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雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书1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雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书2钢结构雨篷设计计算书1计算引用的规范、标准及资料1.1幕墙设计规范：《建筑玻璃采光顶》JG/T231-20071.2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)1.3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》GB4871-19951.4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/T699-19991.5胶类及密封材料规范：《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-20011.6《建筑结构静力计算手册》(第二版)1.7土建图纸：2基本参数2.1雨篷所在地区：吴县东山地区；雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书32.2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。3雨篷荷载计算3.1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+1.4wk3.2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)-0.12B类场地：βgz=0.89×(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)-0.16C类场地：βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)-0.22雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书4D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))=1.78μz：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Z300m时，取Z=300m，当Z5m时，取Z=5m；B类场地：μz=(Z/10)0.32当Z350m时，取Z=350m，当Z10m时，取Z=10m；C类场地：μz=0.616×(Z/10)0.44当Z400m时，取Z=400m，当Z15m时，取Z=15m；D类场地：μz=0.318×(Z/10)0.60当Z450m时，取Z=450m，当Z30m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=1μs1：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=3.125m2LogA=0.495μsA1+(A)=μs1+(1)+[μs1+(10)-μs1+(1)]logA=0.45μsA1-(A)=μs1-(1)+[μs1-(10)-μs1-(1)]logA=1.802wkA+=βgzμzμsA1+w0=1.78×1×0.45×0.00045=0.00036MPawkA-=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=1.5625m2LogA=0.194μsB1+(A)=μs1+(1)+[μs1+(10)-μs1+(1)]logA雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书5=0.481μsB1-(A)=μs1-(1)+[μs1-(10)-μs1-(1)]logA=1.922wkB+=βgzμzμsB1+w0=1.78×1×0.481×0.00045=0.000385MPawkB-=βgzμzμsB1-w0=1.78×1×1.922×0.00045=0.00154MPa3.3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=0.000504MPawA-=1.4×wkA-=1.4×0.001443=0.00202MPawB+：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=0.000539MPawB-=1.4×wkB-=1.4×0.00154=0.002156MPa3.4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雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书63.5雪荷载设计值计算：S：雪荷载设计值(MPa)；S=1.4×Sk=1.4×0.0008=0.00112MPa3.6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/m2Q=1.4×Qk=1.4×500/1000000=0.0007MPa因为SkQk，所以计算时雪荷载参与正压组合！3.7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=0.0006MPaG-=Gk=0.0005MPa3.8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=0.00142MPaSA+=G++wA++0.7S=0.001888MPaSkB+：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=0.001445MPaSB+=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-雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书7=0.000943MPaSA-=G-+wA-=1.0Gk+1.4wkA-=0.00152MPaSkB-：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-=0.00104MPaSB-=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=0.00142MPaSA=0.001888MPaSkB：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=0.001445MPaSB=0.001923MPa4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：雨棚计算书·玻璃雨篷设计计算书84.1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=250mma2=1000mma3=1250mmPk1=SkBa2/2=887.5NP1=SBa2/2=1180NPk3=SkBa3/2=1109.375NP3=SBa3/2=1475NPk2=SkB(a2+a3)/2=1996.875NP2=SB(a2+a3)/2=2655N(2)雨篷杆件截面最大弯矩(根部