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