荷载规范钢结构雨篷计算书要点.docx
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荷载规范钢结构雨篷计算书要点
目录
1基本参数1
1.1雨篷所在地区:
1
1.2地面粗糙度分类等级:
1
2雨篷荷载计算1
2.1玻璃雨篷的荷载作用说明:
1
2.2风荷载标准值计算:
2
2.3风荷载设计值计算:
4
2.4雪荷载标准值计算:
5
2.5雪荷载设计值计算:
5
2.6雨篷面活荷载设计值:
5
2.7雨篷构件恒荷载设计值:
5
2.8选取计算荷载组合:
6
3雨篷杆件计算3d3计算
7
3.1、设计依据1
3.2、计算简图1
3.3、几何信息2
3.4、荷载与组合3
3.4.1.节点荷载4
3.4.2.单元荷载4
3.4.3.其它荷载4
3.4.4.荷载组合5
3.5、内力位移计算结果5
3.5.1.内力5
1.1最不利内力5
1.2内力统计9
3.5.2.位移10
2.1组合位移10
3.6、设计验算结果3
4雨篷埋件计算(后锚固结构)12
5.1校核处埋件受力分析:
12
5.2群锚受剪内力计算:
13
5.3锚栓钢材受剪破坏承载力计算:
17
5.4混凝土剪撬破坏承载能力计算:
20
5.5拉剪复合受力承载力计算:
20
钢结构雨篷设计计算书
11基本参数
11.1雨篷所在地区:
浙江余姚地区;
11.2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;
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。
12雨篷荷载计算
12.1玻璃雨篷的荷载作用说明:
玻璃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:
包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重,可以按照400N/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:
Sk+=1.35Gk+0.6×1.4wk+0.7×1.4Sk(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:
Sk+=1.2Gk+1.4×wk+0.7×1.4Sk(或Qk)
B:
考虑负风压时:
按下面公式进行荷载组合:
Sk-=1.0Gk+1.4wk
12.2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:
5m;
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(高度不足5m按5m计算):
按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)表8.6.1查表:
对于B类地形,5m高度处瞬时风压的阵风系数:
βgz=1.7
μz:
风压高度变化系数;按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)表8.2.1查表:
μs1:
局部风压体型系数,对于雨篷结构,按规范,计算正风压时,取μs1+=2;计算负风压时,取μs1-=-2.0;
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的情况,当围护构件的从属面积A大于或等于25m2时,局部风压体型系数μs1(25)可乘以折减系数0.8,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(25)-μs1
(1)]logA/1.4
在上式中:
当A≥25m2时取A=25m2;当A≤1m2时取A=1m2;
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,浙江余姚地区取0.00050MPa;
(1)计算龙骨构件的风荷载标准值:
龙骨构件的从属面积:
A=1.3×1.5=1.95m2
LogA=0.29
μsA1+(A)=μs1+
(1)+[μs1+(25)-μs1+
(1)]logA/1.4
=2+2[0.8-1]×0.29/1.4=1.917
μsA1-(A)=μs1-
(1)+[μs1-(25)-μs1-
(1)]logA/1.4
=1.917
wkA+=βgzμzμsA1+w0
=1.7×1×1.917×0.00050
=0.001629MPa
wkA-=βgzμzμsA1-w0
=1.7×1×1.917×0.00050
=0.001629MPa
(2)计算面板部分的风荷载标准值:
面板构件的从属面积:
A=1.3×1.5=1.95m2
LogA=0.29
μsB1+(A)=μs1+
(1)+[μs1+(25)-μs1+
(1)]logA/1.4
=1.917
μsB1-(A)=μs1-
(1)+[μs1-(25)-μs1-
(1)]logA/1.4
=1.917
wkB+=βgzμzμsB1+w0
=1.7×1×1.917×0.00050
=0.001629MPa
wkB-=βgzμzμsB1-w0
=1.7×1×1.917×0.00050
=0.001629MPa
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+=1.4×wkA+
=1.4×0.001629MPa
=0.002806MPa
wA-=1.4×wkA-
=1.4×0.001629MPa
=0.002806MPa
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+=1.4×wkB+
=1.4×0.001629MPa
=0.002806MPa
wB-=1.4×wkB-
=1.4×0.001629MPa
=0.002806MPa
12.3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>>GB50009-2001取值,浙江余姚地区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2.0。
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
=2.0×0.0004
=0.0008MPa
12.4雪荷载设计值计算:
S:
雪荷载设计值(MPa);
S=1.4×Sk
=1.4×0.0008
=0.00112MPa
12.5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=1.4×Qk
=1.4×500/1000000
=0.0007MPa
因为Sk≤Qk,所以计算时活荷载参与正压组合!
12.6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0.0004MPa;
因为Gk与其它可变荷载比较,不起控制作用,所以:
G+=1.2×Gk
=1.2×0.0004
=0.00048MPa
G-=Gk
=0.0004MPa
12.7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+wkA++0.7Qk=0.0004+0.001629+0.7×0.0005
=0.002379MPa
SA+=G++wA++0.7Q=0.00048+0.002806+0.7×0.0007
=0.003776MPa
SkB+:
正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa);
SB+:
正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa);
SkB+=Gk+wkB++0.7Qk
=0.002379MPa
SB+=G++wB++0.7Q
=0.003776MPa
(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-=0.0004+(-0.001629)
=-0.00123MPa
SA-=G-+wA-
=1.0Gk+1.4wkA-=0.0004+(-0.002806)
=-0.002406MPa
SkB-:
负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa);
SB-:
负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa);
SkB-=Gk+wkB-
=-0.00123MPa
SB-=G-+wB-
=1.0Gk+1.4wkB-
=-0.002406MPa
13雨篷杆件计算
3.1、设计依据
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
《钢结构焊接规范》(GB50661-2011)
《钢结构高强度螺栓连接的设计,施工及验收规程》(JGJ82-2011)
3.2、计算简图
计算简图(圆表示支座,数字为节点号)
节点编号图
单元编号图
3.3、几何信息
各节点信息如下表:
节点号
x坐标(m)
y坐标(m)
z坐标(m)
x向约束
y向约束
z向约束
绕x约束
绕y约束
绕z约束
1
-0.050
-6.516
5.000
2
1.450
-6.516
5.000
√
√
√
√
√
√
3
-0.050
-5.216
5.000
4
1.450
-5.216
5.000
√
√
√
√
√
√
5
-0.050
-3.916
5.000
6
1.450
-3.916
5.000
√
√
√
√
√
√
7
-0.050
-2.616
5.000
8
1.450
-2.616
5.000
√
√
√
√
√
√
9
-0.050
-1.316
5.000
10
1.450
-1.316
5.000
√
√
√
√
√
√
11
-0.050
-0.016
5.000
12
1.450
-0.016
5.000
√
√
√
√
√
√
各单元信息如下表:
单元号
截面名称
长度(m)
面积(mm2)
绕2轴
惯性矩(x104mm4)
绕3轴
惯性矩(x104mm4)
绕2轴计
算长度
系数
绕3轴计
算长度
系数
i节点
释放
j节点
释放
1
矩120x80x6.0
1.500
2163
215
406
1.000
1.000
---
---
2
矩120x80x6.0
1.500
2163
215
406
1.000
1.000
---
---
3
矩120x80x6.0
1.500
2163
215
406
1.000
1.000
---
---
4
矩120x80x6.0
1.500
2163
215
406
1.000
1.000
---
---
5
矩120x80x6.0
1.500
2163
215
406
1.000
1.000
---
---
6
矩120x80x6.0
1.500
2163
215
406
1.000
1.000
---
---
7
矩120x80x6.0
1.300
2163
215
406
1.000
1.000
R1R2R3
R2R3
8
矩120x80x6.0
1.300
2163
215
406
1.000
1.000
R1R2R3
R2R3
9
矩120x80x6.0
1.300
2163
215
406
1.000
1.000
R1R2R3
R2R3
10
矩120x80x6.0
1.300
2163
215
406
1.000
1.000
R1R2R3
R2R3
11
矩120x80x6.0
1.300
2163
215
406
1.000
1.000
R1R2R3
R2R3
3.4、荷载与组合
结构重要性系数:
1.00
3.4.1.节点荷载
(1)节点荷载汇总表(力:
kN;弯矩:
kN.m)
(2)节点荷载图(力:
kN;弯矩:
kN.m)
3.4.2.单元荷载
(1)单元荷载汇总表(力:
kN;分布力:
kN/m;弯矩:
kN.m;分布弯矩:
kN.m/m)
第0工况单元荷载表
单元号
工况号
类型
方向
Q1
Q2
X1
X2
1
0
三角形荷载
Z
-0.3
0.0
1.5
1.5
2
0
三角形荷载
Z
-0.5
0.0
1.5
1.5
3
0
三角形荷载
Z
-0.5
0.0
1.5
1.5
4
0
三角形荷载
Z
-0.5
0.0
1.5
1.5
5
0
三角形荷载
Z
-0.5
0.0
1.5
1.5
6
0
三角形荷载
Z
-0.3
0.0
1.5
1.5
7
0
三角形荷载
Z
-0.6
0.0
0.6
1.3
8
0
三角形荷载
Z
-0.6
0.0
0.7
1.3
9
0
三角形荷载
Z
-0.6
0.0
0.6
1.3
10
0
三角形荷载
Z
-0.6
0.0
0.7
1.3
11
0
三角形荷载
Z
-0.6
0.0
0.6
1.3
第1工况单元荷载表
单元号
工况号
类型
方向
Q1
Q2
X1
X2
1
1
三角形荷载
Z
-0.3
0.0
1.5
1.5
2
1
三角形荷载
Z
-0.7
0.0
1.5
1.5
3
1
三角形荷载
Z
-0.6
0.0
1.5
1.5
4
1
三角形荷载
Z
-0.7
0.0
1.5
1.5
5
1
三角形荷载
Z
-0.7
0.0
1.5
1.5
6
1
三角形荷载
Z
-0.3
0.0
1.5
1.5
7
1
三角形荷载
Z
-0.8
0.0
0.6
1.3
8
1
三角形荷载
Z
-0.8
0.0
0.7
1.3
9
1
三角形荷载
Z
-0.8
0.0
0.6
1.3
10
1
三角形荷载
Z
-0.7
0.0
0.7
1.3
11
1
三角形荷载
Z
-0.7
0.0
0.6
1.3
第2工况单元荷载表
单元号
工况号
类型
方向
Q1
Q2
X1
X2
1
2
三角形荷载
Z
-1.1
-0.0
1.5
0.0
2
2
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
3
2
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
4
2
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
5
2
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
6
2
三角形荷载
Z
-1.1
-0.0
1.5
0.0
7
2
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.6
0.0
8
2
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.7
0.0
9
2
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.6
0.0
10
2
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.7
0.0
11
2
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.6
0.0
第4工况单元荷载表
单元号
工况号
类型
方向
Q1
Q2
X1
X2
1
4
三角形荷载
Z
-1.1
-0.0
1.5
0.0
2
4
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
3
4
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
4
4
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
5
4
三角形荷载
Z
-2.1
-0.0
1.5
0.0
6
4
三角形荷载
Z
-1.1
-0.0
1.5
0.0
7
4
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.6
0.0
8
4
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.7
0.0
9
4
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.6
0.0
10
4
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.7
0.0
11
4
三角形荷载
Z
-2.4
-0.0
0.6
0.0
1)工况号:
0
*输入的面荷载:
序号
荷载类型
导荷方式
体形系数
面荷载值
(基本风压)
1
恒载
单向杆件
--
0.40
面荷载分布图:
面荷载序号1分布图(实线表示荷载分配到的单元)
2)工况号:
1
*输入的面荷载:
序号
荷载类型
导荷方式
体形系数
面荷载值
(基本风压)
1
活载
单向杆件
--
0.50
面荷载分布图:
面荷载序号1分布图(实线表示荷载分配到的单元)
3)工况号:
2
*输入的面荷载:
序号
荷载类型
导荷方式
体形系数
面荷载值
(基本风压)
1
风载
单向杆件
1.92
0.50
面荷载分布图:
面荷载序号1分布图(实线表示荷载分配到的单元)
4)工况号:
4
*输入的面荷载:
序号
荷载类型
导荷方式
体形系数
面荷载值
(基本风压)
1
风载
单向杆件
-1.92
0.50
面荷载分布图:
面荷载序号1分布图(实线表示荷载分配到的单元)
(2)单元荷载图(力:
kN;分布力:
kN/m;弯矩:
kN.m;分布弯矩:
kN.m/m)
第0工况单元荷载简图
第1工况单元荷载简图
第2工况单元荷载简图
第4工况单元荷载简图
3.4.3.其它荷载
(1).地震作用
规范:
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
地震烈度:
6度(0.05g)
水平地震影响系数最大值:
0.04
计算振型数:
9
建筑结构阻尼比:
0.040
特征周期值:
0.25
地震影响:
多遇地震
场地类别:
Ⅰ1类
地震分组:
第一组
周期折减系数:
1.00
地震力计算方法:
振型分解法
振型号
周期(秒)
1
0.1060
2
0.0837
3
0.0837
4
0.0837
5
0.0837
6
0.0620
7
0.0620
8
0.0064
9
0.0042
(2).温度作用
3.4.4.荷载组合
(1)1.20恒载+1.40活载工况1+1.40x0.70风载工况2
(2)1.35恒载+1.40x0.70活载工况1+1.40x0.70风载工况2
(3)1.20恒载+1.40x0.70活载工况1+1.40风载工况2
(4)1.00恒载+1.40风载工况4
(5)1.00x0.50恒载+1.00x0.50活载工况1+0.50水平地震+1.30竖向地震
(6)1.00x0.50恒载+1.00x0.50活载工况1+1.30水平地震
3.5、内力位移计算结果
3.5.1.1最不利内力
13.11.3最不利内力
最不利内力表(单位:
N、Q(kN);M(kN.m);位置(m))
单元号
名称
组合号
序号
位置
轴力N
剪力Q2
剪力Q3
弯矩M2
弯矩M3
N最大
5
1
0.0
0.0
-0.5
0.0
0.0
-0.0
1
M3最大
4
1
1.5
0.0
-3.6
0.0
0.0
3.6
N最小
5
2
0.0
-0.0
-0.5
-0.0
-0.0
-0.0
M3最小
2
1
0.0
0.0
-1.5
0.0
0.0
-0.0
N最大
5
1
0.0
0.0
-1.0
0.0
0.0
-0.0
2
M3最大
4
1
1.5
0.0
-6.9
0.0
0.0
7.0
N最小
5
2
0.0
-0.0
-1.0
-0.0
-0.0
-0.0
M3最小
2
1
0.0
0.0
-3.0
0.0
0.0
-0.0
N最大
5
2
0.0
0.0
-1.0
-