钢结构雨棚设计计算书

雨棚设计计算书1-1钢结构雨棚设计计算书一、计算依据：1.《建筑结构荷载规范》2．《钢结构设计规范》GB50017-20033．《玻璃幕墙工程技术规范》4．《建筑抗震设计规范》二、计算基本参数:1．本工程位于深圳市，基本风压ω0=0.700(kN/m2)，考虑到结构的重要性,按50年一遇考虑乘以系数1.1，故本工程基本风压ω=1.1x0.7=0.77(kN/m2)。2.地面粗糙度类别按C类考虑，风压高度变化系数取5.0米处（标高最高处），查下页表1-1知，该处风压高度变化系数为：z=0.74。依据《玻璃幕墙工程技术规范》，风荷载体形系数，对于挑檐风荷载向上取μs=2.0，瞬时风压的阵风系数βz=2.25。3.本工程耐火等级一级，抗震设防七度。三、结构受力分析该处雨棚是以钢架作为承重结构的悬臂体系。四、设计荷载确定原则:作用于垂直雨棚平面的荷载主要是风荷载、地震作用及雨棚结构自重，其中风荷载引起的效应最大。在进行雨棚构件、连接件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时，各分项系数均取1.0，即采用其标准值。1、风荷载根据《玻璃幕墙工程技术规范》，垂直于雨棚平面上的风荷载标准值，按下列公式(1.1)计算：Wk=zszWo················(1.1)式中:Wk---风荷载标准值(kN/m2)；z---瞬时风压的阵风系数；βz=2.25s---风荷载体型系数；向上取μs=2.0z---风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关；按《建筑结构荷载规范》GBJ9-87取值；Wo---基本风压(kN/m2)按《技术要求》Wo=1.1x0.700=0.770(kN/m2)按《玻璃幕墙工程技术规范》要求，进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，风荷载分项系数应取γw=1.4雨棚设计计算书1-2表1-1高度(m)z(C类)50.74100.74150.74200.85即风荷载设计值为：W=γWWK=1.4WK··············(1.2)2、地震作用雨棚平面外地震作用标准值计算公式如下：qEK=EmaxGkA·················(1.3)雨棚平面内地震作用标准值计算公式如下：PE=EmaxG·················(1.4)式中,qEK为垂直雨棚平面的分布地震作用；(kN/m2)PE为平行于雨棚平面的集中地震作用；(kN)E为地震动力放大系数；取E=3.0max为水平地震影响系数最大值；取max=0.08（7度抗震设计）G为幕墙结构自重(kN)GkA为单位面积的幕墙结构自重(kN/m2)；取GkA=0.4kN/m2按规范要求，地震作用的分项系数取γE=1.3，即地震作用设计值为：qE=γEqEK=1.3qEK·············(1.5)3、雨棚结构自重按规范要求，幕墙结构自重的分项系数取γG=1.2。4、荷载组合按规范要求对作用于雨棚同一方向上的各种荷载应作最不利组合。对垂直于雨棚平面上的荷载，其最不利荷载组合为：WK合=1.0WK+0.6qEK-1.0qGk·············(1.6)W合=1.0W+0.6qE-1.0qG·············(1.7)其中,WK合为组合荷载的标准值(kN/m2)；W合为组合荷载的设计值(kN/m2)。五、计算部位的选取及荷载的确定该雨棚最不利位置为标高5.0m处，按该处雨棚的平面布置，取出一个纵向的计算单元，如图一阴影部分所示。1.水平荷载该雨棚可以简化为一悬臂板，故可以忽略水平方向的荷载。2.竖直荷载雨棚设计计算书1-32.1恒荷载雨棚结构自重:qGK=0.4KN/m2qG=1.2×0.4=0.48KN/m22.2活荷载垂直方向对结构产生作用的活荷载仅有风荷载。根据公式(1.1)~(1.4)可得：仅考虑风荷载向上：Wk=zszWo=2.25×2×0.74×1.1×0.7=2.564KN/m2W=1.4WK=3.59KN/m22.3作用地震作用：qEk=3.0×0.08×0.6=0.144KN/m2qE=1.3X0.144=0.188KN/m2六、荷载组合竖直方向标准值：W合K=2.564+0.6×0.144-0.4=2.25KN/m2设计值：W合=3.59+0.6×0.188-0.48=3.223KN/m2七、雨棚钢架的计算雨棚设计计算书1-41、荷载确定由图一所示的计算单元知，计算单元的宽度为2180mm。经受力分析及简化，取上图所示的力学模型计算。q=W合×B=3.223×2.18=7.03KN/m此外雨棚上方大玻璃幕墙（顶部标高9.5米,分格高度为4.5米）传给雨棚钢梁的均布荷载为q1Wk=zszWo=2.25×1.5×0.74×1.1×0.7=1.923KN/m2W=1.4WK=2.692KN/m2qEk=3.0×0.08×0.6=0.144KN/m2qE=1.3X0.144=0.188KN/m2W合=2.692+0.6×0.188=2.805KN/m2q1=W合×H/2=2.805×4.5/2=6.31KN/m2、强度校核在软件ROBOT中建立上图所示的力学模型。此力学模型的节点编号、杆件编号见下图。XYZ1234567891011121314XYZ1234567（1）计算参数雨棚设计计算书1-5此力学模型的受力：CaseLoadTypeListLoadValues1self-weight1to7PZNegative1uniformload2to7PZ=7.03(kN/m)1uniformload1PY=6.31(kN/m)型材截面特性：SectionNameBarListAX(mm^2)AY(mm^2)AZ(mm^2)IX(mm^4)IY(mm^4)IZ(mm^4)300X12113824.0006624.0006624.000286654464.000191434752.000191434752.000180X100X82to74224.0001344.0002624.00015175695.51517723392.0006899712.000杆件参数：BarNode1Node2SectionMaterialLength(m)Gamma(Deg)Type112300X12STEEL10.900.0N/A234180X100X8STEEL2.500.0N/A356180X100X8STEEL2.500.0N/A478180X100X8STEEL2.500.0N/A5910180X100X8STEEL2.500.0N/A61112180X100X8STEEL2.500.0N/A71314180X100X8STEEL2.500.0N/A节点参数：NodeX(m)Y(m)Z(m)SupportCodeSupport1-11279.006924.120.0xxxxxxFixed2-11268.106924.120.0xxxxxxFixed3-11278.906924.120.04-11278.906921.620.05-11274.646924.120.06-11274.646921.620.0雨棚设计计算书1-67-11276.826924.120.08-11276.826921.620.09-11270.286924.120.010-11270.286921.620.011-11272.466924.120.012-11272.466921.620.013-11268.206924.120.014-11268.206921.620.0(2)结果输出支座反力：Node/CaseFX(kN)FY(kN)FZ(kN)MX(kNm)MY(kNm)MZ(kNm)1/10.00-34.39-44.3262.8063.93-62.472/10.00-34.39-44.3262.80-63.9362.47Case1DL1SumofVal.0.00-68.78-88.65125.60-0.000.00SumofReac.0.00-68.78-88.65-613681.96-999374.67775383.50Sumofforc.0.068.7888.65613681.96999374.67-775383.50CheckVal.0.000.00-0.00-0.00-0.00-0.00Precision2.23250e-0142.04358e-028杆件内力:BarFX(kN)FZ(kN)MY(kNm)1/MAX0.0044.3263.931/MIN-0.00-44.3263.932/MAX-0.00-0.0020.932/MIN-0.00-16.750.003/MAX-0.00-0.0020.933/MIN-0.00-16.750.004/MAX0.0-0.0020.934/MIN0.0-16.750.005/MAX0.00.020.935/MIN0.0-16.750.006/MAX0.0-0.0020.936/MIN0.0-16.750.007/MAX0.000.0020.937/MIN0.00-16.750.00节点位移：雨棚设计计算书1-7Node/CaseUX(mm)UZ(mm)RY(Deg)1/10.00.00.02/10.00.00.03/1-0.00000.0079-0.04/10.38529.6575-0.05/1-0.00005.6723-0.06/12.072124.5302-0.07/1-0.00002.5222-0.18/14.144321.7571-0.19/1-0.00002.52220.110/1-4.144321.75710.111/1-0.00005.67230.012/1-2.072124.53020.013/1-0.00000.00790.014/1-0.38529.65750.0此力学模型的节点应力极值：Smax(N/mm^2)Smin(N/mm^2)Smax(My)(N/mm^2)Smin(My)(N/mm^2)Fx/Ax(N/mm^2)MAX106.30-0.00106.30-0.000.00Bar52477Node9471414Case11111MIN0.00-106.300.00-106.30-0.00Bar33743Node651476Case11111(3)结果分析节点位移分析:由节点位移输出的结果可知，变形主要发生在Z轴方向，结构的最大变形在杆件3及杆件6的杆端(即6节点处及12节点处)，Umax=24.5302mm。根据规范对钢骨料刚度要求，钢骨料的最大允许挠度不大于L/200(对于悬臂梁L为悬伸长度的2倍),即[u]=2X2500/200=25mmUmax=24.5302mm≤25mm故结构的挠度能满足要求。应力极值分析由节点应力极值表可知，应力绝对值的最大值：σmax=106.30N/mm2可见：≤f故结构的强度能满足要求。