钢构计算书Word格式.docx
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地区粗糙度：
C类；
地震设防烈度：
8度（地震加速度：
0.20g）。
1.3、结构设计和计算应遵循的理论和标准及相应的计算方法
1.3.1、幕墙按照维护结构设计，其主要构件悬挂于主体结构上，层与层之间设置竖向伸缩缝。
1.3.2、幕墙构件在重力荷载、风荷载、水平地震作用及主体结构位移影响下均具有安全性。
1.3.3、幕墙构件内力计算采用弹性计算方法，其截面最大应力设计值不超过材料强度设计值：
σ<
f
式中：
σ——荷载和作用产生的截面最大应力；
f——材料强度设计值。
1.4、基本计算公式
（1）场地类别:
--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。
本工程按C类地区计算风压。
（2）风荷载计算（WK）
幕墙属于外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定采用风荷载计算公式:
Wk＝βgZ·
μs·
μz·
Wo（7.1.1-2）
Wk——垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值（KN/m2）；
βgZ——高度Z处的阵风系数，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》第7.5.1条规定。
根据不同场地类型，按照下列公式计算：
βgZ＝K（1+2μf）
其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。
经简化得：
A类场地：
βgZ＝0.92×
[1+35-0.072×
（Z/10）-0.12]；
B类场地：
βgZ＝0.89×
[1+（Z/10）-0.16]；
C类场地：
βgZ＝0.85×
[1+350.108×
（Z/10）-0.22]；
D类场地：
βgZ＝0.80×
[1+350.252×
（Z/10）-0.30]；
本工程为C类，故取βgZ＝0.85×
（Z/10）-0.22]。
μz——风压高度变化系数，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》第7.2.1条规定。
μz＝1.379×
（Z/10）0.24；
μz＝1.000×
（Z/10）0.32；
μz＝0.616×
（Z/10）0.44；
μz＝0.318×
（Z/10）0.60；
本工程为C类，故取μz＝0.616×
（Z/10）0.44。
μs——风荷载体型系数，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》第7.3.3条规定大面为-1.2（考虑0.2的内压），檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件，取-2.0。
W0——基本风压，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》附表D.4给出的50年一遇的风压采用，北京地区取0.45KN/m2。
（3）水平地震作用（EQ）
根据《玻璃幕墙工程技术规范》第5.3.4条地震作用可采用简化的等效静力计算方法进行计算。
具体计算方法如下：
qEK＝βEαmaxGk/A
式中：
qEK—分布水平地震作用标准值KN/m2；
βE—动力放大系数，取5.0；
αmax—水平地震影响系数最大值，按照下述方法取定：
6度（设计基本地震加速度为0.05g）；
αmax＝0.04
7度（设计基本地震加速度为0.1g）；
αmax＝0.08
7度（设计基本地震加速度为0.15g）；
αmax＝0.12
8度（设计基本地震加速度为0.20g）；
αmax＝0.16
8度（设计基本地震加速度为0.30g）；
αmax＝0.24
9度（设计基本地震加速度为0.40g）；
αmax＝0.32
北京设防烈度为8度（0.20g），故取αmax＝0.16。
Gk—构件的重力荷载标准值KN；
A—构件所占的平面面积m2。
（4）作用效应组合：
结构设计时，根据构件受力特点，荷载（作用）的情况和产生的应力（内力）方向，选用最不利的组合，作用效应组合设计值应按照下式采用：
s＝rGSGk+rwφwSwk+rEφESEk
SGk—重力荷载作用为永久荷载产生的效应；
Swk、SEk—分别为风荷载、地震作用作为可变荷载和作用产生的效应。
按不同的组合情况，二者可分别作为第一、第二个可变荷载和作用产生的效应；
rG、rw、rE—各效应的分项系数；
φw、φE—分别为风荷载、地震作用的组合系数。
作用的分项系数，按照以下规定采用：
1.一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数rG、rw、rE应分别取1.2、1.4和1.3；
2.当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数rG取1.35，此时，参与组合的可变荷载尽为竖向荷载效应。
3.当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数rG取值不应大于1.0。
可变荷载的组合值系数应按下列规定采用：
一般情况下，风荷载的组合值系数φw应取1.0，地震作用的组合值系数φE应取0.5；
2.对水平倒挂玻璃及其框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合值系数应取φw＝1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6（永久荷载的效应起控制作用时）。
3.幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数和永久荷载的分项系数均取1.0，且不考虑作用效应的组合。
1.5、结构设计所依据的文件及相关规范
（一）设计依据的技术规范和标准
1、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
2、气象资料及该工程的地理位置
3、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
4、《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
5、《点支式玻璃幕墙技术规程》CECS127：
2001
6、《建筑幕墙》GB/T21086-2007
7、《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007
8、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
9、《建筑设计防火规范》GBJ16-87
10、《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005
11、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）
12、《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
13、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006）
14、《钢结构设计规范》GBJ50017-2003
15、《民用建筑热工设计规范》GB50176-93
16、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
17、《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001
（二）施工、验收依据和标准
1、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
2、《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
3、《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
4、《建筑幕墙》GB/T21086-2007
5、《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007
6、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
7、《建筑设计防火规范》GBJ16
8、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045
9、《建筑物防雷设计规范》GB50057
10、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006）
11、《钢结构设计规范》GB50017-2003
12、《民用建筑热工设计规范》GB50176-1993
13、《建筑装饰工程施工及验收规范》GB50210-2001
14、《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001
15、《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
16、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
17、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
18、类似工程施工经验资料
19、GB/T19001—ISO9001《质量管理体系要求》及本企业制定的《质量手册》
1.6钢材的强度设计值
钢材牌号
厚度或直径d（mm）
抗拉、抗弯、抗压
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
16＜d≤40
205
120
40＜d≤60
200
115
Q345
310
180
400
16＜d≤35
295
170
35＜d≤50
265
155
50＜d≤100
250
145
1.7荷载和作用效应组合
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]
上式中：
S：
作用效应组合的设计值；
SGk：
重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；
Swk、SEk：
分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；
γG、γw、γE：
各效应的分项系数；
ψw、ψE：
分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下：
进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：
重力荷载：
γG：
1.2；
风荷载：
γw：
1.4；
地震作用：
γE：
1.3；
进行位移及挠度计算时；
1.0；
上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；
地震作用的组合系数ψE为0.5；
（二）钢结构的设计计算
2.1.总体说明
本钢结构，最大标高为58m，地面粗糙度C类，基本风压0.45kN/㎡；
基本雪压0.40kN/㎡；
抗震设防8度，计算软件采用ANSYS。
2.2.荷载概况
⑴作用在幕墙上的风荷载标准值按下式计算：
μs1·
Wo
Wk－作用在幕墙上的风荷载标准值（KN／m2）；
βgZ－考虑瞬时风压的阵风系数；
μs1－局部风压体型系数；
μz－风压高度变化系数；
Wo－基本风压，取0.45KN／m2。
⑵地震作用按下式计算
Qe＝βe·
αmax·
G
Qe——作用于幕墙平面外水平地震作用（KN）；
G——幕墙构件的重量（KN）；
αmax——水平地震影响系数最大值8度抗震设计取0.16；
βe——动力放大系数，取5。
⑶荷载分项系数和组合系数的确定
根据《建筑结构荷载规范》（ＧＢ50009－2001）及《玻璃幕墙工程技术规范》
之精神，结合本工程的地区地理环境，建筑特点以及幕墙的受力情况，各分项系数和组合系数选择如下：
①强度计算时
分项系数组合系数
重力荷载，γg取1.2
风荷载，γw取1.4风荷载，ψw取1.0
地震作用，γe取1.3地震作用，ψe取0.5（在铝板、石材幕墙计算中取0.6）
温度作用，γt取1.2温度作用，ψt取0.2
②刚度计算时
均按1.0采用风荷载，ψw取1.0
地震作用，ψe取0.5（在铝板、石材幕墙计算中取0.6）
温度作用，ψt取0.2
⑷荷载和作用效应按下式进行组合：
S＝γgSg＋ψwγwSw＋ψeγeSe＋ψtγtSt
S——荷载和作用效应组合后的设计值；
Sg——重力荷载作为永久荷载产生的效应；
Sw,Se,St——分别为风荷载，地震作用和温度作用作为可变荷载和作用产生的效应；
γg,γw,γe,γt——各效应的分项系数；
ψw,ψe,ψt——分别为风荷载，地震作用和温度作用效应的组合系数。
2.3.荷载计算
1）自重荷载标准值
a）钢结构自重由软件自动计算；
b）面材部分计算按GAK=0.5kN／m2
2）风荷载标准值
1、基本信息：
基本风压W0：
0.45KN/m^2
计算处高度Z：
58m
体型系数μs：
1.2
地面粗糙度：
C类
2、计算结果：
风压高度变化系数μz：
经查表7.2.1得：
μz=1.335
阵风系数βgz：
经查表7.5.1得：
βgz=1.698
风荷载标准值Wk：
Wk=βgz×
Us×
Uz×
=1.698×
1.2×
1.335×
0.45
=1.224KN/m^2
3）地震荷载标准值
幕墙自重标准值GAK=0.5KN/m^2
动力放大系数βE=5
地震影响系数最大值αmax=0.16
地震荷载标准值qEK：
qEK=βE×
αmax×
Gk
=5×
0.16×
0.5
=0.4KN/m^2
3）雪荷载标准值
采光顶体型系数取2.0.
S=2.0*0.4=0.8KN/m2
2.4.工况组合
1）标准值组合
Sk=Wk+qEK+S
=1.224+0.4+0.8
=2.424kN／m2
2）设计值组合
S=1.4Wk+1.3x0.5qEK+S
=1.4*1.224+1.3*0.5*0.4+0.5*1.4*0.8
=2.5336kN／m2
2.5.计算模型
钢结构形式及结构计算模型如下图所示：
2.6.软件单元类型
采用beam188单元类型，可以较真实模拟实际工程情况。
2.7.材料特性
2.8.结果说明
2.8.1刚度计算
由ANSYS软件计算得出，钢结构最大挠度为23.44mm,按《钢结构设计规范》中表A1.1.1中要求允许变形为1/250。
允许变形为15000/250=60mm。
因此，满足设计要求！
详见下图。
2.8.2强度计算
由ANSYS软件计算得出，钢结构最大应力为100.509MPa，此钢结构拉索材质为Q235钢材，允许应力为215Mpa。
2.9.支座反力计算
由受力最大工况得出如下支座反力：
（单位NNmmZ方向竖直向上）
NODEFXFYFZMXMYMZ
10.33956E+060.68927E+060.41210E+06
25-0.41239E+060.68664E+060.40685E+06
51-0.72697E+060.37227E+060.41154E+06
77-0.73805E+06-0.38983E+060.42190E+06
103-0.40182E+06-0.69317E+060.41301E+06
1290.31247E+06-0.65964E+060.39593E+06
1550.62126E+06-0.35409E+060.39676E+06
1810.63110E+060.34856E+060.39996E+06
TOTALVALUES
VALUE-0.37485E+060.15926E-050.32580E+070.00000.00000.0000
由支座反力列表可知：
竖向力：
412KN
水平力：
686KN
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