钢结构雨棚设计计算书.docx
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钢结构雨棚设计计算书
钢结构雨棚设计计算书
一、计算依据：
1.《建筑结构荷载规范》
2．《钢结构设计规范》GB50017-2003
3．《玻璃幕墙工程技术规范》
4．《建筑抗震设计规范》
二、计算基本参数:
1．本工程位于深圳市，基本风压ω0=（kN/m2），考虑到结构的重要性,按50年
一遇考虑乘以系数，故本工程基本风压ω=。
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：
μz=。
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μs=，瞬时风压的阵风系数βz=。
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，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，按下列公式计算：
Wk=βzμsμzWo················
式中:
Wk---风荷载标准值（kN/m2）；
βz---瞬时风压的阵风系数；βz=
μs---风荷载体型系数；向上取μs=
μz---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；
Wo---基本风压（kN/m2）按《技术要求》Wo=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γw=
表1-1
高度（m）
μz（C类）
5
10
15
20
即风荷载设计值为：
W=γWWK=K··············
2、地震作用
雨棚平面外地震作用标准值计算公式如下：
qEK=
·················
雨棚平面内地震作用标准值计算公式如下：
PE=
·················
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）
βE为地震动力放大系数；取βE=
αmax为水平地震影响系数最大值；取αmax=（7度抗震设计）
G为幕墙结构自重（kN）
为单位面积的幕墙结构自重（kN/m2）；取
=m2
按规范要求，地震作用的分项系数取γE=，即地震作用设计值为：
qE=γEqEK=qEK·············
3、雨棚结构自重
按规范要求，幕墙结构自重的分项系数取γG=。
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=WK+qEK-·············
W合=W+qE-·············
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
恒荷载
雨棚结构自重:
qGK=m2
qG=×=m2
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~可得：
仅考虑风荷载向上：
Wk=βzμsμzWo
=×2×××
=m2
W==m2
作用
地震作用：
qEk=×
×=m2
qE=六、荷载组合
竖直方向
标准值：
W合K=+×设计值：
W合=+×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×B=×=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q1
Wk=βzμsμzWo
=××××
=m2
W==m2
qEk=×
×=m2
qE=KN/m2
W合=+×=KN/m2
q1=W合×H/2=×2=m
2、强度校核
在软件ROBOT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-weight
1to7
PZNegative
1
uniformload
2to7
PZ=（kN/m）
1
uniformload
1
PY=（kN/m）
型材截面特性：
SectionName
BarList
AX（mm^2）
AY（mm^2）
AZ（mm^2）
IX（mm^4）
IY（mm^4）
IZ（mm^4）
300X12
1
.000
.000
.000
180X100X8
2to7
.515
.000
.000
杆件参数：
Bar
Node1
Node2
Section
Material
Length（m）
Gamma（Deg）
Type
1
1
2
300X12
STEEL
N/A
2
3
4
180X100X8
STEEL
N/A
3
5
6
180X100X8
STEEL
N/A
4
7
8
180X100X8
STEEL
N/A
5
9
10
180X100X8
STEEL
N/A
6
11
12
180X100X8
STEEL
N/A
7
13
14
180X100X8
STEEL
N/A
节点参数：
Node
X（m）
Y（m）
Z（m）
SupportCode
Support
1
xxxxxx
Fixed
2
xxxxxx
Fixed
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
（2）结果输出
支座反力：
Node/Case
FX（kN）
FY（kN）
FZ（kN）
MX（kNm）
MY（kNm）
MZ（kNm）
1/1
2/1
Case1
DL1
SumofVal.
SumofReac.
.50
Sumofforc.
.96
.67
CheckVal.
Precision
杆件内力:
Bar
FX（kN）
FZ（kN）
MY（kNm）
1/MAX
1/MIN
2/MAX
2/MIN
3/MAX
3/MIN
4/MAX
4/MIN
5/MAX
5/MIN
6/MAX
6/MIN
7/MAX
7/MIN
节点位移：
Node/Case
UX（mm）
UZ（mm）
RY（Deg）
1/1
2/1
3/1
4/1
5/1
6/1
7/1
8/1
9/1
10/1
11/1
12/1
13/1
14/1
此力学模型的节点应力极值：
Smax（N/mm^2）
Smin（N/mm^2）
Smax（My）（N/mm^2）
Smin（My）（N/mm^2）
Fx/Ax（N/mm^2）
MAX
Bar
5
2
4
7
7
Node
9
4
7
14
14
Case
1
1
1
1
1
MIN
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），Umax=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
Umax=24.5302mm≤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：
σmax=N/mm2
可见：
故结构的强度能满足要求。
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