临时房结构计算书.docx
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临时房结构计算书
定型活动房计算书
概况:
本工程为工地办公用房。
采用二层建筑。
为轻钢与彩钢夹芯板组合的新型板建筑,一层、二层钢架、骨架用预埋钢件与基础底板连结固定。
本工程项目一层、二层高(2.8m+2.8m)=5.6m。
本计算书只作二层轻钢部分和彩钢部分的强度可行安全核标。
对土建部分的可行安全核算工作,另行布置。
本建筑围护配件为彩钢夹芯板,其中:
外墙为75厚彩钢夹芯板,内隔横墙为50厚彩钢夹芯板(均为企口型连接)屋面板为0.5厚单层彩钢压型板,吊顶:
一层塑料企口板。
承重结构采用轻型钢结构构件。
其中:
二层部分用型钢焊制组合桁架作主、次梁,承载二层楼面荷载;方管柱承载上部传来之纵向垂直力。
二层用方管和矩形管组合与彩夹墙板连结,借以承载吊顶和屋面,屋顶桁架荷载。
所有二之横隔墙板,须嵌入主梁中心轴位置,以利用其抵抗外来横向风荷载。
钢柱与底部基层的连接,最妥用预埋件,焊接连接。
若必须用螺栓连接,须每点不少于4只M14。
二层楼面板,采用江华公司自制生产的定型钢筋砼预制板,30×500×900m/m,30厚C20细石砼,随捣随光。
整幢建筑建造组装时,空管框架用焊接连结,并用自钻自攻螺栓或铝铆钉与围拒墙体固定。
二层主、次桁架和承重柱连结,需采用镀锌螺栓。
与外围墙接触的主、次桁架需用自钻自攻螺栓与外围墙连结,以确保整幢建筑物稳固。
二、采用相关数据:
1.活荷载:
(1)楼面qp=2.00KN/㎡;
(2)屋面(不上人)=0.30KN/㎡
2.风荷载:
(3)Wo=0.70KN/㎡;B2=1.00Ws=1.30Wz=1.00Wk=B2·Ws·Wz·Wo=1×1.30×1×0.70=0.91KN/㎡;
3.雪荷载:
(4)Sk=WrSo=1×0.30KN/㎡;
4.分类系数:
(5)活重n=1.40;(6)呆重:
ng=1.1~1.2;
5.构配件单位自重:
(7)彩钢板自重q1=0.105~0.11KN/㎡;(8)钢筋砼预制板q2=h=30厚=0.75KN/㎡;
(9)砂浆找平层厚20=0.40KN/㎡;
(10)塑料企口吊顶板=0.12KN/㎡;
(12)屋面彩钢单层压形板=0.06KN/㎡;
三.结构计算:
1.屋面部分构(配)件强度核算:
(1)YX820彩钢压型屋面板;在荷载作用下,允许檩距2m,实际配置檩距0.90m。
安全度k=2.2“安全”
(2)圆钢管檩条:
L=3.45m.q=(30×1.4×+6×1.1)×0.9m=49×0.9=44.10㎏/m=0.044T/m;选用长管按联续梁计算。
M=1/16×0.044×3.452=0.03226T-m=3226㎏-cm;选用钢管檩条Φ34×2.5m/m,Wx=1.82cm3;Rn=0.9fn=0.9×2050=1845㎏/cm3实需W=M/Rn=3226/1845
=1.75cm3≤1.82cm3“安全”钢管檩条须由原Φ25×2改为Φ34×2.5m/m,因为须承载各季雪荷重。
(3)法式“浩宇”桁架:
跨度L=7.20m,高h=1.597ma=23°30’tg=0.4375·(h/0.5×L=1.597/3.65)≈0.4348.sin=0.3987cos=0.9171.节点荷重p=[(30×1.4+6×1.1)×3.45×0.90]+(2×3.45×1.1+9×1.1)=152+18=170㎏=1.70KN;
RC=680㎏RB=765KN
桁架内外应力图
支点反力Rc=4P=4×170=680㎏=6.80KN
RB=4P=4×170=680㎏=680㎏+85㎏=765㎏
RA=0
“浩宇”桁架节点内应力计算(分析):
节点:
-NAB=RC·1/sina=680×1/0.3987=1706㎏;
+NAF=-NAB·COS=-1706×0.9171=1545㎏
节点:
-NBC=-NAB-P·1/sina=1706-170×1/0.3987
=1706-427=-1279㎏;
+NBG=2.5P·1/sina=2.5×170×1/0.3987=425×1/0.3987=+1066㎏;
节点:
-NCD=-NBC-P·1/sina=-1279-427=-852㎏
+NCH=1.5P·1/sina,41°35’=1.5×170×1/0.6593=255×1/0.6593=387
-NCG=2.5P×170=-425㎏
节点:
+NGH=+NAF-(+NBG·Cosa23°30’)=1545-(1066×0.9111)=1545-978=567㎏;
+NHI=+NGH-(+NCH·Cona41°15’)=627-(387×0.7518)=627-291=+336㎏;
+NCH=387㎏.
节点:
-NDE=-NCD-(1/2P·1/sina23°30’=852-213=-639㎏
+NPI=1/2P·1/sina52°45’=1/2×170×1/0.796=107㎏;
-NDH=1.5P=1.5×170=255㎏
-NCD=-852㎏
节点:
+NHI=NGH-(NCH·cosa52°45’)=567-(387×0.6053)=567-234=333㎏
右侧悬挑三角部分JKLM节点:
N1=1/2P+160=170/2+160=245㎏
+NJL=N1·L1÷h1=245×1.10m/0.40=674㎏
-NKL=+NJL=-674㎏
-NJK=RB=4P+1/2P=4.5×170=765㎏
+NJM=3P·1/sina23°30’+NJL=3×170×1/0.3987+674=1279+674=1953㎏;
各杆件断面,取最大内应力配置:
上弦杆:
NAH=-1706㎏.L0=L·1/COSA23°30’=0.9125×1/0.9171=0.995m≈1.000m,rx=1.39,λ=L0/r=100/1.39=72,?
=0.778需A=1706/1845×0.778=NAB/FC×g=1.19cm2;现选用┓┏2-50×50×3A=2.97×2=5.94cm2>1.19cm2“安全”
下弦杆:
+NAF=+NFG=+1545㎏,A=+NFG/fp=+1545/1845=0.834cm2,现选用┓┏2~40×40×3.A=5.94cm2>0.834cm2
中间斜杆和立杆(复杆)均采用>30×30×3A=1.75cm2,可承压应力-NC=2658~1302㎏>内应力-425~170㎏“安全”拉应力+NP=1.75×1845=3228㎏>内拉力+NJM=+1955㎏;走廊侧柱立杆增加2┏┓30×30×3,A=3.5cm2-N=4100㎏>765㎏桁架各部份均“安全”。
φ
2.二层吊顶及檩、梁、柱强度核算
(1)50厚岩棉夹心板可承强度核算:
跨间La=6.3/5=1.26m,Lb=1.20+0.30=1.50m,板自重Qgn==24×1.2m×1.1=31.68≈32㎏/㎡,吊顶板上部不考虑活荷载,但每块板得每一跨间考虑一个人的施工集中荷载,PN=1.00KN=100㎏;50厚板,在1.4m跨情况下,允许外荷载Qg=200㎏/㎡.
现将集中荷载拆算成均布荷载:
MP=PNL/4=1.00×1.26m/4=31.50㎏-m二层吊顶外力荷载图
Q=8MP/L2=8×31.5×1/1.262×1/1.2=252/1.59×1/1.2=132㎏/1.2m宽,综合外荷载εQ=Qgn+Q=32+132=164㎏/1.2m∠允许外荷【Q】=200×1.4/1.26×1.2=200×1.68/1.512×1.2=267㎏/1.2㎡“安全”。
1.5m跨:
εQ=Qgn+Q=199㎏/1.2㎡;
【Q】1.5=200×1.4/1.50×1.2=224㎏/1.2m·m>199㎏/1.2m·m“安全”。
(2)吊顶檩条:
跨度L=3.45m,用料口30×60×2mm/m,AH=5.975cm2,Wx=11.35cm3[M]=WxFn=11.35×1845=20941㎏-cm=0.20941T-M;[Q]=M8/L2=0.20941×8/3.452=0.141T/M=141㎏/1.26m·m=111㎏/m;>εQ外荷载;
吊顶板及檩自重:
24×1.1×1.26+5×1.1=39㎏/m;
施工荷载折算成均布荷载:
QP=PL/4·8/L2=100×3.45/4×8/3.452=100×2/3.45=57.971㎏/m.
综合外荷载均布重:
εQn=QG+QR=39+58=97㎏/m<允许承载111㎏/m;
(3)吊顶横向主梁:
跨度L=6.0m,用料口80×80×2.5AA=8.88cm2,Wn=21.42cm3,[M]=Wxfn=21.42×1845=39575㎏-cm=0.39575T-m;
P=100+39×3.45=235㎏
P1=100+43×3.45=248㎏
P2=100+100+0.75×27×3.45=270㎏
P3=100+100+0.63×27×3.45=260㎏
主梁反力:
RC=2P+P3=2×235+260=730㎏
RB=2P+P1+P2=2×235+248+270=988㎏
RA=0~270㎏
主梁内应力:
悬臂部位:
-MP=P2la=270×1.50=405㎏-m>[M]=WnFn=21.42×1845=39575㎏-cm=396㎏-m;有点不够,但因有?
根口30×60×2小方管支承。
故仍可用“安全。
”
跨中间:
Mc=2P·1/2L-(P1/2·a+P·1.5a)=2×235×6.3/2-(235×1.26/2+235×1.5×1.26)=1481-589=892㎏-m>Wxfn=396㎏-m;采用矩形管梁较小,核算断面尚不够,但由于梁安装完后,与横隔墙用铝铆钉连结。
50厚的夹心板横隔墙,垂直承力可达N≧1260㎏/m=梁支点需可达Nb=1260×1.26=1588㎏/点,“安全”。
(4)钢管柱(二层部分):
柱高H=2.75m,传至柱顶荷载:
NRC=屋面传来680+吊顶梁传来730+大围天沟积水(0.25×0.25×3.45×1000)=216=1626㎏;NRB=765+988+216=1969㎏;选用管柱口80×80×3,Aa=9.36CM2Vx=3.12cm,X=H0=275/3.12=88.7查表:
Φ=0.676[N]=AaFc?
=9.36×1845×0.676=11.674㎏可承;
fc=NRC/Aa?
=1626/9.36×0.676=273㎏/cm2<1845㎏/cm2“安全;”fCB=NRB/Aa?
=311㎏cm2<1845㎏/cm2“安全”;
钢柱与二层梁、柱连结采用焊接和螺栓连结均可,但不得小于4M14栓。
3.二层钢筋混凝土预制板配件及二层主桁架、付桁架、管柱强度核算:
(1)钢筋混凝土预制板:
规格:
900×450×30m/m,支距L=0.90m-0.03=0.87m,b=0.495m,h1=0.03m=3cm,有砂浆层时h2=3+2=5cm,h01=3-(10+4/2)=1.8cm,
h02=5-(10+4/2)=3.8cm;板内配主筋:
5Φ4(冷板高强钢丝),分布筋5Φ4;主筋Aa=0.126×5=0.63cm2fap=2500㎏/cm2砼C30.fyn=165㎏/cm2,粗砂找平层:
C20·fyn=110㎏/cm2X1=Aa·Fap/bn·fyn=0.63×2500/49.5×165=1575/8167
=0.193cm;有找平层可利用时X2=0.63×2500/49.5×110=1575/5445=0.29cm;
Z1=h01-x/2=1.8-0.2/2=1.7cm;Z2=h02-x2/2=3.8-0.3/2=3.65cm;
a.无找平层情况下,板上部可承外荷:
Q1=[(AaFapz)·8/L2]×2=[(0.63×2500×1.70)×8/0.872]×2=283×2=566㎏/m;
b.有粗砂20厚找平层情况下,可承外荷:
Q2=[(AaFapZ2)·8/L2]×2=[(0.63×2500×3.65)×8/0.872]×2=607.66×2=1215.22㎏/m;
c.板面外荷载:
活荷载Q1=200×1.4=280㎏/㎡.
粗砂浆找平层20厚Q2=(0.02×2000)×1.1=44㎏/㎡
板自重Q3=(0.03×2500)×1.1=83㎏/㎡;∑Q=280+44+83=407㎏/㎡;
d.预制板可承载内力大于外力:
Q1=566>εQ=407;“安全”
(2).付桁架强度核算:
承担楼面呆、活荷重的付桁架,用角钢组合焊接成形,计算长度L=3.45m,高度h=450m/m,有效计算高度kz=420m/m,上、下柱角钢均用2?
30×30×3,中间斜腹杆用“>”30×30×3,
A上、下=3.50cm2,A腹=1.75cm,付梁布置间距@900m/m,楼面活重、呆重及桁架自重Qnpq=(活重200×1.4+板重0.03×2500×1.2+粗砂浆找平层0.02×2000×1.2+塑钢企口板吊顶12+付桁架自重15)×0.9=445×0.9=401㎏/m=4.01KN/m.
付桁架跨中弯矩+Mmax=1/8·QL2=0.125×0.401T×3.452=0.59661T-M,=59661㎏-㎝;
传到主梁上的反力(切力):
V=1/2·QL=1/2×0.4m×3.45m=0.692T=692㎏=6.92KN;
-N上=+M/Z=59667/42=1421㎏=14.21KN;
+N下=+M/Z=59661/42=1421㎏=14.21KN;
±ON=V/sina45°=692/0.7071=979㎏=9.79KN;
Sin=cos=0.7071(审者注:
此法较简化但安全)
付桁架中间设一道横向水平拉杆,用Φ8园钢或L202×3角钢均可,与桁架上弦杆焊结,确保侧向稳定。
侧向L0=3.45/2=1.725m=172.50cm,Vy=1.39cm,单根Vy=0.91cm,λ=L0=Vy=172.5/1.39=124,斜杆λx=60/0.91=66,ρy=0.439,ρx=0.811;上、下柱杆Ln0=84㎝,斜杆L斜=61.6㎝
上弦杆双角钢断面强度:
fc=-N上/A上ρ上=1421/3.5×0.439=925㎏/cm2;
下弦杆双角钢断面强度:
fp=+N下/A下=1421/3.5=406㎏/cm2;
斜腹杆单角钢断面强度:
f腹=-ON/A腹ρx=979/1.75×0.811=690㎏/cm2;
内应力:
fc、fp、f腹均小于﹤钢材单位允许强度[f]=1845㎏/cm2,确保使用要求——“安全”。
焊缝及连结螺栓,须按规定配置。
但安装时,付桁架上弦杆端部必须搁置在主桁架上部,然后用螺栓固定(亦可焊接)。
(3)二层主桁架强度核算:
I此桁架主梁,主要承载楼面付桁架传来之集中荷载,付桁架间距900m/m,靠近走廊需为750m/m,主桁架用角钢组合焊成,“?
”型,桁架主跨计标长度L1=6.0m,悬挑部分L2=1.2m,桁高h=0.50m,几何高Z=h-zy=50-4=46㎝,上、下弦杆件采用“┏┓”、“┗┛”50×46×4.5×7.2m/m,A上A下=10.94cm2,腹杆,斜杆用“┏┓”2-30×30×3和“┏┓”2-30×30×3,A腹=6.18cm2,A斜=3.50cm2,L腹=500m/m,L斜=500×1/sina=48°=500×1/0.7431=673m/m,上、下斜杆计算长度L0=900m/m,上弦杆ry=1.42cm,腹杆rx=1.22,斜杆vx=0.91cm,λ=L0/ry=90/1.42=63.4,ρ=0.826,λ腹=L腹/vx=50/1.22=41,ρ腹=0.923,λ斜=67.3/0.91=74,ρ斜=0.767
Ⅱ、上部传来垂直荷载:
A二层“c”轴柱传来重N1=NRC=1626㎏=16.26KN;
B二层“b”轴柱传来重N2=NRB=1969㎏=19.69KN;
C二层楼面呆、活重传给付桁架支点传来重P=692+主桁架自重(2×8.60×0.9+2×2.42×0.50+2×1.75×1.22)×1.2=692×2+(22.17)×1.2=1384+26.60=1410.60≈1411㎏=14.11KN;
D、同上P1=P·(0.9+0.75)/2×1/0.9=1411×(1.65/2)×1/0.9=1411×0.917=1294㎏=12.94KN;
E、同上P2=P·(0.75+0.625/2)×1/0.9=1411×(1.375/2)×1/0.9=1411×0.764=1078㎏=10.78KN;
F、同上P3=P·0.625/0.90=980㎏=9.8KN;
G、悬臂梁端集中荷:
1/2P3=980/2+(2人=200)=690㎏=6.90KN;
H、二层横隔墙自重G板=2.8×11×1.2=37㎏/m=0.37KN/m;
I、端荷1/2P=1411×1/2=706㎏=7.06KN;
J、左支点反力(切力):
RC=3P+1/2P+N1+墙L/2=3×1411+706+1626+37×6.15/2=4233+706+1626+114=6679㎏=66.79KN/左端(切力VC=6679-1/2P-N1=4349㎏);
K、右支点反力:
RB=墙板L/2+2P+P1+P2+P3+1/2P37+N2=37×6.15M/2+2×1411+1294+1078+980+690+1969=8947㎏=89.47KN/右支端(左切力VB左=2P+P1=2×1411+1294=4116㎏,右切力VB右=P3+1/2P37=980+690=1670㎏;
Ⅲ主桁架跨中最大弯矩+Mmax和“B”支点负弯矩-Mmax;
+Mmax=3P1/2L-[P·(0.45+1.35+2.25)]=3×1411×1/2×6.15-[1411×4.05]=13017-5715=7302㎏-m=73.02KN-M;=7.302T-m;
-Mmaxb=P3a1+1/2P37a2=980×0.625+690×1.225m=-612.50+845.25=-1457.75㎏-m=14.5775KN-m=1.47575T-m;
Ⅳ上、下弦杆受压、受拉和腹杆、斜杆受切:
-NC、+NP、±ON;
-NC=1/8·Mmax=1/0.46×7.302=15.874T=158.74KN;
+NP=1/8·Mmax=1/0.46×7.302=15.874T=158.74KN;
±ON左=±VC左/sina·48°=4.349/0.7431=5853F=58.53KN;
±ON右=-VB左/sina48°=4.116/0.7431=5.539T=53.39KN;
悬臂杆上弦:
+NBP=-Mmax/Z1=1.47575/0.30=4.91916T=49.19KN,杆下弦=+NBC=-Mmax/Z=1.47575/0.30=4.91916T=49.19KN.
Ⅴ.上、下弦杆,腹杆、斜杆及悬臂杆内力强度核算:
上弦杆fC=-NC/A上ρ上=-15874/10.94×0.826=1757㎏/cm2<1845㎏/cm2;
下弦杆fP=+NP/A下=+15874/10.94=1451㎏/cm2<1845㎏/cm2
腹杆fC腹=-P/A腹ρ腹=-1411/6.18×0.923=248㎏/cm2<1845㎏/cm2
斜杆左fC左=-ON左/A斜·ρ斜=-5853/3.5×0.767=2180>845㎏/cm2
斜杆右fB左=+ON右/A斜=+5539/3.5=1583㎏/cm2<1845㎏/cm2
悬臂上弦:
fB右=+NBP/A上=-4919/10.94=450㎏/cm2<1845㎏/cm2
同上下弦:
fB右=-NBC/A下·ρ=-4919/10.94×0.826=544㎏/cm2<1845㎏/cm2
主桁架核算结果,构件断面均符合强度要求,唯左支点第一根斜杆断面较小,须换成“┏┓”2-402×4杆件。
其它杆件均可符合使用。
横向端头板厚改为δ=6~8m/m,连结螺栓由原来4m12改为4m16,这样桁架端部,支承反力可确保安全。
(审者注:
此桁架内应力分析计算简便,但更安全)。
(4)二层管型钢柱:
管柱断面“□”100×100×3.H=H0=315cm,γx=3.94,A=11.85cm2,λ=H0/γn=315/3.94=79.95,查表ρ=0.731上部由梁传下纵向垂直荷载:
最大Rbmax=8947㎏,最小RCmin=6679㎏;
管柱可承外荷载:
fcmax=Afcρ=11.85×1845×0.731=15982㎏=159.82KN>上部垂直外力;K=fcmax/Rbmax=15982/8947=1.786≈1.8.
管柱底板用-200×200×6~8m/m.焊接6m/m,与楼面梁连结的膨胀螺栓用4M14~16Lm≧150m/m。
ψω
4.横隔墙抗风强度核算:
(1)风载承力图形
(2)WK=B2·WS·WZ·W0=1.0×1.3×1.0×70=91㎏/cm2;=0.91KN/㎡;
取计算受风面宽度为b=B/2×2=3.45/2×2=3.45m;受风面高度(取正面檐口高)H=3.15m+2.75m+0.30=6.20m;背面吸风面H背=6.20+1.47=7.67m;建筑结构“C-B”宽度Lm=6.30m;
传到“B”点之抗风垂直建筑物自重(用以克制风力移位):
NGB=(屋面板及浩宇桁架净重77×0.9)+(正面墙板10.5×3.45×6.20m×0.9+横墙板10×5.90×3.075m×0.9)+(楼面板及抹面层115×3.45×4.275×0.9)+(钢配件200×0.9)=70+365+1526+180=2141㎏.
由在面风向左吹动引起向左倾覆弯矩┌M左=0.8×0.091×3.45×6.20?
×1/2=4.8273T-M;由屋面、房架、墙面、横墙、楼面、钢构件净重自重克制的抗风抗拒┐M右=NGB·LC-B=2.141T×6.30m=13.4883T-M=134.883KN-M;倾覆安全系数K=M右┐/M左┌=13.4883/4.8275=2.70>1.50“安全”。
﹤抗风稳定,可靠安全﹥。
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