附件4钢管斜抛撑换撑设计计算书_2021-2023年优秀施组方案_施工方案_方案28-昆明交通枢纽内支撑拆除方案_1-内支撑拆除施工方案_附件

附件 4 钢管斜抛撑换撑设计计算书 一、斜换撑受力计算 1）斜换撑水平轴力计算 基坑西北角区域首道支撑拆除后悬臂高度约6~7m，为减小基坑顶部拆 除首道支撑后墙顶悬臂位移过大，故在顶部设置斜钢换撑。围檩处的围压值 详见“一、1号楼区域拆撑后支撑体系复核中的设计条件”，通过BSC5.0 计 算所得的各钢斜撑水平向轴力计算结果如下图所示。 斜刚换撑轴力平面计算结果 2）斜换撑稳定性计算分析 a、轴力最大位置处斜换撑稳定性分析根据斜刚换撑轴力平面计算所得的斜换撑水平轴力最大值为1834kN，对 应的斜换撑轴向力标准值为Nx*L/Lx=1834*8.4/5.8=2656kN，对应的稳定性 分析如下所示。 执行规范: 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012), 本文简称《荷载规范》 《钢结构设计标准》(GB50017-2017), 本文简称《钢结构标准》 ----------------------------------------------------------------------- 1 输入数据 1.1 基本信息 截面类型 双轴对称焊接工字钢:b=300(mm) 钢材牌号 Q345 宽厚比等级 S1级 b(mm) 300 d(mm) 13 t(mm) 24 h(mm) 700 构件长度(m) 8.400 φ 1.000 bx φ 1.000 by βmx 1.00 βmy 1.00 βtx 1.00 βty 1.00 1.2 荷载信息 恒载分项系数 1.25 活载分项系数 1.00 活载调整系数 1.00 是否考虑自重 否 轴向恒载标准值(kN) 2656.000 轴向活载标准值(kN) 0.000 偏心距Ex(cm) 0.8 偏心距Ey(cm) 0.8 1.3 端部约束信息 X-Z平面内顶部约束类型:简支 X-Z平面内底部约束类型:简支 X-Z平面内计算长度系数:0.50Y-Z平面内顶部约束类型:简支 Y-Z平面内底部约束类型:简支 Y-Z平面内计算长度系数:1.00 2 计算结果 2.1 截面几何特性 根据《钢结构设计手册（上册）》（第三版）“16 钢材的规格及截面特性”，查表得： 全截面： 面积(cm2) 228.760 惯性矩Ix(cm4) 194606.930 惯性矩Iy(cm4) 10811.938 抵抗矩Wx1(cm3) 5560.198 抵抗矩Wy1(cm3) 720.796 抵抗矩Wx2(cm3) 5560.198 抵抗矩Wy2(cm3) 720.796 回转半径ix(cm) 29.17 回转半径iy(cm) 6.87 根据《钢结构标准》第8.1.1条，得： 塑性发展系数γx1:1.05 塑性发展系数γx2:1.05 塑性发展系数γy1:1.20 塑性发展系数γy2:1.20 2.2 材料特性 构件截面的最大厚度:24.00(mm) 抗拉强度:295.00(N/mm2) 抗压强度:295.00(N/mm2) 抗弯强度:295.00(N/mm2) 抗剪强度:170.00(N/mm2) 屈服强度:335.00(N/mm2) 抗拉强度最小值:470.00(N/mm2) 密度:7850.00(kg/m3) 2.3 荷载设计值 N 2656.0001.25 0.0001.001.00 3320.000kN a N Na 3320.000kN M N ey 3320.0000.01 26.560kN.m x a M N ex 3320.0000.01 27.888kN.m y a 2.4 强度信息 σ /f=0.617 截面到构件顶端的距离:0.000(m) min σ /f=0.617 截面到构件顶端的距离:0.000(m) max 最不利位置强度应力按《钢结构标准》公式(8.1.1-1) 到构件顶端的距离:0.000(m) 计算荷载 N:3320.000kN M :26.560kN.m M :27.888kN.m x y M M N x y    A  W  W n x nx y ny3320000 26560000 27887996 2    181.922N/mm 22876 1.055560198 1.20720796 |σ|/f=|181.922|/295=0.617≤1.00，满足。 2.5 稳定信息 2.5.1 绕X轴弯曲稳定性验算： l 8.400m 0x 根据《钢结构标准》第7.2.2条，得：长细比λ =l /i =8.400/0.2917=28.800 x 0x x 轴心受压构件截面分类（按受压特性）:b类 轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5 计算得：φx=0.920 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：φby=1.000 σ /f=0.682 截面到构件顶端的距离:0.000(m) min σ /f=0.682 截面到构件顶端的距离:0.000(m) max 绕X轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(8.2.5-1)  M  M N mx x ty y       A N  W x  W 1 0.8 by y x x N' Ex 3320000 1.00 26560000 1.00 27887996   1.0    0.920 22876 3320000 1.000 720796 1.05 5560198 1 0.8  50976972 2 201.2208N/mm σ/f=201.221/295=0.682≤1.00，满足。 2.5.2 绕Y轴弯曲稳定性验算： l 4.200m 0y 根据《钢结构标准》第7.2.2条，得：长细比λ =l /i =4.200/0.0687=61.092 y 0y y 轴心受压构件截面分类（按受压特性）:c类 轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5 计算得：φy=0.623 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：φbx=1.000 σ /f=0.948 截面到构件顶端的距离:0.000(m) min σ /f=0.948 截面到构件顶端的距离:0.000(m) max 绕Y轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(8.2.5-2)  M  M N tx x my y       A  W N y bx x  W 1 0.8 y y N' Ey 3320000 1.00 26560000 1.00 27887996  1.0     0.623 22876 1.000 5560198 3320000 1.20 720796  1 0.8  11328679 2 279.7145N/mm σ/f=279.714/295=0.948≤1.00，满足。3 分析结果 构件安全状态: 强度满足要求，稳定满足要求。 b、斜换撑长度最长位置处斜换撑稳定性分析 根据斜刚换撑轴力平面计算所得的斜换撑长度最长位置处（总长度为 17.1m）水平轴力值为707N，对应的斜换撑轴向力标准值为Nx*L/Lx= 314*17.1/16=755kN，对应的稳定性分析如下所示。 执行规范: 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012), 本文简称《荷载规范》 《钢结构设计标准》(GB50017-2017), 本文简称《钢结构标准》 ----------------------------------------------------------------------- 1 输入数据 1.1 基本信息 截面类型 双轴对称焊接工字钢:b=300(mm) 钢材牌号 Q345 宽厚比等级 S1级 b(mm) 300 d(mm) 13 t(mm) 24 h(mm) 700 构件长度(m) 17.100 φ 1.000 bx φ 1.000 by βmx 1.00 βmy 1.00 βtx 1.00 βty 1.00 1.2 荷载信息 恒载分项系数 1.25 活载分项系数 1.00 活载调整系数 1.00 是否考虑自重 否 轴向恒载标准值(kN) 755.000 轴向活载标准值(kN) 0.000 偏心距Ex(cm) 1.7 偏心距Ey(cm) 1.71.3 端部约束信息 X-Z平面内顶部约束类型:简支 X-Z平面内底部约束类型:固定 X-Z平面内计算长度系数:0.70 Y-Z平面内顶部约束类型:简支 Y-Z平面内底部约束类型:简支 Y-Z平面内计算长度系数:1.00 2 计算结果 2.1 截面几何特性 根据《钢结构设计手册（上册）》（第三版）“16 钢材的规格及截面特性”，查表得： 全截面： 面积(cm2) 228.760 惯性矩Ix(cm4) 194606.930 惯性矩Iy(cm4) 10811.938 抵抗矩Wx1(cm3) 5560.198 抵抗矩Wy1(cm3) 720.796 抵抗矩Wx2(cm3) 5560.198 抵抗矩Wy2(cm3) 720.796 回转半径ix(cm) 29.17 回转半径iy(cm) 6.87 根据《钢结构标准》第8.1.1条，得： 塑性发展系数γx1:1.05 塑性发展系数γx2:1.05 塑性发展系数γy1:1.20 塑性发展系数γy2:1.20 2.2 材料特性 构件截面的最大厚度:24.00(mm) 抗拉强度:295.00(N/mm2) 抗压强度:295.00(N/mm2) 抗弯强度:295.00(N/mm2) 抗剪强度:170.00(N/mm2) 屈服强度:335.00(N/mm2) 抗拉强度最小值:470.00(N/mm2) 密度:7850.00(kg/m3) 2.3 荷载设计值 N 755.0001.25 0.0001.001.00 943.750kN a N Na 943.750kN M N ey 943.7500.02 16.138kN.m x a M N ex 943.7500.02 16.138kN.m y a 2.4 强度信息 σ /f=0.212 截面到构件顶端的距离:0.000(m) min σ /f=0.212 截面到构件顶端的距离:0.000(m) max 最不利位置强度应力按《钢结构标准》公式(8.1.1-1) 到构件顶端的距离:0.000(m) 计算荷载 N:943.750kN M :16.138kN.m M :16.138kN.m x yM M N x y    A  W  W n x nx y ny 943750 16138125 16138125 2    62.677N/mm 22876 1.055560198 1.20720796 |σ|/f=|62.677|/295=0.212≤1.00，满足。 2.5 稳定信息 2.5.1 绕X轴弯曲稳定性验算： l 17.100m 0x 根据《钢结构标准》第7.2.2条，得：长细比λ =l /i =17.100/0.2917=58.628 x 0x x 轴心受压构件截面分类（按受压特性）:b类 轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5 计算得：φx=0.751 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：φby=1.000 σ /f=0.272 截面到构件顶端的距离:0.000(m) min σ /f=0.272 截面到构件顶端的距离:0.000(m) max 绕X轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(8.2.5-1)  M  M N mx x ty y       A N  W x  W 1 0.8 by y x x N' Ex 943750 1.00 16138125 1.00 16138125   1.0    0.751 22876 943750 1.000 720796 1.05 5560198 1 0.8  12300999 2 80.2820N/mm σ/f=80.282/295=0.272≤1.00，满足。 2.5.2 绕Y轴弯曲稳定性验算： l 11.970m 0y 根据《钢结构标准》第7.2.2条，得：长细比λ =l /i =11.970/0.0687=174.114 y 0y y 轴心受压构件截面分类（按受压特性）:c类 轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5 计算得：φy=0.165 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：φbx=1.000 σ /f=0.995 截面到构件顶端的距离:0.000(m) min σ /f=0.995 截面到构件顶端的距离:0.000(m) max 绕Y轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(8.2.5-2)  M  M N tx x my y       A  W N y bx x  W 1 0.8 y y N' Ey 943750 1.00 16138125 1.00 16138125  1.0     0.165 22876 1.000 5560198 943750 1.20 720796  1 0.8  1394728 2 293.6700N/mmσ/f=293.670/295=0.995≤1.00，满足。 3 分析结果 构件安全状态: 强度满足要求，稳定满足要求。 根据上述分析可见斜换撑的稳定性满足要求。 二、换撑工况下的变形增量分析 根据16-16剖面分析，分别计算不设置顶部斜换撑、设置顶部斜换撑对 比分析拆撑工况下的围护体变形内力情况，如下图所示。 (一)换撑工况下变形差异对比 1、不设置顶部斜换撑的围护体变形增量分析 计算所得的拆除第三~第一道支撑的工况围护体变形增量值基本在1mm 以内，增量值较小；拆除顶部斜撑工况的围护体变形增量值相对较大，增量 值为4.2mm。 2、设置顶部斜换撑的围护体变形增量分析计算所得的拆除第三~第一道支撑以及拆除顶部斜撑的工况围护体变形 增量值基本均在1mm 以内，增量值较小。可见设置顶部斜换撑后，对墙顶 顶部变形控制有利。 (二)换撑工况下围护体弯矩差异对比 1、不设置顶部斜换撑的围护体弯矩增量分析 计算所得的拆除第三~第一道支撑的工况围护体弯矩重分布。尤其在拆除 第三道支撑时，地墙正弯矩最大值从1200kN·m 增加至1423.6kN·m。地墙配 筋满足受力要求。 2、设置顶部斜换撑的围护体弯矩增量分析计算所得的拆除第三~第一道支撑的工况围护体弯矩重分布。尤其在拆除 第三道支撑时，地墙正弯矩最大值从1200kN·m 增加至1423.6kN·m。地墙配 筋满足受力要求。 (三)换撑工况下围护体剪力差异对比 1、不设置顶部斜换撑的围护体剪力增量分析 计算所得的拆除第三~第一道支撑的工况围护体剪力重分布。满足地墙受 力要求。 2、设置顶部斜换撑的围护体剪力增量分析计算所得的拆除第三~第一道支撑的工况围护体剪力重分布。满足地墙受 力要求。 (四)详细启明星计算结果 1、不设置顶部斜换撑的启明星内力变形计算结果 开挖到 9. 17.76m在 处换撑 10. 16.66m 在 处拆撑 11. 14.86m在 处换撑 12. 12.36m 在 处拆撑 13. 10.01m在 处换撑 14. 6.86m 在 处拆撑 15. 5.01m在 处拆撑 16. 0.5m 2、设置顶部斜换撑的启明星内力变形计算结果 开挖到 9. 17.76m在 处换撑 10. 16.66m 在 处拆撑 11. 14.86m在 处换撑 12. 12.36m 在 处拆撑 13. 10.01m在 处换撑 14. 6.86m 在 处换撑 15. 0m在 处拆撑 16. 5.01m 在 处拆撑 17. 0.5m