整理四角锥采光顶.docx
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整理四角锥采光顶
1.环境总经济价值的构成
（4）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的合理性和有效性；
大纲要求
发现规划存在重大环境问题的，审查时应当提出不予通过环境影响报告书的意见；
①主体是人类；
（4）化工、冶金、有色、建材、机械、轻工、纺织、烟草、商贸、军工、公路、水运、轨道交通、电力等行业的国家和省级重点建设项目；
4.建设项目环境影响评价文件的分级审批
（5）阐述划分评价单元的原则、分析过程等。
（6）对建设项目实施环境监测的建议。
（3）生产、储存烟花爆竹的建设项目；北京XX大学体育馆
四角锥采光顶
设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准：
沈阳YY幕墙工程有限公司
二〇〇六年三月二十九日
四角锥采光顶设计计算书
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/CT014-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94
《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》GB/T15226-94
《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227-94
《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》GB/T15228-94
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001
《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001
2.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》GB50018-2002
《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98
《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001版）
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2001
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95
《中国地震烈度表》GB/T17742-1999
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004
《中国地震动参数区划图》GB18306-2000
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《民用建筑热工设计规范》GB50176-93
《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-2001
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《碳钢焊条》GB/T5117-1995
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000
3.铝材规范：
《铝幕墙板板基》YS/T429.1-2000
《铝幕墙板氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000
《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000
《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2004
《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2004
《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2004
《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2004
《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2004
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-1996
《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000
4.金属板及石材规范：
《天然花岗石荒料》JC/T204-2001
《天然大理石荒料》JC/T202-2001
《天然板石》GB/T18600-2001
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001
《天然大理石建筑板材》JC/T79-2001
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-2001
《天然饰面石材术语》GB/T13890-92
《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001
《铝塑复合板》GB/T17748-1999
《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：
98
《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000
5.玻璃规范：
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
《普通平板玻璃》GB4871-1995
《浮法玻璃》GB11614－1999
《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》GB9962-1999
《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002
《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002
《热反射玻璃》JC693-1998
《热弯玻璃》JC/T915-2003
6.钢材规范：
《不锈钢棒》GB/T1220-1992
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984
《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992
《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992
《不锈钢热扎钢带》GB/T5090
《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000
《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/T1591-1994
《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》JBJ102
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-1992
7.胶类及密封材料规范：
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001
《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2003
《聚硫建筑密封胶》JC483-1992
《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-2001
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003
《彩色钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001
《工业用橡胶板》GB/T5574-1994
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-98
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001
《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003
8.门窗及五金件规范：
《铝合金门》GB/T8478-2003
《铝合金窗》GB/T8479-2003
《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2002
《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-2002
《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-2002
《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2002
《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2002
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002
《地弹簧》GB/T9296-1988
《平开铝合金窗执手》GB/T9298-1988
《铝合金窗不锈钢滑撑》GB/T9300-1988
《铝合金门插销》GB/T9297-1988
《铝合金窗撑挡》GB/T9299-1988
《铝合金门窗拉手》GB/T9301-1988
《铝合金窗锁》GB/T9302-1988
《铝合金门锁》GB/T9303-1988
《闭门器》GB/T9305-1988
《推拉铝合金门窗用滑轮》GB/T9304-1988
《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000
《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
9.《建筑结构静力计算手册》（第二版）
10.土建图纸：
二、基本参数
1.幕墙所在地区：
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、采光顶荷载计算
1.玻璃采光顶的荷载作用说明：
玻璃采光顶承受的荷载包括：
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，可以按照以下值估算：
当采用单层玻璃时：
取400N/m2；
当采用中空及夹层玻璃时：
取500N/m2；
当采用中空夹层玻璃时：
取600N/m2；
当由于玻璃较厚或龙骨较重，按上面估算不适合的时候，由人工计算给定；
本例计算取：
0.0004N/m2（按假设）；
（2）风荷载。
是垂直作用于采光顶表面的荷载，按GB50009采用；
（3）雪荷载。
是指采光顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；
（4）活荷载。
是指采光顶水平投影面上的活荷载，按GB50009采用；
在实际工程中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，且雪荷载与活荷载不同时考虑。
分项系数按以下参数取值：
永久荷载分项系数取：
γg：
1.2
风荷载的分项系数取：
γw：
1.4
雪荷载的分项系数取：
γs：
1.4
活荷载的分项系数取：
γh：
1.4
组合值系数为：
永久荷载组合值系数取：
ψg：
1.0
风荷载的组合值系数取：
ψw：
0.6
雪荷载的组合值系数取：
ψs：
0.7
活荷载的组合值系数取：
ψh：
0.7
2.风荷载标准值计算：
按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）计算：
wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-2001]
上式中：
wk：
作用在采光顶上的风荷载标准值（MPa）；
Z：
计算点标高：
100m；
βgz：
瞬时风压的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算:
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=0.92×（1+2μf）其中：
μf=0.387×（Z/10）-0.12
B类场地:
βgz=0.89×（1+2μf）其中：
μf=0.5（Z/10）-0.16
C类场地:
βgz=0.85×（1+2μf）其中：
μf=0.734（Z/10）-0.22
D类场地:
βgz=0.80×（1+2μf）其中：
μf=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：
βgz=0.85×（1+2×（0.734（Z/10）-0.22））=1.6019
μz：
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:
μz=1.379×（Z/10）0.24
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；
B类场地:
μz=（Z/10）0.32
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；
C类场地:
μz=0.616×（Z/10）0.44
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；
D类场地:
μz=0.318×（Z/10）0.60
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；
对于C类地区，100m高度处风压高度变化系数：
μz=0.616×（Z/10）0.44=1.6966
μs：
风荷载体型系数，根据计算点体型位置取0.2；
w0：
基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001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=βgzμzμsw0
=1.6019×1.6966×0.2×0.00045
=0.000245MPa
3.风荷载设计值计算：
w：
作用在采光顶上的风荷载设计值（MPa）；
wk：
作用在采光顶上的风荷载标准值（MPa）；
w=1.4×wk
=1.4×0.000245
=0.000343MPa
4.雪荷载标准值计算：
Sk：
作用在采光顶上的雪荷载标准值（MPa）
S0：
基本雪压，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取值，北京地区50年一遇最大积雪的自重:
0.0004MPa.
μr：
屋面积雪分布系数，按表6.2.1[GB50009-2001]，为1。
根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为：
Sk=μr×S0
=1×0.0004
=0.0004MPa
5.雪荷载设计值计算：
S：
雪荷载设计值（MPa）；
S=1.4×Sk
=1.4×0.0004
=0.00056MPa
6.采光顶构件自重荷载设计值：
G：
采光顶构件自重荷载设计值（MPa）；
Gk：
采光顶结构平均自重取0.0004MPa；
G=1.2×Gk
=1.2×0.0004
=0.00048MPa
7.采光顶坡面活荷载设计值：
Q：
采光顶坡面活荷载设计值（MPa）；
Qk：
采光顶坡面活荷载标准值取：
0.0005MPa；
Q=1.4×Qk
=1.4×0.0005
=0.0007MPa
8.选取计算荷载组合：
雪荷载与活荷载不同时考虑，按上面的计算结果，在本工程中取自重、活荷载和风荷载组合：
第一可变荷载为：
活荷载
第二可变荷载为：
风荷载
所以，组合值系数依次为：
永久荷载组合值系数取：
ψg：
1.0
风荷载的组合值系数取：
ψw：
0.6
雪荷载的组合值系数取：
ψs：
0
活荷载的组合值系数取：
ψh：
1
四、四角锥采光顶杆件计算
基本参数：
1：
单锥边长：
a=3000mm；
2：
坡面与水平面的夹角：
30°；
四角锥采光顶的杆件设计计算，可将受力杆件简化为承受两个三角荷载的直线三铰拱分析内力，并按压弯构件验算截面强度。
计算模型如下：
1.杆件荷载计算：
（1）基本几何尺寸的确定：
α：
杆件与水平面的夹角（度）;
h：
锥体高度（mm）；
a：
单锥边长（mm）；
L：
计算模型中的总跨度（mm）；
tanα=tan30°×1.414/2
α=22.204°
h=a/2×tan30°
=865.495mm
L=a×1.414
=4242mm
（2）荷载的计算：
计算取自重、活荷载和风荷载设计值组合。
qA：
作用在采光顶表面的荷载设计值组合（MPa）；
q：
作用在采光顶杆件上的线荷载设计值组合（N/mm）；
先取自重和风荷载组合：
G+w=0.00048+0.6×0.000343
=0.000686MPa
转化为垂直于水平面的荷载：
0.000686/cos30°=0.000792MPa
再与活荷载组合，得：
qA=0.000792+1×0.0007
=0.001492MPa
q=qA×（a/2×0.707/2）
=0.001492×（3000/2×0.707×2）
=3.165N/mm
2.杆件的强度计算：
校核依据：
σ=N/A+M/λW≤f
四角锥采光顶的最大弯矩在总跨长L的四分之一处：
Mc0：
跨中弯矩（N·mm）；
H：
推力（N）；
Mc0=qL2/16
=3.165×42422/16
=3559549.691N·mm
H=Mc0/h
=3559549.691/865.495
=4112.733N
验算截面处的受力分析：
M0.25L0：
代梁弯矩（N·mm）；
M0.25L：
验算截面的弯矩（N·mm）；
V0.25L0：
验算截面的代梁剪力（N）；
N0.25L：
验算截面轴力（N）；
Y0.25L：
验算截面处与A（B）点的垂直高度（mm）；
Y0.25L=h/2=865.495/2=432.748mm
M0.25L0=qL2/48×（3-8×0.25×0.25）
=3.165×42422/48×2.5
=2966291.409N·mm
M0.25L=M0.25L0-HY0.25L
=2966291.409-4112.733×432.748
=1186514.429N·mm
V0.25L0=qL/4×（1-8×0.25×0.25）
=3.165×4242/4×0.5
=1678.241N
N0.25L=-V0.25L0sinα-Hcosα
=-1678.241×0.378-4112.733×0.926
=-4442.766N
σ：
计算截面的强度计算值（MPa）；
f：
选择的龙骨材料的强度设计值（MPa）；
A：
选取材料的截面面积（mm2）；
W：
选取材料的截面抗弯矩（mm3）；
σ=N0.25L/A+M0.25L/λW
=4442.766/1000+1186514.429/1.05/40000
=32.693MPa≤f=85.5MPa（6063-T5）
所以，材料的强度满足设计要求！
五、采光顶玻璃的计算
基本参数：
1：
计算点标高：
100m；
2：
板面尺寸：
宽×高=B×H=1500mm×1800mm；
3：
玻璃配置：
单片玻璃：
6mm；；
4：
玻璃形式：
四边简支；
、
模型简图为：
1.玻璃板块荷载计算：
（1）玻璃自重荷载标准值：
GAk：
玻璃自重标准值（仅指玻璃）（MPa）；
t：
玻璃厚度（mm）；
γg：
玻璃的体积密度（N/mm3）；
GAk=γg×t
=0.0000256×6
=0.000154MPa
（2）玻璃自重荷载设计值：
GA：
玻璃自重设计值（仅指玻璃）（MPa）；
GAk：
玻璃自重标准值（仅指玻璃）（MPa）；
GA=1.2×GAk
=1.2×0.000154
=0.000185MPa
2.玻璃板块荷载组合：
玻璃板块的受力组合采用自重、风荷载和活荷载组合。
（1）玻璃荷载标准值组合：
qk：
玻璃板块的荷载标准值组合（MPa）；
wk：
风荷载标准值（MPa）；
GAk：
玻璃自重标准值（仅指玻璃）（MPa）；
先取自重和风荷载组合：
wk+GAk=0.6×0.000245+0.000154
=0.000301MPa
再与活荷载组合，得：
qk=0.000301+1×0.0005×Cosα
=0.000734MPa
（2）玻璃荷载设计值组合：
q：
玻璃板块的荷载设计值组合（MPa）；
w：
风荷载设计值（MPa）；
GA：
玻璃自重标准值（仅指玻璃）（MPa）；
先取自重和风荷载组合：
w+GA=0.6×0.000343+0.000185
=0.000391MPa
再与活荷载组合，得：
q=0.000391+1×0.0007×Cosα
=0.000997MPa
3.玻璃的强度计算：
校核依据：
σ≤[fg]
θ：
玻璃的计算参数；
η：
玻璃的折减系数；
qk：
玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
b：
玻璃板块短边边长（mm）；
E：
玻璃的弹性模量（MPa）；
t：
玻璃厚度（mm）；
θ=qkb4/Et4……6.1.2-3[JGJ102-2003]
=0.000734×15004/72000/64
=39.822
按系数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=0.841；
σ：
玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值（MPa）；
q：
作用在玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
b：
玻璃板块短边边长（mm）；
t：
玻璃厚度（mm）；
m：
玻璃弯矩系数,取m=0.0593；
σ=6mqb2η/t2……6.1.2[JGJ102-2003]
=6×0.0593×0.000997×15002×0.841/62
=18.646MPa
18.646MPa≤fg=42MPa（钢化玻璃）
玻璃的强度满足要求!
4.玻璃最大挠度校核：
校核依据：
df=ημqkb4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]
上面公式中：
df：
玻璃板挠度计算值（mm）；
η：
玻璃的挠度折减系数，按θ=qkb4/Et4，为0.841；
μ：
玻璃挠度系数，查表得μ=0.00566；
qk：
玻璃板块荷载标准值组合（MPa）
b：
玻璃板块短边边长（mm）；
D：
玻璃的弯曲刚度（N·mm）；
df,lim：
许用挠度，取玻璃板块短边边长的1/60，为25mm；
其中：
D=Et3/（12（1-υ2））……6.1.3-1[JGJ102-2003]
上式中：
E：
玻璃的弹性模量（MPa）；
t：
玻璃的厚度（mm）；
υ：
玻璃材料泊松比，为0.2；
D=Et3/（12（1-υ2））
=72000×63/（12×（1-0.22））
=1350000N·mm
df=ημqkb4/D
=0.841×0.00566×0.000734×15004/1350000
=13.102mm
13.102mm≤df,lim=25mm（单片玻璃）
玻璃挠度能满足要求!
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