深圳大學西麗校區建設工程(一期)n標段鋼結構施工驗算

1、計算依據

1.1主要計算依據

1)有關技術資料

深圳大學西麗校區建設工程(一期)n標段相關設計圖紙和資料。

2)我國現行有關規范、規程

《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)；

《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)；

《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)；

《鋼結構設計手冊》(第三版)；

《建筑結構靜力計算手冊》(第二版)；

1.2設計用軟件

設計用程序為商用軟件：SAP2000(14.2.4)

MorGain結構快速設計程序(V2015.02)

2、荷載信息

2.1恒荷載

恒載為計算結構自重，由程序自動計算。

2.2活荷載

對支撐胎架進行設計時，活載為該胎架在施工過程中承擔的主結構重量；計算樓板、

分配鋼梁及混凝土梁在吊機行走或打腳工況下承載力時，活載為吊機輪壓。

2.3風荷載

采用該地區50年一遇的基本風壓0.75kN/m2,地面粗糙度為A類，對支撐胎架進行

設計時風陣系數取1.5,風壓高度變化系數及結構各處的體形系數按照荷載規范選取。

3、荷載組合

1)1.2恒載+1.4活載

2)1.35恒載+0.98活載

3)1.2恒載+1.40活載+0.84風載

4)1.2恒載+1.40風載+0.98活載

5)1.0恒載+1.0活

6)0.9恒載+1.4風

4、驗算內容

1)2種形式的支撐胎架施工驗算；

2)典型吊裝單元吊裝施工驗算；

3)支撐胎架卸載驗算；

4)桁架吊裝過程施工穩定性驗算；

5)70t汽車吊行走施工驗算；

6)體育館混凝土梁承載力施工驗算；

5、相關計算內容及計算結果

5.1支撐胎架的設計驗算

為安全起見，對支撐胎架的設計均采用將最大的荷載作用于高度最高的一個胎架上

這一原則進行。會議中心支撐胎架平面布置、立面形式如下

圖1會議中心平面布置圖

圖2會議中心胎架立面布置圖

圖3會議中心胎架平面布置圖

圖5會議中心支撐胎架模型受力圖

會議中心支撐胎架編號對應位置施工荷載

位置編號1234567

施工荷載（標準值t）16.127.738.852.338.627.116.0

備注：考慮節點重量，該施工荷載為模型的L2倍。

圖6體育館支撐胎架模型受力圖

體育館支撐胎架編號對應位置施工荷載

位置編號8910111213

施工荷載（標準值t）6.410.314.114.615.012.8

5.1.1支撐胎架形式設計驗算

會議中心支撐胎架平面尺寸1.4mX1.3m,設計高度H=10m,承擔的主結構重量取

53t（標準值）；該胎架主要采用3連片321型號貝雷架，主要由321貝雷片、900花架和

450花架等組成，頂部分配梁采用H400X200X8X13,傳力梁采用H400X400X13X21,

桿件材質均為Q235B。

體育館支撐胎架平面尺寸.L4mX1.3m,設計高度H=20m,承擔的主結構重量取15t（標

準值）；該胎架主要采用3連片321型號貝雷架，主要由321貝雷片、900花架和450花

架等組成，頂部分配梁采用H400X200X8X13,傳力梁采用H400X200X8X13,桿件

材質均為Q235B。

計算模型（按H=20m計算）及結果如下列圖所示。

會議中心計算模型

3s9

R

-

0

c

s

?c

-修

0sl6lo

.8

BS

.

4S.

90

S6

F6

n9

S9

o..

478

Ttn

69

0.

S

bQ

.

0

3

.

D

0

's

la?

守

IJ.;

0g

z

會議中心主肢應力比（最大值：0.78）

會議中心綴條應力比（最大值：0.12）

Q仔

會議中心傳力梁及分配梁應力比（最大值0.734）

PtObj408

PtElm408

UI=-.000000000006454

U2--9.4303

U3--5.1374

R1-.0004

R2--1.032E-15

R3-3.204E-15

會議中心1。恒載+1.0活載工況下支撐胎架頂部變形（單位：mm）

由上述的計算結果可知：會議中心支撐胎架（按20m計算，偏保守）結構構件

的最大應力比為0.728<1,最大剪力比為0.774<1,且支撐胎架頂部變形較小，可以

滿足施工要求。

體育館計算模型

以

J「5

s一

n

GZ

盥R

尸?I5

一

！SB

9z

4臺n

Gz

5尸

尸e

一

興6

s1lo

0到9g

mlal-

..lba

.IDg.

W-6

同c

9z1gl

rp5W

0e0

?l3l;?p

li星a

5?4m

^0A.l.

5C08

?l-g

llw烹

ft2l?24T-

——7Bg

苦

L?L

Is房

s

lag3.

0洪

甲

、

i_n,

J

B

?,￡必SF

7A64

0

7.

38

體育館主肢應力比（最大值：0.78）

體育館綴條應力比（最大值：0.10）

體育館傳力梁及分配梁應力比（最大值0.398）

體育館1.0恒載+1.0活載工況下支撐胎架頂部變形（單位：mm）

由上述的計算結果可知：體育館支撐胎架結構構件的最大應力比為0.728<1,

最大剪力比為0176<1,且支撐胎架頂部變形較小，可以滿足施工要求。

5.2吊裝單元驗算

這里選取幾種具有代表性的吊裝單元進行計算，吊裝單元的選擇位置見下圖

圖7

［縱向主桁架吊裝示意圖

三

卬吊裝單元母計算器由

左側縱向主桁架吊裝示意圖

/

/

/

二

吊裝單元］

［計算模型

吊裝單元桿件應力比（最大值：0.05）

RObj:12

PtElm:12

UI=-3386E-15

U2-0

U3--.0615

RI=0

R2--1468E-16

R3-0

D工況下桿件變形（單位：mm）

由上述的計算結果可知：吊裝單元1在吊裝過程中結構桿件最大應力比為

0.05<1,桿件變形較小，可以滿足施工要求。

5.2.2吊裝單元2相關計算結果

吊裝單元2計算模型

吊裝單元2實體模型

吊裝單元桿件應力比（最大值：0.15）

PtObj:12

Pt日m:12

U1=-138

U2-0

U3--.8526

R1=0

R2-.00315

R3-0

D工況下桿件變形（單位：mm）

由上述的計算結果可知：吊裝單元2在吊裝過程中結構桿件最大應力比為

0.15<1,桿件變形較小，可以滿足施工要求。

5.3支撐胎架卸載過程分析

支撐結構卸載過程對主結構而言是加載的過程，隨著支撐結構的卸載，主結構的跨

度增加，受力也逐漸增大，當支撐結構完全卸載后，結構便處于最不利狀態，因此需對

該工況進行驗算。支撐結構的卸載值即為其拆除后相應位置的豎向位移值.展廳懸挑結構

是在展廳內部結構完畢后進行，相關計算模型及結果如下：

5.3.1會議中心懸挑結構卸載分析

支撐胎架卸載前懸挑結構桿件應力比（最大值：0.143）

0000500.70090

支撐胎架卸載后懸挑結構桿件應力比（最大值：0.2）

經計算各位置支撐卸載值如下表所示（單位：mm）：

位置編號1234567

卸載總量3335333

考慮卸載總量比較小,采用不分級一次同步卸載,火焰切割胎架頂部支墩方法。

由上述計算可知：會議中心懸挑結構安裝完畢后，懸挑結構桿件最大應力比0.2G,滿足

要求。

5.3.2體育館管桁架屋蓋卸載分析

支撐胎架卸載前懸挑結構計算模型

支撐胎架卸載前懸挑結構桿件應力比（最大值：0.4）

支撐胎架位置編號

支撐胎架卸載后屋蓋桁架結構桿件應力比（最大值：0.308）

經計算各位置支撐卸載值如下表所示（單位：mm）：

卸載采用同步分級卸載方案，每次卸載10mm。對每個點不同步卸載（卸載點加設強制

位移10mm）進行分析計算：

8點卸載10mm后屋蓋桁架結構桿件應力比（最大值：0.829,為卸載點附近腹桿）

9點卸載10mm后屋蓋桁架結構桿件應力比（最大值：0.7,為10卸教點附近腹桿）

10點卸載10mm后屋蓋桁架結構桿件應力比（最大值：0.7,為11卸載點附近腹桿）

11點卸載10mm后屋蓋桁架結構桿件應力比（最大值：0.71,為12卸載點附近腹桿）

12點卸載10mm后屋蓋桁架結構桿件應力比（最大值：0.75,為13卸載點附近腹桿）

13點卸載10mm后屋蓋桁架結構桿件應力比（最大值：0.78,為12卸載點附近腹桿）

由上述計算可知：分級卸載過程不同步（控制在10以內）最大的應力比為0.829,

發生在卸載點的桁架斜腹桿，弦桿應力在0.5以內，不會對結構安全產生影響。

5.4桁架吊裝過程施工穩定性驗算

5.4.1過程一穩定性驗算

過程一：縱向主桁架HJ2+1-3軸線橫向主桁架+之間次桁架安裝

計算模型

吊裝單元桿件應力比（最大值：0.12）

PtObj:88

D工況下桿件變形（單位：mm）

由上述的計算結果可知：安裝過程一結構桿件最大應力比為桿件變形

較小，可以滿足施工要求。

5.4.2過程二穩定性驗算

過程二：縱向主桁架HJ7+8-10軸線橫向主桁架

吊裝單元桿件應力比（最大值：0.1）

PtOb|744

PtElm:744

UI-4671

U2-2138

U3--60724

RI--00008

R2--.00022

R3--000003508

D工況下桿件變形（單位：mm）

由上述的計算結果可知：安裝過程一結構桿件最大應力比為0.1<1,桿件變形較

小，可以滿足施工要求。

5.5QY70K型號7OT汽車吊機行駛工況樓板承載力校核

5.5.1設計荷載分布圖

o

O

￡)

^(////A--為6教人防區用板板厚200mm

--把戮人物區或機板厚300mm

(51~J~~J_1__?_??'

圖9首層樓面布置圖

體育館首層為甲級人防地下室；戰時功能等效荷載頂板等效靜載標準值：70(60)KN/m

(核6級)，135(115)KN/m(核5級)；設計要求施工時等效靜載標準值不超過40KN/m。

體育館首層吊機作用面樓板的承載力較大，即樓板可考慮其直接承載；計算過程中

考慮動力荷載系數12要求車輛在樓板行駛時，嚴禁急剎車及超規定速度(5Km/h)行

駛。

L.L-L.I|l_L_lLl_ll_L_LLL_

,LLLILLILLllLLlLL

.LLLI.1LLliLI.L.LL

.l_LiILLLL

I[1

」L」

Ll_lLLLl_

」」

(LLljLLlLL

歸W甘

tbH|_L

L.LLLlfflLLllLLlL

,L.L.L.B11I-I-1LUI

,LLLI0LLILLI

EHLTT

fCDLLL

LLL

LLL

[LL

H品機料場

圖10QY70K型號汽車吊進場路線圖

5.4.270t汽車吊行駛相關參數

6835

15203965

3：,5kN37.5kN

SII-獸II

o.(?O.i?

37.5UN37.5kN

%

SI-

0.20.2

4o）平欹寸

70t吊機基本尺寸、輪寬及其行駛過程中各輪位置對樓板產生的荷載

5.4.3樓板承載力校核

根據《建筑結構荷載規范》附錄C對體育館4.2mX4.2m的雙向板進行承載力校核時,

根據吊機行走的實際情況選取不利的幾種工況，具體荷載布置及計算結果如下：

A、70t汽車吊作用4.2mx4.2m雙向板驗算

工況①平面布置

3t??MkD庭歐。3aman)康E?(0ksMS(A)分情M顯示/?tt?i)sstox*a)??(?

Ditfpycc/金>@分用用*@ZB311yt7。W??HGB—-C?7E?B.1?口。￡

■

!

?

、

\

*

回

口

口

臼

?

電

力

^

。

我

?

JJMi

X

-hH

?

"Mew

工況①荷載分布情況

工況②平面布置

文積DMh￡)?!3KZ)層義(att?2)靖SB?3ks)HS(A)復EDS?￡2)T*(D*SSM

口信。￥?*>"?9&?J)actrtf???u(3ya.n：.MK.I?□*；

艮AreaUniformRewkants

工況②荷載分布情況

采用計算軟件計算得到局部荷載作用下的雙向板最大彎矩如下列圖所示:

R*t?IH)定義(aM?：8)ttf&B)S?SM3<A>S*IH)防0fittlfi)S9gUVD??<Hi

，:金，?力角卷用aggw-vK，,8m??g(3%fcr?忖…：，］?/

荷載工況①作用下雙向板最大彎矩(17.4kNm/m)

口H

以

1

?

、

\

x

回

D

□

□

?

F

/

d

e

”

施

?

JJHi

X

*

k

a

w

?4M-2U25.IMX.il如.R冰Mi6rH皿_|[,M6..

荷載工況②作用下雙向板最大彎矩（21.1kNm/m）

根據荷載等效的基本原則（即最大彎矩相等的原則）反推出等效均布荷載的值。

由上訴有限元計算結果可知，雙向板在幾種荷載作用下的最大彎矩值為21.1kNm/m,

根據最大彎矩相等的原則，由《靜力計算手冊》可反推出等效均布荷載的值：

2

Minax=（1+〃）x0.0368xqxl

式中〃為混凝土的泊松比，此處取0.17,則由上述計算公式可知：

q=27.8ZN/M<40AN//（設計規定）；該樓板可以滿足吊機的行走要求。

采用MorGain結構快速設計程序（V2015.02）校核，得出等效均布荷載qe=

25.78kN/m2,滿足設計要求。計算如下：

1.1基本資料，

1.1.1工程名稱：工程一“

1.1.2周邊支承的雙向板，按四邊簡支板的絕對最大彎矩等值、取兩個方向的最大等效

荷載，。

板的跨度L=4200mm,L=4200mm,板的厚度h=200mmv

1.1.3局部荷載《

整體坐標系的原點為樓板左下角，局部坐標系原點在整體坐標系中的坐標：“

由程序以201nlm間距確定X向（水平方向）最不利位置Xo=-4333mm、由程序以

204mm間距*,

確定丫向（垂直方向）最不利位置yo=672mm~

1.1.3.1第一局部荷載“

局部集中荷載N'=37.5kN,荷載作用面的寬度b==200mm,"

荷載作用面的寬度b：，=300mm：墊層厚度s=0mm~

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=Onun,y'=0mm。

1.1.3.2第二局部荷載“

局部集中荷載N'=37.5kN,荷載作用面的寬度b?=200mm,~

荷載作用面的寬度b?=300mm；墊層厚度s=0mm。

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=0mm,y'=2040mm。

1.1.3.3舒局部荷載“

局部集中荷載N'=37.5kN,荷載作用面的寬度b“=200mm,，

荷載作用面的寬度％=300mm；墊層厚度s=0mmP

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=1520mm,y'=0mm。

1.1.3.4第四局部荷載，

局部集中荷載N'=37.okN,荷載作用面的寬度b==200mm,。

荷載作用面的寬度%=300mm；墊層厚度s=0mm~

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=1520mm,y'=2040mm

1.1.3.5第五局部荷載，

局部集中荷載N'=65kN,荷載作用面的寬度b==200mm,。

荷載作用面的寬度b”=600mm：墊層厚度s=0mm。

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=5485mm,y'=Onnn。

1.1.3.6第六局部荷載。

局部集中荷載N'=65kN,荷載作用面的寬度b”=200mm,。

荷載作用面的寬度b：,=600mm；墊層厚度s=0皿。

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=5485mm,y'=2040mm

1.1.3.7第七局部荷教，

局部集中荷載N'=65kN,荷載作用面的寬度b“=200mm,。

荷載作用面的寬度b”=600mm；墊層厚度s=0mm。

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=6835mm,y'=0mm。

1.1.3.8第八局部荷載。

局部集中荷載N'=65kN,荷載作用面的寬度b“=200nmi,“

荷載作用面的寬度b”=600mm；墊層厚度s=0mm“

荷載作用面中心至局部坐標系原點的距離：x'=6835mm,y'=2040mm~

局部荷載換算為局部均布荷載+

/h

I2

2.1第一局部荷載PN'/Xxb?)=37.5/(0.2*0.3)=625.00kN/m

z

(

\b.x2

2.2第二局部荷載PN'/b.bb”)=37.5/(0.2*0.3)=625.OOkN/m

z

(x

2.3第三局部荷載PN'/\bb”)=37.5/(0.2*0.3)=625.00kN/m:

z

(tx:

2.4第四局部荷載PN'/xb”)=37.5/(0.2*0.3)=625.00kN/m

zbh,z

(J

2.5第五局部荷載PN'/vb?)=65/(0.2*0.6)=541.67kN/m

zx

(b2

2.6第六局部荷載N'/\tb“)=65/(0.2*0.6)=541.67kN/m

Px

z

(

\2

2.7第七局部荷載PN'/xb”)=65/(0.2*0.6)=541.67kN/m

z

(

2.8第八局部荷載PN'/xb?)=65/(0.2*0.6)=541.67kN/m2

1.3局部坐標系轉換為整體坐標系，

局部坐標系原點的坐標：Xo=-4332.9mm、y0=672mm?

1.3.1第一局部荷載：b3=200mm,b-7=300mm；

x=-4332.9mm,x：=-4432.9nnn,x：=8432.9mm；“

y=672mm,y：=522mm,y:=3378mm?

1.3.2第—局部荷載：btx=200mm,b：,=300nun：B

x=-4332.9mm,Xi=-4432.9mm,x：=8432.9mm

y=2712mm.%=2562mm,y2=1338mm-

1.3.3第三局部荷載：=200mm,b.T=300mm；<

x=-2812.9mm,Xi=-2912.9mm,x：=6912.9mm

y=672mm,yi=522mm,y?=3378mm“

1.3.4第四局部荷載：b“=200mm,b”=300mm；.

x=-2812.9mm,Xi=-2912.9mm,Xj=6912.9mm

y=2712mm.v、=2562mm.y2=1338mma

1.3.5第五局部荷載：b“=200mm,bt7=600mm；?

x=1152.lnnn,x：=1052.1mm,x：=2947.9mm；

y=672mm,%=372mm,y2=3228nmi，

1.3.6第六局部荷載：btI=200mm..bt7=600mm；<

x=1152.1mm,x：=1052.1mm,Xi=2947.9mm；

y=2712mm,y：=2412mm,y2=1188mmP

1.3.7第七局部荷載：b:1=200mm,bty=600mm；<

x=2502.1mm,Xi=2402.lmm,x：=1597.9mm；

y—6/2mm,yi—3/2nun,y?=3228nnnP

1.3.8第八局部荷載：b-z=200mm,bty=600mm；<

x=2502.lnrni,Xi=2402.1mm,x：=1597.9mm；

y=2712mm,y】=2412mm,y21188mm~

1.4第一局部荷載。

1.4.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載，

1.4.1.1b-x=b-x+2s+h=200+2*0+200=400nnn~

=

1.4.1.2bCybty+2s+h=300+2*0+200—oOOnun〃

1.4.1.3荷載作用面計算寬度上的局部均布荷載不在樓板范圍內小

1.4.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載〃

q*'=P：?b=?b“/(L?L)=0*0.4*0.5/(4.2*4.2)=0.00kN/m2

1.5第二局部荷載，

1.5.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載，

1.5.1.1b=x=b=+2s+h=200+2*0+200=400mmV

1.5.1.2bCT—bty+2s+h=300-2*0+200―oOOnun。

1.5.1.3荷載作用面計算寬度上的局部均布荷載不在樓板范圍內“

1.5.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載，

q/=P,?b??b./(L?L)=0*0.4*0.5/(4.2*4.2)=0.OOkN/'m2

1.6第三局部荷載2

1.6.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載，

1.6.1.1b-r--br+2s+h=200-2*()4200=400nun〃

1.6.1.2bey=bty+2s+h=300+2*0+200—oOOnun

1.6.1.3荷載作用面計算寬度上的局部均布荷載不在樓板范圍內「

1.6.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載〃

1?be,?b?/(U?1|)=0*0.4*0.5/(4.2*4.2)=0.00kN/m:。

1.7第四局部荷載"

1.7.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載。

1.7.1.1b:I=b=+2s+h=200+2*0+200=400mm。

1.7.1.2bCy?bty+2s+h=300+2*0+200=oOOnun

1.7.1.3荷載作用面計算寬度上的局部均布荷載不在樓板范圍內"

1.7.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載"

，:

qe=P￡?b:.?b?/(Lx?U)=0*0.4*0.5/(4.2*4.2)=0.00kN/me

1.8第五局部荷載，

1.8.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載"

1.8.1.1bex=btx+2s+h=200+2*0+200—400mm

1.8.1.2bCy=bty+2s+h=600+2*0+200=800mmv

1.8.1.3局部均布荷載L=P?b“?bty/(L?bj=541.67*0.2*0.6/(0.4*0.8)

=203.13kN/'m!?

1.8.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載"

a/=邑?b二?b」/(L?L)=203.13*0.4*0.8/(4.2*4.2)=3.68kN/m：，

1.9第六局部荷載“

1.9.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載。

1.9.1.1bu=b-x+2s+h=200+2*0+200=400mmV

1.9.1.2b”=b”+2s+h=600+2*0+200=800mm。

1.9.1.3局部均布荷載P￡=P?b??b?/(b??b”)=541.67*0.2*0.6/(0.4*0.8)

=203.13kN/m2，

1.9.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載"

"=P=?b」?bj/(L?L)=203.13*0.4*0.8/(4.2*4.2)=3.68kN/m2“

1.10第七局部荷載"

1.10.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載。

1.10L1七…二飛:…+…云":h…二200；2*6；：266=400mm；

1.10.1.2b==b*+2s+h=600+2*0+200=800mm。

1.10.1.3局部均布荷載P°=P?b“?b”/(b??be,)=541.67*0.2*0.6/(0.4*0.8)

=203.13kN/m:"

1.10.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載"

q；=匕?b:?bj/(U?L)=203.13*0.4*0.8/(4.2*4.2)=3.68kN/'m2~

1.11第八局部荷載，

1.11.1荷載作用面的計算寬度及局部均布荷載“

1.11.1.1bn=b3+2s+h=200+2*0-200=400mm?

1.11.1.2v*?*z5*%=b”+2s+h=600+2*0+200=800mm，

1.11.1.3局部均布荷載P==P?fe,-/(Ux?b^)=541.67*0.2*0.6/(0.4*0.8：

=203.13kN/m:~

1.11.2由局部荷載總和除以全部受荷面積求得的平均均布荷載?

兔'=&?愿'?履/(U?U)=203.13*0.4*0.8/(4.2*4.2)=3.68kN/m，，

1.12四邊簡支板在局部荷載作用下的絕對最大彎矩，

1.12.1M1ax=20.101kN?m,位于x=2.520m、y=2.520m處，

1.12.2扎e=19.754kN?m,位于x=2.310m、y=2.730m處，

L.13由絕對最大彎矩等值確定的等效均布荷載，

1.13.1四邊支承簡支板在均布荷載作用下的最大彎矩值系數，

K=0.04420=K,?Q??L,2),位于x=2.100m.y=2.100m處2

K,=0.04420(JLx=K,?q??L/),位于x=2.100m.y=2.100m處0

1.13.2QexMsexX(K,?U2)=20.101/(0.04420*4.22)=25.78kN/m2，

2::

1.13.3q?=扎/(Kr?U)=19.754/(0.04420*4.2)=25.33kN/m"