采光顶1计算书.docx

1、采光顶1计算书嘉耀新都汇商业广场采光顶（1）、采光顶（2）设计计算书审核： 校对： 设计： 计算程序名称：汇宝幕墙设计计算软件代号、版本：汇宝软件V13.0、2011版版权登记号：2006SR02654福建豪太装饰设计工程有限公司2012年01月15日目录1 计算引用的规范、标准及资料 11.1 幕墙及采光顶设计规范： 11.2 建筑设计规范： 11.3 铝材规范： 11.4 玻璃规范： 21.5 钢材规范： 21.6 胶类及密封材料规范： 31.7 五金件规范： 31.8 相关物理性能等级测试方法： 41.9 建筑结构静力计算手册(第二版) 41.10 土建图纸： 42 基本参数 42.1

2、采光顶所在地区 42.2 地面粗糙度分类等级 43 采光顶荷载计算 43.1 玻璃采光顶的荷载作用说明 43.2 风荷载标准值计算 53.3 风荷载设计值计算 63.4 雪荷载标准值计算 73.5 雪荷载设计值计算 73.6 采光顶构件自重荷载设计值 73.7 采光顶坡面活荷载设计值 74 选取计算荷载组合 74.1 风荷载标准为wk+情况下的荷载组合 74.2 风荷载标准为wk-情况下的荷载组合 84.3 极限状态的荷载确定 85 单坡采光顶立柱计算 85.1 立柱荷载计算 95.2 立柱的强度计算 105.3 立柱的挠度计算 106 单坡采光顶横梁计算 116.1 横梁受力分析 116.2

3、 横梁的抗弯强度计算 126.3 横梁的挠度计算 127 采光顶玻璃的计算 137.1 玻璃板块荷载计算 137.2 玻璃板块荷载组合 167.3 玻璃的强度计算 177.4 玻璃的挠度计算 198 附录 常用材料的力学及其它物理性能 2111 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙及采光顶设计规范：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钢结构防火涂料 GB14907-2002钢结构设计规范

4、GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95(2005年版)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 JGJ145-2004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建筑材料放射性核素限量 GB6566-2010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建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑结

5、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建筑物防雷设计规范 GB50057-2010冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002民用建筑设计通则 GB50352-200511.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-2008建筑用隔热铝合金型材 JG175-2011建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-2000铝合金建筑型材第1部分基材 GB5237.1-2008铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材 GB5

6、237.2-2008铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材 GB5237.3-2008铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材 GB5237.4-2008铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008铝合金建筑型材第6部分隔热型材 GB5237.6-2004铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000一般工业用铝及铝合金板、带材 GB/T3880.13-2006铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-2009有色电泳涂漆铝合金建筑型材 YS/T459-200311.4 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

7、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/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-200211.5 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

8、-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擦窗机 GB19154-2003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/T201-2007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

9、/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/T699-199911.6 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/T5574-1

10、994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

11、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/T914-200311.7 五金件规范：封闭型沉头抽芯铆钉 GB/T12616-2004封闭型平圆头抽芯铆钉 GB/T12615-2004紧固件螺栓和螺钉 GB/T5277-1985紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母 GB/T3103.1-2002紧固件机械性能不锈钢螺母 GB/T3098.15-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB/T3098.6-2000紧固件机械性能抽

12、芯铆钉 GB/T3098.19-2004紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹 GB/T3098.2-2000紧固件机械性能螺母、细牙螺纹 GB/T3098.4-2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.1-2010紧固件机械性能自攻螺钉 GB/T3098.5-2000紧固件术语盲铆钉 GB/T3099-2004螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T16823.1-1997十字槽盘头螺钉 GB/T818-2000地弹簧 QB/T2697-2005电动采光排烟窗 JG189-200611.8 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

13、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/T228-200211.9 建筑结构静力计算手册(第二版)11.10 土建图纸：

14、12 基本参数12.1 采光顶所在地区 成都地区；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 采光顶荷载计算13.1 玻璃采光顶的荷载作用说明玻璃采光顶承受的荷载包括：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，可以按照以下值估算： 当采用单层玻璃时： 取400N/m2； 当采用中空及夹层玻

15、璃时： 取500N/m2； 当采用中空夹层玻璃时： 取600N/m2； 当由于玻璃较厚或龙骨较重，按上面估算不适合的时候，由人工计算给定；本例计算取：0.0006MPa(按假设)；(2)风荷载：是垂直作用于采光顶表面的荷载，按GB50009采用； 对于采光顶结构，荷载作用复杂，并且可能有时风压是正，而有时候是负，一定范围内的负压对结构是有利的！因此实际计算的时候要分别考虑并采用其参与组合后的最大值！(3)雪荷载：是指采光顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指采光顶水平投影面上的活荷载，按GB50009采用； 在实际工程中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，且雪荷载与活

16、荷载不同时考虑。分项系数按以下参数取值： 永久荷载分项系数取：g：1.2 风荷载的分项系数取：w：1.4 雪荷载的分项系数取：s：1.4 活荷载的分项系数取：h：1.4 组合值系数为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0.7 活荷载的组合值系数取：h：0.713.2 风荷载标准值计算按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版上式中： wk：作用在采光顶上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：15m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类

17、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/10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于B类地形，15m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(Z/10)-0.16)=1.7241 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型

18、,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B类地形，15m高度处风压高度变化系数： z=1.000(Z/10)0.32=1.1385 s1：局部风压体型系数，根据计算点体型位置选取，并依据实际结构分别考虑其最大和最小两种情况，对本例，分别取0.2、-0.5； 按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： 一、外表面

19、 1.正压区 按表7.3.1采用； 2.负压区 - 对墙面， 取-1.0 - 对墙角边， 取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 对于采光顶屋面等复杂结构由表7.3.1GB50009-2001 2006年版查出，有条件的需要由风洞实验给出。 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)

20、-s1(1)logA 考虑到采光顶的特殊性质：该处的建筑结构比较复杂，作为屋面结构又与人们的生命安全密切相关，很难每个工程都做风洞实验，而常规采光结构的风载本身就不大，所以在计算中没有按从属面积进行插值折减，而采用了s1(1)值。 w0：基本风压值(MPa)，根据现行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，成都地区取0.0003MPa； wk+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值； wk-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值； wk+=gzzs1+w0 =1.72411.13850.20.0003 =0.000118MPa wk-=g

21、zzs1-w0 =1.72411.1385(-0.5)0.0003 =-0.000294MPa13.3 风荷载设计值计算 w+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载设计值； w-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载设计值； wk+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值； wk-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值； w+=1.4wk+ =1.40.000118 =0.000165MPa w-=1.4wk- =1.4(-0.000294) =-0.000412MPa13.4 雪荷载标准值计算 Sk：作用在采光顶上的雪荷载标准值(MPa) S0：基本雪压，根据现行GB50009-2

22、001取值，成都地区50年一遇最大积雪的自重：0.0001MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2001，为0.8。 根据GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =0.80.0001 =0.00008MPa13.5 雪荷载设计值计算 S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40.00008 =0.000112MPa13.6 采光顶构件自重荷载设计值 G：采光顶构件自重荷载设计值(MPa)； Gk：采光顶结构平均自重取0.0006MPa； G=1.2Gk =1.20.0006 =0.00072MPa13.7 采光顶坡面活荷载设

23、计值 Q：采光顶坡面活荷载设计值(MPa)； Qk：采光顶坡面活荷载标准值取：0.002MPa； Q=1.4Qk =1.40.002 =0.0028MPa14 选取计算荷载组合 雪荷载与活荷载不同时考虑，根据计算点体型位置，风载可能为正、负或0。因为负风压在某些情况下对结构反而是有利的,所以如果绝对值最大的情况是负数状态下产生的，还要计算风载为正(或零)时的情况，需要分别计算两种状态，并以其最危险状态来设计结构及选取材料。14.1 风荷载标准为wk+情况下的荷载组合 在这种取自重、活荷载和风荷载组合： 第一可变荷载为：活荷载 第二可变荷载为：风荷载所以，组合值系数依次为： 永久荷载组合值系数取

24、：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0 活荷载的组合值系数取：h：1 qA1：该情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)； q1：该情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)；先取自重和风荷载组合： G+w=0.00072+0.60.000165 =0.000819MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.000819/cos30=0.000946MPa再与活荷载组合，得： qA1=(0.000946+10.0028)cos30 =0.003244MPa14.2 风荷载标准为wk-情况下的荷载组合 在这种取自重、活荷载和风荷载组合： 第一可变荷载

25、为：活荷载 第二可变荷载为：风荷载所以，组合值系数依次为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0 活荷载的组合值系数取：h：1 qA2：该种情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)； q2：该种情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)；先取自重和风荷载组合： G+w=0.00072+0.6(-0.000412) =0.000473MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.000473/cos30=0.000546MPa再与活荷载组合，得： qA2=(0.000546+10.0028)cos30 =0.002898MPa14

26、.3 极限状态的荷载确定 对比qA1和qA2，可以看到wk+情况下是结构的最不利情况，结构计算应该以此进行。15 单坡采光顶立柱计算基本参数： 1：L=3200mm； 2：=30； 3：分格宽度：B=1625mm； 4：型材选择： 材料名称：110x75x6，Q235； 截面面积A：2003.89mm2； 抗弯矩W：57636mm3； 惯性矩I：3169980mm4； 单坡采光顶的立柱设计计算，受力单元的立柱用斜梁计算简图分析内力，并按压弯构件验算截面强度。计算模型如下：15.1 立柱荷载计算(1)荷载标准值组合：取自重、活荷载和风荷载设计值组合。 qkA：作用在采光顶表面的荷载标准值组合(M

27、Pa)； qk：作用在采光顶表面的线荷载标准值组合(N/mm)； B：分格宽度(mm)；先取自重和风荷载组合： Gk+wk=0.0006+0.60.000118 =0.000671MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.000671/cos30=0.000775MPa再与活荷载组合，得： qkA=(0.000775+10.002)cos30 =0.002403MPa qk=qkAB =0.0024031625 =3.905N/mm(2)荷载设计值组合：取自重、活荷载和风荷载设计值组合。 qA：作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)； q：作用在采光顶表面的线荷载设计值组合(N/mm)； B：

28、分格宽度(mm)；先取自重和风荷载组合： G+w=0.00072+0.60.000165 =0.000819MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.000819/cos30=0.000946MPa再与活荷载组合，得： qA=(0.000946+10.0028)cos30 =0.003244MPa q=qAB =0.0032441625 =5.272N/mm15.2 立柱的强度计算校核依据： =N/A+M/Wf单坡采光顶的最大弯矩在跨中： f：选择的龙骨材料的强度设计值(MPa)； L1：斜梁长度(mm)； ：采光顶与水平面的夹角(度)； NL/2：跨中截面的轴力(N)； ML/2：跨中截面的弯矩(Nmm)； L1=L/cos =3200/0.866 =3695.1501mm ML/2=qL12/8 =5.2723695.15012/8 =8998074.478Nmm NL/2=qL1sin/2 =5.2723695.15010.5/2 =4870.208N A：材料的截面面积(mm2)； W：材料的截面抗弯矩(mm3) ：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-20