连廊钢结构计算书

一．工程结构概况

汾湖钢结构连廊结构采用顶部分叉柱的单列柱框架结构，柱之间采用箱型钢梁。本工程抗震设防类别为标准设防类，场地地震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，建筑场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第1组。

二．结构设计的主要依据

1． 本工程进行结构设计时，所参考的国家及行业标准主要有： 《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001） 《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2008） 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012） 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010） 《建筑设计防火规范》（GB50016-2006） 《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002） 《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002） 《钢融化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB3323-2005） 《结构用无缝钢管》（GB/T8162-1999）

《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-19） 《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91） 《涂装前钢材表面锈蚀等级和防锈等级》（GB23-88） 《碳素结构钢》（GB/T700-2006） 《厚度方向性能钢板》（GB5313-2010） 《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-1994） 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001） 《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》（GB50205-2002） 《碳钢焊条》（GB/T5117-1995） 《低合金钢焊条》（GB5118-85） 《六角头螺栓—C级》（GB5780） 《熔化焊用钢丝》（GB/T14957） 《气体保护焊用钢丝》（GB/T14958） 《热扎H型钢和剖分T形钢》（GB/T11263-2010） 《钢结构、管道涂装技术规程》（YB9256-96） 《钢结构制作安装施工规程》（YB9254-95）

2．本结构计算所采用的结构有限元软件为Midas Gen 8.00。

三．材 料

1．本工程结构主体钢材材质为Q345B及Q235B，详见施工图纸的材料表。Q345B

1

低合金高强度结构钢应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591－94）的规定；Q235B碳素结构结构钢应符合《碳素结构钢》（GB/T700）的规定；应均具有屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、冲击试验，冷弯试验和C、S、P含量的合格保证。

2．手工焊接用的焊条；应符合现行国家标准《碳钢焊条》（GB/T 5117－85）和《低合金钢焊条》GB5118－85的规定，选用的焊条型号与主体金属强度相适应。

四．荷载取值

在结构计算中，考虑荷载包括结构自重、活载、风荷载和地震作用。具体荷载取值如下：

1．结构恒载

（1）结构自重由程序自动计算。

（2）附加恒载(含混凝土面板) 5.0kN/m2。 （3）栏杆线荷载 2.0kN/m。

2．结构活载

顶面活载3.5kN/m2 (另考虑单侧不均匀活荷载) 3．基本风压值 0.45kN /m2 4．地震作用

6 度，0.05g，Ⅲ类场地，第一组。

五． 荷载工况及效应组合

1、 荷载工况

根据建筑结构所处地理环境及其自身实际情况，在结构计算考虑了7种荷载工况，如下：

（1）恒载（包括自重） D （2）满布活载 L （3）单侧活载 L’ （4）以X向为主向的双向地震 Rx （5）以Y向为主向的双向地震 Ry （6）X向水平风载 Wx （7）Y向水平风载 Wy

2

2、荷载效应组合

从结构的承载力极限状态与正常使用极限状态，共考虑了12种荷载组合，如下：

（1）1.0D＋1.0L （2）1.2D＋1.4L （3）1.2D＋1.4L’

（4）1.2D＋1.4L＋0.84 Wx （5）1.2D＋1.4L＋0.84 Wy （6）1.2D＋1.4L’＋0.84 Wx （7）1.2D＋1.4L’＋0.84 Wy （8）1.35D＋0.98L （9）1.35D＋0.98L’

（10）1.35D＋0.98L＋0.84 Wx （11）1.35D＋0.98L＋0.84 Wy （12）1.35D＋0.98L’＋0.84 Wx （13）1.35D＋0.98L’＋0.84 Wy （14）1.2D＋0.6L＋1.3 Rx （15）1.2D＋0.6L＋1.3 Ry （16）1.2D＋0.6L’＋1.3 Rx （17）1.2D＋0.6L’＋1.3 Ry

（18）1.2D＋0.6L＋1.3 Rx+0.28Wx （19）1.2D＋0.6L＋1.3 Rx+0.28Wy （20）1.2D＋0.6L＋1.3Ry+0.28Wx （21）1.2D＋0.6L＋1.3Ry+0.28Wy （22）1.2D＋0.6L’＋1.3 Rx+0.28Wx （23）1.2D＋0.6L’＋1.3 Rx+0.28Wy （24）1.2D＋0.6L’＋1.3Ry+0.28Wx （25）1.2D＋0.6L’＋1.3Ry+0.28Wy （26）1.0D＋1.4 Wx （27）1.0D＋1.4 Wy

3

六．计算模型及支座约束情况

1．空间计算模型：由Autocad三维模型线框架图，通过Dxf文件转换而成，按杆系单元计算。

2．杆件单元模型：主、次梁及柱采用梁单元。

3．分析方法：采用Midas有限元软件来计算分析，考虑各种荷载工况下的荷载效应，然后按上述荷载效应组合进行内力计算。 4．计算模型：计算模型如图1～6所示。

图1 左侧连廊计算模型空间视图

图2 左侧连廊计算模型俯视图

图3 左侧连廊计算模型立面视图

4

图4 右侧连廊计算模型空间视图

图5 右侧连廊计算模型俯视图

图6 右侧连廊计算模型立面视图

5

5. 支座约束：圆钢管柱底考虑为刚接。

6. 荷载

图7 左侧连廊恒载

图8 左侧连廊满布活载

图9 左侧连廊单侧活载

6

图10 左侧连廊线荷载

图11 左侧连廊X向风荷载

图12 左侧连廊Y向风荷载

7

图13 右侧连廊恒载

图14 右侧连廊满布活载

8

图15 右侧连廊单侧活载

图16 左侧连廊线荷载

9

图17 右侧连廊X向风荷载

图18 右侧连廊Y向风荷载

说明：连廊结构下部为镂空，顶部采用现浇组合楼板，考虑所受风载较小，所以将风荷载等效为节点荷载作用于柱顶对应的连廊梁节点处。

10

七．计算理论及公式

1．承载能力极限状态

承载能力极限状态指构件的强度、构件的整体稳定性和构件的局部稳定。构件的高厚比（或宽厚比）在规范规定的范围内，故满足局部稳定要求。

各结构构件考虑为压弯构件，其强度验算公式为： MyMxNf(N/m2m ) （1） AnxWnxWyny稳定验算公式为：平面内，

平面外，

mxMxN2f(N/mm) （2） 'xAxW1x10.8NNEXMN1xxf(N/mm2) （3） yAbW1x2．正常使用极限状态计算

结构正常使用极限状态是根据荷载标准值来计算分析而得出，钢桁架结构及主梁的跨中挠度应满足下述要求：

0 （4） （跨中挠度） uul/40 次梁的跨中挠度应满足下述要求：

（跨中挠度） uul/250 （5）

构件的刚度由长细比来控制，应满足于下式

 （6） 对拉杆

＝350 （7） 对压杆 ＝150 （8）

八、整体结构的抗震验算

1．反应谱曲线

利用Midas有限元软件对本工程的结构进行整体反应谱抗震计算，并将其作为地震作用工况，参与荷载组合。根据最新《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中的地震影响系数曲线（如图19），按6度来对此结构进行整体反应谱计算分析。

11

图19 地震影响系数曲线 图中： —为曲线下降段的衰减指数； 0.9 —为结构阻尼比； 1—为直线下降段的下降斜率调整系数，小于0时取0； 10.02(0.05)432 （10） 2—为阻尼调整系数，当小于0.55时，应取0.55; 210.05 （11）

0.081.60.05 （9） 0.55 —地震影响系数；

max—地震影响系数最大值；T—结构自振周期；Tg—结构特征周期。

在本结构的整体反应谱分析中采用图19的水平反应谱来对此结构进行水平的两个方向分析。水平地震影响系数最大值max0.04，结构特征周期为Tg=0.45，，结构结构阻尼比为0.02，由此便可以得到一条反应谱曲线。

2．结构质量来源

在结构整体反应谱分析中，重力荷载代表值主要包括结构恒载、50％活载。

12

九．计算分析结果

1．整体变形及节点侧移

32.7mm 15.2mm

图20 左侧连廊最大竖向位移值

14.9mm 41.9mm 23.1mm

图21 右侧连廊最大竖向位移值

经Midas计算，左侧连廊悬挑端最大挠度为32.7mm，起拱20mm，则：

13

f32.72011/200 满足要求 l4850381左侧连廊主梁最大挠度为16.2mm，则：

f15.011/400 满足要求 l6070405右侧连廊悬挑端最大挠度为41.9mm，起拱40mm，则：

f41.94011/200 满足要求 l5100429右侧连廊主梁最大挠度为14.9mm，则：

fl14.91236018301/400右侧连廊次梁最大挠度为23.1mm，则：fl23.1856013701/250 14

满足要求 满足要求

2. 钢结构各单元设计应力值

图22 左侧连廊验算应力比

图23 右侧连廊验算应力比

经MIDAS（含中国钢结构设计规范GB50017－2003）验算，各杆件设计强度（弯曲、抗剪）、整体稳定应力比如图22、23所示，左侧连廊杆件最大应力比为0.85，右侧连廊杆件最大应力比为0.81。

由以上分析可见，在设计荷载作用下，结构强度、刚度均能满足规范要求。

15