最新规范采光顶计算书.doc

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1、双坡小采光顶结构计算书 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 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73.4 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

2、面活荷载设计值74 选取计算荷载组合84.1 采光顶计算中的荷载组合方法84.2 风荷载标准为wk+情况下的荷载组合84.3 风荷载标准为wk-情况下的荷载组合94.4 极限状态的荷载确定95 双坡采光顶主龙骨计算95.1 主龙骨荷载计算105.2 主龙骨的强度计算106 采光顶玻璃的计算126.1 玻璃板块荷载计算126.2 玻璃板块荷载组合146.3 玻璃的强度计算156.4 玻璃的挠度计算16双坡小采光顶设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 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 JGJ

3、113-2009建筑玻璃采光顶 JG/T231-2007坡屋面工程技术规范 GB50693-2011 建筑幕墙工程技术规范 DGJ08-56-20121.2 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高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010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/T97-2011混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构加固设计规范 GB50367-2006混凝土结构设计规范 GB50010-2010混凝土用膨胀型、

4、扩孔型建筑锚栓 JG160-2004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建筑结构荷载规范 GB50009-2012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 GB50352-20051.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-

5、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 GB5237.2-2008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 GB5237.6-2012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

6、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/T459-20031.4 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半钢化玻璃 GB/T17841-2008热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T5

7、11-2002中空玻璃 GB/T11944-20021.5 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/T4226-2009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

8、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/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 GB/T5117-1995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/T699-19991.6 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-

9、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工业用橡胶板 GB/T5574-2008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/T1

10、1835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-2008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/T914-2003钢结构防火涂料 GB14907-2002建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-20021.7 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

11、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/T3099.2-2004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

12、采光排烟窗 JG189-20061.8 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 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(2011版)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

13、质量验收规范 GB50210-2001金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228-20021.9 建筑结构静力计算手册(第二版)1.10 土建图纸：2 基本参数2.1 采光顶所在地区 芜湖地区；2.2 地面粗糙度分类等级 按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 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 采光顶荷载计算3.1 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

14、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璃时： 取500N/m2； 当采用中空夹层玻璃时： 取650N/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：0.0005MPa(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

15、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g取： 1.2 风荷载向下、自重不起控制作用时； 1.35 风荷载向下、自重起控制作用时； 1.0 风荷载向上时； 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：1.43.2 风荷载标准值计算按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)计算： wk=gzzs1w0 8.1.1-2GB50009-2012上式中： wk：作用在采光顶上的风荷载标准值(MPa)；

16、Z：计算点标高：18.4m； gz：高度z处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2gI10(z/10)- 条文说明部分8.6.1GB50009-2012 其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m； 也就是： 对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时

17、，取z=550m，当z30m时，取z=30m；对于B类地形，18.4m高度处风压高度变化系数： z=1.000(18.4/10)0.30=1.2007 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.3条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数s1： 1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用； 2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0； 3 其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构

18、件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用： 1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0； 2 当从属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0； 3 当从属面积大于1m2且小于25m2时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 8.3.4GB50009-2012 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来准确决定荷载

19、，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。 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用： 1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物： 当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4s1； 当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6s1； 当开洞率大于0.30时，取0.8s1； 3 其它情况，应按开放式建筑物的s1取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比； 2：s1

20、应取主导洞口对应位置的值； 按如上说明，根据计算点体型位置，并依据实际结构分别考虑其最大和最小两种情况按规范选取，对本例，分别取0、-1.625； w0：基本风压值(MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5，按重现期50年，芜湖地区取0.0004MPa； 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 =1.63881.200700.0004 =0MPa wk-=gzzs1-w0 =1.63881.2007(-1.625)0.0004 =-0.001279MPa3.3 风荷载设计值

21、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 =0MPa w-=1.4wk- =1.4(-0.001279) =-0.001791MPa3.4 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，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012取值：0.00035MPa. r：屋面积雪分布系数，按表7.2.1GB50009-2012，为1。 根据建筑结构荷载规范GB

22、50009-2012公式7.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =10.00035 =0.00035MPa3.5 雪荷载设计值计算 S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40.00035 =0.00049MPa3.6 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0.0005MPa；当永久荷载不起控制作用时： G=1.2Gk =1.20.0005 =0.0006MPa当永久荷载起控制作用时： G=1.35Gk =1.350.0005 =0.000675MPa3.7 采光顶坡面活荷载设计值 Q：采光顶坡面活荷载设计值(MPa)；

23、 Qk：采光顶坡面活荷载标准值取：0.0005MPa； Q=1.4Qk =1.40.0005 =0.0007MPa4 选取计算荷载组合4.1 采光顶计算中的荷载组合方法 在实际工程的采光顶结构计算中，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： 1：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： S=1.35Gk+0.61.4wk+0.71.4Sk(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： S=1.2Gk+1.4wk+0.71.4Sk(或Qk) (风荷载为第一可变荷载时)； S=1.2Gk+1.4Sk(或Qk)+0.61

24、.4wk (风荷载非第一可变荷载时)； 2：考虑负风压时： 按下面公式进行荷载组合： S=1.0Gk+1.4wk特殊说明 ： 1：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。 2：对于采光顶的风荷载，具体地说，有如下几种工况可能： a.体型系数都为正，在这种情况下，因为涉及到哪个荷载是第一可变荷载，所以也要分别计算； b.体型系数一正一负，这种情况下无法简单判定哪种最为危险，要分别计算之后才能

25、确定； c.体型系数为双负，这种情况下需要考虑绝对值最大的情况下的荷载组合，还要考虑一种零风压的时候的荷载组合； d.体型系数只有负向，则同时要考虑零风压的情况的荷载组合； 3：后面计算部分的wk+与wk-只是表示两种极限情况，不表示正负关系，在实际工程中，有如下几种可能： a.当两种工况都为正压的时候，wk+表示风荷载体型系数较大一种情况，wk-则表示较小一种； b.当两种工况一正一负的时候，wk+表示正风压，wk-表示为负风压； c.当两种工况都为负的时候，wk+按零风压取值，wk-表示为绝对值最大的负风压；4.2 风荷载标准为wk+情况下的荷载组合 取自重、风荷载和活荷载组合： 第一可变

26、荷载为：风荷载 第二可变荷载为：活荷载所以，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：0.7 qA1：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=0.000675+0.60 =0.000675MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.000675/cos2=0.000675MPa再与活荷载组合，得： qA1=0.000675+0.70.0007 =0.001165MPa4.3 风荷载标准为wk-情况下的荷载组合 取自重、风荷载和活荷载(因为风压为负，所以实际

27、计算中其不参与组合)组合： 第一可变荷载为：风荷载 第二可变荷载为：活荷载(因为风压为负，所以实际计算中其不参与组合)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：1 雪荷载的组合值系数取：s：0 活荷载的组合值系数取：h：0 qA2：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=0.0005+1(-0.001791) =-0.001291MPa转化为垂直于水平面的荷载： -0.001291/cos2=-0.001292MPa再与活荷载组合，得： qA2=-0.001292+00.0007 =0.001292MPa

28、4.4 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。5 双坡采光顶主龙骨计算基本参数： 1：L=8000mm； 2：=2； 3：分格宽度：B=5000mm； 4：型材选择： 材料名称：250X200X8，Q235； 截面面积A：6944mm2； 抗弯矩W：511617mm3； 双坡采光顶的主龙骨设计计算，用直线三铰拱计算简图分析内力，并按压弯构件验算截面强度。计算模型如下：5.1 主龙骨荷载计算计算取自重、风荷载和活荷载(因为风压为负，所以实际计算中其不参与组合)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

29、在采光顶表面的线荷载设计值组合(N/mm)； B：分格宽度(mm)；先取自重和风荷载组合： G+w=0.0005+1(-0.001791) =-0.001291MPa转化为垂直于水平面的荷载： -0.001291/cos2=-0.001292MPa再与活荷载组合，得： qA=-0.001292+00.0007 =0.001292MPa q=qAB =0.0012925000 =6.46N/mm5.2 主龙骨的强度计算校核依据： =N/A+M/Wf双坡采光顶的最大弯矩在总跨长的四分之一处： h：拱高(mm)； L：采光顶的总跨度(mm)； ：采光顶与水平面的夹角(度)； h=L/2tan =80

30、00/2tan2 =139.683mm Mc0：跨中弯矩(Nmm)； H：推力(N)； Mc0=qL2/8 =6.4680002/8 =51680000Nmm H=Mc0/h =51680000/139.683 =369980.599N验算截面处的受力分析： M0.25L0：代梁弯矩(Nmm)； M0.25L：验算截面的弯矩(Nmm)； V0.25L0：验算截面的代梁剪力(N)； N0.25L：验算截面轴力(N)； Y0.25L：验算截面处与A(B)点的垂直高度(mm)； Y0.25L=h/2=139.683/2=69.842mm M0.25L0=qL2/8(1-0.25) =6.468000

31、2/80.75 =38760000Nmm M0.25L=M0.25L0-HY0.25L =38760000-369980.59969.842 =12919815.005Nmm V0.25L0=qL/2(1-20.25) =6.468000/20.5 =12920N N0.25L=-V0.25L0sin-Hcos =-129200.035-369980.5990.999 =-370062.818N ：计算截面的强度计算值(MPa)； f：选择的龙骨材料的强度设计值(MPa)； A：选取材料的截面面积(mm2)； W：选取材料的截面抗弯矩(mm3)； ：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯

32、薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取1.00； =N0.25L/A+M0.25L/W =370062.818/6944+12919815.005/1.05/511617 =77.343MPaf=215MPa(Q235)所以，材料的强度满足设计要求！6 采光顶玻璃的计算基本参数： 1：计算点标高：18.4m； 2：板面尺寸：宽高=BH=1250mm2080mm； 3：玻璃配置：夹层玻璃：8 +8 mm； 4：玻璃形式：四边简支；模型简图为：6.1 玻璃板块荷载计算(1)外片玻璃自重荷载标准值： GAk1：外片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； GAk1=gt1 =0.00002568 =0.000205MPa(2)外片玻璃自重荷载设计值： GA1：外片玻璃自重设计值(仅指玻璃)(MPa)； GAk1：外片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；