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钢结构结构设计计算书

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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》 （GB50009-2021）

《建筑抗震设计规范》 （GB50011-2021）

《钢结构设计规范》 （GB50017-2021）

二、荷载信息

结构重要性系数：

（一） 恒荷载：

采光顶屋面+檩条+天沟及建筑防水等：m2；

连廊楼面50厚建筑做法+100厚混凝土板：m2；

连廊顶屋面+檩条+天沟及建筑防水等：m2；

连通屋面钢板+建筑做法：m2；

连廊侧立面石材+檩条+天沟及建筑防水等：m2；

连通屋面底面建筑做法+檩条等：m2；

屋面上造型钢结构屋面+檩条+天沟及建筑防水等：m2；

屋面上造型侧立面玻璃幕墙及龙骨：m2；

（二） 活荷载：

所有幕墙面均为不上人屋面，活荷载取m2；

钢连廊楼面活荷载取m2；

连通屋脸部份活荷载取m2；

屋面上造型钢结构屋面为不上人屋面，活荷载取m2；

（三） 雪荷载：

本地雪荷载为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年的本地大体风压为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》（GB50009-2021）相关规定执行。

（五） 地震作用：

地震烈度： 7度

水平地震影响系数最大值：

计算振型数： 50-200

建筑结构阻尼比：

特征周期值：

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：

本工程各部份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 有限元分析软件进行各个部份的建模计算。

四、荷载组合

(1) 恒载 + x 活载1

(2) 恒载 + x 风1

(3) 恒载 + 活载1

(4) 恒载 + 风1

(5) 恒载 + 风1

(6) 恒载

(7) 恒载 + x 活载1 + x 风1

(8) 恒载 + x 活载1 + x 风1

(9) 恒载 + x 活载1 + 水平地震

(10) 恒载 + x 活载1 + 水平地震

(11) 恒载 + 活载1 （变形控制）

五、分区计算

（一）.钢连廊部份：

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，别离位于、、标高，两头别离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。构件及压型钢板材质为Q345B。

3.荷载施加情况

楼面恒荷载：m2

屋面恒荷载：m2

侧立面幕墙恒荷载：m2

楼面活荷载： KN/m2

屋面活荷载： KN/m2

风荷载：大体风压m2，高度修正系数μz=，风振系数βz=，连廊侧面迎风面及背风面体型系数μs别离取+及；

4.钢连廊自振频率计算

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

附前20阶振型周期频率表：

OutputCase StepNum Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ

Text Unitless Sec Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless

MODAL 1

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MODAL 3

MODAL 4

MODAL 5

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MODAL 7

MODAL 8

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MODAL 10

MODAL 11

MODAL 12

MODAL 13

MODAL 14

MODAL 15

MODAL 16

MODAL 17

MODAL 18

MODAL 19

MODAL 20

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，20000=1/1960 < 1/400，知足要求。

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，知足设计要求。

（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

典型桁架示用意

中部采光顶钢结构拟采用单向桁架体系，跨度为，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增强。构件材质为Q345B。

3.荷载施加情况

恒荷载：m2

活荷载： KN/m2

风荷载，屋面标高为38m，风压高度系数取，风振系数取，体形系数取，大体风压为m2，计算得风荷载标准值：

（）=m2（风吸力）

风荷载标准值远小于恒荷载的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。

附前20阶振型周期频率表：

OutputCase StepNum Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ

Text Unitless Sec Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless

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MODAL 20

5、变形计算：

恒+活组合下结构最大位移如下图所示：

该工况下桁架杆最大竖向位移为，25200=1/451 < 1/400，知足要求。

檩条相对竖向位移为=，8000=1/529 < 1/200，知足要求。

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，知足设计要求。

（三）. 东、西侧采光顶钢结构：

1.计算模型

计算模型

（以东侧为例，最东侧与连通屋面部份通太长圆孔檩条搭接，只传递竖向力，不传递水平力）

2.几何信息

东西侧采光顶钢结构与中部采光顶结构体系大体类似，采用单向桁架体系，跨度为，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，B300x150x4x4，P114x4，P114x6，P103x4等截面。构件材质为Q345B。

3.荷载施加情况

恒荷载：m2

活荷载： KN/m2

风荷载，屋面标高为38m，风压高度系数取，风振系数取，体形系数取，大体风压为m2，计算得风荷载标准值：

（）=m2（风吸力） 风荷载标准值远小于恒荷载的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一阶，周期为。

附前20阶振型周期频率表：

OutputCase StepNum Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ

Text Unitless Sec Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless

MODAL 1

MODAL 2

MODAL 3

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钢结构设计计算公式及计算用表

钢结构设计计算公式及计算用表

1

钢结构设计计算公式及计算用表

为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。

承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。

承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。

对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。

对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。

当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。

钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表1采用。钢铸件的强度设计值应按表2采用。连接的强度设计值应按表3~5采用。

2

1钢材的强度设计值（N/mm2） 表1

注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板件的厚度。

钢结构课程设计计算书

钢结构课程设计计算书

钢结构设计

九江学院 1 一 由设计任务书可知：

厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。

屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。

屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20.

二 选材：

根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。

三 结构形式与布置：

屋架形式及几何尺寸见图1所示：

图1

屋架支撑布置见图2所示： 钢结构设计

九江学院 2

图2

四 荷载与内力计算：

1．荷载计算：

活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。

永久荷载标准值：

防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35KN/㎡

找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40 KN/㎡

保温层（40mm厚泡沫混凝土 0.25 KN/㎡

预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡

钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡

钢结构结构设计计算书

钢结构结构设计计算书

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

钢结构课程设计计算书 2

钢结构课程设计计算书 2

钢结构课程设计计算书

⼀由设计任务书可知：

⼚房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部⾼度为2m，车间内设有两台中级⼯作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。

屋⾯采⽤1.5m×6.0m预应⼒⼤型屋⾯板，屋⾯坡度为i=1:10。卷材防⽔层⾯（上铺120mm 泡沫混凝⼟保温层和三毡四油防⽔层）。屋⾯活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。

屋架采⽤梯形钢屋架，钢屋架简⽀于钢筋混凝⼟柱上，混凝⼟强度等级C20.

⼆选材：

根据该地区温度及荷载性质，钢材采⽤Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采⽤E43型，⼿⼯焊接，构件采⽤钢板及热轧钢筋，构件与⽀撑的连接⽤M20普通螺栓。

屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部⾼度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。

三结构形式与布置：

屋架形式及⼏何尺⼨见图1所⽰：

图1

屋架⽀撑布置见图2所⽰：图2

四荷载与内⼒计算：1．荷载计算：

活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较⼤的活荷载计算。

永久荷载标准值：

防⽔层（三毡四油上铺⼩⽯⼦）0.35KN/㎡找平层（20mm厚⽔泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝⼟0.25 KN/㎡预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板 1.4 KN/㎡钢屋架和⽀撑⾃重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡

总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值：

雪荷载＜屋⾯活荷载（取两者较⼤值）0.7KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸⼒，起卸载作⽤，⼀般不予考虑。

总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．荷载组合：

设计屋架时应考虑以下三种组合：

组合⼀全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN