1#少年宫屋面钢架 计 算 书
1 1 设计依据
《钢结构设计标准》
(GB50017-2017)
《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2012)
《建筑抗震设计规范》
(GB50011-2010)(2016年版)
《建筑地基基础设计规范》
(GB50007-2011)
《钢管混凝土结构技术规范》
(GB50936-2014)
《钢管混凝土结构设计规程》
(CECS 28:2012)
《矩形钢管混凝土结构技术规程》
(CECS159-2004)
《钢结构焊接规范》
(GB50661-2011)
《钢结构高强度螺栓连接技术规程》
(JGJ82-2011)
2 计算简图
2
计算简图
(圆表示支座，数字为节点号)
3 荷载与组合
结构重要性系数：
1.00
3.1 荷载工况
荷载工况汇总表 工况号 荷载类型 荷载说明 0 恒
1 活
2 风
3 风
(1)杆件导荷载列表(力：kN；分布力：kN/m；弯矩：kN.m；分布弯矩：kN.m/m)
序号 荷载类型 工况 导荷方式 体型系数 面荷载值 (基本风压) 1 恒 0 双向杆件 -- 0.55 2 活 1 双向杆件 -- 0.30 6 风 2 双向杆件 1.30 0.40 7 风 2 双向杆件 -0.80 0.40 8 风 3 双向杆件 1.30 0.40 3.2 单元荷载
1) 工况号:
0
*输入的面荷载:
序号 荷载类型 导荷方式 体型系数 面荷载值 (基本风压) kN/m2
1 恒载 双向杆件 -- 0.55
面荷载分布图:
3
面荷载序号 1 分布图（红线表示荷载分配到的单元）
2) 工况号:
1
*输入的面荷载:
序号 荷载类型 导荷方式 体型系数 面荷载值 (基本风压) kN/m2
1 活载 双向杆件 -- 0.30
面荷载分布图:
4
面荷载序号 1 分布图（红线表示荷载分配到的单元）
3) 工况号:
2
*输入的面荷载:
序号 荷载类型 导荷方式 体型系数 面荷载值 (基本风压) kN/m2
1 风载 双向杆件 1.30 0.40 2 风载 双向杆件 -0.80 0.40
面荷载分布图:
5
面荷载序号 1 分布图（红线表示荷载分配到的单元）
面荷载序号 2 分布图（红线表示荷载分配到的单元）
4) 工况号:
3
6
*输入的面荷载:
序号 荷载类型 导荷方式 体型系数 面荷载值 (基本风压) kN/m2
1 风载 双向杆件 1.30 0.40
面荷载分布图:
面荷载序号 1 分布图（红线表示荷载分配到的单元）
3 3.3 其它荷载
(1). 风总信息
基本风压：0.40(kN/m2)
地面粗糙度：B
风压高度变化修正系数η ：1.50
风荷载计算用阻尼比：0.01
风荷载参数
高度(m)
μ z（修正前）
η
μ z
β z
7
10.9
1.02
1.50
1.54
1.02
14.9
1.13
1.50
1.69
1.06
18.8
1.21
1.50
1.81
1.09
23.1
1.28
1.50
1.92
1.12
26.8
1.34
1.50
2.01
1.14
30.1
1.39
1.50
2.09
1.15
33.6
1.44
1.50
2.15
1.17
37.5
1.49
1.50
2.23
1.19
41.3
1.53
1.50
2.30
1.21
45.5
1.57
1.50
2.36
1.23
(2). 地震作用
规范：
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）
地震烈度：
6度(0.05g)
水平地震影响系数最大值：
0.040
计算振型数：
9
建筑结构阻尼比：
0.040
特征周期值：
0.35
地震影响：
多遇地震
场地类别：
Ⅱ类
地震分组：
第一组
周期折减系数：
1.00
地震力计算方法：
振型分解法
振型号 周期（秒）
各振型质量参与系数 1 0.4181
0.71%
7.53%
0.11% 2 0.3487
0.73%
15.74%
1.23% 3 0.3285
1.93%
0.22%
4.88% 4 0.3120
0.41%
0.11%
0.66% 5 0.3044
2.02%
5.14%
1.63% 6 0.2762
4.51%
0.23%
2.08% 7 0.2683
2.18%
0.84%
0.40% 8 0.2515
1.31%
3.57%
0.13% 9 0.2460
16.01%
0.07%
0.01%
(3). 温度作用
无温度作用。
4 3.4 荷载组合
(1) 1.30 恒载 + 1.50 活载工况1
8
(2) 1.30 恒载 + 1.50 风载工况2
(3) 1.30 恒载 + 1.50 风载工况3
(4) 1.30 恒载 + 1.50 活载工况1 + 1.50 x 0.60 风载工况2
(5) 1.30 恒载 + 1.50 活载工况1 + 1.50 x 0.60 风载工况3
(6) 1.30 恒载 + 1.50 x 0.70 活载工况1 + 1.50 风载工况2
(7) 1.30 恒载 + 1.50 x 0.70 活载工况1 + 1.50 风载工况3
(8) 1.30 恒载 + 1.50 x 0.70 活载工况1 + 1.50 x 0.60 风载工况2
(9) 1.30 恒载 + 1.50 x 0.70 活载工况1 + 1.50 x 0.60 风载工况3
(10) 1.20 恒载 + 1.20 x 0.50 活载工况1 + 1.30 水平地震
(11) 1.00 恒载 + 1.50 风载工况2
(12) 1.00 恒载 + 1.50 风载工况3
(13) 1.00 恒载 + 1.00 x 0.50 活载工况1 + 1.30 水平地震
4 内力位移计算结果
4.1 内力
4.1.1 内力包络及统计
9
按轴力 N 最大显示构件颜色 (kN)
轴力 N 最大的前 10 个单元的内力 (单位：m,kN,kN.m) 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 1 1842 6 1 0.000 390.3 19.7 0.5 -0.0 -2.5 78.9 2 561 7 1 0.000 384.9 25.2 5.8 2.9 -9.1 35.0 3 562 7 1 3.065 384.5 -0.9 -2.9 3.0 -8.6 -4.0 4 1453 7 1 0.000 333.6 16.7 3.5 -0.2 -5.0 17.4 5 1454 7 1 3.102 333.5 12.5 -3.4 -0.5 -6.9 11.6 6 634 7 1 0.000 321.8 -21.3 4.1 6.7 -11.9 -4.2 7 635 7 1 1.981 321.1 37.8 7.3 7.4 3.6 56.2 8 1583 7 1 0.000 319.9 27.8 9.7 2.7 -13.5 58.6 9 1591 7 1 0.000 319.8 6.5 -8.1 2.2 12.4 5.7 10 1101 7 1 0.000 283.6 37.1 6.1 2.0 -11.0 62.3
按轴力 N 最小显示构件颜色 (kN)
轴力 N 最小的前 10 个单元的内力 (单位：m,kN,kN.m)
10 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 1 1817 7 1 2.500 -733.3 -113.6 -54.0 -14.9 -53.9 57.4 2 1744 7 1 6.939 -728.6 -25.6 -6.9 22.5 -14.2 145.8 3 1815 7 1 2.000 -702.9 3.6 -525.6 -3.3 -563.5 31.8 4 1722 7 1 6.688 -666.9 -38.4 -10.3 6.9 -29.1 170.3 5 1818 7 1 2.000 -663.8 -268.3 -179.8 19.1 -204.7 299.7 6 1805 7 1 2.500 -637.5 -107.3 58.2 -27.4 148.1 152.9 7 1791 7 1 1.500 -612.9 241.2 -170.1 85.8 -26.6 13.1 8 1806 7 1 2.500 -608.1 341.4 -21.0 1.5 -22.2 -581.8 9 1801 7 1 2.500 -594.5 -73.6 8.6 -22.9 14.3 82.5 10 1684 7 1 5.141 -535.1 -22.8 -1.7 41.9 22.4 93.7
按弯矩 M2 最大显示构件颜色 (kN.m)
弯矩 M2 最大的前 10 个单元的内力 (单位：m,kN,kN.m) 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 1 1794 7 1 2.500 -490.5 -47.7 512.2 46.8 826.2 81.6 2 1815 7 1 0.000 -695.4 3.6 -525.6 -3.3 487.8 38.9 3 1734 7 1 0.000 -232.2 76.5 -290.8 24.9 428.4 67.4 4 1819 7 1 2.000 -150.0 115.9 166.2 2.2 324.0 -249.1
11 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 5 1795 7 1 2.500 -477.7 78.1 149.5 -3.9 301.5 -133.9 6 1811 7 1 2.000 -150.8 7.2 134.3 -12.2 297.5 1.6 7 1810 7 1 0.000 -358.9 -91.0 -173.1 -2.0 290.4 -73.7 8 1822 7 1 2.500 -323.6 42.6 135.1 6.0 283.0 -103.5 9 1743 7 1 0.000 -447.3 253.7 -127.0 41.3 263.3 615.6 10 1790 7 1 1.500 -420.0 193.5 230.6 -0.5 239.1 -66.6
按弯矩 M2 最小显示构件颜色 (kN.m)
弯矩 M2 最小的前 10 个单元的内力 (单位：m,kN,kN.m) 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 1 1815 7 1 2.000 -702.9 3.6 -525.6 -3.3 -563.5 31.8 2 1794 7 1 0.000 -481.2 -47.7 512.2 46.8 -454.2 -37.6 3 1734 7 1 2.843 -238.9 74.8 -290.8 24.9 -398.5 -147.6 4 1818 7 1 2.000 -663.8 -268.3 -179.8 19.1 -204.7 299.7 5 1780 7 1 0.000 -215.5 27.3 58.4 -12.5 -170.8 111.7 6 1746 7 1 2.732 -250.9 18.1 -59.3 -38.0 -154.4 58.3 7 929 6 1 0.000 154.2 68.2 53.1 20.4 -153.0 221.2 8 1817 6 1 2.500 -443.5 -270.4 -88.4 19.0 -143.4 420.0
12 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 9 1810 7 1 2.500 -368.2 -91.0 -173.1 -2.0 -142.3 153.9 10 1205 2 1 1.807 -48.7 -73.0 -43.0 -52.9 -138.2 191.5
按弯矩 M3 最大显示构件颜色 (kN.m)
弯矩 M3 最大的前 10 个单元的内力 (单位：m,kN,kN.m) 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 1 1828 7 1 0.000 88.1 626.7 -38.2 -0.2 77.4 2053.8 2 1824 6 1 0.000 -93.6 533.6 14.4 -0.0 -17.0 1646.4 3 1743 7 1 0.000 -447.3 253.7 -127.0 41.3 263.3 615.6 4 1861 6 1 0.000 -171.0 129.2 6.7 -0.0 -10.8 614.5 5 1830 6 1 0.000 -64.3 116.3 7.9 0.0 -19.1 475.2 6 607 7 1 2.222 77.5 -142.3 15.8 -15.9 42.0 438.9 7 1864 6 1 0.000 -331.1 101.6 -14.2 -0.1 44.8 433.3 8 1823 6 1 0.000 -42.8 116.1 -3.0 0.0 7.5 433.1 9 442 7 1 2.526 -202.2 -131.3 21.9 -36.1 68.6 433.0 10 1817 6 1 2.500 -443.5 -270.4 -88.4 19.0 -143.4 420.0
13
按弯矩 M3 最小显示构件颜色 (kN.m)
弯矩 M3 最小的前 10 个单元的内力 (单位：m,kN,kN.m) 序号 单元号 组合号 组合序 位置 轴力N 剪力Q2 剪力Q3 扭矩M 弯矩M2 弯矩M3 1 1806 7 1 2.500 -608.1 341.4 -21.0 1.5 -22.2 -581.8 2 1090 7 1 0.000 -252.6 -63.6 13.5 33.5 -34.4 -462.1 3 560 7 1 2.430 -244.4 73.0 11.5 15.9 6.0 -453.4 4 1864 6 1 8.317 -331.1 82.5 -14.0 -0.1 -72.4 -332.4 5 1861 6 1 7.824 -173.7 111.4 6.9 -0.0 42.5 -326.5 6 1804 7 1 2.500 -477.7 138.1 -1.7 2.2 50.6 -278.9 7 1092 7 1 0.000 -251.5 -94.8 23.9 44.2 -0.9 -266.6 8 1817 6 1 0.000 -434.2 -270.4 -88.4 19.0 77.6 -256.1 9 1819 7 1 2.000 -150.0 115.9 166.2 2.2 324.0 -249.1 10 559 7 1 2.380 -244.2 102.7 -3.8 1.4 -21.4 -241.7
4.2 位移
14 4.2.1 组合位移
最大正位移组合 7: Uxyz(mm)
5 设计验算结果
本工程有 1 种材料：
Q345：弹性模量：2.06*105 N/mm 2 ；泊松比：0.30；线膨胀系数：1.20*10 -5 ；质量密度：7850kg/m 3 。
5.1 设计验算结果图及统计表
根据计算分析模型，进行规范检验，检验结果表明，结构能够满足承载力计算要求，应力比最大值为0.69。下图为模型总体应力比分布图：
15
杆件应力比分布图
按“强度应力比”显示构件颜色
“强度应力比”最大的前 10 个单元的验算结果（所在组合号／情况号）
16 序号 单元号 强度 绕2轴 整体 稳定 绕3轴 整体 稳定 沿2轴 抗剪 应力比 沿3轴 抗剪 应力比 绕2轴 长细比 绕3轴 长细比 结果 1 1828 0.648 (7/1) 0.501 0.572 0.259 0.014 34 8 满足 2 1794 0.624 (7/1) 0.000 0.593 0.015 0.161 21 23 满足 3 1032 0.609 (6/1) 0.499 0.395 0.057 0.164 15 27 满足 4 1244 0.593 (6/1) 0.502 0.299 0.009 0.070 94 49 满足 5 1371 0.574 (6/1) 0.324 0.458 0.197 0.034 30 22 满足 6 1324 0.572 (6/1) 0.394 0.381 0.063 0.112 17 17 满足 7 1361 0.567 (6/1) 0.385 0.461 0.062 0.048 33 19 满足 8 1106 0.563 (7/1) 0.276 0.372 0.084 0.014 86 86 满足 9 1824 0.560 (6/1) 0.483 0.544 0.246 0.006 37 9 满足 10 596 0.559 (7/1) 0.161 0.185 0.043 0.027 26 26 满足
按“强度应力比”统计结果表
范围 >1.00 1.00~0.90 0.90~0.70 0.70~0.50 0.50~0.03 单元数 0 0 0 72 1796 百分比 0.0% 0.0% 0.0% 3.9% 96.1%
按“绕2轴应力比” 显示构件颜色
17
“绕2轴整体稳定应力比” 最大的前 10 个单元的验算结果（所在组合号／情况号）
序号 单元号 强度 绕2轴 整体 稳定 绕3轴 整体 稳定 沿2轴 抗剪 应力比 沿3轴 抗剪 应力比 绕2轴 长细比 绕3轴 长细比 结果 1 393 0.192 0.692 (6/1) 0.178 0.008 0.019 166 34 满足 2 1855 0.433 0.661 (6/1) 0.421 0.062 0.002 150 52 满足 3 389 0.171 0.644 (6/1) 0.164 0.009 0.016 166 34 满足 4 1204 0.372 0.641 (6/1) 0.354 0.019 0.042 133 65 满足 5 1845 0.306 0.621 (6/1) 0.324 0.035 0.000 153 53 满足 6 155 0.150 0.604 (11/1) 0.124 0.002 0.010 293 38 满足 7 841 0.110 0.602 (7/1) 0.084 0.010 0.009 307 20 满足 8 1002 0.255 0.596 (6/1) 0.215 0.006 0.010 165 24 满足 9 1191 0.374 0.583 (7/1) 0.350 0.016 0.038 116 63 满足 10 843 0.098 0.574 (7/1) 0.071 0.008 0.006 307 20 满足
按“绕2轴整体稳定应力比” 统计结果表
范围 >1.00 1.00~0.90 0.90~0.70 0.70~0.50 0.50~0.00 单元数 0 0 0 30 1838 百分比 0.0% 0.0% 0.0% 1.6% 98.4%
18
按“绕3轴应力比” 显示构件颜色
“绕3轴整体稳定应力比” 最大的前 10 个单元的验算结果（所在组合号／情况号）
序号 单元号 强度 绕2轴 整体 稳定 绕3轴 整体 稳定 沿2轴 抗剪 应力比 沿3轴 抗剪 应力比 绕2轴 长细比 绕3轴 长细比 结果 1 567 0.351 0.326 0.619 (7/1) 0.049 0.014 74 172 满足 2 1794 0.624 0.000 0.593 (7/1) 0.015 0.161 21 23 满足 3 199 0.232 0.176 0.581 (7/1) 0.014 0.003 49 211 满足 4 1828 0.648 0.501 0.572 (6/1) 0.259 0.014 34 8 满足 5 568 0.285 0.274 0.560 (7/1) 0.019 0.009 74 172 满足 6 716 0.371 0.275 0.560 (7/1) 0.038 0.010 31 137 满足 7 202 0.210 0.176 0.559 (7/1) 0.025 0.005 54 203 满足 8 1088 0.409 0.334 0.551 (7/1) 0.025 0.011 78 142 满足 9 1083 0.385 0.297 0.550 (7/1) 0.053 0.006 77 142 满足 10 1395 0.252 0.187 0.549 (1/1) 0.047 0.004 69 268 满足
按“绕3轴整体稳定应力比” 统计结果表
范围 >1.00 1.00~0.90 0.90~0.70 0.70~0.50 0.50~0.00 单元数 0 0 0 33 1835 百分比 0.0% 0.0% 0.0% 1.8% 98.2%
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