x105.0x2.70÷125.0×105.0×3.46V4=2=59526.11(N)强度验算:vinx59526.11O=9.92MPa)hRji对300.0x20.09.92(MPa)<fv=120.00(MPa),满足5.3.7焊缝强度验算(1)柱与底板连接焊缝计算腹板角焊缝计算长度/ww=hc-2tJ-=300.0-2×5.0=290.0(mrn)柱腹板处的角焊缝的有效截面面积e,v=2/m.=2×0,7×10.0×290.0=4()60.()(皿/)翼缘内侧角焊缝计算长度hc-tW300.0-5.0.Iw=2-hR=)-10.0=137.5(mm)翼缘外侧角焊缝计算长度Iwf2=hc-2hJ2=300.0-2×10.0=280.0(nun)翼缘处的角焊缝的有效截面面积Aewf=4he2lwfl-2he2lwf2=4x0.7x10.0x137.5+2×0.7×10.0×28().0=7770.()(皿2柱截面周边的角焊缝的总有效截面模量1/313/Iewx,=2××he2lwf2)=2××0.7×10.0×280.0*=25610666.713/ 137.5+5.0× 0.7 X 10.0 X 137.5 +0.7 X 10.0 X 137.5 X122=25610520.8(mm/"心=2"卬(；I=2×0,7×10.0×290.0×(°)=25375.(Iewx=Iewxj+iewx2+fewx3=25610666.7+25610520.8+25375.0=51246562.5(惭丁)226/W”*=,fewx=X51246562.5=0.342×103ewxbc3(X).()Vmtn(cV/300.0V(HL2uyy=2×280.0×0,710.0?I=882OOOOO,(2jlhc-2tf/300.0-2×5.0/吟2=4/,叨勺2=4x137.5×0,7×10.0=80946250°(7,4zy3=2×1(zh*vV=2×i12×0.7×10.0×290.03=28453833.3(小/)Iewy=Iewyl+Iewy2+1evy3=882()Oo(X).°+8()94625().0+28453833.3=1976(XX)83.3(皿4)226/Wcyy=fewv=×197600083.3=1.317×10ew)heM)3(K)()nm轴力产生的应力=7.32( MPa )N86.60×103"eww+4ewf4060.0÷7770.07.32(MPa)<"/；=1.22×160.00=195.20(MPa)满足弯矩产生的应力M M'W' = We WX + We ”_ 31.38×1060.342×10619.85×106 +1.317×106=106.92( MPa )106.92(MPa)=1.22×160.00=195.20(MPa)满足腹板的剪应力= 0.21( MPa )v-_0.87×103Aaw-4060.00.21(MPa)<ff=160.00(MPa)满足翼缘的剪应力= 0.15( MPa )vy1.I6×1O3V>，Aewf7770.00.15(MPa)<ff=160.00(MPa)满足焊缝强度验算翼缘焊缝强度7(732,92y+j52=93.64(MPa)93.64(MPa)<£；=160.00(MPa)满足腹板焊缝强度MtwMyhc-Zt/=X+XCSfewx2Ieny231.38 × IO65.0× +51246562.5219.85XIO6300.0-2×5.0X197600083.32=16.10(MPa)19.20(MPa)</；=160.00(MPa)满足(2)加劲肋与底板连接焊缝计算加劲肋3角焊缝计算长度550 - 300.0一2的3=2-2×10.0 = 105.0( mm )焊缝强度Nc = 2helw56369.322×0.7×10.0× 105.0=38.35( MPa )加劲肋4角焊缝计算长度B-bc -2t r2-2h =550-300.0 -2×20.02- 2× 10.0 = 85.0( mm )59526.112×0.7× 10.0×85.0焊缝强度=50.02(MPa)加劲肋与底板连接焊缝强度验算50.02(MPa)<“/；=1.22×160=195.20(MPa)满足(3)加劲肋与柱连接焊缝计算取XY方向剪力最大位置角焊缝的计算长度Iw=hR_2h/3300.0-2×10.0=280.0(mm)20.7×10.0×280.03=182933.3WI3X向加劲肋加劲肋356369.3×550-300.04182933.3=19.26(MPa)2helw19.261.222 14,382 =21.35( MPa )56369.3=14.38(MPa)2×0.7×10.0×280.0,Mc=Y向加劲肋加劲肋4B-bc-2tr459526.1×550-300.0-2×20.04182933.3=17.08(MPa)59526.12/2 -17.081.222 + is./ =20.66( MPa )=15.19(MPa)2×0.7×10.0x280.0加劲肋与柱连接焊缝验算21.35(MPa)<ff=160.00(MPa)满足5.3.8构造验算(1)锚栓直径钢结构连接节点设计手册8-82：锚栓直径一般可在(30,76)mm范围内采用30D=3076(mm)满足多、高层民用建筑钢结构节点构造详图29页：锚栓直径一般可在(30,76)mm范围内采用30D=3076(mm)满足(2)底板外延尺寸钢结构连接节点设计手册8-80:底板长度和宽度的扩展的外伸尺寸，每侧不宜超过底板厚度的底板外延长(LiC)(55()-300.0)I2352352=2=125.0<18、fpb=18"13530.0=540.00(次加)满足底板外延宽(b-bc)(55()-3(X).()I235I2352=2=125.0<1叫fpb=18x935×300=540.00(mm)满足(3)加劲肋多、高层民用建筑钢结构节点构造详图29页：锚栓支承加劲肋的厚度不宜小于16mm加劲肋的厚度t=20.0(mm)>16(mm)满足多、高层民用建筑钢结构节点构造详图29页：锚栓支承加劲肋的高度不宜小于300mm加劲肋的高度hk300.0(mm)=300(mm)满足钢结构连接节点设计手册8-81:锚栓支撑加劲肋厚度不宜小于16mm加劲肋的厚度5=20.0(mm)>16(mm)满足钢结构连接节点设计手册8-81：锚栓支撑加劲肋高度不宜小于30Omm加劲肋的高度hk300.0(mm)=300(mm)满足钢结构连接节点设计手册8-88:加劲肋的宽度和厚度之比不宜超过X向加劲肋550.0-300.0加劲肋宽度和厚度之比满足Y向加劲肋550.0-300.0-2×20.0bR_2tp20.0/235=5.25<18×=18.(X)V235加劲肋宽度和厚度之比满足综上所述柱脚满足国家规范及设计要求。