彩钢房抗风验算.docx

彩钢房抗风验算计算书兰州交通大学土木工程学院岩土与地下工程系一、验算内容及验算依据受中铁21 局兰新指挥部的委托，对兰新铁路第二双线（新疆段）风区的彩 钢房的抗风性能进行了验算主要从彩钢房主要受力构件的强度、稳定性及基础 的倾覆性进行了验算，并提出相应的抗风加固措施验算依据为：《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1-2005）及《铁路桥梁 钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005）二、风荷载大小的确定根据现场调研及相关工区提供的资料，彩钢房的高度为3.0m，其平面布置见图1根据结构的受力性质，取其中一个单元（见图 2）进行分析i ii 山图 1 平面布置图 2 计算单元根据《兰新铁路新疆有限公司文件》（新铁安质2010 33 号）提供的风级凤 速换算表（见表 1）及《铁路桥涵设计基本规范》中的 4.4.1 条确定风荷载的大 小表 1 风级风速换算表风级风速m/s风级风速m/s风级风速m/s1024.5-28.41128. 5-32.61232.7-36.91337.0-41.41441.5-46.11546.2-50.9铁路桥涵设计基本规范》中的 4.4.1 条规定，作用于结构物上的风荷载强度可按下式计算：W 二 K K KW (1)1230式中 W —风荷载强度( Pa)；W —基本风压值(Pa), W =— y 2,系按平坦空旷地面，离地面20m高,0 0 1.6频率1/100的lOmin平均最大风速v (m/s)计算确定；一般情况W可按《铁路0桥涵设计基本规范》中附录D “全国基本风压分布图”，并通过实地调查核实后 采用；K —风载体形系数，对桥墩可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表 4.4.1-1，1其它构件为 1.3；K —风压高度变化系数，可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表 4.4.1-2，2 风压随离地面或常水位的高度而异，除特殊高墩个别计算外，为简化计算，桥梁 工程中全桥均取轨顶高度处的风压值；K —地形、地理条件系数，可参照《铁路桥涵设计基本规范》中表4.4.1-3。

3针对本工程场地实际特点，取k1=1.3, k2=1.0，k3=1.3取风级10下的风速为28.4m/s,风级12下的风速为36.9m/s,风级15下的风速为50.8m/s计 算得罐体每延米的荷载强度分别为：风级10为2.94kN/m，风级12为4.96kN/m, 风级15为9.44kN/m，计算过程见表2表 2 风级与风荷载强度大小风级风速m/sW0PaK1K2k3WPa迎风面积m2延米风载强度kN/m1028.4504.11.311.3851.93.452.941236.9851.01.311.31438.23.454.961550.91619.31.311.32736.53.459.44三、不同工况下立柱强度、稳定性及整体倾覆检算为了考虑彩钢房主体构件的内力，检算过程采用有限元数值计算方法立柱采用工字钢，型号为HW 125x125x6.5/9，立柱间横撑采用槽钢，型号为C126x53x5.5/9有限元模型见图12.962.92.92.9.92.9图1 整体有限元模型3.1风级10结构性能抗风验算风级10时的风荷载和结构自重荷载组合进行立柱的强度、稳定及基础倾覆 验算1）立柱的强度及稳定性验算在10级风荷载和结构自重作用下，构件的应力见图2。

图2风荷载10+结构自重时构件应力图（单位：kpa）从图2可知，在立柱底截面的应力最大，最大压应力数值为49MPa横撑 最大压应力为23.7 Mpa《铁路桥梁钢结构设计规范》中3.2.1条的规定，Q235 钢的弯曲基本容许应力为140 MPa在主力+风力组合下，容许应力提高系数为 1.2倍，所以提高后的弯曲容许应力为140*1.2=168 MPa从分析结果上看，立 柱及横撑最大应力数值均小于168 MPa,故在风级10+结构自重状态下，立柱及 横撑的强度满足规范要求从稳定角度看，立柱的截面积为3.03 X 10-3m2,惯性矩为8.47X10-6m4,立柱 自由段长度为1.5m,长细比为28，容许应力折减系数为0.9，所以考虑稳定影响 后的结构受压容许应力为0.9x168=151MPa横撑的截面积为1.57X10-3m2,惯性 矩为3.88X10-6m4,立柱自由段长度为5.75m,长细比为115，容许应力折减系数 为0.48，所以考虑稳定影响后的结构受压容许应力为0.48x168=67MPa从图2 分析结果看，立柱及横撑的稳定性均满足规范要求2)整体倾覆验算根据风荷载和基础重力作用下受力分析、计算，整体稳定性满足要求。

3.2风级12结构性能抗风验算风级12时的风荷载和结构自重荷载组合进行立柱的强度、稳定及基础倾覆 验算1)立柱的强度及稳定性验算在12级风荷载和结构自重作用下，构件的应力见图3图3风荷载12+结构自重时构件应力图(单位：kpa)从图3可知，在立柱底截面的应力最大，最大压应力数值为80MPa横撑 最大压应力为40 Mpa从分析结果上看，立柱及横撑最大应力数值均小于168 MPa,故在风级12+结构自重状态下，立柱及横撑的强度满足规范要求 从稳定角度看，立柱及横撑的稳定性也均满足规范要求2）整体倾覆验算根据风荷载和基础重力作用下受力分析、计算，整体稳定性满足要求3.3风级15结构性能抗风验算风级15时的风荷载和结构自重荷载组合进行立柱的强度、稳定及基础倾覆 验算1）立柱的强度及稳定性验算在15级风荷载和结构自重作用下，构件的应力见图4图4风荷载15+结构自重时构件应力图（单位：kpa）从图4可知，在立柱底截面的应力最大，最大压应力数值为148MPa横撑 最大压应力为76 Mpa从分析结果上看，立柱及横撑最大应力数值均小于168 MPa，故在风级15+结构自重状态下，立柱及横撑的强度基本满足规范要求。

从稳定角度看，立柱及横撑的稳定性也基本满足规范要求2）整体倾覆验算根据风荷载和基础重力作用下受力分析、计算，整体稳定性满足要求四、结论从计算结果可以看到：在 10级、12级和15级风载作用下，结构主体受力构件的强度 稳定性及整体倾覆性满足规范相关要求，因此构件的受力性能是安全的2010年3月。