青岛市红岛—胶南城际（井冈山路—大珠山段）
轨道交通工程
朝两区间1号竖井水泥罐抗风强度计算
编制：
审核：
批准：
中国交建青岛轨道交通R3线工程五工区项目经理部
二○一四年十二月十六日
1、校核依据
《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012
《钢结构设计规范》 GB50017-2003 2、主要参数
2.1 设计参数
粉罐直径：φ2900mm；
粉罐高度：13500mm（不含底锥）；
底部支腿高度：7230mm；
上栏杆高度：1000mm；
罐体板材材料：δ6钢板；
支腿材料：φ219mm×6焊接管；
支腿横、斜撑材料：10#槽钢。

2.2 环境参数
风速：70m/s（十二级风）
3、基本载荷
=9200 Kg=92000N
3.1 粉罐自重： G
1
水泥重量： G
=120000 Kg=1200000N
2
3.2 风载荷P W
P
CK
qA
h
W
P ---- 作用在水泥罐上的风载荷，N;
W
C ---- 风力系数， C=1.3；
υ---- 风速，υ=70m/s
K ---- 风压高度变化系数，
h
q ---- 计算风压2
/m
N， q=0.613υ2 A---- 水泥罐垂直于风向的迎风面积，2m
P
1
W =CK
h
qA=0.613 CK
h
υ2A
C=1.3 K
h
=1.39 υ=70 A=1㎡，代入上式得：
P
1
W
=5428N
P
2
W =CK
h
qA=0.613 CK
h
υ2A
C=1.3 K
h
=1.23 υ=70 A=60㎡，代入上式得：
P
2
W
=288175N
P
3
W =CK
h
qA=0.613 CK
h
υ2A
C=1.3 K
h
=1 υ=70 A=4㎡，代入上式得：
P
3
W
=15620N
4、强度计算
水泥罐受力部分主要为罐体底部支腿，支腿竖向承受水泥粉罐自重和散装水泥的重量，同时横向承受罐体受风的侧压力而对支腿产生的拉力。

检算过程依据《起重机设计手册》第三章中风载荷计算的相关内容。

4.1 支腿强度计算
支腿强度计算分两种情况进行，第一种风正面吹向水泥粉罐，即方向垂直与支腿连接线；第二种风斜面吹向水泥粉罐，即支腿对角线方向。

4.1.1 风向垂直于支腿连接线
h 1=15.3m h
2
=12.71m h
3
=4.9m L
1
=1.95m
4.1.1.1 以B点为支点 (1)粉罐空载时
P
1
W h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
=P
A
L
1
+G
1
×0.5 L
1
得：P
A
=19127368N
(2)粉罐满载时
P
1
W h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
=P
A
L
1
+（G
1
+ G
2
）×0.5 L
1
得：P
A
=1312737 N
4.1.1.2 以A点为支点 (1)粉罐空载时
P
1
W h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
+G
1
×0.5 L
1
=P
B
L
1
得： P
B
=2558736.41N
(2)粉罐满载时
P
1
W h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
+（G
1
+ G
2
）×0.5 L
1
=P
B
L
1
得：P
B
=2604736.92N
支腿底部及加强筋的横截面为A=15.662×103 ㎡，则最大强度为：
σ= P
B
/2A=83.2 Mpa <[σ] =215 Mpa （校核满足要求）（[σ]查GB50017-2003《钢结构设计规范》，得钢材的抗拉强度值为215 Mpa）4.1.2 风向为支腿对角线方向
h 1=15.3m h
2
=12.71m h
3
=4.9m L
2
=2.9m
4.1.2.1 以B点为支点 (1)粉罐空载时
P
1
W h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
=P
A
L
2
+G
1
×0.5 L
2
+P
C
×0.5 L
2
+ P
D
×0.5 L
2
其中： P
C
= P
D
=0.5 P
A
得： P
A
=478054.5N
(2)粉罐满载时
P
1
W h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
=P
A
L
2
+（G
1
+ G
2
）×0.5 L
2
+P
C
×0.5 L
2
+ P
D
×
0.5 L
2
其中： P
C
= P
D
=0.5 P
A
得： P
A
= 231047.6N
4.1.2.2 以A点为支点 (1)粉罐空载时
P
1
W h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
+G
1
×0.5 L
2
=P
B
L
2
+ P
C
×0.5 L
2
+P
D
×0.5 L
2
其中： P
C
= P
D
=0.5 P
B
得： P
B
=888629.2N
(2)粉罐满载时
P
1
W
h
1
+ P
2
W
h
2
+ P
3
W
h
3
+（G
1
+ G
2
）×0.5 L
2
=P
B
L
2
+ P
C
×0.5 L
2
+P
D
×0.5 L
2其中： P
C
= P
D
=0.5 P
B
得： P
B
=1026560.23N
支腿底部及加强筋的横截面为A=15.662×103 ㎡，则最大强度为：
σ= P
B
/2A=32.77 Mpa <[σ]= 215 Mpa （校核满足要求）
4.2 焊缝强度计算
支腿底部与基础采用接方式连接，焊管周围布有6块三角加强筋，焊缝为直角焊缝，焊接形式为满焊，查GB50017-2003《钢结构设计规范》得，16mm 以下钢板焊缝的抗拉强度值为[σ]=160 Mpa，[τ]=125 Mpa。

4.2.1 正面角焊缝的强度计算（作用力垂直于焊缝长度方向）
σf =
w
e l h N
≤βf f w f
其中 σf -按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度的应力 h e -角焊缝的计算厚度，h e =4.3×103-m l w -角焊缝的计算长度，l w =0.9m f w f -角焊缝的强度设计值，f w f =160 Mpa
βf -正面角焊缝的强度设计值增大系数，βf =1.22 N-风载荷，N=288175N 代入上式得： σf =74.46 Mpa < 195.2 Mpa
4.2.2 侧面角焊缝的强度计算（作用力平行于焊缝长度方向）
τf =
w
e l h N
≤f w f 其中 τf -按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力
h e -角焊缝的计算厚度，h e =7.14×103-m l w -角焊缝的计算长度，l w =0.6m f w f -角焊缝的强度设计值，f w f =160 Mpa N-风载荷，N=288175N 代入上式得：
τf =67.27 Mpa < 160 Mpa
4.2.3 在各种综合作用下，σf 和τf 共同作用处
将上面计算结果代入公式得：87.35 Mpa < 160 Mpa 5、计算结果及强度分析
由以上计算结果得知，支腿的抗风强度满足使用要求。