围挡结构抗稳定性计算

目 录

1、围挡结构形式 ................................................................................. - 1 - 2、荷载计算.......................................................................................... - 1 - 3、建立模型.......................................................................................... - 3 - 4、稳定性计算...................................................................................... - 5 -

1、围挡结构形式

现场围挡分4米高围挡和2.5米高围挡。4米高围挡采用钢结构立柱，围挡材料为0.6mm厚镀锌铁皮双面，高度4米，下座为1000（长）×1000（宽）×1500（高）的混凝土基础，围挡每5m设一型钢立柱，主结构柱设置混凝土基础埋入地面，结构形式详见下。

围挡结构图

2.5米高围挡采用40×60镀锌方管立柱，围挡材料用1000×2200×0.8蓝色压型钢板，高度2.5米，下座为500（长）×500（宽）×500（高）的混凝土基础，围挡每2.8m设一型钢立柱，主结构柱设置混凝土基础埋入地面，结构形式详见下。

围挡结构图

2、荷载计算

围挡结构自重对围挡抗倾覆是有利荷载，围挡抗倾覆稳定性计算

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中不予考虑。

风荷载作用下围挡容易产生倾覆矢稳，按最不利情况考虑，风向为水平、垂直于围挡方向时风力最大。

风荷载计算：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）可以查得威海地区10年一遇基本风压为0.45KN／m2。

按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）围护结构风压

WkzzsW0

式中：

Wk—风荷载标准值（KN／m）

2

z—高度z处的阵风系数 z—局部风压体型系数

s—风压高度变化系数

W0—基本风压（取0.45KN／m）

2

查表得z2.3，s0.8(1.0)1.8，z0.74。 Wk =2.3×1.8×0.74×0.45=1.38KN/㎡

每个立柱的附属面积为20 m2，则局部风压体型系数可取1.8×0.8=1.44。

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则最终风压标准值为Wk =1.103 KN/m2

3、建立模型

荷载传递：水平风荷载彩钢板、镀锌铁皮型钢立柱主结构柱埋入基础部分支撑地面。

受力结构主要为钢立柱，对整个围挡抗倾覆稳定的关键点在于结构柱本身的抗弯拉和抗剪强度。其次，埋入土体里的基础能够从土体里获得的弯矩抗力值也是决定围挡整体稳定的关键因素。

故需验算项目为（1）立柱抗剪强度；（2）立柱抗弯强度； （3）基础嵌固部位抗弯强度。 1、4m高围挡

钢立柱与地面采用埋入式连接，视为固接，受力模型如下座1m（长）×1m（宽）×1.5m（深）的混凝土基础自身具有抗风能力，作用在下座上的风荷载不考虑其传递到型钢立柱上。设计风压为=1.103 KN/m2，立柱间隔5m，围挡高度4m，每根立柱受风附属面积为20m2 。风压传至立柱为均布荷载，均布荷载q=1.103×20÷3.5=6.303KN/m。

钢立柱与地面采用埋入式连接，视为固接，受力模型如下：

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q=6.303KN/m

2、2.5m高围挡

下座0.5m（长）×0.5m（宽）×0.5m（深）的混凝土基础自身具有抗风能力，作用在下座上的风荷载不考虑其传递到型钢立柱上。设计风压为=1.103KN/m2，立柱间隔2.8m，围挡高度2.5m，每根立柱受风附属面积为5.6m2 。风压传至立柱为均布荷载，均布荷载q=1.103×5.6÷2.3=2.69KN/m。

镀锌钢管与地面采用埋入式连接，视为固接，受力模型如下：

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q=2.69KN/m

4、稳定性计算 1、4m高围挡

4.1 抗剪强度计算

立柱根部为20工字钢,钢材强度fv为Q235，则可得： 而立足在风荷载作用下最大剪力为FV=ql=6.303×4=25.212kN。 FV=25.212kN＜[FV]= 235×103×4.75×0.065=78.1kN， 满足要求。

4.2 结构柱抗弯强度计算

仅考虑风荷载产生的弯矩由主结构柱承担。 风荷载作用下固端弯矩为：

M=0.5ql2=0.5×6.303×42=50.424kN·m

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钢结构柱所能提供的最大抵抗弯矩为： [M] =110.92kN·m

M=50.424kN·m＜[M]= 110.92 kN·m 满足要求。

4.3 嵌固端抵抗弯矩计算

被动土压力计算公式：P=Kp r z +2c（Kp）0.5 其中Kp 为被动土压力系数； r 为土重度； z为深度 c为土体粘聚力

查表得：r=20kN/m3 ；z=0.8m ； c=25 kpa ；Kp =3。 则可算得深度1.5m处的被动土压力为 P = 3×20×1.5+2×25×30.5 =114.36 KN/m2 立柱嵌固端受力简图如下：

等效作用点位于z=0.43m处，

等效合力F=1×124.36×0.6÷2=46.24kN·m

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等效抵抗弯矩[M]=Fz=46.24×0.43=22.32 kN·m M=15.435kN·m＜[M]=22.32kN·m 满足要求。 2、2m高围挡 4.1 抗剪强度计算

立柱根部为40×60镀锌方管,钢材强度fv为Q235，则可得： 而立足在风荷载作用下最大剪力为FV=ql=2.33×2.3=5.36 kN。 FV= 5.36kN＜[FV]= 235×103×5.5×0.094=121.5×103kN， 满足要求。

4.2 结构柱抗弯强度计算

仅考虑风荷载产生的弯矩由主结构柱承担。 风荷载作用下固端弯矩为：

M=0.5ql2=0.5×2.33×2.32=6.163kN·m 钢结构柱所能提供的最大抵抗弯矩为： M=pd×/4=143KN·m

M=6.163kN·m＜[M]= 143 kN·m 满足要求。

4.3 嵌固端抵抗弯矩计算

被动土压力计算公式：P=Kp r z +2c（Kp）0.5 其中Kp 为被动土压力系数； r 为土重度； z为深度

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c为土体粘聚力

查表得：r=20kN/m3 ；z=0.8m ； c=25 kpa ；Kp =3。 则可算得深度0.5m处的被动土压力为 P = 3×20×0.5+2×25×30.5 =116.6 KN/m2 立柱嵌固端受力简图如下：

等效作用点位于z=0.53m处，

等效合力F=1.5×116.6×0.6÷2=52.47kN·m 等效抵抗弯矩[M]=Fz=52.47×0.53=27.81 kN·m M=6.163kN·m＜[M]=27.81 kN·m 满足要求。

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