雨棚计算书657.pdf

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1、 西安创联电气 801B 生产大楼 玻璃雨蓬 设 计 计 算 书 深圳茂华装饰工程有限公司 二九年十月 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 1 页 共 17 页 钢结构雨蓬设计计算书 一、计算引用的规范、标准及资料 1.幕墙设计规范：建筑幕墙 JG3035-1996 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001 点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001 全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT014-2001 2.建筑设计规范：建筑结构荷载规范 GB50009-2001 钢结构设计规范 GB50017-2003 冷弯薄壁型钢结

2、构设计规范 GB50018-2002 3.玻璃规范：建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2003 普通平板玻璃 GB4871-1995 浮法玻璃 GB116141999 钢化玻璃 GB/T9963-1998 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB/T17841-1999 建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2001 中空玻璃 GB/T11944-2002 夹层玻璃 GB9962-1999 4.钢材规范：碳素结构钢 GB/T700-1988 优质碳素结构钢 GB/T699-1999 合金结构钢 GB/T3077-1999 不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB/T4239-1991 高耐候结构钢 GB

3、/T4171-2000 焊接结构用耐候钢 GB/T4172-2000 低合金高强度结构钢 GB/T1591-1994 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 2 页 共 17 页 碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB/T912-1989 碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T3274-1988 结构用无缝钢管 JBJ102 5.建筑结构静力计算手册 (第二版)6.土建图纸：二、基本参数 1.雨蓬所在地区：西安地区；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

4、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 C 类地区考虑。三、雨蓬荷载计算 1.玻璃雨蓬的荷载作用说明：玻璃雨蓬承受的荷载包括：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。是垂直作用于雨蓬表面的荷载，按 GB50009采用；(3)雪荷载。是指雨蓬水平投影面上的雪荷载，按 GB50009采用；(4)活荷载。是指雨蓬水平投影面上的活荷载，按 GB50009，可按 500N/m2采用；在实际工程的雨蓬结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利

5、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+0.61.4wk+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：Sk+=1.2Gk+1.4wk+0.71.4Sk(或 Qk)西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 3 页 共 17 页 B：考虑负风压时：按下面公式进行荷载组合：Sk-=1.0Gk+1.4wk 2.风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：wk+=gzzs+w0 7.1.1-2GB50009-2001 wk-=gzzs-w0 上

6、式中：wk+：正风压下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；wk-：负风压下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：5.4m；gz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算:gz=K(1+2f)其中 K 为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地:gz=0.92(1+2f)其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地:gz=0.89(1+2f)其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地:gz=0.85(1+2f)其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地:gz=0.80(1+2f)其中：f=1.2248(Z/10)-0.3 对于 C 类地区，

7、5.4m高度处瞬时风压的阵风系数：gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=2.279 z：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:z=1.379(Z/10)0.24 当 Z300m时，取 Z=300m，当 Z350m时，取 Z=350m，当 Z400m时，取 Z=400m，当 Z450m时，取 Z=450m，当 Z30m时，取 Z=30m；对于 C 类地区，5.4m高度处风压高度变化系数：z=0.616(Z/10)0.44=0.4697 s：风荷载体型系数，对于雨蓬结构，按规范，计算正风压时，取s+=1.0；计算负风压时，取s-=-2.0；w0：基本风

8、压值(MPa)，根据现行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，西安地区取 0.00035MPa；wk+=gzzs+w0 =2.2790.46971.00.00035 =0.000375MPa wk-=gzzs-w0 =2.2790.46972.00.00035 =0.00075MPa 3.风荷载设计值计算：w+：正风压作用下作用在雨蓬上的风荷载设计值(MPa)；wk+：正风压作用下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；w-：负风压作用下作用在雨蓬上的风荷载设计值(MPa)；wk-：负风压作用下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；w+=1.4

9、wk+=1.40.000375 =0.000525MPa w-=1.4wk-=1.40.00075 =0.00105MPa 4.雪荷载标准值计算：Sk：作用在雨蓬上的雪荷载标准值(MPa)S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001取值，西安地区 50 年一遇最大积雪的自重:0.00025MPa.r：屋面积雪分布系数，按表 6.2.1GB50009-2001，为 1.0。根据GB50009-2001公式 6.1.1屋面雪荷载标准值为：西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 5 页 共 17 页 Sk=rS0 =1.00.00025 =0.00025MPa 5.雪荷载设计值计算：S：雪荷

10、载设计值(MPa)；S=1.4Sk =1.40.00025 =0.00035MPa 6.雨蓬面活荷载设计值：Q：雨蓬面活荷载设计值(MPa)；Qk：雨蓬面活荷载标准值取：500N/m2 Q=1.4Qk =1.4500/1000000 =0.0007MPa 因为 SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！7.雨蓬构件恒荷载设计值：G+：正压作用下雨蓬构件恒荷载设计值(MPa)；G-：负压作用下雨蓬构件恒荷载设计值(MPa)；Gk：雨蓬结构平均自重取 0.0005MPa；因为 Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：G+=1.2Gk =1.20.0005 =0.0006MPa G-=Gk =0.

11、0005MPa 8.选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算：Sk+：正风压作用下的荷载标准值组合(MPa)；S+：正风压作用下的荷载设计值组合(MPa)；Sk+=Gk+wk+0.7Qk 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 6 页 共 17 页 =0.00123MPa S+=G+w+0.7Q =0.00172MPa(2)负风压的荷载组合计算：Sk-：负风压作用下的荷载标准值组合(MPa)；S-：负风压作用下的荷载设计值组合(MPa)；Sk-=Gk+wk-=0.00125MPa S-=G-+w-=1.0Gk+1.4wk =0.00155MPa(3)最不利荷载选取：Sk：最不利荷载标准

12、值组合(MPa)；S：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)：Sk=0.00123MPa S=0.00172MPa 四、雨蓬杆件计算 基本参数：1：计算点标高：5.4m；2：力学模型：悬臂梁；3：荷载作用：均布荷载；4：悬臂长度：a=3200mm；5：分格宽度：B=1600mm；6：玻璃板块配置：夹层玻璃 6+6mm；7：悬臂梁材质：Q235；西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 7 页 共 17 页 本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：1.悬臂梁的受力分析：(1)荷载集度计算：qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分

13、布)(N/mm)；q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/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)；qk=SkB =0.001231600 =1.968N/mm q=SB =0.001721600 =2.752N/mm(2)雨蓬杆件截面最大弯矩(根部处)的弯矩设计值计算：M：悬臂梁弯矩设计值(Nmm)；q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)；a:悬臂长度(mm)；M=qa2/2 =2.75232002/2 =14090240Nmm 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 8 页 共 17 页 2.选用

14、材料的截面特性：选用 H300*100*5*7 材料的抗弯强度设计值：f=215MPa 材料弹性模量：E=206000MPa 主力方向惯性矩：I=39800200mm4 主力方向截面抵抗矩：W=265330mm3 材料面积矩：Sx=153670mm3 材料截面面积：S=28302 塑性发展系数：=1.05 3.梁的抗弯强度计算：按悬臂梁抗弯强度公式,应满足：M/W f 上式中：M：悬臂梁的弯矩设计值(Nmm)；W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；：塑性发展系数，取 1.05；f：材料的抗弯强度设计值，取 215MPa；则：M/W=14090240/1.05/265330 =50.58M

15、Pa215MPa 悬臂梁抗弯强度满足要求。4.梁的挠度计算：qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分布)(N/mm)；E：材料的弹性模量(MPa)；I：材料的惯性矩(mm4)；a：悬臂长度(mm)；df：悬臂杆件的挠度计算值(mm)；df,lim：按规范要求，悬臂杆件的挠度限值(mm)；df,lim=a/125=25.6mm 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 9 页 共 17 页 df=qka4/8EI =1.96832004/(820600039800200)=3.146mm df=3.146mmdf,lim=25.6mm 悬臂梁杆件的挠度满足要求!五、雨蓬焊缝计算 基本参

16、数：1：焊缝高度：hf=8mm；2：焊缝有效截面抵抗矩：W=393000mm3；3：焊缝有效截面积：A=4700mm2；1.受力分析：V：剪力(N)a：悬臂长度(mm)：B：分格宽度(mm)；M：弯矩(Nmm)V=SaB =0.0017232001600 =8806.4N M=14090240Nmm 2.焊缝校核计算：校核依据：(f/f)2+f2)0.5ffw 7.1.3-3GB50017-2003 上式中：f：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)；f：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取 1.22；f：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)；ffw：角焊缝的强度

17、设计值(MPa)；(f/f)2+f2)0.5 =(M/1.22W)2+(V/A)2)0.5 =(14090240/1.22/393000)2+(8806.4/4700)2)0.5 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 10 页 共 17 页 =29.45MPa 29.45MPaffw=160MPa 焊缝强度能满足要求。六、幕墙玻璃的选用与校核 基本参数：1：计算点标高：5.4m；2：玻璃板尺寸：宽高=BH=1600mm1600mm；3：玻璃配置：夹层玻璃，夹层玻璃：6+6mm；上片钢化玻璃，下片钢化玻璃；模型简图为：1.玻璃板块荷载组合计算：(1)玻璃板块自重：Gk：玻璃板块自重标准值(

18、MPa)；G：玻璃板块自重设计值(MPa)；t1：玻璃板块上片玻璃厚度(mm)；t2：玻璃板块下片玻璃厚度(mm)；g：玻璃的体积密度(N/mm3)；wk+：正风压作用下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)；Gk=g(t1+t2)西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 11 页 共 17 页 =25.6/1000000(6+6)=0.000307MPa 因为 Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：G+：正压作用下雨蓬玻璃恒荷载设计值(MPa)；G-：负压作用下雨蓬玻璃恒荷载设计值(MPa)；Gk：玻璃板块自重标准值(MPa)；G+=1.2Gk =1.20.000307 =0.0003

19、69MPa G-=Gk =0.000307MPa(2)正风压的荷载组合计算：Sk+：正风压作用下的荷载标准值组合(MPa)；S+：正风压作用下的荷载设计值组合(MPa)；Sk+=Gk+wk+0.7Qk =0.00103MPa S+=G+w+0.7Q =0.00138MPa(3)负风压的荷载组合计算：Sk-：正风压作用下的荷载标准值组合(MPa)；S-：正风压作用下的荷载设计值组合(MPa)；Sk-=Gk+wk-=0.00105MPa S-=G-+w-=1.0Gk+1.4wk-=0.00136MPa(4)最不利荷载选取：Sk：最不利荷载标准值组合(MPa)；S：最不利荷载设计值组合(MPa)；按

20、上面 2 项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)：西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 12 页 共 17 页 Sk=0.00103MPa S=0.00138MPa 2.玻璃板块荷载分配计算：Sk：最不利荷载标准值组合(MPa)；S：最不利荷载设计值组合(MPa)；t1：上片玻璃厚度(mm)；t2：下片玻璃厚度(mm)；Sk1：分配到上片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；S1：分配到上片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；Sk2：分配到下片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；S2：分配到下片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；Sk1=Skt13/(t13+t23)=0.0010363/(63

21、+63)=0.000515MPa S1=St13/(t13+t23)=0.0013863/(63+63)=0.00069MPa Sk2=Skt23/(t13+t23)=0.0010363/(63+63)=0.000515MPa S2=St23/(t13+t23)=0.0013863/(63+63)=0.00069MPa 3.玻璃的强度计算：校核依据：fg(1)上片校核：1：上片玻璃的计算参数；1：上片玻璃的折减系数；Sk1：作用在上片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；a：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)；1380mm 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 13 页 共 17 页 E：玻璃

22、的弹性模量(MPa)；t1：上片玻璃厚度(mm)；1=Sk1a4/Et14 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00051513804/72000/64 =19.15 按系数1，查表 6.1.2-2JGJ102-2003，1=0.892；1：上片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；S1：作用在幕墙上片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；a：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)；t1：上片玻璃厚度(mm)；m1：上片玻璃弯矩系数,查表得 m1=0.0442；1=6m1S1a21/t12 =60.04420.00069138020.892/62 =8.63MPa 8.63MPaf

23、g1=84MPa(钢化玻璃)上片玻璃的强度满足!(2)下片校核：2：下片玻璃的计算参数；2：下片玻璃的折减系数；Sk2：作用在下片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；a：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)；E：玻璃的弹性模量(MPa)；t2：下片玻璃厚度(mm)；2=Sk2a4/Et24 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00051513804/72000/64 =19.15 按系数2，查表 6.1.2-2JGJ102-2003，2=0.892 2：下片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；S2：作用在幕墙下片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；a：支撑点间玻璃面板长边边长(

24、mm)；西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 14 页 共 17 页 t2：下片玻璃厚度(mm)；m2：下片玻璃弯矩系数,查表得 m2=0.0442；2=6m2S2a22/t22 =60.04420.00069138020.892/62 =8.63MPa 8.63MPafg2=84MPa(钢化玻璃)下片玻璃的强度满足!4.玻璃最大挠度校核：校核依据：df=Ska4/Ddf,lim 6.1.3-2JGJ102-2003 上面公式中：df：玻璃板挠度计算值(mm)；：玻璃挠度的折减系数；：玻璃挠度系数，查表得=0.00406；D：玻璃的弯曲刚度(Nmm)；df,lim：许用挠度，取支撑点间玻

25、璃面板长边边长的 60，为 26.67mm；其中：D=Ete3/(12(1-2)6.1.3-1JGJ102-2003 上式中：E：玻璃的弹性模量(MPa)；te：玻璃的等效厚度(mm)；：玻璃材料泊松比，为 0.2；te=(t13+t23)1/3 6.1.4-5JGJ102-2003 =(63+63)1/3 =7.56mm D=Ete3/(12(1-2)=720007.563/(12(1-0.22)=2700507.6Nmm ：玻璃板块的计算参数；=Ska4/Ete4 6.1.2-3JGJ102-2003 西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 15 页 共 17 页 =0.0010313

26、804/72000/7.564 =15.88 按参数，查表 6.1.2-2JGJ102-2003，=0.557 df=Ska4/D =0.5570.004060.0010313804/2700507.6 =3.09m 3.09mmdf,lim=26.67mm 玻璃的挠度满足要求!七、雨蓬埋件计算(土建预埋)1.校核处埋件受力分析：V：剪力设计值(N)；N：轴向拉(压)力设计值(N)，本处无轴向拉、压力；M：根部弯矩设计值(Nmm)；根据前面的计算，得：N=0N V=8806.4N M=14090240Nmm 2.埋件计算：校核依据，根据 JGJ102-2003的规定，锚筋的总截面面积需要同时满

27、足以下条件：(1)当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，应同时满足下面的条件：a：ASV/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1-1JGJ102-2003 b：ASN/0.8abfy+M/0.4arabfyz C.0.1-2JGJ102-2003(2)当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，应同时满足下面的条件：c：AS(V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz C.0.1-3JGJ102-2003 d：AS(M-0.4Nz)/0.4arabfyz C.0.1-4JGJ102-2003 其中：AS：锚筋的总截面面积(mm2)；V：剪力设计

28、值(N)；N：法向拉力或压力设计值(N)，压力设计值不应该大于 0.5fcA，此处 A 为锚板的面积；西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书 第 16 页 共 17 页 M：弯矩设计值(Nmm)；ar：钢筋层数影响系数，二层取 1.0，三层取 0.9，四层取 0.85；av：钢筋受剪承载力系数，不大于 0.7；fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于 300MPa；ab：锚板弯曲变形折减系数；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；n：锚筋总数量；fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取；av=(4.0-0.08d)(fc/fy)0.5 C.0.1-5JGJ102-2003 =(4.0-0.0814)(14.3/300)0.5 =0.559 ab=0.6+0.25t/d C.0.1-6JGJ102-2003 =0.6+0.2510/14 =0.822 AS=n d2/4 =63.14142/4 =923.16mm2 (V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz =632.1mm2AS=923.16mm2 (M-0.4Nz)/0.4arabfyz =691.3mm2AS=923.16mm2 所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。