入口钢结构设计计算.docx
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入口钢结构设计计算
入口钢结构设计计算
一、基本技术数据
1、济南市50年一遇基本风压：
0.45kN/m^2
2、济南市50年一遇基本雪压：
0.30kN/m^2
3、地面粗糙度：
B类
4、地震设防烈度：
6度
5、计算标高：
9.000m
6、设计使用年限：
50年
二、荷载计算
1、恒荷载
结构恒荷载包括：
A.钢结构（输入钢材密度和重力加速度由计算程序自动考虑）
B.立面幕墙玻璃自重：
恒荷载标准值GAK=0.50KN/m2（考虑附件重量）
C.顶面采光顶玻璃自重：
恒荷载标准值GAK=0.60KN/m2（考虑附件重量）
D.雨篷玻璃自重：
恒荷载标准值GAK=0.50KN/m2（考虑附件重量）
2、地震荷载
A.立面幕墙地震荷载
地震荷载按GB50009-2001及JGJ102-2003
地震荷载标准值取
qEAk=βE×αmax×GAK
=5.0×0.04×0.50=0.10KN/m2
其中:
qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按5.0取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:
本工程为6度:
αmax=0.04
GAK---幕墙构件的自重（N/m^2）
B.顶面采光顶地震荷载
地震荷载按GB50009-2001及JGJ102-2003
地震荷载标准值取
qEAk=βE×αmax×GAK
=5.0×0.04×0.60=0.12KN/m2
其中:
qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按5.0取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:
本工程为6度:
αmax=0.04
GAK---幕墙构件的自重（N/m^2）
C.雨篷玻璃地震荷载
地震荷载按GB50009-2001及JGJ102-2003
地震荷载标准值取
qEAk=βE×αmax×GAK
=5.0×0.04×0.50=0.10KN/m2
其中:
qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按5.0取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:
本工程为6度:
αmax=0.04
GAK---幕墙构件的自重（N/m^2）
3、风荷载
A．立面幕墙风荷载计算：
标高为9.0m处风荷载计算
（1）.风荷载标准值计算:
W0:
基本风压
W0=0.45kN/m2
βgz:
9.0m高处阵风系数（按B类区计算）
βgz=0.89×[1+（Z/10）-0.16]=1.795
μz:
9.0m高处风压高度变化系数（按B类区计算）:
（GB50009-2001）
μz=（Z/10）0.32（B类区，在10米以下按10米计算）
=（10.0/10）0.32=1.000
μs:
风荷载体型系数
μs=-1.20
Wk=βgz×μz×μs×W0（GB50009-2001）
=1.795×1.000×1.2×0.450
=0.969kN/m2
因为Wk≤1.0kN/m2，取Wk=1.0kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。
（2）.风荷载设计值:
W:
风荷载设计值（kN/m2）
γw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.000=1.400kN/m2
B．顶面采光顶风荷载计算：
标高为9.0m处风荷载计算
（1）.风荷载标准值计算:
W0:
基本风压
W0=0.45kN/m2
βgz:
9.0m高处阵风系数（按B类区计算）
βgz=0.89×[1+（Z/10）-0.16]=1.795
μz:
9.0m高处风压高度变化系数（按B类区计算）:
（GB50009-2001）
μz=（Z/10）0.32（B类区，在10米以下按10米计算）
=（10.0/10）0.32=1.000
μs:
风荷载体型系数
μs=-2.00
Wk=βgz×μz×μs×W0（GB50009-2001）
=1.795×1.000×（-2.0）×0.450
=-1.615kN/m2
（2）.风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/m2
rw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=rw×Wk=1.4×（-1.615）=-2.261kN/m2
C．雨篷风荷载计算：
标高为4.4m处风荷载计算
（1）.风荷载标准值计算:
W0:
基本风压
W0=0.45kN/m2
βgz:
4.4m高处阵风系数（按B类区计算）
βgz=0.89×[1+（Z/10）-0.16]=1.905
μz:
4.4m高处风压高度变化系数（按B类区计算）:
（GB50009-2001）
μz=（Z/10）0.32（B类区，在10米以下按10米计算）
=（10.0/10）0.32=1.000
μs:
风荷载体型系数
μs=-2.00
Wk=βgz×μz×μs×W0（GB50009-2001）
=1.905×1.000×（-2.0）×0.450
=-1.713kN/m2
（2）.风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/m2
rw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=rw×Wk=1.4×（-1.713）=-2.398kN/m2
4、雪荷载
顶面采光顶及雨篷积雪荷载Sk=μr×So=1.0×0.30=0.30kN/m^2，立面幕墙不考虑雪荷载
5、活荷载
顶面采光顶及雨篷活荷载按规范取Hk=0.50kN/m^2，立面幕墙不考虑活荷载
说明：
雪荷载和活荷载取较大值组合
三、荷载工况组合
工况1（有风状态）
A、立面幕墙荷载组合
1.0×1.2恒载+1.0×1.4风荷载+0.5×1.3地震荷载
（水平向：
y方向及x方向）钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为：
P=（1.0*1.4*1.0+0.5*1.3*0.1）*1.8*3=7.911KN
（竖向：
z方向）钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为：
G=（1.0*1.2*0.5）*1.8*3=3.24KN
B、采光顶荷载组合
1.0×1.0恒载+1.0×1.4负风荷载
（竖向：
z方向）钢横梁上施加集中荷载为：
G=[1.0*1.0*0.6+1.0*1.4*（-1.615）]*1.8*1.45=4.335KN
C、雨篷荷载组合
1.0×1.0恒载+1.0×1.4负风荷载
（竖向：
z方向）钢横梁上施加集中荷载为：
G=[1.0*1.0*0.5+1.0*1.4*（-1.713）]*1.8*1.5/2=2.562KN
工况2（无风状态）
A、立面幕墙荷载组合
1.0×1.35恒载+1.0×1.3地震荷载
（水平向：
y方向及x方向）钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为：
P=（1.0*1.3*0.1）*1.8*3=0.702KN
（竖向：
z方向）钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为：
G=（1.0*1.35*0.5）*1.8*3=3.645KN
B、采光顶荷载组合
1.0×1.2恒载+1.0×1.4活荷载+0.5×1.3地震荷载
（竖向：
z方向）钢横梁上施加集中荷载为：
G=（1.0*1.2*0.6+1.0*1.4*0.5+0.5*1.3*0.12）*1.8*1.45=3.910KN
C、雨篷荷载组合
1.0×1.2恒载+1.0×1.4活荷载+0.5×1.3地震荷载
（竖向：
z方向）钢横梁上施加集中荷载为：
G=（1.0*1.2*0.5+1.0*1.4*0.5+0.5*1.3*0.10）*1.8*1.5/2=1.843KN
四、结构描述
1．立面幕墙及采光顶横竖主梁：
100*200*5*5（Q235B）
2．立面幕墙拐角竖梁及采光顶采光顶边部横梁：
200*200*5*5（Q235B）
3．雨篷梁：
60*120*5*5（Q235B）
4．结构示意图
五、计算结果
1、工况1计算结果
A、支座及荷载加载见下图
B、结构整体位移图
C、幕墙钢框水平位移图
最大位移量（34.115/1.3）/9000=1/343＜1/300,位移满足要求。
D、雨篷钢梁竖向位移图
最大位移量（6.22/1.3）/（1800*2）=1/752＜1/300,位移满足要求。
E、结构应力图
最大应力125.21＜215Mpa，应力满足要求。
F、支座反力清单
PRINTREACTIONSOLUTIONSPERNODE
*****POST1TOTALREACTIONSOLUTIONLISTING*****
LOADSTEP=1SUBSTEP=1
TIME=1.0000LOADCASE=0
THEFOLLOWINGX,Y,ZSOLUTIONSAREINGLOBALCOORDINATES
NODEFXFYFZMXMYMZ
357-5851.1-793.386634.4
397-5812.0-673.834944.5
586-12168.-7983.0180.58
682-1841.3-4427.919805.
812-28.130-13460.-9570.8
81511.679-13851.-7681.0
94820.900-8811.68519.0
1129-14.988-7617.310624.
1263-1.7010-15324.-10673.
1266-4.3094-15208.-10410.
1399-0.14771-9352.87524.5
15808.1729-9302.07582.0
17134.3094-15208.-10410.
17161.7010-15324.-10673.
1849-8.1729-9302.07582.0
20300.14771-9352.87524.5
23135812.0-673.834944.5
23535851.1-793.386634.4
248928.130-13460.-9570.8
2583-20.900-8811.68519.0
276514.988-7617.310624.
2900-11.679-13851.-7681.0
293612168.-7983.0180.58
30311841.3-4427.919805.
TOTALVALUES
VALUE-0.24885E-05-0.21361E+0654958.0.00000.00000.0000
2、工况2计算结果
A、支座及荷载加载见下图
B、结构整体位移图
C、幕墙钢框水平位移图
最大位移量（3.228/1.3）/9000=1/3625＜1/300,位移满足要求。
D、雨篷钢梁竖向位移图
最大位移量（8.131/1.3）/（1800*2）=1/576＜1/300,位移满足要求。
E、结构应力图
最大应力86.351＜215Mpa，应力满足要求。
F、支座反力清单
PRINTREACTIONSOLUTIONSPERNODE
*****POST1TOTALREACTIONSOLUTIONLISTING*****
LOADSTEP=1SUBSTEP=1
TIME=1.0000LOADCASE=0
THEFOLLOWINGX,Y,ZSOLUTIONSAREINGLOBALCOORDINATES
NODEFXFYFZMXMYMZ
357-520.98-59.48912337.
397-505.44-57.9225905.7
586-996.36-539.238469.4
682-174.85-358.3813526.
812-0.24518-992.483428.7
8152.5465-1333.43419.3
9480.73181-1079.917841.
1129-4.2856-758.2515372.
12630.72553E-01-762.153487.1
12660.50804-856.983465.3
13990.49766E-01-1382.019550.
15800.38653-1297.919271.
1713-0.50804-856.983465.3
1716-0.72553E-01-762.153487.1
1849-0.38653-1297.919271.
2030-0.49766E-01-1382.019550.
2313505.44-57.9225905.7
2353520.98-59.48912337.
24890.24518-992.483428.7
2583-0.73181-1079.917841.
27654.2856-758.2515372.
2900-2.5465-1333.43419.3
2936996.36-539.238469.4
3031174.85-358.3813526.
TOTALVALUES
VALUE0.96617E-06-18956.0.25215E+060.00000.00000.0000
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