屋面板檩条受力计算.docx
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屋面板檩条受力计算
金属屋面受力计算书
一、构造层说明及相关参数
1、构造层说明:
面层:
0.7mm厚铝镁锰合金屋面板,展开宽度500mm;由不锈钢扣件固定在支撑层上面。
25/430型立边咬合铝、锰、镁合金板受向下荷载时的截面参数
板厚
自重
惯性矩
跨中允许弯矩
允许支座反力
连续板支座允许弯矩
MB/M0B,k+RB/R0B,k<1
Tmm
GKN/m2
Jef,kcm4/m
MF,kKNm/m
Ra,kKN/m
M0B,kKNm/m
R0B,kKN/m
MaxMB,kKNm/m
MaxRB,kKN/m
0.7
0.035
53.9
1.64
12
2.12
572
2.07
21.1
25/430型立边咬合铝、锰、镁合金板受向上荷载时的截面参数
板厚
惯性矩
跨中允许弯矩
允许支座反力
连续板支座允许弯矩M/M0B,k+R/R0B,k<1
Tmm
Jef,kcm4/m
MF,kKNm/m
Ra,kKN/m
M0B,kKNm/m
R0B,kKN/m
MaxMBkKNm/m
MaxRB,kKN/m
0.7
45.1
1.88
14.8
1.88
47.8
1.63
9.54
降噪层:
6mm厚通风降噪丝网;
防水层:
自粘性防水卷材;
找平层:
1mm厚镀锌找平钢带(间距400~450mm);
支撑层:
0.5mm厚VP125型压型钢承板;
保温层:
100厚12k保温棉满铺;
檩条:
□40x40x4.0方通檩条,横截面积:
576mm2;间距1000mm;
□40x40x4.0方通檩条截面特性
T(mm)
G(kg/m)
Ix(cm4)
Wx(cm3)
4
4.52
12.6
6.3
2、计算依据:
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
3、设计参数
钢密度:
78.5KN/m3
铝合金密度:
28KN/m3
玻璃棉容重:
0.12KN/m3
檩条钢材材质为:
Q235
强度设计值:
f(拉、压、弯)(N/mm2)
fv(剪)(N/mm2)
fce(端面承压)(N/mm2)
215
120
325
冷弯薄壁型钢的f(拉、压、弯)设计值为:
205N/mm2
屋面铝板铝合金牌号为:
3004H14,抗拉强度σb≥220(N/mm2)
非比例伸长应力σRP0.2≥170(N/mm2)
T码铝合金牌号为6063-T5抗拉强度σb≥160(N/mm2)
非比例伸长应力σRP0.2≥110(N/mm2)
ST5.5*35六角法兰钻尾钉材质为SWRCH22A,最小破坏力矩为10N·m
破坏拉力荷载为13.2KN
材料弹性模量及线胀系数:
材料弹性模量E(N/mm2)线胀系数(10-5)
钢2.06*1051
铝合金0.70*1052.35
结构重要性系数:
λ=1.1
4、荷载
4.1、恒荷载:
0.7厚25/430型立边咬合铝镁锰合金屋面板0.035KN/m2
6mm厚通风降噪丝网0.005KN/m2
自粘性防水卷材0.05KN/㎡
1mm厚找平钢板0.08KN/m2
0.5mm厚压型钢板0.04KN/m2
□40x40x4檩条0.05KN/m
其他连接附件0.005KN/m2
合计0.265KN/m2
4.2、活荷载(按不上人屋面):
0.5KN/m2
4.3、风荷载:
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001,计算嘉兴地区的风载为:
50年一遇基本风压:
w0=0.50kN/m2,地面粗糙类别B类,建筑物高度按20m计算,按封闭式屋面取体形系数。
4.3.1、屋面最大负风压风荷载标准值为
Wk=βgz*μz*μs*W0
=1.70*1.25*(-0.8)*0.50
=-0.85kN/m2
4.3.2、屋面最大正风压风荷载标准值为
Wk=βgz*μz*μs*W0
=1.70*1.25*(+0.6)*0.50
=0.64kN/m2
二、屋面结构受力设计验算:
1、0.7mm厚铝合金25/430型屋面板计算
1.1、荷载计算:
恒荷载:
0.7厚25/430型立边咬合铝镁锰合金屋面板0.035KN/m2
合计SGK=0.035KN/m2
活荷载:
SQi=0.5KN/m2
风荷载:
风压峰值(局部风压)
所有风向角下最高正风压风值0.64kN/m2
所有风向角下最高负风压风值-0.85kN/m2
荷载组合:
1)正向荷载设计值(受力方向向下):
控制作用的为屋面活荷载,屋面荷载控制效应组合为
S=γGSGK+γQ1SQ1K+γQ2ψc2SQ2k
=1.2*0.035+1.4*0.64+1.4*0.7*0.5
=1.43KN/m2
b)负向荷载(受力方向向上):
控制作用的为屋面活荷载,屋面荷载控制效应组合为
S=γGSGK+γQ1SQ1K+γQ2ψc2SQ2k
=0.9*0.035+1.4*(-0.85)+0
=-1.16KN/m2
1.2、屋面计算模型
屋面板不锈钢扣件,故屋面板的受力应为多跨连续梁的形式,为简化计算,在验算中,屋面板按五跨连续进行计算,取1m的宽度进行单位宽度的验算,在强度验算时,考虑结构重要性系数为1.1,其计算模型为:
1.2.1、正向荷载下屋面板的强度和挠度的综合验算:
a)屋面板强度验算:
i.屋面板跨中最大弯矩:
Mf1=0.078ql2λ
=0.078*1.43*1.02*1.1
=0.12KN·m
<1.64KN·m
满足要求。
ii.屋面板在支座处最大弯矩:
Mf2=0.105ql2λ
=0.105*1.43*1.02*1.1
=0.17KN·m
<2.07KN·m
满足要求。
iii.屋面板中间支座反力:
R1=1.132qlλ
=1.132*1.43*1.0*1.1
=1.78KN
<21.1KN
满足要求。
iv.屋面板边支座反力:
R2=0.394qlλ
=0.394*1.43*1.0*1.1
=0.62KN
<12.0KN
满足要求。
v.Mf2/M0B,k+R1/R0B,k=0.17/2.12+1.78/572
=0.08<1
满足要求。
b)屋面板挠度验算:
f1=0.64ql4/100EI
=0.64*1.43*10004/(100*0.7*105*53.9*104)
=0.24mm<L/250=4.8mm
满足要求
1.2.2、负向荷载下屋面板的强度和挠度的综合验算:
a)屋面板强度验算:
i.屋面板跨中最大弯矩:
Mf1=0.078ql2λ
=0.078*(-1.16)*1.02*1.1
=-0.10KN·m
|Mf1|<1.88KN·m
满足要求。
ii.屋面板在支座处最大弯矩:
Mf2=0.105ql2λ
=0.105*(-1.16)*1.02*1.1
=-0.13KN·m
|Mf2|<1.63KN·m
满足要求。
iii.屋面板中间支座反力:
R1=1.132qlλ
=1.132*(-1.16)*1.0*1.1
=-1.45KN
|R1|<9.54KN
满足要求。
iv.屋面板边支座反力:
R2=0.394qlλ
=0.394*(-1.16)*1.0*1.1
=-0.5KN
|R2|<14.8KN
满足要求。
v.Mf2/M0B,k+R1/R0B,k=0.13/1.88+1.45/47.8
=0.1<1
满足要求。
b)屋面板挠度验算:
f1=0.64ql4/100EI
=0.64*1.16*10004/(100*0.7*105*45.1*104)
=0.24mm<L/250=4.8mm
满足要求
2、檩条验算:
2.1、屋面次檩条采用□40x40x4.0的方通型钢,屋面次檩条的截面特性参数如下:
□40x40x4.0方通檩条截面特性
T(mm)
G(kg/m)
Ix(cm4)
Wx(cm3)
4
4.52
12.6
6.3
屋面檩条与屋面采用膨胀螺栓连接在一起,檩条受力按简支梁考虑,其计算模型见下图:
檩条承受其上的全部荷载,檩条的受荷宽度1.0m,跨度为1.0m,檩条承担的屋面系统自重为0.265KN/m2,风荷载按0.64KN/m2计。
2.2、最不利荷载统计及组合:
标准值:
qk=0.265+0.64+0.5×0.7KN/m2
=1.255KN/m2
设计值:
q=1.2×0.265+1.4×(0.64+0.5×0.7)KN/m2
=1.704KN/m2
2.3、檩条强度和挠度的综合验算:
a)檩条强度验算:
檩条跨中最大弯矩:
Mmax=ql2/8
=1.704×1.0×12/8KN·m
=0.22KN·m
对应的最大应力为:
=Mmax/Wx
=0.22×103/25.25N/mm2
=8.5N/mm2
<f/=186.36N/mm2(为结构重要性系数=1.1)
满足要求。
b)檩条挠度验算:
檩条跨中最大挠度:
fmax=5ql4/384EI
=5×1.704×1.0×(1×103)4/(384×2.06×105×139×104)mm
=0.08mm<l/250=12mm,满足要求。