1、*广告牌钢结构设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 一.3米高广告牌钢结构设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-1999钢结构设计规范 GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高处作业吊蓝 GB19155-2003工程抗震术语标准 JGJ/T97-95混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构设计规范 GB50010-2002混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG160-2004建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003建筑钢结构焊2、接技术规程 JGJ81-2002建筑隔声评价标准 GB/T50121-2005建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑工程预应力施工规程 CECS180：2005建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006年版、局部修订)建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑抗震设计规范 GB50011-2001(2008年版)建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000年版)冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85-20021.2 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢3、管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-1984不锈钢冷轧钢板及钢带 GB/T3280-2007不锈钢热轧钢板及钢带 GB/T4237-2007不锈钢丝 GB/T4240-93建筑用不锈钢绞线 JG/T200-2007不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金钢焊条 GB/T5118-1995低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头 JG/T201-2007耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T0961997合金结构钢 GB4、/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 GB/T5117-1999碳素结构钢 GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-2007优质碳素结构钢 GB/T699-1999预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB/T14370-20001.3 建筑结构静力计算手册(第二版)1.4 土建图纸：2 基本参数2.1 广告牌所在地区： 福州地区；2.2 地面粗糙度分类等级： 按建筑结构荷载规范(GB50009-205、01) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。3 广告牌荷载计算3.1 广告牌的荷载作用说明：广告牌承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重：包括广告布、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照400N/m2估算：(2)风荷载：是垂直作用于广告牌表面的荷载，按GB50009采用；(3)雪荷载：是指广告牌水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指广告牌水平投影面上的活荷载，6、按GB50009，可按500N/m2采用； 在实际工程的广告牌结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式，取用其最大值： A：考虑正风压时： a.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合： Sk+=1.35Gk+0.61.4wk+0.71.4Sk(或Qk) b.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合： Sk+=1.2Gk+1.4wk+0.71.4Sk(或Qk) B：考虑负风压时： 按下面公式进行荷载组合： Sk-=1.0Gk+1.4wk3.2 风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk+=gzzs1+w0 7.1.1-7、2GB50009-2001 2006年版 wk-=gzzs1-w0上式中： wk+：正风压下作用在广告牌上的风荷载标准值(MPa)； wk-：负风压下作用在广告牌上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：3m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/8、10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于B类地形，3m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(Z/10)-0.16)=1.9691 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地： z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于B类地形，3m高度处风压高度变化系数： z=1.000(Z/10)0.32=1 s1：局部风压体型系数，对于广告牌结9、构，按规范，计算正风压时，取s1+=1.3；计算负风压时，取s1-=-2.0； 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期510、0年，福州地区取0.0007MPa；(1)计算龙骨构件的风荷载标准值： 龙骨构件的从属面积： A=31.5=4.5m2 LogA=0.653 sA1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =1.13 sA1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.739 wkA+=gzzsA1+w0 =1.969111.130.0007 =0.001558MPa wkA-=gzzsA1-w0 =1.969111.7390.0007 =0.002397MPa(2)计算广告布部分的风荷载标准值： 广告布构件的从属面积： A=1.51.5=2.25m2 LogA=0.11、352 sB1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =1.208 sB1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.859 wkB+=gzzsB1+w0 =1.969111.2080.0007 =0.001665MPa wkB-=gzzsB1-w0 =1.969111.8590.0007 =0.002562MPa3.3 风荷载设计值计算： wA+：正风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA+：正风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA-：负风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA-：12、负风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA+=1.4wkA+ =1.40.001558 =0.002181MPa wA-=1.4wkA- =1.40.002397 =0.003356MPa wB+：正风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载设计值(MPa)； wkB+：正风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载标准值(MPa)； wB-：负风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载设计值(MPa)； wkB-：负风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载标准值(MPa)； wB+=1.4wkB+ =1.40.001665 =0.002331MPa wB-=1.4wkB- =1.40.013、02562 =0.003587MPa3.4 雪荷载标准值计算： Sk：作用在广告牌上的雪荷载标准值(MPa) S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001取值，福州地区50年一遇最大积雪的自重：0MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2001，为2.0。 根据GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =2.00 =0MPa3.5 雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40 =0MPa3.6 广告牌面活荷载设计值： Q：广告牌面活荷载设计值(MPa)； Qk：广告牌面活荷载标准值取：500N/m2 Q=14、1.4Qk =1.4500/1000000 =0.0007MPa 因为SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！3.7 广告牌构件恒荷载设计值： G+：正压作用下广告牌构件恒荷载设计值(MPa)； G-：负压作用下广告牌构件恒荷载设计值(MPa)； Gk：广告牌结构平均自重取0.0004MPa； 因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以： G+=1.2Gk =1.20.0004 =0.00048MPa G-=Gk =0.0004MPa3.8 选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算： SkA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(15、MPa)； SkA+=Gk+wkA+0.7Qk =0.002308MPa SA+=G+wA+0.7Q =0.003151MPa SkB+：正风压作用下的广告布的荷载标准值组合(MPa)； SB+：正风压作用下的广告布的荷载设计值组合(MPa)； SkB+=Gk+wkB+0.7Qk =0.002415MPa SB+=G+wB+0.7Q =0.003301MPa(2)负风压的荷载组合计算： SkA-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA-=Gk+wkA- =0.001997MPa SA-=G-+wA- =1.0Gk+1.4w16、kA- =0.002956MPa SkB-：负风压作用下的广告布的荷载标准值组合(MPa)； SB-：负风压作用下的广告布的荷载设计值组合(MPa)； SkB-=Gk+wkB- =0.002162MPa SB-=G-+wB- =1.0Gk+1.4wkB- =0.003187MPa(3)最不利荷载选取： SkA：作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SA：作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合(MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)： SkA=0.002308MPa SA=0.003151MPa SkB：作用在广告布上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SB：作用在广17、告布上的最不利荷载设计值组合(MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)： SkB=0.002415MPa SB=0.003301MPa4 广告牌杆件计算基本参数： 1：计算点标高：3m； 2：力学模型：悬臂梁； 3：荷载作用：均布荷载(有拉杆作用)； 4：悬臂总长度：L=3000mm，受力模型图中a=50mm，b=2950mm； 5：拉杆截面面积：309mm2 6：分格宽度：B=1500mm； 7：悬臂梁材质：Q235；本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算：4.1 结构的受力分析：(1)荷载集度计算： qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分布)(N/mm)； q：18、组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； Sk：组合荷载标准值(MPa)； S：组合荷载设计值(MPa)； B：分格宽度(mm)； qk=SkB =0.0023081500 =3.462N/mm q=SB =0.0031511500 =4.727N/mm(2)拉杆轴力计算： 由于拉杆在广告牌外力作用下在铰接点产生的位移量在垂直方向上的矢量代数和等于拉杆在轴力作用下产生的位移量在垂直方向上的矢量即： P：拉杆作用力在垂直方向上的分力(N)； qL4(3-4a/L+(a/L)4)/24EI-Pb3/3EI=PL拉杆/EA E：材料的弹性模量，为206000MPa； L拉杆：拉杆19、的长度； A：拉杆截面面积(mm2)； P=qL4A(3-4a/L+(a/L)4)/8(Ab3+3L拉杆I) =5453.909N拉杆的轴向作用力为： N=P/sin =7716.065N(3)广告牌杆件截面最大弯矩处(距悬臂端距离为x处)的弯矩设计值计算： Mmax：悬臂梁最大弯矩设计值(Nmm)； x：距悬臂端距离为x处(最大弯矩处)； q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； L：悬臂总长度(mm)； a、b：长度参数，见模型图(mm)； 经过计算机的优化计算，得： x=3000mm |Mmax|=|P(x-a)-qx2/2| =5182468.45Nmm4.2 20、选用材料的截面特性：(1)悬臂杆件的截面特性： 材料的抗弯强度设计值：f=215MPa； 材料弹性模量：E=206000MPa； 主力方向惯性矩：I=1679250mm4； 主力方向截面抵抗矩：W=25835mm3； 塑性发展系数：=1.05；(2)拉杆杆件的截面特性： 拉杆的截面面积：A=309mm2； 材料的抗压强度设计值：f1=215MPa； 材料的抗拉强度设计值：f2=215MPa； 材料弹性模量：E=206000MPa；4.3 梁的抗弯强度计算：抗弯强度应满足： NL/A+Mmax/Wf上式中： NL：梁受到的轴力(N)； A：梁的截面面积(mm3)； Mmax：悬臂梁的最大弯矩设计21、值(Nmm)； W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.05； f：材料的抗弯强度设计值，取215MPa；则： NL=Pctg =5458.254N NL/A+Mmax/W=5458.254/924+5182468.45/1.05/25835 =196.954MPa215MPa悬臂梁抗弯强度满足要求。4.4 拉杆的抗拉(压)强度计算：校核依据： 对于受拉杆件，校核：N/Af 对于受压杆件，需要进行稳定性计算，校核：N/Af其中： ：轴心受压柱的稳定系数，查表6.3.8102-2003及表C.2GB50017-2003取值； i：截面回转半径，i=(I/A)0.5； 22、：构件的长细比，不宜大于250，=L/i； 因为风荷载是正风压荷载，所以，拉杆是承受拉力的。校核依据： N/A215MPa N/A=7716.065/309 =24.971MPa215MPa拉杆的抗拉强度满足要求。4.5 梁的挠度计算：主梁的最大挠度可能在2点出现，其一是C点，另一点可能在AB段之间，下面分别计算：(1)C点挠度的验算： dfp：集中力作用下的C点挠度(mm)； dfq：均布荷载作用下的C点挠度(mm)； dfc：组合荷载作用下的C点挠度(mm)； dfp=Pb2L(3-b/L)/6EI =138.348mm dfq=qL4/8EI =138.356mm dfc=|dfp-df23、q| =|138.348-138.356| =0.008mm df,lim：按规范要求，悬臂杆件的挠度限值(mm)； df,lim=2L/250=24mm dfc=0.008mmdf,lim=24mm悬臂梁杆件C点的挠度满足要求!(2)AB段最大挠度的验算： dfx：悬臂梁AB段挠度计算值(mm)； x：距固定端距离为x处(最大挠度处)； 经过计算机的优化计算，得： x=1261mm dfx=|qL4(3-4x/L+(x/L)4)/24EI-Pb3(2-3(x-a)/b+(x-a)3/b3)/6EI| =5.748mm dfx=5.748mmdf,lim=24mm悬臂梁杆件AB段的挠度满足要求24、!5 广告牌焊缝计算基本参数： 1：焊缝高度：hf=4mm； 2：焊缝有效截面抵抗矩：W=76970mm3； 3：焊缝有效截面积：A=2532.4mm2；5.1 受力分析： V：固端剪力(N)； NL：轴力(mm)，拉为正、压为负； M：固端弯矩(Nmm)； |V|=|P-qL| =|5453.909-4.7273000| =8727.091N NL=5458.254N |M|=|Pb-qL2/2| =5182468.45Nmm5.2 焊缝校核计算：校核依据： (f/f)2+f2)0.5ffw 7.1.3-3GB50017-2003上式中： f：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(M25、Pa)； f：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22； f：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； (f/f)2+f2)0.5 =(M/1.22W+NL/1.22A)2+(V/A)2)0.5 =(5182468.45/1.22/76970+5458.254/1.22/2532.4)2+(8727.091/2532.4)2)0.5 =57.06MPa 57.06MPaffw=160MPa焊缝强度能满足要求。6 广告牌埋件计算(后锚固结构)6.1 校核处埋件受力分析： V：剪力设计值(N)； N：轴向拉(压)力设计值(N)，本处为轴向压力26、； M：根部弯矩设计值(Nmm)；根据前面的计算，得： N=5458.254N V=8727.091N M=5182468.45Nmm6.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算： 按5.2.2JGJ145-2004规定，在轴心拉力和弯矩共同作用下(下图所示)，进行弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算：1：当N/n-My1/yi20时：Nsdh=N/n+My1/yi22：当N/n-My1/yi20时：Nsdh=(NL+M)y1/yi/2在上面公式中：M：弯矩设计值；Nsdh：群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值；y1，yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；y1/，yi/：锚栓1及i27、至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；L：轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；在本例中：N/n-My1/yi2=5458.254/6-5182468.45250/375000=-2545.27因为： -2545.270所以： Nsdh=(NL+M)y1/yi/2=4364.688N按JGJ102-2003的5.5.7中第七条规定，这里的Nsdh再乘以2就是现场实际拉拔应该达到的值。6.3 群锚受剪内力计算： 按5.3.1JGJ145-2004规定，当边距c10hef时，所有锚栓均匀分摊剪切荷载； 当边距c10hef时，部分锚栓分摊剪切荷载；其中：hef：锚栓的有效锚固深度；c：锚栓与混凝土基28、材之间的距离；本例中：c=300mm10hef=800mm所以部分螺栓受剪，承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vsdh=V/m=2909.03N6.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算：NRd,s=kNRk,s/RS,N 6.1.2-1JGJ145-2004NRk,s=Asfstk 6.1.2-2JGJ145-2004上面公式中：NRd,s：锚栓钢材破坏时的受拉承载力设计值；NRk,s：锚栓钢材破坏时的受拉承载力标准值； k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5JGJ145-2004选取；As：锚栓应力截面面积；fstk：锚栓极限抗拉强度标准值；RS,N：锚栓钢材受拉破坏承载力分项系数；29、NRk,s=Asfstk =78.54800 =62832NRS,N=1.2fstk/fyk1.4 表4.2.6JGJ145-2004fyk：锚栓屈服强度标准值； RS,N=1.2fstk/fyk =1.2800 /600=1.6 取：RS,N=1.6 NRd,s=kNRk,s/RS,N =162832/1.6 =39270NNsdh=4364.688N锚栓钢材受拉破坏承载力满足设计要求！6.5 混凝土锥体受拉破坏承载力计算： 因锚固点位于结构受拉面，而该结构为普通混凝土结构，故锚固区基材应判定为开裂混凝土。混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值NRd,c应按下列公式计算： NRd,c=kNR30、k,c/Rc,NNRk,c=NRk,c0Ac,N/Ac,N0s,Nre,Nec,Nucr,N在上面公式中：NRd,c：混凝土锥体破坏时的受拉承载力设计值；NRk,c：混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值； k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5JGJ145-2004选取； Rc,N：混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004采用，取2.15； NRk,c0：开裂混凝土单锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值； NRk,c0=7.0fcu,k0.5hef1.5(膨胀及扩孔型锚栓) 6.1.4JGJ145-2004 NRk,c0=3.0fcu,k031、.5(hef-30)1.5(化学锚栓) 6.1.4条文说明JGJ145-2004其中： fcu,k：混凝土立方体抗压强度标准值，当其在45-60MPa间时，应乘以降低系数0.95； hef：锚栓有效锚固深度； NRk,c0=7.0fcu,k0.5hef1.5 =25043.961NAc,N0：混凝土破坏锥体投影面面积，按6.1.5JGJ145-2004取； scr,N：混凝土锥体破坏情况下，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间矩。 scr,N=3hef =380 =240mmAc,N0=scr,N2 =2402 =57600mm2Ac,N：混凝土实有破坏锥体投影面积，按632、.1.6JGJ145-2004取：Ac,N =(c1+s1+0.5scr,N)(c2+s2+0.5scr,N)其中： c1、c2：方向1及2的边矩； s1、s2：方向1及2的间距； ccr,N：混凝土锥体破坏时的临界边矩，取ccr,N=1.5hef=1.580=120mm； c1ccr,N c2ccr,N s1scr,N s2scr,NAc,N=(c1+s1+0.5scr,N)(c2+s2+0.5scr,N) =(120+240+0.5240)(120+240+0.5240) =230400mm2s,N：边矩c对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.7JGJ145-2004采用： s,N=0.733、+0.3c/ccr,N1 (膨胀及扩孔型锚栓) 6.1.7JGJ145-2004 s,N=1 (化学锚栓) 6.1.7条文说明JGJ145-2004其中c为边矩，当为多个边矩时，取最小值，且需满足cmincccr,N，按6.1.11JGJ145-2004： 对于膨胀型锚栓(双锥体) cmin=3hef 对于膨胀型锚栓 cmin=2hef 对于扩孔型锚栓 cmin=hefs,N=0.7+0.3c/ccr,N1 =0.7+0.3120/120 =1所以，s,N取1。re,N：表层混凝土因为密集配筋的广告布作用对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.8JGJ145-2004采用，当锚固区钢筋间距s1534、0mm或钢筋直径d10mm且s100mm时，取1.0；re,N=0.5+hef/2001 =0.5+80/200 =0.9所以，re,N取1。ec,N：荷载偏心eN对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.9JGJ145-2004采用； ec,N=1/(1+2eN/scr,N)=1ucr,N：未裂混凝土对受拉承载力的提高系数，按规范对于非化学锚栓取1.4，对化学锚栓取2.44；把上面所得到的各项代入，得：NRk,c=NRk,c0Ac,N/Ac,N0s,Nre,Nec,Nucr,N =25043.961230400/576001111.4 =140246.182N NRd,c=kNRk,c/Rc,N35、 =0.7140246.182/2.15 =45661.548NNsdg=5458.254N所以，群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求！6.6 混凝土劈裂破坏承载力计算： NRd,sp=kNRk,sp/Rsp 6.1.11-1JGJ145-2004 NRk,sp=h,spNRk,c 6.1.11-2JGJ145-2004 h,sp=(h/2hef)2/31.5 6.1.11-3JGJ145-2004上面公式中： NRd,sp：混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值； NRk,sp：混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值； k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5JGJ145-2004选取； NRk36、,c：混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；Rsp：混凝土劈裂破坏受拉承载力分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004取2.15；h,sp：构件厚度h对劈裂承载力的影响系数；NRk,c=NRk,c0Ac,N/Ac,N0s,Nre,Nec,Nucr,N其中： NRk,c0=25043.961对于扩孔型锚栓： ccr,sp=2hef=160对于膨胀型锚栓： ccr,sp=3hef=240scr,sp=2ccr,sp=480 c1ccr,sp c2ccr,sp s1scr,sp s2scr,spAc,N=(c1+s1+0.5scr,sp)(c2+s2+0.5scr,sp) =(240+480+0.37、5480)(20+480+0.5480) =710400mm2 Ac,N0=(scr,sp)2 =(480)2 =230400mm2s,N：边矩c对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.7JGJ145-2004采用： s,N=0.7+0.3c/ccr,sp 1 (膨胀及扩孔型锚栓) 6.1.7JGJ145-2004其中c为边矩，当为多个边矩时，取最小值，且需满足cmincccr,sp，按6.1.11JGJ145-2004： 对于膨胀型锚栓(双锥体) cmin=3hef 对于膨胀型锚栓 cmin=2hef 对于扩孔型锚栓 cmin=hefs,N=0.7+0.3c/ccr,sp1 =0.7+0.3238、40/240 =11所以，s,N取1。 ec,N=1ucr,N：未裂混凝土对受拉承载力的提高系数，按规范对于非化学锚栓取1.4，对化学锚栓取2.44；把上面所得到的各项代入，得：NRk,c=NRk,c0Ac,N/Ac,N0s,Nre,Nec,Nucr,N =25043.961710400/2304001111.4 =108106.432N h,sp=(h/2hef)2/3 =(300/2/80)2/3 =1.5211.5所以，h,sp=1.5NRk,sp=h,spNRk,c =1.5108106.432 =162159.648N NRd,sp=kNRk,sp/Rsp =0.7162159.6439、8/2.15 =52796.164NNsdg=5458.254N所以，混凝土劈裂破坏承载力满足设计要求！6.7 锚栓钢材受剪破坏承载力计算： VRd,s=kVRk,s/Rs,V 6.2.2-1JGJ145-2004其中： VRd,s：钢材破坏时的受剪承载力设计值； VRk,s：钢材破坏时的受剪承载力标准值； k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5JGJ145-2004选取； Rs,V：钢材破坏时的受剪承载力分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004选用： Rs,V=1.2fstk/fyk 表4.2.6JGJ145-2004按规范，该系数要求不小于1.25、fstk800MPa、f40、yk/fstk0.8；对本例， Rs,V=1.2fstk/fyk 表4.2.6JGJ145-2004=1.2800/600=1.6实际选取Rs,V=1.6； VRk,s=0.5Asfstk 6.2.2-2JGJ145-2004 =0.578.54800 =31416N VRd,s=kVRk,s/Rs,V =131416/1.6 =19635NVsdg=8727.091N所以，锚栓钢材受剪破坏承载力满足设计要求！6.8 混凝土楔形体受剪破坏承载力计算： VRd,c=kVRk,c/Rc,V 6.2.3-1JGJ145-2004VRk,c=VRk,c0Ac,V/Ac,V0s,Vh,Va,Vec,Vu41、cr,V 6.2.3-2JGJ145-2004在上面公式中： VRd,c：构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力设计值；VRk,c：构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力标准值； k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5JGJ145-2004选取； Rc,V：构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004采用，取1.8； VRk,c0：混凝土理想楔形体破坏时的受剪承载力标准值，按6.2.4JGJ145-2004采用； Ac,V0：单锚受剪，混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积，按6.2.5JGJ145-2004采用； Ac,V：群锚受剪，混凝土理想楔形体破坏时在侧42、向的投影面积，按6.2.6JGJ145-2004采用； s,V：边距比c2/c1对受剪承载力的影响系数，按6.2.7JGJ145-2004采用； h,V：边厚比c1/h对受剪承载力的影响系数，按6.2.8JGJ145-2004采用； a,V：剪切角度对受剪承载力的影响系数，按6.2.9JGJ145-2004采用； ec,V：偏心荷载对群锚受剪承载力的降低影响系数，按6.2.10JGJ145-2004采用； fucr,V：未裂混凝土级锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数，按6.2.11JGJ145-2004采用；下面依次对上面提到的各参数计算：c1=120mmc2=120mms,V=0.7+0.343、c2/1.5c11 6.2.7JGJ145-2004 =0.7+0.3120/1.5/120 =0.91取： s,V=0.9VRk,c0=0.45(dnom)0.5(lf/dnom)0.2(fcu,k)0.5c11.5 6.2.4JGJ145-2004其中：dnom：锚栓外径(mm)；lf：剪切荷载下锚栓有效长度，取lfhef，且lf8d，本处取80mm； VRk,c0=0.45(dnom)0.5(lf/dnom)0.2(fcu,k)0.5c11.5 =0.45(10)0.5(80/10)0.2(25)0.51201.5 =14176.61NAc,V0=4.5c12 6.2.5JGJ145-244、004 =4.51202 =64800mm2Ac,V=(1.5c1+s2+c2)h 6.2.6-3JGJ145-2004 =(1.5120+240+120)300 =162000h,V=(1.5c1/h)1/31 6.2.8JGJ145-2004 =(1.5120/300)1/3 =0.8431取： h,V=1 a,V=1.0 ec,V=1/(1+2eV/3c1)1 =1/(1+20/3/120) =1=1取ec,V=1按规范6.2.11JGJ145-2004要求，根据锚固区混凝土和配筋情况，ucr,V=1.2把上面各结果代入，得到群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力标准值为： VRk,c=VRk45、,c0Ac,V/Ac,V0s,Vh,Va,Vec,Vucr,V =14176.61 162000/648000.91111.2 =38276.847N VRd,c=kVRk,c/Rc,V =0.638276.847/1.8 =12758.949NVsdg=8727.091N所以，群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力满足计算要求！6.9 混凝土剪撬破坏承载能力计算： VRd,cp=KVRk,cp/Rc,p 6.2.12-1JGJ145-2004VRk,cp=kNRk,c 6.2.12-2JGJ145-2004在上面公式中： K：地震作用下承载力降低系数； VRd,cp：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设46、计值； VRk,cp：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值；Rc,p：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004取1.8； k：锚固深度hef对VRk,cp的影响系数，当hef300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于B类地形，6m高度处风压高度变化系数： z=1.000(Z/10)0.32=1 s1：局部风压体型系数，对于广告牌结构，按规范，计算正风压时，取s1+=1.3；计算负风压时，取s1-=-2.0； 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于47、围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，福州地区取0.0007MPa；(1)计算龙骨构件的风荷载标准值： 龙骨构件的从属面积： A=61.5=9m2 Log48、A=0.954 sA1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =1.052 sA1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.618 wkA+=gzzsA1+w0 =1.855811.0520.0007 =0.001367MPa wkA-=gzzsA1-w0 =1.855811.6180.0007 =0.002102MPa(2)计算广告布部分的风荷载标准值： 广告布构件的从属面积： A=1.51.5=2.25m2 LogA=0.352 sB1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =1.208 sB1-(A)=s1-(1)+s49、1-(10)-s1-(1)logA =1.859 wkB+=gzzsB1+w0 =1.855811.2080.0007 =0.001569MPa wkB-=gzzsB1-w0 =1.855811.8590.0007 =0.002415MPa8.3 风荷载设计值计算： wA+：正风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA+：正风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA-：负风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA-：负风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA+=1.4wkA+ =1.40.001367 =0.001950、14MPa wA-=1.4wkA- =1.40.002102 =0.002943MPa wB+：正风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载设计值(MPa)； wkB+：正风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载标准值(MPa)； wB-：负风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载设计值(MPa)； wkB-：负风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载标准值(MPa)； wB+=1.4wkB+ =1.40.001569 =0.002197MPa wB-=1.4wkB- =1.40.002415 =0.003381MPa8.4 雪荷载标准值计算： Sk：作用在广告牌上的雪荷载标准值(MPa) S0：基本雪51、压，根据现行GB50009-2001取值，福州地区50年一遇最大积雪的自重：0MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2001，为2.0。 根据GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =2.00 =0MPa8.5 雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40 =0MPa8.6 广告牌面活荷载设计值： Q：广告牌面活荷载设计值(MPa)； Qk：广告牌面活荷载标准值取：500N/m2 Q=1.4Qk =1.4500/1000000 =0.0007MPa 因为SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！8.7 广告52、牌构件恒荷载设计值： G+：正压作用下广告牌构件恒荷载设计值(MPa)； G-：负压作用下广告牌构件恒荷载设计值(MPa)； Gk：广告牌结构平均自重取0.0004MPa； 因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以： G+=1.2Gk =1.20.0004 =0.00048MPa G-=Gk =0.0004MPa8.8 选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算： SkA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA+=Gk+wkA+0.7Qk =0.002117MPa SA+=G+wA+0.7Q =0.002884M53、Pa SkB+：正风压作用下的广告布的荷载标准值组合(MPa)； SB+：正风压作用下的广告布的荷载设计值组合(MPa)； SkB+=Gk+wkB+0.7Qk =0.002319MPa SB+=G+wB+0.7Q =0.003167MPa(2)负风压的荷载组合计算： SkA-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA-=Gk+wkA- =0.001702MPa SA-=G-+wA- =1.0Gk+1.4wkA- =0.002543MPa SkB-：负风压作用下的广告布的荷载标准值组合(MPa)； SB-：负风压作用下的广告布54、的荷载设计值组合(MPa)； SkB-=Gk+wkB- =0.002015MPa SB-=G-+wB- =1.0Gk+1.4wkB- =0.002981MPa(3)最不利荷载选取： SkA：作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SA：作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合(MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)： SkA=0.002117MPa SA=0.002884MPa SkB：作用在广告布上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SB：作用在广告布上的最不利荷载设计值组合(MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)： SkB=0.002319MP55、a SB=0.003167MPa9 广告牌杆件计算基本参数： 1：计算点标高：6m； 2：力学模型：悬臂梁； 3：荷载作用：均布荷载(有拉杆作用)； 4：悬臂总长度：L=6000mm，受力模型图中a=1000mm，b=5000mm； 5：拉杆截面面积：5856mm2 6：分格宽度：B=1500mm； 7：悬臂梁材质：Q235；本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算：9.1 结构的受力分析：(1)荷载集度计算： qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分布)(N/mm)； q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； Sk：组合荷载标准值(MPa)； S：组合荷载设计值(56、MPa)； B：分格宽度(mm)； qk=SkB =0.0021171500 =3.176N/mm q=SB =0.0028841500 =4.326N/mm(2)拉杆轴力计算： 由于拉杆在广告牌外力作用下在铰接点产生的位移量在垂直方向上的矢量代数和等于拉杆在轴力作用下产生的位移量在垂直方向上的矢量即： P：拉杆作用力在垂直方向上的分力(N)； qL4(3-4a/L+(a/L)4)/24EI-Pb3/3EI=PL拉杆/EA E：材料的弹性模量，为206000MPa； L拉杆：拉杆的长度； A：拉杆截面面积(mm2)； P=qL4A(3-4a/L+(a/L)4)/8(Ab3+3L拉杆I) =1357、053.489N拉杆的轴向作用力为： N=P/sin =26118.987N(3)广告牌杆件截面最大弯矩处(距悬臂端距离为x处)的弯矩设计值计算： Mmax：悬臂梁最大弯矩设计值(Nmm)； x：距悬臂端距离为x处(最大弯矩处)； q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； L：悬臂总长度(mm)； a、b：长度参数，见模型图(mm)； 经过计算机的优化计算，得： x=6000mm |Mmax|=|P(x-a)-qx2/2| =12600555Nmm9.2 选用材料的截面特性：(1)悬臂杆件的截面特性： 材料的抗弯强度设计值：f=215MPa； 材料弹性模量：E=206058、00MPa； 主力方向惯性矩：I=88134270mm4； 主力方向截面抵抗矩：W=590671mm3； 塑性发展系数：=1.05；(2)拉杆杆件的截面特性： 拉杆的截面面积：A=5856mm2； 材料的抗压强度设计值：f1=215MPa； 材料的抗拉强度设计值：f2=215MPa； 材料弹性模量：E=206000MPa；9.3 梁的抗弯强度计算：抗弯强度应满足： NL/A+Mmax/Wf上式中： NL：梁受到的轴力(N)； A：梁的截面面积(mm3)； Mmax：悬臂梁的最大弯矩设计值(Nmm)； W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.05； f：材料的抗弯强度59、设计值，取215MPa；则： NL=Pctg =22623.172N NL/A+Mmax/W=22623.172/8256+12600555/1.05/590671 =23.057MPa215MPa悬臂梁抗弯强度满足要求。9.4 拉杆的抗拉(压)强度计算：校核依据： 对于受拉杆件，校核：N/Af 对于受压杆件，需要进行稳定性计算，校核：N/Af其中： ：轴心受压柱的稳定系数，查表6.3.8102-2003及表C.2GB50017-2003取值； i：截面回转半径，i=(I/A)0.5； ：构件的长细比，不宜大于250，=L/i； 因为风荷载是正风压荷载，所以，拉杆是承受拉力的。校核依据： N/60、A215MPa N/A=26118.987/5856 =4.46MPa215MPa拉杆的抗拉强度满足要求。9.5 梁的挠度计算：主梁的最大挠度可能在2点出现，其一是C点，另一点可能在AB段之间，下面分别计算：(1)C点挠度的验算： dfp：集中力作用下的C点挠度(mm)； dfq：均布荷载作用下的C点挠度(mm)； dfc：组合荷载作用下的C点挠度(mm)； dfp=Pb2L(3-b/L)/6EI =38.945mm dfq=qL4/8EI =38.6mm dfc=|dfp-dfq| =|38.945-38.6| =0.345mm df,lim：按规范要求，悬臂杆件的挠度限值(mm)； df,61、lim=2L/250=48mm dfc=0.345mmdf,lim=48mm悬臂梁杆件C点的挠度满足要求!(2)AB段最大挠度的验算： dfx：悬臂梁AB段挠度计算值(mm)； x：距固定端距离为x处(最大挠度处)； 经过计算机的优化计算，得： x=3071mm dfx=|qL4(3-4x/L+(x/L)4)/24EI-Pb3(2-3(x-a)/b+(x-a)3/b3)/6EI| =0.732mm dfx=0.732mmdf,lim=48mm悬臂梁杆件AB段的挠度满足要求!10 广告牌焊缝计算基本参数： 1：焊缝高度：hf=6mm； 2：焊缝有效截面抵抗矩：W=76970mm3； 3：焊缝有效62、截面积：A=2532.4mm2；10.1 受力分析： V：固端剪力(N)； NL：轴力(mm)，拉为正、压为负； M：固端弯矩(Nmm)； |V|=|P-qL| =|13053.489-4.3266000| =12902.511N NL=22623.172N |M|=|Pb-qL2/2| =12600555Nmm10.2 焊缝校核计算：校核依据： (f/f)2+f2)0.5ffw 7.1.3-3GB50017-2003上式中： f：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； f：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22； f：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)63、； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； (f/f)2+f2)0.5 =(M/1.22W+NL/1.22A)2+(V/A)2)0.5 =(12600555/1.22/76970+22623.172/1.22/2532.4)2+(12902.511/2532.4)2)0.5 =141.601MPa 141.601MPaffw=160MPa焊缝强度能满足要求。11 广告牌埋件计算(土建预埋)11.1 校核处埋件受力分析： V：剪力设计值(N)； N：轴向拉(压)力设计值(N)，本处为轴向压力； M：根部弯矩设计值(Nmm)；根据前面的计算，得： N=22623.172N V=12902.511N64、 M=12600555Nmm11.2 埋件计算：校核依据，根据JGJ102-2003的规定，锚筋的总截面面积需要同时满足以下条件：(1)当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时 ，应同时满足下面的条件： a：ASV/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1-1JGJ102-2003 b：ASN/0.8abfy+M/0.4arabfyz C.0.1-2JGJ102-2003(2)当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，应同时满足下面的条件： c：AS(V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz C.0.1-3JGJ102-2003 d：AS(M-065、.4Nz)/0.4arabfyz C.0.1-4JGJ102-2003其中： AS：锚筋的总截面面积(mm2)； V：剪力设计值(N)； N：法向拉力或压力设计值(N)，压力设计值不应该大于0.5fcA，此处A为锚板的面积；N=22623.172N0.5fcA=357000N，满足规范要求； M：弯矩设计值(Nmm)； ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85； av：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7； fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa； ab：锚板弯曲变形折减系数； z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；66、另外： d：锚筋直径(mm)； t：锚板厚度(mm)； n：锚筋总数量； fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取； av=(4.0-0.08d)(fc/fy)0.5 C.0.1-5JGJ102-2003 =(4.0-0.0816)(11.9/210)0.5 =0.647 ab=0.6+0.25t/d C.0.1-6JGJ102-2003 =0.6+0.2512/16 =0.788 AS=nd2/4 =43.14162/4 =803.84mm2 (V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz =198.19mm2AS=803.84mm2 (M-067、.4Nz)/0.4arabfyz =497.833mm2AS=803.84mm2所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。三.8米高广告牌钢结构设计计算书12 基本参数12.1 广告牌所在地区： 福州地区；12.2 地面粗糙度分类等级： 按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。13 广告牌荷载计算13.1 广告布广告牌的荷载作用说明：广告牌承受的荷载包括：自68、重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重：包括广告布、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照400N/m2估算：(2)风荷载：是垂直作用于广告牌表面的荷载，按GB50009采用；(3)雪荷载：是指广告牌水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指广告牌水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用； 在实际工程的广告牌结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式，取用其最大值： A：考虑正风压时： a.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合： Sk+=1.35Gk+0.61.4wk+0.71.4Sk(或Qk) b.当永久荷载不起控制作69、用的时候，按下面公式进行荷载组合： Sk+=1.2Gk+1.4wk+0.71.4Sk(或Qk) B：考虑负风压时： 按下面公式进行荷载组合： Sk-=1.0Gk+1.4wk13.2 风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk+=gzzs1+w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版 wk-=gzzs1-w0上式中： wk+：正风压下作用在广告牌上的风荷载标准值(MPa)； wk-：负风压下作用在广告牌上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：8m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： g70、z=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于B类地形，8m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(Z/10)-0.16)=1.8123 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地： z=1.379(Z/71、10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于B类地形，8m高度处风压高度变化系数： z=1.000(Z/10)0.32=1 s1：局部风压体型系数，对于广告牌结构，按规范，计算正风压时，取s1+=1.3；计算负风压时，取s1-=-2.0； 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部72、风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，福州地区取0.0007MPa；(1)计算龙骨构件的风荷载标准值： 龙骨构件的从属面积： A=81.5=12m2 LogA=1 sA1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =1.04 sA1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.6 wkA+=gzzs73、A1+w0 =1.812311.040.0007 =0.001319MPa wkA-=gzzsA1-w0 =1.812311.60.0007 =0.00203MPa(2)计算广告布部分的风荷载标准值： 广告布构件的从属面积： A=1.51.5=2.25m2 LogA=0.352 sB1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =1.208 sB1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.859 wkB+=gzzsB1+w0 =1.812311.2080.0007 =0.001532MPa wkB-=gzzsB1-w0 =1.812311.8590.74、0007 =0.002358MPa13.3 风荷载设计值计算： wA+：正风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA+：正风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA-：负风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA-：负风压作用下作用在广告牌龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA+=1.4wkA+ =1.40.001319 =0.001847MPa wA-=1.4wkA- =1.40.00203 =0.002842MPa wB+：正风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载设计值(MPa)； wkB+：正风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载75、标准值(MPa)； wB-：负风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载设计值(MPa)； wkB-：负风压作用下作用在广告牌广告布上的风荷载标准值(MPa)； wB+=1.4wkB+ =1.40.001532 =0.002145MPa wB-=1.4wkB- =1.40.002358 =0.003301MPa13.4 雪荷载标准值计算： Sk：作用在广告牌上的雪荷载标准值(MPa) S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001取值，福州地区50年一遇最大积雪的自重：0MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2001，为2.0。 根据GB50009-2001公式6.1.176、屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =2.00 =0MPa13.5 雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40 =0MPa13.6 广告牌面活荷载设计值： Q：广告牌面活荷载设计值(MPa)； Qk：广告牌面活荷载标准值取：500N/m2 Q=1.4Qk =1.4500/1000000 =0.0007MPa 因为SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！13.7 广告牌构件恒荷载设计值： G+：正压作用下广告牌构件恒荷载设计值(MPa)； G-：负压作用下广告牌构件恒荷载设计值(MPa)； Gk：广告牌结构平均自重取0.0004MPa； 因为Gk与其它可变荷载比77、较，不起控制作用，所以： G+=1.2Gk =1.20.0004 =0.00048MPa G-=Gk =0.0004MPa13.8 选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算： SkA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA+=Gk+wkA+0.7Qk =0.002069MPa SA+=G+wA+0.7Q =0.002817MPa SkB+：正风压作用下的广告布的荷载标准值组合(MPa)； SB+：正风压作用下的广告布的荷载设计值组合(MPa)； SkB+=Gk+wkB+0.7Qk =0.002282MPa SB+=G78、+wB+0.7Q =0.003115MPa(2)负风压的荷载组合计算： SkA-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA-=Gk+wkA- =0.00163MPa SA-=G-+wA- =1.0Gk+1.4wkA- =0.002442MPa SkB-：负风压作用下的广告布的荷载标准值组合(MPa)； SB-：负风压作用下的广告布的荷载设计值组合(MPa)； SkB-=Gk+wkB- =0.001958MPa SB-=G-+wB- =1.0Gk+1.4wkB- =0.002901MPa(3)最不利荷载选取： SkA：作用在龙79、骨上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SA：作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合(MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)： SkA=0.002069MPa SA=0.002817MPa SkB：作用在广告布上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SB：作用在广告布上的最不利荷载设计值组合(MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)： SkB=0.002282MPa SB=0.003115MPa14 广告牌杆件计算基本参数： 1：计算点标高：8m； 2：力学模型：悬臂梁； 3：荷载作用：均布荷载(有拉杆作用)； 4：悬臂总长度：L=8000mm，受力模型图中80、a=1000mm，b=7000mm； 5：拉杆截面面积：6287mm2 6：分格宽度：B=1500mm； 7：悬臂梁材质：Q235；本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：14.1 结构的受力分析：(1)荷载集度计算： qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分布)(N/mm)； q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； Sk：组合荷载标准值(MPa)； S：组合荷载设计值(MPa)； B：分格宽度(mm)； qk=SkB =0.0020691500 =3.104N/mm q=SB =0.0028171500 =4.226N/mm(2)拉杆轴力计算： 81、由于拉杆在广告牌外力作用下在铰接点产生的位移量在垂直方向上的矢量代数和等于拉杆在轴力作用下产生的位移量在垂直方向上的矢量即： P：拉杆作用力在垂直方向上的分力(N)； qL4(3-4a/L+(a/L)4)/24EI-Pb3/3EI=PL拉杆/EA E：材料的弹性模量，为206000MPa； L拉杆：拉杆的长度； A：拉杆截面面积(mm2)； P=qL4A(3-4a/L+(a/L)4)/8(Ab3+3L拉杆I) =15751.273N拉杆的轴向作用力为： N=P/sin =31517.037N(3)广告牌杆件截面最大弯矩处(距悬臂端距离为x处)的弯矩设计值计算： Mmax：悬臂梁最大弯矩设计值(82、Nmm)； x：距悬臂端距离为x处(最大弯矩处)； q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； L：悬臂总长度(mm)； a、b：长度参数，见模型图(mm)； 经过计算机的优化计算，得： x=8000mm |Mmax|=|P(x-a)-qx2/2| =24973089Nmm14.2 选用材料的截面特性：(1)悬臂杆件的截面特性： 材料的抗弯强度设计值：f=215MPa； 材料弹性模量：E=206000MPa； 主力方向惯性矩：I=102584500mm4； 主力方向截面抵抗矩：W=658260mm3； 塑性发展系数：=1.05；(2)拉杆杆件的截面特性： 拉杆的截面面积：83、A=6287mm2； 材料的抗压强度设计值：f1=215MPa； 材料的抗拉强度设计值：f2=215MPa； 材料弹性模量：E=206000MPa；14.3 梁的抗弯强度计算：抗弯强度应满足： NL/A+Mmax/Wf上式中： NL：梁受到的轴力(N)； A：梁的截面面积(mm3)； Mmax：悬臂梁的最大弯矩设计值(Nmm)； W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.05； f：材料的抗弯强度设计值，取215MPa；则： NL=Pctg =27298.737N NL/A+Mmax/W=27298.737/9351+24973089/1.05/658260 =39.84、051MPa215MPa悬臂梁抗弯强度满足要求。14.4 拉杆的抗拉(压)强度计算：校核依据： 对于受拉杆件，校核：N/Af 对于受压杆件，需要进行稳定性计算，校核：N/Af其中： ：轴心受压柱的稳定系数，查表6.3.8102-2003及表C.2GB50017-2003取值； i：截面回转半径，i=(I/A)0.5； ：构件的长细比，不宜大于250，=L/i； 因为风荷载是正风压荷载，所以，拉杆是承受拉力的。校核依据： N/A215MPa N/A=31517.037/6287 =5.013MPa215MPa拉杆的抗拉强度满足要求。14.5 梁的挠度计算：主梁的最大挠度可能在2点出现，其一是C点85、，另一点可能在AB段之间，下面分别计算：(1)C点挠度的验算： dfp：集中力作用下的C点挠度(mm)； dfq：均布荷载作用下的C点挠度(mm)； dfc：组合荷载作用下的C点挠度(mm)； dfp=Pb2L(3-b/L)/6EI =103.481mm dfq=qL4/8EI =102.388mm dfc=|dfp-dfq| =|103.481-102.388| =1.093mm df,lim：按规范要求，悬臂杆件的挠度限值(mm)； df,lim=2L/250=64mm dfc=1.093mmdf,lim=64mm悬臂梁杆件C点的挠度满足要求!(2)AB段最大挠度的验算： dfx：悬臂梁A86、B段挠度计算值(mm)； x：距固定端距离为x处(最大挠度处)； 经过计算机的优化计算，得： x=3912mm dfx=|qL4(3-4x/L+(x/L)4)/24EI-Pb3(2-3(x-a)/b+(x-a)3/b3)/6EI| =2.473mm dfx=2.473mmdf,lim=64mm悬臂梁杆件AB段的挠度满足要求!15 广告牌焊缝计算基本参数： 1：焊缝高度：hf=8mm； 2：焊缝有效截面抵抗矩：W=152360mm3； 3：焊缝有效截面积：A=4856.45mm2；15.1 受力分析： V：固端剪力(N)； NL：轴力(mm)，拉为正、压为负； M：固端弯矩(Nmm)； |V|=87、|P-qL| =|15751.273-4.2268000| =18056.727N NL=27298.737N |M|=|Pb-qL2/2| =24973089Nmm15.2 焊缝校核计算：校核依据： (f/f)2+f2)0.5ffw 7.1.3-3GB50017-2003上式中： f：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； f：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22； f：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； (f/f)2+f2)0.5 =(M/1.22W+NL/1.22A)2+(V/A)2)0.5 =(249788、3089/1.22/152360+27298.737/1.22/4856.45)2+(18056.727/4856.45)2)0.5 =139.008MPa 139.008MPaffw=160MPa焊缝强度能满足要求。16 广告牌埋件计算(土建预埋)16.1 校核处埋件受力分析： V：剪力设计值(N)； N：轴向拉(压)力设计值(N)，本处为轴向压力； M：根部弯矩设计值(Nmm)；根据前面的计算，得： N=27298.737N V=18056.727N M=24973089Nmm16.2 埋件计算：校核依据，根据JGJ102-2003的规定，锚筋的总截面面积需要同时满足以下条件：(1)当有剪89、力、法向拉力和弯矩共同作用时 ，应同时满足下面的条件： a：ASV/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1-1JGJ102-2003 b：ASN/0.8abfy+M/0.4arabfyz C.0.1-2JGJ102-2003(2)当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，应同时满足下面的条件： c：AS(V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz C.0.1-3JGJ102-2003 d：AS(M-0.4Nz)/0.4arabfyz C.0.1-4JGJ102-2003其中： AS：锚筋的总截面面积(mm2)； V：剪力设计值(N)； N：90、法向拉力或压力设计值(N)，压力设计值不应该大于0.5fcA，此处A为锚板的面积；N=27298.737N0.5fcA=357000N，满足规范要求； M：弯矩设计值(Nmm)； ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85； av：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7； fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa； ab：锚板弯曲变形折减系数； z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外： d：锚筋直径(mm)； t：锚板厚度(mm)； n：锚筋总数量； fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取； av=(4.0-0.08d)(fc/fy)0.5 C.0.1-5JGJ102-2003 =(4.0-0.0816)(11.9/210)0.5 =0.647 ab=0.6+0.25t/d C.0.1-6JGJ102-2003 =0.6+0.2512/16 =0.788 AS=nd2/4 =43.14162/4 =803.84mm2 (V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz =312.08mm2AS=803.84mm2 (M-0.4Nz)/0.4arabfyz =778.239mm2AS=803.84mm2所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。