雨棚-集中荷载.doc

1、京 XX 大学体育馆玻璃雨蓬设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 沈阳 YY 幕墙工程有限公司二六年三月二十九日钢结构雨蓬设计计算书一、计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范：建筑幕墙 JG3035-1996玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT014-20012.建筑设计规范：建筑结构荷载规范 GB50009-2001钢结构设计规范 GB50017-2003冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-20023.玻璃规范：建筑玻璃应用技术规程

2、JGJ113-2003普通平板玻璃 GB4871-1995浮法玻璃 GB116141999钢化玻璃 GB/T9963-1998幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB/T17841-1999建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2001中空玻璃 GB/T11944-2002夹层玻璃 GB9962-19994.钢材规范：碳素结构钢 GB/T700-1988优质碳素结构钢 GB/T699-1999合金结构钢 GB/T3077-1999不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB/T4239-1991高耐候结构钢 GB/T4171-2000焊接结构用耐候钢 GB/T4172-2000低合金高强度结构钢 GB/T15

3、91-1994碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB/T912-1989碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T3274-1988结构用无缝钢管 JBJ1025.建筑结构静力计算手册 (第二版)6.土建图纸：二、基本参数1.雨蓬所在地区：北京地区；2.地面粗糙度分类等级：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)A 类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类：指有密集建筑群的城市市区；D 类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；依照上面分类标准，本工程按 C 类地区考虑。三、雨蓬荷载计算1.玻璃雨蓬的荷

4、载作用说明：玻璃雨蓬承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重。包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照 400N/m2 估算：(2)风荷载。是垂直作用于雨蓬表面的荷载，按 GB50009 采用；(3)雪荷载。是指雨蓬水平投影面上的雪荷载，按 GB50009 采用；(4)活荷载。是指雨蓬水平投影面上的活荷载，按 GB50009，可按 500N/m2 采用；在实际工程的雨蓬结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式，取用其最大值：A：考虑正风压时：a.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：Sk+=1.35Gk+0.61.4wk+0.71.4S

5、k(或 Qk)b.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：Sk+=1.2Gk+1.4wk+0.71.4Sk(或 Qk)B：考虑负风压时：按下面公式进行荷载组合：Sk-=1.0Gk+1.4wk2.风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 计算：wk+= gz z s+w0 7.1.1-2GB50009-2001wk-= gz z s-w0上式中：wk+：正风压下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；wk-：负风压下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：100m； gz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算: gz=K(1+2

6、f)其中 K 为地面粗糙度调整系数， f 为脉动系数A 类场地: gz=0.92(1+2 f) 其中： f=0.387(Z/10)-0.12B 类场地: gz=0.89(1+2 f) 其中： f=0.5(Z/10)-0.16C 类场地: gz=0.85(1+2 f) 其中： f=0.734(Z/10)-0.22D 类场地: gz=0.80(1+2 f) 其中： f=1.2248(Z/10)-0.3对于 C 类地区，100m 高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=1.6019 z：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按以下公式计算:A 类场地:

7、z=1.379(Z/10)0.24当 Z300m 时，取 Z=300m，当 Z350m 时，取 Z=350m，当 Z400m 时，取 Z=400m，当 Z450m 时，取 Z=450m，当 ZGB50009-2001 附表 D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期 50 年，北京地区取 0.00045MPa；wk+= gz z s+w0=1.60191.69661.00.00045=0.001223MPawk-= gz z s-w0=1.60191.69662.00.00045=0.002446MPa3.风荷载设计值计算：w+：正风压作用下作用在雨蓬上的风荷载设计值(MPa) ；wk+

8、：正风压作用下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa) ；w-：负风压作用下作用在雨蓬上的风荷载设计值(MPa)；wk-：负风压作用下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；w+=1.4wk+=1.40.001223=0.001712MPaw-=1.4wk-=1.40.002446=0.003424MPa4.雪荷载标准值计算：Sk：作用在雨蓬上的雪荷载标准值(MPa)S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001 取值，北京地区 50 年一遇最大积雪的自重:0.0004MPa. r：屋面积雪分布系数，按表 6.2.1GB50009-2001，为 1.0。根据GB50009-2001 公式 6.1.

9、1 屋面雪荷载标准值为：Sk= rS0=1.00.0004=0.0004MPa5.雪荷载设计值计算：S：雪荷载设计值(MPa)；S=1.4Sk=1.40.0004=0.00056MPa6.雨蓬面活荷载设计值：Q：雨蓬面活荷载设计值 (MPa)；Qk：雨蓬面活荷载标准值取： 500N/m2Q=1.4Qk=1.4500/1000000=0.0007MPa因为 SkQ k，所以计算时活荷载参与正压组合！7.雨蓬构件恒荷载设计值：G+：正压作用下雨蓬构件恒荷载设计值(MPa)；G-：负压作用下雨蓬构件恒荷载设计值(MPa)；Gk：雨蓬结构平均自重取 0.0004MPa；因为 Gk 与其它可变荷载比较，

10、不起控制作用，所以：G+=1.2Gk=1.20.0004=0.00048MPaG-=Gk=0.0004MPa8.选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算：Sk+：正风压作用下的荷载标准值组合(MPa) ；S+：正风压作用下的荷载设计值组合(MPa) ；Sk+=Gk+wk+0.7Qk=0.001973MPaS+=G+w+0.7Q=0.002682MPa(2)负风压的荷载组合计算：Sk-：负风压作用下的荷载标准值组合(MPa)；S-：负风压作用下的荷载设计值组合(MPa)；Sk-=Gk+wk-=0.002046MPaS-=G-+w-=1.0Gk+1.4wk=0.003024MPa(3)最不利荷

11、载选取：Sk：最不利荷载标准值组合(MPa) ；S：最不利荷载设计值组合(MPa) ；按上面 2 项结果，选最不利因素(负风压情况下出现)：Sk=0.002046MPaS=0.003024MPa四、雨蓬杆件计算基本参数：1：计算点标高：100m；2：力学模型：悬臂梁；3：荷载作用：集中力荷载；4：悬臂总长度：a=3000mm ；5：分格宽度：B=1500mm；6：玻璃板块配置：单片玻璃 10mm；7：悬臂梁材质：Q235；本处幕墙杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：1.悬臂梁的受力分析：(1)集中荷载值计算：本工程结构的每个梁上，共有 i=3 个集中力作用点，下面对这些力分别求值：

12、Pki：每个集中力的标准值(N) ；Pi：每个集中力的设计值(N) ；ai：每个分格的沿悬臂梁方向的长度(mm)；Sk：组合荷载标准值(MPa) ；S：组合荷载设计值(MPa) ；B：分格宽度(mm) ；a1=1000mma2=1000mma3=1000mmPk1=SkBa2/2=1534.5NP1=SBa2/2=2268NPk3=SkBa3/2=1534.5NP3=SBa3/2=2268NPk2=SkB(a2+a3)/2=3069NP2=SB(a2+a3)/2=4536N(2)雨蓬杆件截面最大弯矩(根部处 )的弯矩设计值计算：M：全部作用力作用下悬臂梁根部弯矩设计值(Nmm)；Mi：单个作用

13、力 Pi 作用下悬臂梁根部弯矩设计值 (Nmm)；bi：单个作用力 Pi 作用点到悬臂梁根部的距离 (mm)；Pi：每个集中力的设计值(N) ；Mi=PibiM=M iM1=P1b1=2268000NmmM3=P3b3=6804000NmmM2=P2b2=9072000NmmM=M i=18144000Nmm2.选用材料的截面特性：材料的抗弯强度设计值：f=215MPa材料弹性模量：E=206000MPa主力方向惯性矩：I=1980000mm 4主力方向截面抵抗矩：W=39700mm 3塑性发展系数：=1.053.梁的抗弯强度计算：按悬臂梁抗弯强度公式,应满足：M/W f上式中：M：悬臂梁的弯

14、矩设计值(Nmm) ；W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm 3)；：塑性发展系数，取 1.05；f：材料的抗弯强度设计值，取 215MPa；则：M/W=18144000/1.05/39700=435.264MPa215MPa悬臂梁抗弯强度不满足要求。4.梁的挠度计算：df：全部作用力作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm)；df,lim：悬臂梁悬臂端挠度限值(mm)；dfi：单个作用力 Pi 作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm)；bi：单个作用力 Pi 作用点到悬臂梁根部的距离 (mm)；Pi：每个集中力的设计值(N) ；a：悬臂梁总长度(mm) ；dfi=Pibi2a(3- i)/6EI i=bi/adf=d fidf1=Pk1b12a(3- 1)/6EI=2.508mmdf3=Pk3b32a(3- 3)/6EI=16.93mmdf2=Pk2b22a(3- 2)/6EI=17.557mmdf=d fi=36.995mmdf,lim=3000/250=12mm36.995mmdf,lim=12mm悬臂梁杆件的挠度不满足要求!五、雨蓬焊缝计算基本参数：1：焊缝高度：h f=6mm；2：焊缝有效截面抵抗矩：W=76970mm 3；