钢结构雨棚设计计算书0727064927.docx
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钢结构雨棚设计计算书0727064927
钢结构雨棚设计计算书
、计算依据:
1.
《建筑结构荷载规范》
.《钢结构设计规范》GB50017-2003
.《玻璃幕墙工程技术规范》
.《建筑抗震设计规范》
、计算基本参数：
1.本工程位于深圳市，基本风压3°=0.700（kN/m2），考虑到结构
的重要性，按50年
一遇考虑乘以系数1.1，故本工程基本风压3=1.1x0.7=0.77（kN/m2）。
2.地面粗糙度类别按C类考虑，风压高度变化系数取5.0米处（标高最高处），查下页表1-1知，该处风压高度变化系数为：
4=0.74。
依据《玻璃幕墙工程技术规范》，风荷载体形系数，对于挑檐风荷载向上取卩s=2.0，瞬时风压的阵风系数pz=2.25。
3.本工程耐火等级一级，抗震设防七度。
三、结构受力分析
该处雨棚是以钢架作为承重结构的悬臂体系
四、设计荷载确定原则：
作用于垂直雨棚平面的荷载主要是风荷载、地震作用及雨棚结构
自重，其中风荷载引起的效应最大。
在进行雨棚构件、连接件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时，各分项系数均取1.0，即采用其标准值。
1、风荷载根据《玻璃幕墙工程技术规范》，垂直于雨棚平面上的风荷载标准值，按下列公式（1.1）计算：
Wk=z^slzWo（1.1）
式中：
Wk---风荷载标准值（kN/m2）;
Pz---瞬时风压的阵风系数；Bz=2.25
七---风荷载体型系数；向上取卩s=2.0
•Z--风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关；按《建筑结构荷载规范》GBJ9-87取值；
W。
---基本风压（kN/m2）按《技术要求》Wo=1.1x0.700=0.770（kN/m2）
按《玻璃幕墙工程技术规范》要求，进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，风
荷载分项系数应取丫w=1.4
表1-1
高度（m）
巴（C类）
5
0.74
10
0.74
15
0.74
20
0.85
即风荷载设计值为：
W=丫W/K=1.4Wk（1.2）
2、地震作用
雨棚平面外地震作用标准值计算公式如下:
（1.3）
雨棚平面内地震作用标准值计算公式如下:
（1.4）
PE=E.maxG
式中,qEK为垂直雨棚平面的分布地震作用；（kN/m2）
PE为平行于雨棚平面的集中地震作用；（kN）
王为地震动力放大系数；取芒=3.0
:
max为水平地震影响系数最大值；取:
max=0.08（7度抗震设
计）
G为幕墙结构自重（kN）
GkGk
土为单位面积的幕墙结构自重（kN/m2）;取云=0.4kN/m2
按规范要求，地震作用的分项系数取丫E=1.3，即地震作用设计值为:
qE=YEqEK=1.3qEK（1.5）
3、雨棚结构自重
按规范要求，幕墙结构自重的分项系数取丫G=1.2
4、荷载组合
按规范要求对作用于雨棚同一方向上的各种荷载应作最不利组合。
对
垂直于雨棚平面上的荷载，其最不利荷载组合为：
WK合=1.0WK+0.6qEK-1.0qGk（1.6）
W合=1.0W+0.6qE-1.0qg（1.7）
其中，WK合为组合荷载的标准值（kN/m2）；
W合为组合荷载的设计值（kN/m2）。
五、计算部位的选取及荷载的确定
该雨棚最不利位置为标高5.0m处，按该处雨棚的平面布置，取出一个纵向的计算单元，如图一阴影部分所示。
1.水平荷载
该雨棚可以简化为一悬臂板，故可以忽略水平方向的荷载。
2.竖直荷载
/z
^0900
2.1恒荷载
雨棚结构自重：
qGK=0.4KN/mi
2qg=1.2x0.4=0.48KN/m
2.2活荷载
垂直方向对结构产生作用的活荷载仅有风荷载
根据公式（1.1）~（1.4）可得：
仅考虑风荷载向上：
Wk=d七lzWo
=2.25x2x0.74x1.1x0.7
=2.564KN/m2
W=1.4Wk=3.59KN/卅
2.3作用
地震作用：
qEk=3.0X0.08x0.6=0.144KN/m2
qE=1.3X0.144=0.188KN/m2
六、荷载组合
竖直方向
标准值：
W合K=2.564+0.6X0.144-0.4=2.25KN/m2
设计值：
W合=3.59+0.6x0.188-0.48=3.223KN/m2
七、雨棚钢架的计算
1、荷载确定
由图一所示的计算单元知，计算单元的宽度为2180mm经受力分析及简化，取上图所示的力学模型计算。
q=W合xB=3.223x2.18=7.03KN/m
此外雨棚上方大玻璃幕墙（顶部标高9.5米分格高度为4.5米）传给雨棚钢梁的均布荷载为qi
Wk=：
zJs-zWo
=2.25x1.5x0.74x1.1x0.7
=1.923KN/m2
W=1.4WK=2.692KN/m^
2
qEk=3.0X0.08x0.6=0.144KN/m
qE=1.3X0.144=0.188KN/m2
W合=2.692+0.6x0.188=2.805KN/m2
q1=W合xH/2=2.805x4.5/2=6.31KN/m
2、强度校核
在软件ROBO中建立上图所示的力学模型此力学模型的节点编号、杆件编号见下图。
（1）计算参数
此力学模型的受力:
Case
LoadType
List
LoadValues
1
self-weigh
t
1to7
PZNegative
1
uniformload
2to7
PZ=7.03（kN/m）
1
uniformload
1
PY=6.31（kN/m）
型材截面特性:
SectionName
BarList
AX（mmA2）
AY（mm
A2）
AZ（mmA2）
IX（mmA4）
IY（mmA4）
IZ（mmA4）
300X12
1
13824.
6624.
6624.
2866
1914
1914
000
000
000
5446
4.000
3475
2.000
3475
2.000
180X100
2t
4224.0
1344.
2624.
1517
1772
6899
X8
07
00
000
000
5695.
3392.
712.0
515
000
00|
杆件参数:
Bar
Node1
Node2
Section
Material
Length（m）
Gamma（Deg）
Type
1
1
2
300
STEE
10.9
0.0
N/A
X12
L
0
2
3
4
180
STEE
2.50
0.0
N/A
X10
L
0X8
3
5
6
180
STEE
2.50
0.0
N/A
X10
L
0X8
4
7
8
180
STEE
2.50
0.0
N/A
X10
L
0X8
5
9
P10
180
STEE
2.50
0.0
N/A
X10
L
0X8
6
11
r12
180
STEE
2.50
0.0
N/A
X10
L
0X8
7
13
14
180
STEE
2.50
0.0
N/A
X10
L
0X8
节点参数:
Nod
e
X
（m）
Y（m）
Z
（m）
SupportCode
Support
1
-112：
692
0.0
xxxxxx
Fixed
79.0
4.12
0
2
-112
692
0.0
xxxxxx
Fixed
68.1
4.12
0
3
-112
692
0.0
78.9
4.12
0
4
-112
692
0.0
78.9
1.62
0
5
-112
692
0.0
74.6
4.12
4
6
-112
692
0.0
74.6
1.62
4
7
-112
692
0.0
76.8
4.12
2
8
-112
692
0.0
76.8
1.62
2
9
-112
692
0.0
70.2
4.12
8
10
-112
692
0.0
70.2
1.62
8
11
-112
692
0.0
72.4
4.12
6
12
-112
692
0.0
72.4
1.62
6
13
o品兰
22
692
4.12
0.0
14
oSi
22
692
1.62
0.0
（2）结果输出
支座反力:
Node/Ca
se
FX（kN）
FY（kN）
FZ（kN）
MX（kNm）
MY（kNm）
MZ（kNm）
1/1
0.00
-34.39
-44.32
62.80
63.93
-62.47
2/1
0.00
-34.39
-44.32
62.80
-63.93
62.47
Case1
DL1
SumofVal.
0.00
-68.78
-88.65
125.60
-0.00
0.00
SumofReac・
0.00
-68.78
-88.65
-613681
.96
-999374
.67
77538
3.50
Sumoffore.
0.0
68.78
88.65
613681.
96
999374.
67
-7753
83.50
CheckVal.
0.00
0.00
-0.00
-0.00
-0.00
-0.00
Preeision
2.23250e-0
14
2.04358
e-028
杆件内力:
Bar
FX（kN）
FZ（kN）
MY（kNm）
1/MAX
0.00
44.32
63.93
1/MIN
-0.00
-44.32
63.93
2/MAX
-0.00
-0.00
20.93；
2/MIN
-0.00
-16.75
0.00；
3/MAX
-0.00
-0.00
20.93
3/MIN
-0.00
-16.75
0.00
4/MAX
0.0
-0.00
20.93；
4/MIN
0.0
-16.75
0.00：
5/MAX
0.0
0.0
20.93
5/MIN
0.0
-16.75
0.00
6/MAX
0.0
-0.00
20.93
6/MIN
0.0
-16.75
0.00：
7/MAX
0.00
0.00
20.93
7/MIN
0.00
-16.75
0.00
节点位移:
Node/Case
UX（mm）
UZ（mm）
RY（Deg）
1/1
r0.0
0.0
r0.0
2/1
0.0
0.0
0.0
3/1
-0.0000
0.0079
-0.0
4/1
0.3852
9.6575
-0.0
5/1
-0.0000
5.6723
-0.0
6/1
2.0721
24.530
2
-0.0
7/1
-0.0000
2.5222
-0.1
8/1
4.1443
21.757
1
-0.1
9/1
-0.0000
2.5222
0.1
10/1
-4.1443
21.757
1
0.1
11/1
-0.0000
5.6723
0.0
12/1
-2.0721
24.530
0.0
2
13/1
r-0.0000
:
0.0079
0.0
14/1
-0.3852
9.6575
0.0
此力学模型的节点应力极值:
Smax（N/mmA2）
Smin（N/mmA
2）
Smax（My）（N/mmA2）
Smin（My）（N/mmA2）
Fx/Ax（N/mmA2）
MAX
106.30
-0.00
106.30
-0.00
0.00
Bar
5
2
4
7
7
Node
9
4
7
14
14
Case
1
1
1
1
MIN
0.00
-106.30
0.00
-106.30
-0.00]
Bar
3
3
7
4
3
Node
6
5
14
7
6
Case
1
1
1
1
1
（3）结果分析
节点位移分析：
由节点位移输出的结果可知，变形主要发生在Z轴方向，结构的最大变形在杆件3及杆件6的杆端（即6节点处及12节点处），Ua>=24.5302mm根据规范对钢骨料刚度要求，钢骨料的最大允许挠度
不大于L/200（对于悬臂梁L为悬伸长度的2倍）,即
[u]=2X2500/200=25mm
UmaX=24.5302mrn^25mm
故结构的挠度能满足要求。
应力极值分析
由节点应力极值表可知，应力绝对值的最大值：
2
（TmaX=106.30N/mm
可见：
二Wf
故结构的强度能满足要求。
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