结构设计玻璃雨篷计算书文档格式.docx
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《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2020
《不锈钢冷轧钢板及钢带》GB/T3280-2007
《不锈钢热轧钢板及钢带》GB/T4237-2007
《不锈钢丝》GB/T4240-2020
《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-2007
《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000
《彩色涂层钢板和钢带》GB/T12754-2006
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2020
《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007
《耐候结构钢》GB/T4171-2020
《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997
《合金结构钢》GB/T3077-1999
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002
《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000
《碳钢焊条》GB/T5117-1995
《碳素结构钢》GB/T700-2006
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2020
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007
《优质碳素结构钢》GB/T699-1999
11.5胶类及密封材料标准：
《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-2006
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004
《工业用橡胶板》GB/T5574-2020
《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》JC485-2007
《建筑密封材料实验方式》GB/～20-2002
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005
《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003
《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007
《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999
《橡胶袖珍硬度计压入硬度实验方式》GB/T531-1999
《修补用天然橡胶胶粘剂》HG/T3318-2002
《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003
11.6相关物理性能品级测试方式：
《玻璃幕墙工程质量查验标准》JGJ/T139-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《彩色涂层钢板和钢带实验方式》GB/T13448-2006
《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收标准》GB50204-2002（2020版）
《建筑防水材料老化实验方式》GB/T18244-2000
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方式》GB/T15227-2007
《建筑幕墙抗震性能振动台实验方式》GB/T18575-2001
《建筑幕墙平面内变形性能检测方式》GB/T18250-2000
《建筑装饰装修工程质量验收标准》GB50210-2001
《金属材料室温拉伸实验方式》GB/T228-2002
11.7《建筑结构静力计算手册》（第二版）
11.8土建图纸：
12大体参数
12.1雨篷所在地域
西宁地域；
12.2地面粗糙度分类品级
按《建筑结构荷载标准》（GB50009-2001）
A类：
指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域；
B类：
指田野、乡村、丛林、丘陵和衡宇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：
指有密集建筑群且衡宇较高的城市市区；
依照上面分类标准，本工程按A类地形考虑。
13雨篷荷载计算
13.1玻璃雨篷的荷载作用说明
玻璃雨篷经受的荷载包括：
自重、风荷载、雪荷载和活荷载。
（1）自重：
包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，能够依照500N/m2估算：
（2）风荷载：
是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采纳；
（3）雪荷载：
是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采纳；
（4）活荷载：
是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采纳；
在实际工程的雨篷结构计算中，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.当永久荷载起操纵作用的时候，按下面公式进行荷载组合：
SA+=+×
+×
（或Qk）
b.当永久荷载不起操纵作用的时候，按下面公式进行荷载组合：
wk+×
（或Qk）（风荷载为第一可变荷载时）；
SA+=+（或Qk）+×
×
wk（风荷载非第一可变荷载时）；
B：
考虑负风压时：
按下面公式进行荷载组合：
SA-=+
13.2风荷载标准值计算
按建筑结构荷载标准（GB50009-2001）计算：
wk+=βgzμzμs1+w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]
wk-=βgzμzμs1-w0
上式中：
wk+：
正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值（MPa）；
wk-：
负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值（MPa）；
Z：
计算点标高：
3.6m；
βgz：
瞬时风压的阵风系数；
依照不同场地类型,按以下公式计算（高度不足5m按5m计算）：
βgz=K（1+2μf）
其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数
A类场地：
βgz=×
（1+2μf）其中：
μf=×
（Z/10）
B类场地：
μf=（Z/10）
C类场地：
D类场地：
关于A类地形，3.6m高度处瞬时风压的阵风系数：
（1+2×
（Z/10））=
μz：
风压高度转变系数；
依照不同场地类型,按以下公式计算：
μz=×
当Z>
300m时，取Z=300m，当Z<
5m时，取Z=5m；
μz=（Z/10）
350m时，取Z=350m，当Z<
10m时，取Z=10m；
400m时，取Z=400m，当Z<
15m时，取Z=15m；
450m时，取Z=450m，当Z<
30m时，取Z=30m；
关于A类地形，3.6m高度处风压高度转变系数：
（Z/10）=
μs1：
局部风压体型系数，关于雨篷结构，按标准，计算正风压时，取μs1+=；
计算负风压时，取μs1-=；
另注：
上述的局部体型系数μs1
（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情形，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1（10）可乘以折减系数，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即：
μs1（A）=μs1
（1）+[μs1（10）-μs1
（1）]logA
在上式中：
当A≥10m2时，取A=10m2；
当A≤1m2时，取A=1m2；
μs1（10）=μs1
（1）
w0：
大体风压值（MPa），依照现行<
<
建筑结构荷载标准>
>
GB50009-2001附表（全国大体风压散布图）中数值采纳，按重现期100年，西宁地域取；
（1）计算龙骨构件的风荷载标准值：
龙骨构件的从属面积：
A=×
=3.675m2
LogA=
μsA1+（A）=μs1+
（1）+[μs1+（10）-μs1+
（1）]logA
=
μsA1-（A）=μs1-
（1）+[μs1-（10）-μs1-
（1）]logA
wkA+=βgzμzμsA1+w0
=×
wkA-=βgzμzμsA1-w0
（2）计算玻璃部份的风荷载标准值：
玻璃构件的从属面积：
=3.15m2
μsB1+（A）=μs1+
（1）+[μs1+（10）-μs1+
（1）]logA
μsB1-（A）=μs1-
（1）+[μs1-（10）-μs1-
（1）]logA
wkB+=βgzμzμsB1+w0
wkB-=βgzμzμsB1-w0
13.3风荷载设计值计算
wA+：
正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值（MPa）；
wkA+：
正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值（MPa）；
wA-：
负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值（MPa）；
wkA-：
负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值（MPa）；
wA+=×
wkA+
wA-=×
wkA-
wB+：
正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（MPa）；
wkB+：
正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（MPa）；
wB-：
负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（MPa）；
wkB-：
负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（MPa）；
wB+=×
wkB+
wB-=×
wkB-
13.4雪荷载标准值计算
Sk：
作用在雨篷上的雪荷载标准值（MPa）
S0：
大体雪压，依照现行<
GB50009-2001取值，西宁地域100年一遇最大积雪的自重：
.
μr：
屋面积雪散布系数，按表6.2.1[GB50009-2001]，为。
依照<
GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为：
Sk=μr×
S0
13.5雪荷载设计值计算
S：
雪荷载设计值（MPa）；
S=×
Sk
13.6雨篷面活荷载设计值
Q：
雨篷面活荷载设计值（MPa）；
Qk：
雨篷面活荷载标准值取：
500N/m2
Q=×
Qk
500/1000000
因为Sk≤Qk，因此计算时活荷载参与正压组合！
13.7雨篷构件恒荷载设计值
G+：
正压作用下雨篷构件恒荷载设计值（MPa）；
G-：
负压作用下雨篷构件恒荷载设计值（MPa）；
Gk：
雨篷结构平均自重取；
因为Gk与其它可变荷载比较，不起操纵作用，因此：
G+=×
Gk
G-=Gk
13.8选取计算荷载组合
（1）正风压的荷载组合计算：
SkA+：
正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合（MPa）；
SA+：
正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合（MPa）；
SkA+=Gk+Qk++
SA+=G++Q++
（2）负风压的荷载组合计算：
SkA-：
负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合（MPa）；
SA-：
负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合（MPa）；
SkA-=Gk+wkA-
SA-=G-+wA-
=+
（3）最不利荷载选取：
SkA：
作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合（MPa）；
SA：
作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合（MPa）；
按上面2项结果，选最不利因素（正风压情形下显现）：
SkA=
SA=
14雨篷杆件计算
大体参数：
1：
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=2450mm；
5：
分格宽度：
B=1500mm；
6：
玻璃板块配置：
夹层玻璃8+8mm；
7：
悬臂梁：
工20，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：
14.1悬臂梁的受力分析
（1）集中荷载值计算：
本工程结构的每一个梁上，共有i=4个集中力作用点，下面对这些力别离求值：
Pki：
每一个集中力的标准值（N）；
Pi：
每一个集中力的设计值（N）；
ai：
每一个分格的沿悬臂梁方向的长度（mm）；
组合荷载标准值（MPa）；
组合荷载设计值（MPa）；
分格宽度（mm）；
a1=350mm
a2=925mm
a3=925mm
a4=250mm
Pk1=SkBa2/2
P1=SBa2/2
Pk4=SkBa4/2
P4=SBa4/2
Pk2=SkB（a2+a3）/2
P2=SB（a2+a3）/2
Pk3=SkB（a3+a4）/2
P3=SB（a3+a4）/2
（2）雨篷杆件截面最大弯矩（根部处）的弯矩设计值计算：
M：
全数作使劲作用下悬臂梁根部弯矩设计值（N·
mm）；
Mi：
单个作使劲Pi作用下悬臂梁根部弯矩设计值（N·
bi：
单个作使劲Pi作用点到悬臂梁根部的距离（mm）；
Mi=Pi×
bi
M=ΣMi
M1=P1b1
=·
mm
M4=P4b4
M2=P2b2
M3=P3b3
14.2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=23700000mm4
主力方向截面抗击矩：
W=237000mm3
塑性进展系数：
γ=
14.3梁的抗弯强度计算
按悬臂梁抗弯强度公式,应知足：
M/γW≤f
悬臂梁的弯矩设计值（N·
W：
在弯矩作用方向的净截面抗击矩（mm3）；
γ：
塑性进展系数，取；
f：
材料的抗弯强度设计值，取215MPa；
那么：
M/γW=237000
=≤215MPa
悬臂梁抗弯强度知足要求。
14.4梁的挠度计算
df：
全数作使劲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：
单个作使劲Pi作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值（mm）；
a：
悬臂梁总长度（mm）；
dfi=Pkibi2a（3-βi）/6EI
βi=bi/a
df=Σdfi
df1=Pk1b12a（3-β1）/6EI
=0.025mm
df4=Pk4b42a（3-β4）/6EI
=0.229mm
df2=Pk2b22a（3-β2）/6EI
=0.568mm
df3=Pk3b32a（3-β3）/6EI
=0.911mm
=1.733mm
df,lim=2×
2450/250=19.6mm
1.733mm≤df,lim=19.6mm
悬臂梁杆件的挠度知足要求!
15雨篷焊缝计算
焊缝高度：
hf=4mm；
焊缝有效截面抗击矩：
W=76970mm3；
焊缝有效截面积：
A=2532.4mm2；
15.1受力分析
V：
剪力（N）
悬臂长度（mm）：
弯矩（N·
mm）
V=SaB
2450×
1500
M=·
15.2焊缝校核计算
校核依据：
（（σf/βf）2+τf2）≤ffw7.1.3-3[GB50017-2003]
σf：
按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力（MPa）；
βf：
正面角焊缝的强度设计值增大系数，取；
τf：
按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力（MPa）；
ffw：
角焊缝的强度设计值（MPa）；
（（σf/βf）2+τf2）
=（（M/2+（V/A）2）
=（76970）2+2）
≤ffw=160MPa
焊缝强度能知足要求
16玻璃的选用与校核
玻璃板尺寸：
宽×
高=B×
H=1500mm×
2100mm；
玻璃配置：
夹层玻璃，夹层玻璃：
8+8mm；
上片钢化玻璃，下片钢化玻璃；
模型简图为：
16.1玻璃板块荷载组合计算
（1）玻璃板块自重：
玻璃板块自重标准值（MPa）；
G：
玻璃板块自重设计值（MPa）；
t1：
玻璃板块上片玻璃厚度（mm）；
t2：
玻璃板块下片玻璃厚度（mm）；
γg：
玻璃的体积密度（N/mm3）；
正风压作用下作用在雨篷上的风荷载标准值（MPa）；
Gk=γg（t1+t2）
=1000000×
（8+8）
因为Gk与其它可变荷载比较，不起操纵作用，因此：
正压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值（MPa）；
负压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值（MPa）；
（2）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+Qk++
S+=G++Q++
（3）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-
S-=G-+w-
（4）最不利荷载选取：
最不利荷载标准值组合（MPa）；
最不利荷载设计值组合（MPa）；
按上面2项结果，选最不利因素（负风压情形下显现）：
Sk=
S=
16.2玻璃板块荷载分派计算
上片玻璃厚度（mm）；
下片玻璃厚度（mm）；
Sk1：
分派到上片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
S1：
分派到上片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
Sk2：
分派到下片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
S2：
分派到下片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
Sk1=Skt13/（t13+t23）
83/（83+83）
S1=St13/（t13+t23）
Sk2=Skt23/（t13+t23）
S2=St23/（t13+t23）
16.3玻璃的强度计算
校核依据：
σ≤[fg]
（1）上片校核：
θ1：
上片玻璃的计算参数；
η1：
上片玻璃的折减系数；
作用在上片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；
E：
玻璃的弹性模量（MPa）；
θ1=Sk1a4/Et14……6.1.2-3[JGJ102-2003]
18504/72000/84
按系数θ1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η1=；
σ1：
上片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值（MPa）；
作用在幕墙上片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
m1：
上片玻璃弯矩系数,查表得m1=；
σ1=6m1S1a2η1/t12
=6×
18502×
82
≤fg1=42MPa（钢化玻璃）
上片玻璃的强度知足!
（2）下片校核：
θ2：
下片玻璃的计算参数；
η2：
下片玻璃的折减系数；
作用在下片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
θ2=Sk2a4/Et24……6.1.2-3[JGJ102-2003]
按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η2=
σ2：
下片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值（MPa）；
作用在幕墙下片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
m2：
下片玻璃弯矩系数,查表得m2=；
σ2=6m2S2a2η2/t22
≤f
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