雨棚计算书2办公楼.docx

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雨棚计算书2办公楼

雨棚计算书玻璃雨篷

设计计算书

设计：

校对：

审核：

批准：

二〇一三年四月十日

钢结构雨篷设计计算书

11计算引用的规范、标准及资料

11.1幕墙设计规范：

《建筑玻璃采光顶》JG/T231-2007

11.2建筑设计规范：

《地震震级的规定》GB/T17740-1999

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）

11.3玻璃规范：

《浮法玻璃》GB11614-1999

《夹层玻璃》GB/T9962-1999

《建筑用安全玻璃第2部分：

钢化玻璃》GB15763.2-2005

《普通平板玻璃》GB4871-1995

11.4钢材规范：

《碳钢焊条》GB/T5117-1999

《碳素结构钢》GB/T700-2006

《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008

《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007

《优质碳素结构钢》GB/T699-1999

11.5胶类及密封材料规范：

《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001

11.6《建筑结构静力计算手册》（第二版）

11.7土建图纸：

12基本参数

12.1雨篷所在地区：

吴县东山地区；

12.2地面粗糙度分类等级：

按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

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和城市郊区；

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。

13雨篷荷载计算

13.1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500N/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

13.2风荷载标准值计算：

按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）计算：

wk+=βgzμzμs1+w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]

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：

10m；

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）：

βgz=K（1+2μf）

其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数

A类场地：

βgz=0.92×（1+2μf）其中：

μf=0.387×（Z/10）-0.12

B类场地：

βgz=0.89×（1+2μf）其中：

μf=0.5（Z/10）-0.16

C类场地：

βgz=0.85×（1+2μf）其中：

μf=0.734（Z/10）-0.22

D类场地：

βgz=0.80×（1+2μf）其中：

μf=1.2248（Z/10）-0.3

对于B类地形，10m高度处瞬时风压的阵风系数：

βgz=0.89×（1+2×（0.5（Z/10）-0.16））=1.78

μz：

风压高度变化系数；

根据不同场地类型,按以下公式计算：

A类场地：

μz=1.379×（Z/10）0.24

当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；

B类场地：

μz=（Z/10）0.32

当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；

C类场地：

μz=0.616×（Z/10）0.44

当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；

D类场地：

μz=0.318×（Z/10）0.60

当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；

对于B类地形，10m高度处风压高度变化系数：

μz=1.000×（Z/10）0.32=1

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+=0.5；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10m2时，局部风压体型系数μs1（10）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（10）-μs1

（1）]logA

在上式中：

当A≥10m2时取A=10m2；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，吴县东山地区取0.00045MPa；

（1）计算龙骨构件的风荷载标准值：

龙骨构件的从属面积：

A=2.5×1.25=3.125m2

LogA=0.495

μsA1+（A）=μs1+

（1）+[μs1+（10）-μs1+

（1）]logA

=0.45

μsA1-（A）=μs1-

（1）+[μs1-（10）-μs1-

（1）]logA

=1.802

wkA+=βgzμzμsA1+w0

=1.78×1×0.45×0.00045

=0.00036MPa

wkA-=βgzμzμsA1-w0

=1.78×1×1.802×0.00045

=0.001443MPa

（2）计算玻璃部分的风荷载标准值：

玻璃构件的从属面积：

A=1.25×1.25=1.5625m2

LogA=0.194

μsB1+（A）=μs1+

（1）+[μs1+（10）-μs1+

（1）]logA

=0.481

μsB1-（A）=μs1-

（1）+[μs1-（10）-μs1-

（1）]logA

=1.922

wkB+=βgzμzμsB1+w0

=1.78×1×0.481×0.00045

=0.000385MPa

wkB-=βgzμzμsB1-w0

=1.78×1×1.922×0.00045

=0.00154MPa

13.3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+

=1.4×0.00036

=0.000504MPa

wA-=1.4×wkA-

=1.4×0.001443

=0.00202MPa

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+

=1.4×0.000385

=0.000539MPa

wB-=1.4×wkB-

=1.4×0.00154

=0.002156MPa

13.4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，吴县东山地区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

13.5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

13.6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，所以计算时雪荷载参与正压组合！

13.7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0.0005MPa；

因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：

G+=1.2×Gk

=1.2×0.0005

=0.0006MPa

G-=Gk

=0.0005MPa

13.8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++0.7Sk

=0.00142MPa

SA+=G++wA++0.7S

=0.001888MPa

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++0.7Sk

=0.001445MPa

SB+=G++wB++0.7S

=0.001923MPa

（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-

=0.000943MPa

SA-=G-+wA-

=1.0Gk+1.4wkA-

=0.00152MPa

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-

=0.00104MPa

SB-=G-+wB-

=1.0Gk+1.4wkB-

=0.001656MPa

（3）最不利荷载选取：

SkA：

作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合（MPa）；

SA：

作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合（MPa）；

按上面2项结果，选最不利因素（正风压情况下出现）：

SkA=0.00142MPa

SA=0.001888MPa

SkB：

作用在玻璃上的最不利荷载标准值组合（MPa）；

SB：

作用在玻璃上的最不利荷载设计值组合（MPa）；

按上面2项结果，选最不利因素（正风压情况下出现）：

SkB=0.001445MPa

SB=0.001923MPa

14雨篷杆件计算

基本参数：

1：

计算点标高：

10m；

2：

力学模型：

悬臂梁；

3：

荷载作用：

集中力荷载；

4：

悬臂总长度：

a=2500mm；

5：

分格宽度：

B=1250mm；

6：

玻璃板块配置：

夹层玻璃6+6mm；

7：

悬臂梁材质：

Q235；

本处幕墙杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

14.1悬臂梁的受力分析：

（1）集中荷载值计算：

本工程结构的每个梁上，共有i=3个集中力作用点，下面对这些力分别求值：

Pki：

每个集中力的标准值（N）；

Pi：

每个集中力的设计值（N）；

ai：

每个分格的沿悬臂梁方向的长度（mm）；

Sk：

组合荷载标准值（MPa）；

S：

组合荷载设计值（MPa）；

B：

分格宽度（mm）；

a1=250mm

a2=1000mm

a3=1250mm

Pk1=SkBa2/2

=887.5N

P1=SBa2/2

=1180N

Pk3=SkBa3/2

=1109.375N

P3=SBa3/2

=1475N

Pk2=SkB（a2+a3）/2

=1996.875N

P2=SB（a2+a3）/2

=2655N

（2）雨篷杆件截面最大弯矩（根部处）的弯矩设计值计算：

M：

全部作用力作用下悬臂梁根部弯矩设计值（N·mm）；

Mi：

单个作用力Pi作用下悬臂梁根部弯矩设计值（N·mm）；

bi：

单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离（mm）；

Pi：

每个集中力的设计值（N）；

Mi=Pi×bi

M=ΣMi

M1=P1b1

=295000N·mm

M3=P3b3

=3687500N·mm

M2=P2b2

=3318750N·mm

M=ΣMi

=7301250N·mm

14.2选用材料的截面特性：

材料的抗弯强度设计值：

f=215MPa

材料弹性模量：

E=206000MPa

主力方向惯性矩：

I=9770000mm4

主力方向截面抵抗矩：

W=115000mm3

塑性发展系数：

γ=1.05

14.3梁的抗弯强度计算：

按悬臂梁抗弯强度公式,应满足：

M/γW≤f

上式中：

M：

悬臂梁的弯矩设计值（N·mm）；

W：

在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；

γ：

塑性发展系数，取1.05；

f：

材料的抗弯强度设计值，取215MPa；

则：

M/γW=7301250/1.05/115000

=60.466MPa≤215MPa

悬臂梁抗弯强度满足要求。

14.4梁的挠度计算：

df：

全部作用力作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值（mm）；

df,lim：

悬臂梁悬臂端挠度限值（mm）；

dfi：

单个作用力Pi作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值（mm）；

bi：

单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离（mm）；

Pki：

每个集中力的标准值（N）；

a：

悬臂梁总长度（mm）；

dfi=Pkibi2a（3-βi）/6EI

βi=bi/a

df=Σdfi

df1=Pk1b12a（3-β1）/6EI

=0.033mm

df3=Pk3b32a（3-β3）/6EI

=2.871mm

df2=Pk2b22a（3-β2）/6EI

=1.615mm

df=Σdfi

=4.519mm

df,lim=2×2500/250=20mm

4.519mm≤df,lim=20mm

悬臂梁杆件的挠度满足要求!

15雨篷焊缝计算

基本参数：

1：

焊缝高度：

hf=6mm；

2：

焊缝有效截面抵抗矩：

W=115000mm3；

3：

焊缝有效截面积：

A=2160mm2；

15.1受力分析：

V：

剪力（N）

a：

悬臂长度（mm）：

B：

分格宽度（mm）；

M：

弯矩（N·mm）

V=SaB

=0.001888×2500×1250

=5900N

M=7301250N·mm

15.2焊缝校核计算：

校核依据：

（（σf/βf）2+τf2）0.5≤ffw7.1.3-3[GB50017-2003]

上式中：

σf：

按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力（MPa）；

βf：

正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；

τf：

按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力（MPa）；

ffw：

角焊缝的强度设计值（MPa）；

（（σf/βf）2+τf2）0.5

=（（M/1.22W）2+（V/A）2）0.5

=（（7301250/1.22/115000）2+（5900/2160）2）0.5

=52.112MPa

52.112MPa≤ffw=160MPa

焊缝强度能满足要求

16玻璃的选用与校核

基本参数：

1：

计算点标高：

10m；

2：

玻璃板尺寸：

宽×高=B×H=1250mm×1250mm；

3：

玻璃配置：

夹层玻璃，夹层玻璃：

6+6mm；上片钢化玻璃，下片钢化玻璃；

模型简图为：

16.1玻璃板块荷载组合计算：

（1）玻璃板块自重：

Gk：

玻璃板块自重标准值（MPa）；

G：

玻璃板块自重设计值（MPa）；

t1：

玻璃板块上片玻璃厚度（mm）；

t2：

玻璃板块下片玻璃厚度（mm）；

γg：

玻璃的体积密度（N/mm3）；

wk+：

正风压作用下作用在雨篷上的风荷载标准值（MPa）；

Gk=γg（t1+t2）

=25.6/1000000×（6+6）

=0.000307MPa

因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：

G+：

正压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值（MPa）；

G-：

负压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值（MPa）；

Gk：

玻璃板块自重标准值（MPa）；

G+=1.2×Gk

=1.2×0.000307

=0.000368MPa

G-=Gk

=0.000307MPa

（2）正风压的荷载组合计算：

Sk+：

正风压作用下的荷载标准值组合（MPa）；

S+：

正风压作用下的荷载设计值组合（MPa）；

Sk+=Gk+wk++0.7Sk

=0.001252MPa

S+=G++w++0.7S

=0.001691MPa

（3）负风压的荷载组合计算：

Sk-：

正风压作用下的荷载标准值组合（MPa）；

S-：

正风压作用下的荷载设计值组合（MPa）；

Sk-=Gk+wk-

=0.001233MPa

S-=G-+w-

=1.0Gk+1.4wk-

=0.001849MPa

（4）最不利荷载选取：

Sk：

最不利荷载标准值组合（MPa）；

S：

最不利荷载设计值组合（MPa）；

按上面2项结果，选最不利因素（负风压情况下出现）：

Sk=0.001233MPa

S=0.001849MPa

16.2玻璃板块荷载分配计算：

Sk：

最不利荷载标准值组合（MPa）；

S：

最不利荷载设计值组合（MPa）；

t1：

上片玻璃厚度（mm）；

t2：

下片玻璃厚度（mm）；

Sk1：

分配到上片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；

S1：

分配到上片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；

Sk2：

分配到下片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；

S2：

分配到下片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；

Sk1=Skt13/（t13+t23）

=0.001233×63/（63+63）

=0.000616MPa

S1=St13/（t13+t23）

=0.001849×63/（63+63）

=0.000924MPa

Sk2=Skt23/（t13+t23）

=0.001233×63/（63+63）

=0.000616MPa

S2=St23/（t13+t23）

=0.001849×63/（63+63）

=0.000924MPa

16.3玻璃的强度计算：

校核依据：

σ≤[fg]

（1）上片校核：

θ1：

上片玻璃的计算参数；

η1：

上片玻璃的折减系数；

Sk1：

作用在上片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；

a：

支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；

E：

玻璃的弹性模量（MPa）；

t1：

上片玻璃厚度（mm）；

θ1=Sk1a4/Et14……6.1.2-3[JGJ102-2003]

=0.000616×10004/72000/64

=6.602

按系数θ1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η1=0.987；

σ1：

上片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值（MPa）；

S1：

作用在幕墙上片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；

a：

支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；

t1：

上片玻璃厚度（mm）；

m1：

上片玻璃弯矩系数,查表得m1=0.154；

σ1=6m1S1a2η1/t12

=6×0.154×0.000924×10002×0.987/62

=23.408MPa

23.408MPa≤fg1=42MPa（钢化玻璃）

上片玻璃的强度满足!

（2）下片校核：

θ2：

下片玻璃的计算参数；

η2：

下片玻璃的折减系数；

Sk2：

作用在下片玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；

a：

支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；

E：

玻璃的弹性模量（MPa）；

t2：

下片玻璃厚度（mm）；

θ2=Sk2a4/Et24……6.1.2-3[JGJ102-2003]

=0.000616×10004/72000/64

=6.602

按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η2=0.987

σ2：

下片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值（MPa）；

S2：

作用在幕墙下片玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；

a：

支撑点间玻璃面板长边边长（mm）；

t2：

下片玻璃厚度（mm）；

m2：

下片玻璃弯矩系数,查表得m2=0.154；

σ2=6m2S2a2η2/t22

=6×0.154×0.000924×10002×0.987/62

=23.408MPa

23.408MPa≤fg2=42MPa（钢化玻璃）

下片玻璃的强度满足!

16.4玻璃最大挠度校核：

校核依据：

df=ημSka4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]

上面公式中：

df：

玻璃板挠度计算值（mm）；

η：

玻璃挠度的折减系数；

μ：

玻璃挠度系数，查表得μ=0.02603；

D：

玻璃的弯曲刚度（N·mm）；

df,lim：

许用挠度，取支撑点间玻璃面板长边边长的60，为16.667mm；

其中：

D=Ete3/（12（1-υ2））……6.1.3-1[JGJ102-2003]

上式中：

E：

玻璃的弹性模量（MPa）；

te：

玻璃的等效厚度（mm）；

υ：

玻璃材料泊松比，为0.2；

te=（t13+t23）1/3……6.1.4-5[JGJ102-2003]

=（63+63）1/3

=7.56mm

D=Ete3/（12（1-υ2））

=72000×7.563/（12×（1-0.22））

=2700507.6N·mm

θ：

玻璃板块的计算参数；

θ=Ska4/Ete4……6.1.2-3[JGJ102-2003]

=0.001233×10004/72000/