铝板面板计算.docx

1、铝板面板计算广告牌设计计算书1.0 设计依据: 1.1 相关国家标准: 1.1.1 金属与石材幕墙工程技术规范 (JGJ 133-2001) 1.1.2 玻璃幕墙工程技术规范 (JGJ 102-2003) 1.1.3 建筑结构荷载规范 (GB 50009-2001) 1.1.4 混凝土结构设计规范 (GB 50010-2002) 1.1.5 钢结构设计规范 (GB 50017-2003) 1.1.6 冷弯薄壁型钢结构技术规范 (GB 50018-2002) 1.2 业主提供的相关资料: 1.2.1 招标书 1.2.2 建筑及结构施工图 1.2.3 其它有关资料2.0 幕墙材料选择: 2.1 板

2、材选择: 2.1.1 板材种类: 镀锌钢板 2.1.2 选用板材尺寸: 板材厚度: t=1.2 (mm) 板材高度: h=1.2(m) 板材宽度: b=1.2(m) 板材短边长度: a=1.2 (m) 板材长边长度: b=1.2 (m)2.1.3 板材与水平面的夹角: =903.0 幕墙荷载: 3.1 荷载标准值: 3.1.1 永久荷载标准值: 3.1.1.1 面板计算用自重荷载标准值: 与面板面平行的自重荷载标准值: qgk0y=0.055 (kPa)横梁自重线荷载34.86N/m 3.1.2 风荷载标准值: 3.1.2.1 基本风压: w0=0.4 (kPa) 3.1.2.2 重要性系数:

3、 =1 3.1.2.3 阵风系数: gz=2.164 3.1.2.4 风载体形系数: s=-2 3.1.2.5 风载高度系数: z=0.74 地面粗糙度类别: C类 建筑物高度: 8.4(m) 3.1.2.6 风载标准值: wk=gzzsw0=-1.28 (kPa) 3.1.3 地震荷载标准值: 3.1.3.1 抗震设防烈度:7度 3.1.3.2 地震影响系数最大值: max=0.08 3.1.3.3 地震动力放大系数: e=5 3.1.3.4 对面板的地震作用标准值:对面板的与面板面垂直的地震作用标准值:qek0x=emax qgk0y =-0.022(kPa)负号表示地震作用方向与风吸力方

4、向相同对面板的与面板面平行的地震作用设计时不考虑 4.0 横梁计算: 4.1 幕墙横梁截面型号及截面特性参数: 横梁截面型号:B口403 截面惯性矩: Ix=101972 (mm4) Iy=101972 (mm4) 截面抵抗矩: Wx=5098.6 (mm3) Wy=5098.6(mm3) 截面面积: A=444 (mm2) 中和轴以上及以左截面面积矩: Sx=3087 (mm3) Sy=3087(mm3) 截面腹板总厚度: tx=3+3 (mm) ty=3+3(mm)4.2 幕墙横梁计算简图:横梁在风荷载及地震作用下的计算简图 横梁的跨度: l=1200 (mm) 横梁的上铝板高度: h上=

5、1180(mm) 横梁的下铝板高度: h下=1180 (mm) 4.3在荷载标准值作用下, 横梁的应力: 4.3.1 在风荷载标准值作用下, 横梁的应力、挠度: 线载集度: qwkx上=wkh上/2=-0.76 (N/mm) qwkx下=wkh下/2=-0.76 (N/mm) 跨中最大弯矩: Mwky上=qwkx上l2(3-42)/24=-92707 (Nmm)Mwky下=qwkx下l2(3-42)/24=-92707 (Nmm)其中, =hk/2/l 支座反力: Vwkx上=qwkx上l(1-)/2=-231.8(N) Vwkx下=qwkx下l l(1-)/2=-231.8(N) Vwkx=

6、Vwkx上+Vwkx下=-463.6 (N) 最大弯曲应力: wk=(Mwky上+Mwky下)/Wy=-34.63(N/mm2) 最大剪应力: wkx=(Vwkx上+Vwkx下)Sy/Iy/ty=-2.34 (N/mm2) 跨中最大挠度: dwkx上=qwkx上l4(25/8-52+24)/(240EIy)=-0.64 (mm) dwkx下=qwkx下l4(25/8-52+24)/(240EIy)=-0.64 (mm) 其中: 塑性发展系数=1.05 4.3.2 在地震作用标准值作用下, 横梁的应力: 线载集度: qEkx上=qEk hk上/2=-0.013 (N/mm)qEkx下= qEk

7、hk下/2=-0.013(N/mm) 跨中最大弯矩: MEky上=qEkx上l2(3-42)/24=-1590.9 (Nmm)MEky下=qEkx下l2(3-42)/24=-1590.9(Nmm)支座反力:VEkx上=qEkx上l(1-)/2=-3.98(N) VEkx下=qEkx下l(1-)/2=-3.98(N) VEkx=VEkx上+VEkx下=-7.96(N) 最大弯曲应力: Ek=(MEky上+MEky下)/Wy=-0.60(N/mm2) 最大剪应力: Ekx=(VEkx上+VEkx下)Sy/Iy/ty=-0.041(N/mm2) 其中: 塑性发展系数=1.05 4.3.3 在自重荷载

8、标准值作用下, 横梁的应力、挠度:面板线载集度:qGky1 =0.065(N/mm) 横梁自重线载集度: qGky2=0.035 (N/mm)总线载集度:qGky= qGky1+ qGky2=0.1(N/mm)跨中最大弯矩: MGkx=qGkyl2/8=18000(Nmm)支座反力:VGky=qGkyl/2=60N最大弯曲应力: Gk= MGkx/Wx=3.36(N/mm2) 最大剪应力:Gkx= VGkySx/Ix/tx=0.31(N/mm2) dGkx=5 qGkyl4/(384EI)=0.13mm其中: 塑性发展系数=1.05 4. 4 横梁的组合应力、挠度: 4.4.1 跨中弯曲应力:

9、 4.4.1.1 无地震作用效应组合，以应力表达式写出: =0(|wwwk|+GyGky) =52.52N/mm2) f=235 (N/mm2)(满足) 其中: 0: 结构构件重要性系数=1.0 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 4.4.1.2 有地震作用效应组合，以应力表达式写出: =|EEEk+wwwk|+GyGky =52.98 (N/mm2)f/RE=235(N/mm2)(满足) 其中: RE: 结构构件承载力抗震调整系数1.0 E: 地震作用分项系数=1.3 E: 地震作用组合系数=0.6 w: 风荷载分项系数

10、=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 4.4.2 最大剪应力: 4.4.2.1 无地震作用效应组合，以应力表达式写出: x=0(|wwwkx|) =3.28(N/mm2) fv=125 (N/mm2)(满足) y=0GyGky =0.38(N/mm2) fv=125 (N/mm2)(满足) 其中: 0: 结构构件重要性系数=1.0 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 4.4.2.2 有地震作用效应组合，以应力表达式写出:3 x=|EEEkx+wwwkx| =3.31(N/m

11、m2) fv/RE=125 (N/mm2)(满足) y=GyGky =0.38(N/mm2) fv/RE=125 (N/mm2)(满足) 其中: RE: 结构构件承载力抗震调整系数1.0 E: 地震作用分项系数=1.3 E: 地震作用组合系数=0.6 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 4.4.3 跨中挠度: 4.4.3.1 风荷载作用下的最大挠度: dwk=|dwkx上+dwkx下|=1.28 (mm) df,lim=l/250=4.8 (mm) (满足) 4.4.3.2 自重荷载作用下的最大挠度: dGk=dGky=0

12、.13 (mm)df,lim=l/250=4.8(mm) (满足) 5.0 桁架立柱计算: 5.1 桁架弦杆截面型号及截面特性参数: 弦杆型号:B口603 截面惯性矩: Ix=371412 (mm4) Iy=371412 (mm4) 截面面积: A=648 (mm2) 截面回转半径:ix=iy=(Ix/A)1/2=23.3mm 截面腹板总宽度: tx=3 (mm) ty=3 (mm) 5.2 桁架计算简图:横梁在风荷载及地震作用下的计算简图立柱跨度: l=3800 (mm) 立柱分担荷载宽度: B=1200(mm) 5.3在荷载标准值作用下, 立柱的应力: 5.3.1 在风荷载标准值作用下,

13、立柱弦杆的应力 线载集度: qwkx =wkB=-1.54 (N/mm) 跨中最大弯矩: Mwky =qwkx l2/8=2.78106 (Nmm) 5.3.2 在地震作用标准值作用下, 立柱弦杆的应力: 线载集度: qEkx =qEkB=-0.0264 (N/mm) 跨中最大弯矩: Mwky =qwkx l2/8=47652(Nmm) 5. 4 桁架弦杆的组合弯矩5.4.1无地震作用效应组合，以弯矩表达式写出: M=0(|wwMwk|+GyMGky)=3.9106(N/mm2) 其中: 0: 结构构件重要性系数=1.0 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行

14、玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 5.4.2 有地震作用效应组合，以弯矩表达式写出: M=|EEMEk+wwMwk|+GyMGky=3.93106(Nm)其中: RE: 结构构件承载力抗震调整系数1.0 E: 地震作用分项系数=1.3 E: 地震作用组合系数=0.6 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2跨中弦杆轴压力:N=M/f=-4570N f=860mm查表得求出=0.818(满足)6.0 悬臂梁计算: 6.1幕墙横梁截面型号及截面特性参数: 横梁截面型号: 16a工字钢 截面惯性矩: Ix=1127104 (mm4)

15、 Iy=93104(mm4) 截面抵抗矩: Wx=141103 (mm3) Wy=21.1103 (mm3) 截面面积: A=2610 (mm2) 6.2 悬臂梁计算简图:横梁在风荷载及地震作用下的计算简图 悬臂梁的跨度: l=830 (mm) 6.3 在荷载标准值作用下, 悬臂梁的应力: 6.3.1 在风荷载标准值作用下, 悬臂梁的应力、挠度:6.3.1.1正面风载作用下: 悬臂梁端部轴力 Fwkz=HBqwkz/2=3.81.21.281000/2=2918.4N悬臂梁截面应力6.3.1.2 底面风载作用下 线载集度: 端部弯矩 Mw1=1/2qwkyl2=-0.51.588302=-5.

16、45105(Nmm) 最大弯曲应力: 端部剪应力: V =-1.21.71.281000/2=-1305.6N 端部产生的挠度 dwkl=qwkyl4/(8EIX)=-0.041mm6.3.2在地震作用标准值作用下, 悬臂梁应力悬臂梁端部轴力 FEkz=HBqEkz/2=3.81.20.0221000/2=50.16N悬臂梁截面应力6.3.3 在恒载标准值作用下, 悬臂梁的应力、挠度:端部所受桁架传来集中荷载: P桁ky =808.1N 端部最大弯矩: M桁kx=P桁kyl=6.71105 (Nmm) 支座反力: V桁ky =P桁ky=808.1 (N) 最大弯曲应力: 桁ky=M桁kx/Wx

17、=4.53 (N/mm2) 最大剪应力: Gky=1.5 V桁ky /A=0.47 (N/mm2) 端部最大挠度: d桁ky=P桁kyl3/(3EIx)=0.07(mm) 其中: 塑性发展系数=1.05 底面铝板和钢梁的线载集度:qGky=17001200428103/(109830)+20.59.8/1000=0.35N/mm端部的所受弯矩:MGkx=1/2 qGkyl2=1.21105 (Nmm)端部截面的正应力:端部所受剪应力:VGky = qGkyl=290.5NGky=1.5 VG ky /A=0.17 (N/mm2)端部所产生的挠度:dGky= qGkyl4/(8EIX)=0.01

18、mm 6.4 悬臂梁的组合应力、挠度: 6.4.1 端部正应力: 6.4.1.1 无地震作用效应组合，以应力表达式写出: =0(|wwwk|+GyGky) =2.84(N/mm2) f=235 (N/mm2)(满足) 其中: 0: 结构构件重要性系数=1.0 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 6.4.1.2 有地震作用效应组合，以应力表达式写出: =|EEEk+wwwk|+GyGky =2.85 (N/mm2)f/RE=235(N/mm2)(满足) 其中: RE: 结构构件承载力抗震调整系数1.0 E: 地震作用分项系数

19、=1.3 E: 地震作用组合系数=0.6 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.26.4.2 最大剪应力: 无地震作用效应组合，以应力表达式写出: y=0GyGky+0(|wwwky|) =-0.28(N/mm2) fv=-125 (N/mm2)(满足) 其中: 0: 结构构件重要性系数=1.0 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.26.4.3 支座反力: 无地震作用效应组合: Vy=0(GyVGky+wwwk )=-509.52(N) 其中: 0: 结构构件重

20、要性系数=1.0 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 6.4.4 端部挠度: 荷载作用下的最大挠度: 1.0dGky+1.0dwky=0.039 df,lim=l/250=3.32 (mm) (满足) 6.4.5 端部弯矩 My=0(GyMGky+wwMwky )=1.88105 (Nmm)其中: 0: 结构构件重要性系数=1.0 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2 6.4.6 悬臂梁轴力 N=|EENEk+wwNwk|+GyNGky=4124.9N其中: RE: 结构构件承载力抗震调整系数1.0 E: 地震作用分项系数=1.3 E: 地震作用组合系数=0.6 w: 风荷载分项系数=1.4 w: 风荷载组合系数=1.0 Gy: 平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.27.0 悬臂梁与结构连接的螺栓计算: 连接螺栓的计算简图如图所示,螺栓选用直径为12mm的螺栓一个连接螺栓的设计承载力: 埋件承受的剪力:-509.52N埋件承受的轴力:4124.9N埋件承受的弯矩:1.88105NmmNv=V/n=10.53N(满足)