采光顶计算

64第四章创管学院采光天窗1计算（立柱160x80x6横梁80x80x4最不利单跨4.96m，分割（左1.399m，右1.744m）计算）一计算依据及说明1.1.工程概况说明工程所在城市:上海市工程所属建筑物地区类别:B类工程所在地区抗震设防烈度:七度工程基本风压:0.55kN/m2工程强度校核处标高:20.3m2.基本计算公式(1).场地类别划分:根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:A类近海面,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;[创管学院玻璃幕墙体系结构计算]按B类地区计算风压(2).风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-20128.1.1-2采用风荷载计算公式:wk=βgz×μsl×μz×w0其中:wk---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012条文说明8.6.1取定根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=1+2gI10(z10)(-α)其中g为峰值因子取为2.5，I10为10米高名义湍流度,α为地面粗糙度指数A类场地:I10=0.12,α=0.12B类场地:I10=0.14,α=0.15C类场地:I10=0.23,α=0.22D类场地:I10=0.39,α=0.30μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定,根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:μz=1.284×(Z10)0.24B类场地:μz=1.000×(Z10)0.30C类场地:μz=0.544×(Z10)0.44D类场地:μz=0.262×(Z10)0.60本工程属于B类地区μsl---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定w0---基本风压,按全国基本风压图,上海市地区取为0.55kN/m2(3).地震作用计算:qEAk=βE×αmax×GAk其中:qEAk---水平地震作用标准值65βE---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:6度(0.05g):αmax=0.047度(0.1g):αmax=0.087度(0.15g):αmax=0.128度(0.2g):αmax=0.168度(0.3g):αmax=0.249度(0.4g):αmax=0.32上海市地区设防烈度为七度,根据本地区的情况,故取αmax=0.08GAk---幕墙构件的自重(N/m2)(4).荷载组合:结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用：γGSG+γwψwSw+γEψESE+γTψTST各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震水平荷载标准值:qk=Wk+0.5×qEAk，维护结构荷载标准值不考虑地震组合水平荷载设计值:q=1.4×Wk+0.5×1.3×qEAk荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:①对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足：a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对有永久荷载效应控制的组合，取1.35b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；②可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4二、单坡采光顶荷载计算1.风荷载标准值计算Wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)z:计算高度20.3mμz:20.3m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2012条文说明8.2.1)μz=1×(z10)0.3=1.23666I10:10米高名义湍流度,对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23、0.39。(GB50009-2012条文说明8.4.6)βgz:阵风系数:(GB50009-20128.1.1-2)βgz=1+2×g×I10×(z10)(-α)(GB50009-2012条文说明8.6.1)=1+2×2.5×0.14×(20.310)(-0.15)=1.62947A:单坡采光顶屋面坡面角度为1度当前坡面为封闭式落地单坡屋面μs:风荷载体型系数,按照(GB50009-20128.3.3),按照风向不同分为2种情况,迎风面体型系数按照坡面角度查表8.3.3-2取0,背风面体型系数取-2正负向风荷载标准值计算如下Wk1:迎风风荷载标准值Wk1=βgz×μs1×μz×W0(GB50009-20128.1.1-2)=1.62947×0×1.23666×0.55=0kN/m2Wk2:背风风荷载标准值Wk2=βgz×μs2×μz×W0(GB50009-20128.1.1-2)=1.62947×(-2)×1.23666×0.55=-2.2166kN/m22.风荷载设计值计算W:风荷载设计值:kN/m2γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20035.1.6条规定采用W1=γw×Wk1=1.4×0=0kN/m2W2=γw×Wk2=1.4×(-2.2166)=-3.10324kN/m23.雪荷载标准值计算Sk:雪荷载标准值(kN/m2)S0:基本雪压,上海市50年一遇最大积雪的自重:0.2kN/m266根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012取值μr:屋面积雪分布系数,根据GB50009-2012屋面积雪分布系数表7.2.1,按照坡面角度1度,取1根据建筑结构荷载规范GB50009-2012公式7.1.1屋面雪载荷按下式计算Sk=μr×S0=1×0.2=0.2kN/m24.雪荷载设计值计算S:雪载荷设计值(kN/m2)γs:雪载荷分项系数为1.4S=γs×Sk=1.4×0.2=0.28kN/m25,自重荷载设计值G:构件自重荷载设计值(kN/m2)WGT:幕墙面板和构件平均平米重量取0.5kN/m2GAK:构件自重荷载标准值(kN/m2)rg:恒载荷分项系数为1.2GAK=WGT=0.5kN/m2G=rg×GAK=1.2×0.5=0.6kN/m26.竖向均布地震作用计算GK:重力荷载代表值取结构自重值(kN/m2)GK=GAK=0.5kN/m2αvmax:竖向地震影响系数最大值:0.052qEVk:分布竖向地震作用标准值(kN/m2)qEVk=βE×αvmax×GK(JGJ102-20035.3.4)=5×0.052×0.5=0.13kN/m2rE:地震作用分项系数:1.3qEAV:分布竖向地震作用设计值(kN/m2)qEAV=rE×qEVk=1.3×0.13=0.169kN/m27.荷载组合计算考虑三种工况1.风荷载为主要荷载,组合为(考虑正风荷载、地震荷载、雪荷载、重力荷载):分为两个方向进行组合:(1).重力方向Szkg=GAK=0.5kN/m2Szg=GAK×γG+Sk×γs×ψS+qEVk×γE×ψE=0.5×1.2+0.2×1.4×0.7+0.13×1.3×0.5=0.8805kN/m2(2).垂直于坡面方向正风荷载计算Szkp1=Wkp1=0kN/m2Szp1=Wkp1×γw=0×1.4=0kN/m22.风荷载为主要荷载,组合为(考虑负风荷载、地震荷载、雪荷载、重力荷载):分为两个方向进行组合:(1).重力方向Szkg=GAK=0.5kN/m2Szg=GAK×γG+Sk×γs×ψS+qEVk×γE×ψE=0.5×1.2+0.2×1.4×0.7+0.13×1.3×0.5=0.8805kN/m2(2).垂直于坡面方向负风荷载计算Szkp2=Wkp2=-2.2166kN/m2Szp2=Wkp2×γw=-2.2166×1.4=-3.10324kN/m23.雪荷载为主要荷载,组合为(考虑地震荷载、雪荷载、重力荷载):由于没有风荷载,故只有一个方向的荷载进行组合:Szsk=GAK+Sk=0.5+0.2=0.7kN/m2Szs=GAK×γG+Sk×γs+qEVk×γE×ψE=0.5×1.2+0.2×1.4+0.13×1.3×0.5=0.9645kN/m24.活荷载为主要荷载,组合为(考虑地震荷载、活荷载、重力荷载):由于没有风荷载,故只有一个方向的荷载进行组合:Szlk=GAK+Lk=0.5+0.5=1kN/m2Szl=GAK×γG+Lk×γl+qEVk×γE×ψE=0.5×1.2+0.5×1.4+0.13×1.3×0.5=1.3845kN/m25.综合上面情况,计算最大面板荷载情况(1).在正风荷载为主要活荷载的情况下,面板所承受的荷载组合值为标准值Swka=Szkg×cos(A)+Szkp1=0.499924kN/m267设计值Swa=Szg×cos(A)+Szp1=0.880366kN/m2(2).在负风荷载为主要活荷载的情况下,面板所承受的荷载组合值为标准值Swkb=Szkg×cos(A)+Szkp2=-1.71668kN/m2设计值Swb=Szg×cos(A)+Szp2=-2.22287kN/m2(3).在雪荷载为主要活荷载的情况下,面板所承受的荷载组合值为标准值:Ssk=Szsk×cos(A)=0.699893kN/m2设计值:Ss=Szs×cos(A)=0.964353kN/m2(4).在活荷载为主要荷载的情况下,面板所承受的荷载组合值为标准值:Slk=Szlk×cos(A)=0.999848kN/m2设计值:Sl=Szl×cos(A)=1.38429kN/m2综合上面计算可知,面板强度验算如下:采用荷载组合标准值为1.71668kN/m2荷载组合设计值为2.22287kN/m2三、玻璃计算1.玻璃面积B:该处玻璃幕墙分格宽:1.293mH:该处玻璃幕墙分格高:1.744mA:该处玻璃板块面积:A=B×H=1.293×1.744=2.25499m22.玻璃板块自重GSAk:中空夹胶玻璃板块平均自重(不包括铝框):玻璃的体积密度为:25.6(kN/m3)(JGJ102-20035.3.1)t1:外层玻璃厚度6mmt2:中间层玻璃厚度6mmt3:内层玻璃厚度6mmGSAk=25.6×t1+t2+t31000=25.6×6+6+61000=0.4608kN/m23.玻璃强度计算选定面板材料为:6(TP)+12+6(TP)+1.52+6(TP)中空夹胶玻璃校核依据:σ≤ｆgq:玻璃所受组合荷载:2.22287kN/m2a:玻璃短边边长:1.293mb:玻璃长边边长:1.744mt1:中空夹胶玻璃外侧玻璃板块厚度:6mmt2:中空夹胶玻璃中间玻璃板块厚度:6mmt3:中空夹胶玻璃内侧玻璃板块厚度:6mmE:玻璃弹性模量:72000N/mm2m:玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表6.1.2-1得:0.0693149η:折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2σw:玻璃所受应力:采用风荷载与地震荷载组合:q=2.22287kN/m2荷载分配系数计算:按照玻璃弯曲刚度进行荷载分配,玻璃弯曲刚度与厚度的立方成正比,故可以按下面方法计算当前玻璃结构为6(TP)+12+6(TP)+1.52+6(TP)中空夹胶玻璃,考虑内层夹胶先组合然后与外层中空再组合的原则ten:内层夹胶组合等效厚度ten=3t23+t33ren:内层夹胶组合分配系数ren=ten3ten3+t13=t23+t33t23+t33+t13r1,r2,r3:外层、中间层、内层玻璃荷载分配系数r1=1.1×t13t13+ten368=1.1×t13t13+t23+t33=1.1×6363+63+63=0.366667r2=ren×t23t23+t33=t23+t33t23+t33+t13×t23t23+t33=6363+63+63=0.333333r3=ren×t33t23+t33=t33t13+t23+t33=6363+63+63=0.333333面荷载设计值组合作用下各层玻璃所受的面荷载分别