3 玻璃雨棚.docx

1、3 玻璃雨棚惠东县巽寮湾海王子假日俱乐部幕墙工程玻璃雨篷设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 幕墙工程有限公司二一五年四月二十三日目录1 计算引用的规范、标准及资料 11.1 幕墙及采光顶相关设计规范： 11.2 建筑设计规范： 11.3 玻璃规范： 11.4 钢材规范： 21.5 胶类及密封材料规范： 21.6 相关物理性能等级测试方法： 31.7 建筑结构静力计算手册(第二版) 31.8 土建图纸： 32 基本参数 32.1 雨篷所在地区 32.2 地面粗糙度分类等级 33 雨篷荷载计算 43.1 玻璃雨篷的荷载作用说明 43.2 风荷载标准值计算 43.3 风荷载设计值计算 63.4

2、 雪荷载标准值计算 63.5 雪荷载设计值计算 63.6 雨篷面活荷载设计值 63.7 雨篷构件恒荷载设计值 73.8 选取计算荷载组合 74 雨篷杆件计算 84.1 悬臂梁的受力分析 84.2 选用材料的截面特性 94.3 梁的抗弯强度计算 94.4 梁的挠度计算 95 雨篷焊缝计算 105.1 受力分析 105.2 焊缝校核计算 106 玻璃的选用与校核 106.1 玻璃板块荷载组合计算 116.2 玻璃板块荷载分配计算 126.3 玻璃的强度计算 126.4 玻璃最大挠度校核 137 雨篷埋件计算(土建预埋) 147.1 校核处埋件受力分析 147.2 埋件计算 148 附录 常用材料的

3、力学及其它物理性能 16 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 幕墙及采光顶相关设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2009建筑幕墙 GB/T21086-2007建筑玻璃采光顶 JG/T231-200711.2 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高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高处作业吊蓝 GB19155-2003工程抗震术语标准 JGJ/T97-2010混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2

4、004混凝土结构设计规范 GB50010-2010混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG160-2004建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑隔声评价标准 GB/T50121-2005建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑工程预应力施工规程 CECS180：2005建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006年版、局部修订)建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑抗震设计规范 GB50011-2010建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防

5、雷设计规范 GB50057-2010冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-200211.3 玻璃规范：镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002防弹玻璃 GB17840-1999平板玻璃 GB11614-2009建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃 GB15763.3-2009建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2009幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB17841-2008热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T5

6、11-2002中空玻璃 GB/T11944-200211.4 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-2009不锈钢冷轧钢板及钢带 GB/T3280-2007不锈钢热轧钢板及钢带 GB/T4237-2007不锈钢丝 GB/T4240-2009建筑用不锈钢绞线 JG/T200-2007不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金钢焊条 GB/T5118-1995低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头 JG/T201-20

7、07耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T0961997合金结构钢 GB/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000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/T699-199911.5 胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏 JC484-2006幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001彩色涂层钢板用建筑密

8、封胶 JC/T884-2001丁基橡胶防水密封胶粘带 JC/T942-2004干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994混凝土建筑接缝用密封胶 JC/T881-2001建筑窗用弹性密封剂 JC485-2007建筑密封材料试验方法 GB/T13477.120-2002建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2005建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品 GB/T19686-2005建筑用硬质塑料隔热条 JG/T174-2005建筑装饰用天然石材防护剂 JC/T973-2005聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-2003聚硫建筑

9、密封胶 JC/T483-2006绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-1999石材用建筑密封胶 JC/T883-2001橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法 GB/T531-1999修补用天然橡胶胶粘剂 HG/T3318-2002中空玻璃用弹性密封胶 JC/T486-2001中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-200311.6 相关物理性能等级测试方法：玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T139-2001玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000彩色涂层钢板和钢带试验方法 GB/T13448-2006钢结构工程施工质量验收

10、规范 GB50205-2001混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002建筑防水材料老化试验方法 GB/T18244-2000建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法 GB/T15227-2007建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T18575-2001建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T18250-2000建筑装饰装修工程质量验收规范 GB50210-2001金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228-200211.7 建筑结构静力计算手册(第二版)11.8 土建图纸：12 基本参数12.1 雨篷所在地区 惠东地区；12.2 地面粗糙度分类等级 按建筑结构荷载规范(GB500

11、09-2001) 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A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

12、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+0.61.4wk+0.71.4Sk(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+1.4wk+0.71.4Sk(或Qk) B：考虑负风压时： 按下面公式进行荷载组合： Sk-=1.0Gk+1.4wk13.2 风荷载标准值计算按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk+=gzzs1+w0 7.1.

13、1-2GB50009-2001 2006年版 wk-=gzzs1-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：8m； gz：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)： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/

14、10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于A类地形，8m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.92(1+2(0.387(Z/10)-0.12)=1.6514 z：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： z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于A类地形，8m高度处风压高度变化系数： z=1.379(Z/10)0.24=1.3071 s1：局部风压体型系数

15、，对于雨篷结构，按规范，计算正风压时，取s1+=0.5；计算负风压时，取s1-=-2.0； 另注：上述的局部体型系数s1(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s1(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s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中： 当A10m2时，取A=10m2； 当A1m2时，取A=1m2； s1(10)=0.8s1(1) w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附

16、表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，惠东地区取0.00075MPa；(1)计算龙骨构件的风荷载标准值： 龙骨构件的从属面积： A=3.11.203=3.7293m2 LogA=0.572 sA1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =0.443 sA1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.771 wkA+=gzzsA1+w0 =1.65141.30710.4430.00075 =0.000717MPa wkA-=gzzsA1-w0 =1.65141.30711.7710.00075 =0.002867MPa(2)计算玻

17、璃部分的风荷载标准值： 玻璃构件的从属面积： A=1.2031.1=1.3233m2 LogA=0.122 sB1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =0.488 sB1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.951 wkB+=gzzsB1+w0 =1.65141.30710.4880.00075 =0.00079MPa wkB-=gzzsB1-w0 =1.65141.30711.9510.00075 =0.003158MPa13.3 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

18、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+=1.4wkA+ =1.40.000717 =0.001004MPa wA-=1.4wkA- =1.40.002867 =0.004014MPa 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+=1.4w

19、kB+ =1.40.00079 =0.001106MPa wB-=1.4wkB- =1.40.003158 =0.004421MPa13.4 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GB50009-2001取值，惠东地区50年一遇最大积雪的自重：0MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2001，为2.0。 根据GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =2.00 =0MPa13.5 雪荷载设计值计算 S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40 =0MPa13.6 雨篷面活荷载设计

20、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=1.4Qk =1.4500/1000000 =0.0007MPa 因为SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！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+=1.2Gk =1.20.0005 =0.0006MPa G-=Gk =0.0005MPa13.8 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

21、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+0.7Qk =0.001567MPa SA+=G+wA+0.7Q =0.002094MPa 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+0.7Qk =0.00164MPa SB+=G+wB+0.7Q =0.002196MPa(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-

22、 =0.002367MPa SA-=G-+wA- =1.0Gk+1.4wkA- =0.003514MPa 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- =0.002658MPa SB-=G-+wB- =1.0Gk+1.4wkB- =0.003921MPa(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(负风压情况下出现)： SkA=0.002367MPa SA=0.003514MPa Sk

23、B：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(负风压情况下出现)： SkB=0.002658MPa SB=0.003921MPa14 雨篷杆件计算基本参数： 1：计算点标高：8m； 2：力学模型：悬臂梁； 3：荷载作用：均布荷载； 4：悬臂长度：a=3100mm； 5：分格宽度：B=1203mm； 6：玻璃板块配置：夹层玻璃6 +6 mm； 7：悬臂梁：160805钢方通，Q235；本处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)荷载集度计算： qk：组合荷载作用下的线

24、荷载集度标准值(按矩形分布)(N/mm)； q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/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)； qk=SkB =0.0023671203 =2.848N/mm q=SB =0.0035141203 =4.227N/mm(2)雨篷杆件截面最大弯矩(根部处)的弯矩设计值计算： M：悬臂梁弯矩设计值(Nmm)； q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； a：悬臂长度(mm)； M=qa2/2 =4.22731002/2 =20310735Nmm14.2 选用材料的截面特性

25、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=7619200mm4 主力方向截面抵抗矩：W=95240mm3 塑性发展系数：=1.0514.3 梁的抗弯强度计算按悬臂梁抗弯强度公式,应满足： M/Wf上式中： M：悬臂梁的弯矩设计值(Nmm)； W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.05； f：材料的抗弯强度设计值，取215MPa；则： M/W=20310735/1.05/95240 =203.103MPa215MPa悬臂梁抗弯强度满足要求。14.4 梁的挠度计算 qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分

26、布)(N/mm)； E：材料的弹性模量(MPa)； I：材料的惯性矩(mm4)； a：悬臂长度(mm)； df：悬臂杆件的挠度计算值(mm)； df,lim：按规范要求，悬臂杆件的挠度限值(mm)； df,lim=2a/250=24.8mm df=qka4/8EI =2.84831004/(82060007619200) =20.947mm df=20.947mmdf,lim=24.8mm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=8mm； 2：焊缝有效截面抵抗矩：W=1200000mm3； 3：焊缝有效截面积：A=3972mm2；15.1 受力分析 V：剪力(

27、N) a：悬臂长度(mm)： B：分格宽度(mm)； M：弯矩(Nmm) V=SaB =0.00351431001203 =13104.76N M=20310735Nmm15.2 焊缝校核计算校核依据： (f/f)2+f2)0.5ffw 7.1.3-3GB50017-2003上式中： f：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； f：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22； f：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)； (f/f)2+f2)0.5 =(M/1.22W)2+(V/A)2)0.5 =(20310735/1.2

28、2/1200000)2+(13104.76/3972)2)0.5 =14.26MPa 14.26MPaffw=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：8m； 2：玻璃板尺寸：宽高=BH=1203mm1100mm； 3：玻璃配置：夹层玻璃，夹层玻璃：6 +6 mm；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)； g：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=g(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