实例说钢雨篷结构设计sap.docx
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实例说钢雨篷结构设计sap
首先来说说雨篷的同音（雨篷、雨棚and雨蓬）。
雨蓬是觉得错误的，蓬字压根没这个意思。
雨篷含有悬挑的意思，如果是挑出结构，无论是挑板，挑梁板还是钢结构悬挑的都可以用雨篷。
而雨棚是有自己独立的支撑体系的，独自架立而不需要依附于结构上的。
所以应该从概念上认清这几个名词，避免不必要的笑话。
下面说说自己在设计过程中的几个注意之处：
∙拉杆吊点位置的选取
在sap2000里面对比了不同角度的吊点位置，最后得出还是30°角度结构受力最优，图集给出参考角度为30°~60°。
∙风荷载计算
详见后续计算书
∙荷载组合
详见后续计算书
∙长细比
对于吊杆，它可能受拉，也可能受压（长细比200），这就决定了它基本是构造控制。
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/21356db5.bmp
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/50db89e0.bmp
（注：
下述计算书是最近帮朋友整理的并非本项目的，只是想说明问题）
一、玻璃计算
参考图纸及说明
1、玻璃选用
玻璃采用：
夹层玻璃，四点支承。
支承点间玻璃面板尺寸1600×1414mm，与水平面夹角0度。
玻璃外片厚度为8mm，内片厚度为8mm。
玻璃大面强度为58MPa，侧面强度为41MPa。
弹性模量 E=0.72x105MPa，泊松比v=0.2。
玻璃密度ρ=25.6kN/m3。
2、荷载计算
（1）自重计算
Gk'：
恒载标准值（kN/m2），方向竖直向下
Gk：
恒载标准值（kN/m2），垂直于板面的恒载分量
Gk'=25.6×（8+8）×10-3=0.410kN/m2
Gk=0.410×cos0o=0.410kN/m2
（2）风荷载计算
所在高度:
6m
所在部位:
雨篷
地面粗糙度类别:
B类
风荷载标准值应按下式计算，并且负风荷载标准值不应小于1.5kN/m^2,正风荷载标准值不应小于0.5kN/m^2：
阵风系数:
βgz=1.7
体型系数（负风）：
μsl1=-2
体型系数（正风）：
μsl2=1
风压高度变化系数：
μz=1.0
基本风压：
W0=0.45kN/m^2
风荷载标准值（负风）：
W1k=min（-1.5kN/m^2,βgz*μsl1*μz*W0）=-1.53kN/m^2
风荷载标准值（正风）：
W2k==max（0.5kN/m^2,βgz*μsl2*μz*W0）=0.765kN/m^2
（3）雪荷载
SK：
雪荷载标准值（kN/m2），方向垂直于板面，取0.8kN/m2
（4）检修荷载
WOK：
检修荷载标准值（kN/m2），方向垂直于板面，取1kN/m2
（5）其他活载
OTK：
其他活载标准值（kN/m2），方向垂直于板面，取0.5kN/m2
3、荷载组合
（1）、参与组合的荷载项
<1>、恒载（自重垂直于玻璃的分量） Gk=0.410kN/m2
组合系数1.0 分项系数1.0/1.2/1.35
<2>、风荷载（垂直于玻璃） Wk=0.76/1.53kN/m2
组合系数0.6/0.2 分项系数1.4
<3>、活载（取雪荷载/检修荷载/其他活载之大值，垂直于玻璃） Qk=1kN/m2
组合系数0.7 分项系数1.0/1.4
（2）、由以下组合算得最大的荷载组合标准值（用于刚度校核）
恒载
恒载+风载
恒载+活载
恒载+风载+0.7活载
恒载+活载+0.6风载
最大的荷载组合标准值qk=1.52kN/m2
（3）、由以下组合算得最大的荷载组合设计值（用于强度校核）
1.35恒载
1.2恒载+1.4活载
1.35恒载+0.7×1.4活载
1.2恒载+1.4正风压
1.35恒载+0.6×1.4正风压
1.2恒载+1.4正风压+0.7×1.4活载
1.2恒载+1.4活载+0.6×1.4风载
1.35恒载+0.6×1.4正风压+0.7×1.4活载
1.0恒载-1.4负风压
最大的荷载组合设计值q=+2.38/-1.71kN/m2
4、板块校核
外片厚度t1=8mm
内片厚度t2=8mm
等效厚度te=（t13+t23）-3=10.079mm
外片承受自身的恒荷载+其他荷载×t13/（t13+t23）
外片所承受荷载组合标准值=0.76kN/m2
外片所承受荷载组合设计值=1.19kN/m2
内片承受自身的恒荷载+其他荷载×t23/（t13+t23）
内片所承受荷载组合标准值=0.76kN/m2
内片所承受荷载组合设计值=1.19kN/m2
（1）、强度校核
支承点间面板长边边长b=1600mm
查表（JGJ102-2003表8.1.5-1）得弯矩系数m=0.147
外片强度校核：
查表（JGJ102-2003表6.1.2-2）得折减系数η=0.891
应力σ=6mqb2η/t2
=6×0.147×1.19×16002×0.891/82×10-3
=36MPa
强度满足!
内片强度校核：
查表（JGJ102-2003表6.1.2-2）得折减系数η=0.891
应力σ=6mqb2η/t2
=6×0.147×1.19×16002×0.891/82×10-3
=36MPa
强度满足!
（2）、刚度校核
刚度D=Ete3/12/（1-v2）=6400000.000N•mm
查表（JGJ102-2003表8.1.5-2）得挠度系数μ=0.02101
查表（JGJ102-2003表6.1.2-2）得折减系数η=0.913
挠度d=μqkb4η/D
=0.02101×0.76×16004×0.913/6400000.000×10-3
=15mm
挠度限值dmax=b/60=1600/60=26.667mm
挠度满足!
二、结构计算
参考图纸及说明
1、计算模型
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image.png
拉杆：
PIPE102x5的圆钢管（Q235B）——紫色杆件
主梁：
HN250x125x6x9（Q235B） ——青色杆件
次梁：
160x80x4钢方通（Q235B） ——绿色、灰色杆件
2、荷载计算
2.1风荷载计算
所在高度:
6m
所在部位:
雨篷
地面粗糙度类别:
B类
风荷载标准值应按下式计算，并且负风荷载标准值不应小于1.5kN/m^2,正风荷载标准值不应小于0.5kN/m^2：
阵风系数:
βgz=1.7
体型系数（负风）：
μsl1=-2
体型系数（正风）：
μsl2=1
风压高度变化系数：
μz=1.0
基本风压：
W0=0.45kN/m^2
风荷载标准值（负风）：
W1k=min（-1.5kN/m^2,βgz*μsl1*μz*W0）=-1.53kN/m^2
风荷载标准值（正风）：
W2k==max（0.5kN/m^2,βgz*μsl2*μz*W0）=0.765kN/m^2
Wind-
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image
（1）.png
Wind+
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image
（2）.png
2.2、雪荷载计算（Snow）
雪荷载作用标准值应按下式计算：
积雪分布系数：
μr=2
基本雪压:
So=0.4kN/m^2
雪荷载标准值：
Sk=0.8kN/m^2
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image（3）.png
2.3、活荷载计算（live）
根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第5.3.1条，雨篷属于不上人屋面。
故作用在雨篷上的活荷载标准值为：
Lk=0.5kN/m^2
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image（4）.png
2.4、自重荷载计算（dead）
杆件自重软件自动加载
面板及配件自重荷载标准值为：
gk=0.5kN/m^2
2.5、检修及施工荷载计算（pr）
施工及检修荷载标准值为:
Rek=1kN/m
转换为集中荷载为：
1.5kN
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image（5）.png
2.6、荷载组合
强度校核组合工况：
S1=1.2*dead+1.4（wind+）+1.4*0.7S
S2=1.2*dead+0.84（wind-）+1.4S
S3=1.35*dead+0.84（wind-）+1.0S
S4=0.9*dead+1.4（wind+）
S5=1.2*dead+1.4（wind-）+1.4*0.7live
S6=1.2*dead+1.4pr
挠度校核组合工况：
S1k=1.0*dead+1.0（wind+）+1.0*0.7S
S2k=1.0*dead+1.0（wind-）
S3k=1.0*dead+1.0pr
3、结构分析
3.1、强度校核
在强度校核组合工况作用下，杆件的应力比如下：
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image（6）.png
拉/压杆：
PIPE102x5的圆钢管（Q235B）——最大应力比为0.430<1 OK
主梁：
HN250x125x6x9（Q235B） ——最大应力比为0.432<1 OK
次梁：
160x80x4钢方通（Q235B） ——最大应力比为0.442<1 OK
杆件的强度及稳定性满足设计要求
3.2、挠度分析
在S1k作用下的挠度变形如下：
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image（7）.png
在S2k作用下的挠度变形如下：
file:
///C:
/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/enhtmlclip/Image（8）.png
最大挠度变形为：
15.4mm<6700/400=17mm
杆件挠度满足设计要求！
4、支座反力
TABLE:
JointReactions
Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3
Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m
189 COMB1 Combination -9.944 -30.372 19.681 0 0 0
208 COMB1 Combination 0.076 -37.012 17.108 0 0 0
219 COMB1 Combination 11.085 14.724 49.772 0 0 0
220 COMB1 Combination 10.618 31.865 48.757 0 0 0
221 COMB1 Combination -0.268 40.428 51.943 0 0 0
227 COMB1 Combination 1.447 -1.059 20.181 -21.8058 31.5649 0.5591
228 COMB1 Combination -10.519 -14.275 14.636 0 0 0
229 COMB1 Combination 1.67 -2.59 1.047 0 0 0
281 COMB1 Combination 9.931 -30.318 19.646 0 0 0
304 COMB1 Combination -11.097 14.739 49.824 0 0 0
305 COMB1 Combination -10.568 31.714 48.529 0 0 0
317 COMB1 Combination -1.385 -1.051 20.17 -21.7921 -31.5444 -0.5447
318 COMB1 Combination 10.553 -14.315 14.641 0 0 0
319 COMB1 Combination -1.599 -2.477 1.048 0 0 0
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