玻璃雨棚计算书.docx
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玻璃雨棚计算书
巴东县山城汽车商贸中心商住楼幕墙工程
玻璃雨篷
设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准：
武汉创高幕墙装饰工程有限责任公司
二〇一五年六月五日
钢结构雨篷设计计算书
11计算引用的规范、标准及资料
11.1幕墙及采光顶相关设计规范：
《铝合金结构设计规范》GB50429-2007
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
《建筑玻璃采光顶》JG/T231-2007
《建筑用玻璃与金属护栏》JG/T342-2012
《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-2012
11.2建筑设计规范：
《地震震级的规定》GB/T17740-1999
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010
《高处作业吊蓝》GB19155-2003
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-2011
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004
《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004
《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154：
2003
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
11.3玻璃规范：
《镀膜玻璃第1部分：
阳光控制镀膜玻璃》GB/
《镀膜玻璃第2部分：
低辐射镀膜玻璃》GB/
《防弹玻璃》GB17840-1999
《平板玻璃》GB11614-2009
《建筑用安全玻璃第3部分：
夹层玻璃》
《建筑用安全玻璃第2部分：
钢化玻璃》
《建筑用安全玻璃防火玻璃》
《半钢化玻璃》GB/T17841-2008
《热弯玻璃》JC/T915-2003
《压花玻璃》JC/T511-2002
《中空玻璃》GB/T11944-2002
11.4钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005
《不锈钢棒》GB/T1220-2007
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009
《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/T4240-2009
《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/T1591-2008
《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007
《耐候结构钢》GB/T4171-2008
《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/T912-2008
《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胶类及密封材料规范：
《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/T5574-2008
《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
《建筑密封材料试验方法》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/T529-2008
《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》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相关物理性能等级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》GB/T13448-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011版）
《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-2000
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000
《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
《金属材料室温拉伸试验方法》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基本参数
12.1雨篷所在地区
巴东地区；
12.2地面粗糙度分类等级
按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
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B类地形考虑。
13雨篷荷载计算
13.1雨篷的荷载作用说明
雨篷承受的荷载包括：
自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。
（1）自重：
包括面板、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照500N/m2估算：
（2）风荷载：
是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采用；
（3）雪荷载：
是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；
（4）活荷载：
是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用；
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.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：
SA+=+×+×（或Qk）
b.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：
SA+=++×（或Qk）（风荷载为第一可变荷载时）；
SA+=+（或Qk）+×（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《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）计算：
wk+=βgzμzμs1+w0……8.1.1-2[GB50009-2012]
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：
；
βgz：
高度z处的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算：
βgz=1+2gI10（z/10）-α……条文说明部分8.6.1[GB50009-2012]
其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：
5m、10m、15m、30m；
A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：
300m、350m、450m、550m；
也就是：
对A类场地：
当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m；
对B类场地：
当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m；
对C类场地：
当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m；
对D类场地：
当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m；
g：
峰值因子，取；
I10：
10m高名义湍流度，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取、、和；
α：
地面粗糙度指数，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取、、和；
对于B类地形，高度处的阵风系数为：
βgz=1+2×××（Z/10）=
μz：
风压高度变化系数；
根据不同场地类型,按《建筑结构荷载规范》条文说明部分8.2.1提供的公式计算：
A类场地：
μzA=×（z/10）
B类场地：
μzB=×（z/10）
C类场地：
μzC=×（z/10）
D类场地：
μzD=×（z/10）
公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同，也就是：
对A类场地：
当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m；
对B类场地：
当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m；
对C类场地：
当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m；
对D类场地：
当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m；
对于B类地形，高度处风压高度变化系数：
μz=×（Z/10）=1
μs1：
局部风压体型系数；
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条：
计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μs1：
1封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用；
2檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取；
3其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的倍取值。
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条：
计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：
1当从属面积不大于1m2时，折减系数取；
2当从属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取，对局部体型系数绝对值大于的屋面区域折减系数取，对其它屋面区域折减系数取；
3当从属面积大于1m2且小于25m2时，墙面和绝对值大于的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：
μs1（A）=μs1
（1）+[μs1（25）-μs1
（1）]logA/……8.3.4[GB50009-2012]
因此，对雨蓬结构来说：
正压情况下：
μs1+
（1）=
μs1+（25）=1×μs1+
（1）=
负压情况下：
μs1-
（1）=
μs1-（25）=×μs1-
（1）=
w0：
基本风压值（MPa），根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表中数值采用，按重现期50年，巴东地区取；
（1）计算龙骨构件的风荷载标准值：
龙骨构件的从属面积：
A=×=
LogA=
μsA1+（A）=μs1+
（1）+[μs1+（25）-μs1+
（1）]logA/
=
μsA1-（A）=μs1-
（1）+[μs1-（25）-μs1-
（1）]logA/
=
wkA+=βgzμzμsA1+w0
=×1××
=
wkA-=βgzμzμsA1-w0
=×1××
=
（2）计算面板部分的风荷载标准值：
μsB1+（A）=
μsB1-（A）=2
wkB+=βgzμzμsB1+w0
=×1××
=
wkB-=βgzμzμsB1-w0
=×1×2×
=
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面板上的风荷载设计值（MPa）；
wkB+：
正风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载标准值（MPa）；
wB-：
负风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载设计值（MPa）；
wkB-：
负风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载标准值（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：
基本雪压，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取值：
；
μr：
屋面积雪分布系数，按表7.2.1[GB50009-2012]，为；
根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012公式7.1.1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，所以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，不起控制作用，所以：
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情况下荷载标准值组合（MPa）；
SA：
作用在龙骨上的最不利情况下荷载设计值组合（MPa）；
按上面2项结果，选最不利因素（正风压情况下出现）：
SkA=
SA=
14雨篷杆件计算
基本参数：
1：
计算点标高：
；
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=1700mm；
5：
分格宽度：
B=1550mm；
6：
板块配置：
夹层玻璃6+6mm；
7：
悬臂梁：
200120×100×8×6变截面T型钢，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：
本工程结构的每个梁上，共有i=2个集中力作用点，下面对这些力分别求值：
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=300mm
a2=1400mm
Pk1=SkBa2/2
=
P1=SBa2/2
=
Pk2=Pk1
=
P2=P1
=
（2）雨篷杆件截面最大弯矩（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（N·mm）；
Mi：
单个作用力Pi作用下悬臂梁根部弯矩设计值（N·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）；
Mi=Pi×bi
M=ΣMi
M1=P1b1
=492807N·mm
M2=P2b2
=2792573N·mm
M=ΣMi
=3285380N·mm
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=5738800mm4
主力方向截面抵抗矩：
W=46906mm3
塑性发展系数：
γ=
14.3梁的抗弯强度计算
按悬臂梁抗弯强度公式,应满足：
M/γW≤f
上式中：
M：
悬臂梁的弯矩设计值（N·mm）；
W：
在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；
γ：
塑性发展系数，取；
f：
材料的抗弯强度设计值，取215MPa；
则：
M/γW=3285380/46906
=≤215MPa
悬臂梁抗弯强度满足要求。
14.4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）；
Pki：
每个集中力的标准值（N）；
a：
悬臂梁总长度（mm）；
dfi=Pkibi2a（3-βi）/6EI
βi=bi/a
df=Σdfi
df1=Pk1b12a（3-β1）/6EI
=
df2=Pk2b22a（3-β2）/6EI
=
df=Σdfi
=
df,lim=2×1700/250=
≤df,lim=
悬臂梁杆件的挠度满足要求!
15雨篷焊缝计算
基本参数：
1：
焊缝高度：
hf=4mm；
2：
焊缝有效截面抵抗矩：
W=76970mm3；
3：
焊缝有效截面积：
A=；
15.1受力分析
V：
剪力（N）
a：
悬臂长度（mm）：
B：
分格宽度（mm）；
M：
弯矩（N·mm）
V=SaB
=×1700×1550
=
M=3285380N·mm
15.2焊缝校核计算
校核依据：
（（σf/βf）2+τf2）≤ffw7.1.3-3[GB50017-2003]
上式中：
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）
=（（3285380/76970）2+2）
=
≤ffw=160MPa
焊缝强度能满足要求
16玻璃的选用与校核
基本参数：
1：
计算点标高：
；
2：
玻璃板尺寸：
宽×高=B×H=1550mm×1550mm；
3：
玻璃配置：
夹层玻璃，夹层玻璃：
6+6mm；上片钢化玻璃，下片钢化玻璃；
4：
玻璃支撑类型：
四点驳接；
5：
玻璃支撑点间距B1×H1=1250mm×1150mm；
模型简图为：
16.1玻璃板块荷载组合计算
（1）玻璃板块自重：
Gk：
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）；
wk+：
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×（6+6）
=
因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：
G+：
正压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值（MPa）；
G-：
负压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值（MPa）；
Gk：
玻璃板块自重标准值（MPa）；
G+=×Gk
=×
=
G-=Gk
=
（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：
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（正风压情况下出现）：
Sk=
S=
16.2玻璃板块荷载分配计算
Sk：
最不利荷载标准值组合（MPa）；
S：
最不利荷载设计值组合（MPa）；
t1：
上片玻璃厚度（mm）；
t2：
下片玻璃厚度（mm）；
Sk1：
分配到上片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
S1：
分配到上片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
Sk2：
分配到下片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
S2：
分配到下片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
Sk1=Skt13/（t13+t23）
=×63/（63+63）
=
S1=St13/（t13+t23）
=×63/（63+63）
=
Sk2=Skt23/（t13+t23）
=×63/（63+63）
=
S2=St23/（t13+t23）
=×63/（63+63）
=
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；
Sk1：
作用在上片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
a：
支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；
E：
玻璃的弹性模量（MPa）；
t1：
上片玻璃厚度（mm）；
θ1=Sk1a4/Et14……6.1.2-3[JGJ102-2003]
=×12504/72000/64
=
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）；
S1：
作用在幕墙上片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；
a：
支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；
t1：
上片玻璃厚度（mm）；
m1：
上片玻璃弯矩系数,查表得m1=；
σ1=6m1S1a2η1/t12
=6×××12502×62
=
≤fg1=42MPa（钢化玻璃）
上片玻璃的强度满足!
（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；
Sk2：
作用在下片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；
a：
支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；
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