屋面板计算书模板

北京奥运射击馆工程金属屋面系统

檐口部分

计算书

屋面板

铝合金板型受向下荷载时截面参数

铝合金板型受向上荷载时截面参数

1．荷载计算1) 恒荷载

铝合金屋面板自重 KPa 2)活荷载

KPa 3)风荷载(地面粗糙度取：高度取：

米)

w 0

基本风压（按规范取值） KPa

阵风系数风压高度系数

第一章结构计算

0.0350.500ω0 =0.650βz =1.67 1.687B类20μz

1.248

一屋面板采用铝合金直立锁边屋面板，截面特性如下表所示，表中所有数据均建立在欧洲权威检测机构的大量受荷试验基础上，并有该机构的检测报告备查。

风荷载体形系数负风压标准值正风压标准值4)雪荷载基本雪压 KPa 屋面积雪分布系数 KPa 则雪压标准值 KPa

2.荷载组合1)向下受力：

标准值：组合一：恒+风+雪

ωk1 =ω0 βz μz μs1=-1.916ωk2 =ω0 βz μz μ

s2=

0.821

μs1 =-1.400

s2 =0.600s k =

s 0μr =

0.400

S0 =0.400μr =

1.000++×= KPa 组合二：恒+风+活

1.136w k d1 =0.0350.8210.4000.7+

×=

KPa

设计值：组合一：

恒+风+雪

×+×+××= KPa 组合二：

恒+风+活

×+×+

××

KPa 2)向上受力：

标准值：恒+风

= KPa 设计值：恒+风

××

KPa

由以上可知，最不利荷载组合最大值是：3)向下：标准值：KPa 设计值：KPa 4)向上：标准值：KPa 设计值：

KPa

1.206

w k d2 =0.035

0.821

0.500

1.40.400 1.41.584w q d1 =0.035

1.20.821 1.41.682

w q d2 =0.035

1.20.821

w k u =0.035-1.916-1.88 1.40.500

1.4-

2.65

w k d = 1.206w q u =0.035

1.0

-1.916w q u =-2.65

w q d = 1.682

w k u

=-1.88

0.7

3.内力计算及强度验算

因屋面板为现场压型，故可按多跨连续构件计算，板跨L=1)受向下作用力时：边跨跨中弯距

0.08×w q d ×L 2

=××

KN·m/m

< M F,K /λM =

KNm/m

中间跨支座弯距0.107×w q d ×L 2

＝××

＝ KN·m/m

< M B，K /λM =

KNm/m

边支座反力

R a =0.4×w q d ×L

＝××

＝ KN/m

< R a,K /λM =

KN/m

中支座反力

R b =1.143×w q d ×L ＝××

KN/m

< R b,K /λM =

KN/m

支座弯距及反力综合验算：

M m,f /M 0B，K +R b /R 0B，K =/

< 1.0

2)受向上作用力时：边跨跨中弯距

0.08×w q u ×L 2

=××

KN·m/m

< M F,K /λM =

KNm/m

中间跨支座弯距0.107×w q u ×L 2

＝××

＝

KN·m/m

< M B，K /λM =

KNm/m

1.5

Ml,f=Mm,f= 0.107 1.6821.6820.30

1.5

0.080.40

1.143 1.682 1.8820.4 1.6821.01

10.91

1.4911.5

1.5

2.88

19.18

0.405 1.927

2.883

520

0.22

Ml,f=-2.65由上可知，强度满足要求。

1.5

0.08-0.48

1.709Mm,f= 0.107-

2.65 1.5

-0.64

1.482 1.50m 。

边支座反力

R a =0.4×w q u ×L

＝××

＝ KN/m

< R a,K /λM =

KN/m

中支座反力

R b =1.143×w q u ×L ＝××

KN/m

< R b,K /λM =

KN/m

支座弯距及反力综合验算：

M m,f /M 0B，K +R b /R 0B，K =/

=< 1.0

4.刚度验算

1)受向下作用力时：n max d

=3w k d L 4

/(384EI x )

=3××4

/(××)

容许挠度值为：[n]=L/200＝

＝mm

2)受向上作用力时：n max u =3w k u L 4/(384EI x )

=3××4

/(××)

容许挠度值为：[n]=L/200＝

＝mm

-1.59

13.45

1.143-

2.65 1.5

0.4-2.65 1.5

-4.54

8.67

-0.64 1.709

-4.54

43.4545

-0.48

1.2061500

384由上可知，强度满足要求。

刚度满足。

700005390001.26

1500

200

故 n max u

< [n]，刚度满足。

1500

38470000451000-1.881故 n max d < [n]，7.5-2.36

1500

200

7.5

固定座及螺钉验算

1)每个固定座承受的最大压力：

N p =

×=

2)每个固定座承受的最大拉力

N l =×

×=

3)每个螺钉承受的最大拉拔力和最大剪力：每个螺钉承受的最大拉拔力:

T=/

KN 每个螺钉承受的最大剪力：

Q=×5

。

[T]=/2=KN [Q]=

/2=

KN 因为T＜[T]和Q＜[Q],所以螺钉

满足要求。

屋面固定点计算

屋面板固定点所承受的最大的下滑力计算如下：L·B·(G·sin α+S·sin α·cos α)=

屋面板排水计算

基本参数：北京地区5年重现期暴雨强度：L/(s·100m 2)

屋面板表面摩擦系数为：屋面板宽度为：

三 F= 2.505

因为0.7KN＜F＜1.5KN，所以该屋面板需要采用Φ6mm的不锈钢螺栓作为屋面板的固定点。

四q 5= 6.76n=0.0125-1.592

根据螺钉厂家提供的技术资料，每一颗螺钉所受的最大抗拔力和最大剪力考虑安全系数为2时所容许的力为：

2.77 1.385二

根据构造图，每个固定座采用四颗自攻螺钉与衬檩连接，每颗自攻螺钉的最大抗拔力为2.77KN，最大抗剪力为6.17KN。

sin -0.07

0.4-0.79

1.4322

0.4-2.65

0.86

-1.59

0.4

3.085

6.17

-1.59

由屋脊至天沟的最远距离为：m

平均坡度为：

单板集雨量为：采用曼宁公式进行水深计算 Q

=2BLq 5/100

=2×××

×)

m 3/s

单板排水量计算如下：屋面板的有效排水面积为：×B =m 2水力周长为：=m

则水力半径为：=m

代入曼宁公式，流量Q p = AC(Ri)1/2谢才系数C = 1/n R 1/6Q p = SR 2/3i 1/2/0.0125=

m 3

因计算得 Qp = 0.00541 > Q = 0.10795 m3/s，故雨水不会漫过板肋，安全

屋面次檩冷弯薄壁檩条，

按简支梁模型计算；。

跨度L=m 间距B=m

倾角θ=

檩条毛截面特性为：

A=cm 2cm 4cm 4cm

cm 3

1000l=B+2×0.065

0.53

S/l

0.00541

S=0.065

0.026

0.10795

0.4100.0 6.76

L=100.02.5001.500采用

檩条材料为：Q235Iy=21.0Wx=21.665.980Ix=129.4(Wy)1=12.29

100i=

0.15

0.049057C120x50x20x2.5

五

cm 3㎏/m

1．荷载计算1) 恒荷载

0.9mm 屋面板自重小计 KPa ×m =

KN/m

配件 KN/m

次檩条自重KN/m 2

合计KN/m

2)活荷载 KPa ×m

=KN/m 3)风荷载(地面粗糙度取高度取

米) w 0

基本风压KPa

阵风系数风压高度系数风荷载体形系数，

负风压标准值KPa 正风压标准值KPa 负风压 KPa ×m =KN/m

正风压 KPa ×

KN/m 4)雪荷载基本雪压 KPa 屋面积雪分布系数 KPa 则雪压标准值 KPa 则雪荷载 KPa ×

KN/m

2.荷载组合1)

标准值：组合一：

恒+风+雪++=KN/m 组合二：

恒+风+活

KN/m

设计值：组合一：

恒+风+雪g=4.694

0.0352(Wy)2= 6.36

0.0410.1410.0469KN/m 2

0.035 1.5000.053βz =1.67 1.687μz

1.2480.500 1.5000.750ω0 =0.650B类

ωk1=-1.916 1.500-2.874-1.400μ

s2 =

0.6000.600

S0 =

0.400μr = 1.000ωk2=

0.821

1.500

1.232

2.122

向下最不利荷载组合：q k d1 =0.141 1.2320.400

1.500

0.600 1.972q k d2 =0.141

1.232

0.750

s 0 m r =

0.400 ω0 βz μz μs =-1.9160.821 ω0 βz μz μs =

μs1 =

×+×+

××=KN/m 组合二：

恒+风+活

×+×+

××=

KN/m

标准值：恒+风

)=KN/m

设计值：恒+风

×+(

)×=

KN/m

由上知起控制作用的荷载组合情况是：向上：恒荷载和负风压荷载组合向下：

恒荷载、

活荷载和正风压荷载组合

3)向上最大值为：标准值是：

6°+()＝

KN/m

°=

KN/m

设计值是：

×6°+()×=

KN/m

×6

°=

KN/m

4)向下最大值为：标准值是：

(+)6°+=

KN/m

)

°=

KN/m

设计值是：

(

×+

××)×6

+××=KN/m (

×+

××)×6

=KN/m

q q d1 =0.141 1.2 1.232-2.87

0.141 1.2 1.42.4810.600

1.41.4-

2.73

-2.8740.015

-3.883q ky u =0.141cos -2.87-2.73

q q u =

0.141

1.0

q y u =0.141cos q kx u =0.141

sin q ky d =0.1410.750cos q x u =

0.141

sin 0.015

q y d =0.141 1.2

0.750

q kx d =0.141

0.750

sin 0.094

2.623q x d =0.141

1.232 1.41.2

q k u =0.1412.628

q q d2 = 1.40.750

1.232

向上最不利荷载组合： 1.2321.4-3.88

2.118

-2.874 1.40.7

0.7

0.093

0.750

1.4sin 0.7

cos 1.00.7

1.4

3.内力计算（均布荷载）

1)受向下作用力时：（跨间无侧向支承)。M x d max = aq y d l 2

=××2

= KNm M y d max = βq x d l 2

××

= KNm

2)受向上作用力时：（跨间无侧向支承)。M x u max = aq y u l 2

=××2

= KNm M y u max = βq x u l 2

××

KNm

4.有效截面计算

（如果檩条不是薄壁冷弯檩条就不计此部分的计算）

向下：

σ1=σ

2 = M x d

max /W x

=×/ = N/mm2 此板件的实际宽厚比

由附表(均匀受压的两边支承板件的有效宽厚比bef/t值)查得为此板件截面全部有效。

2)下翼缘：受拉，截面全部有效。

3) 腹板：系受纯弯曲的两边支承板件，1、3点处的应力分别为：σ1= N/mm2(压力)σ3= N/mm2

(拉力)

∴α=

此板件的实际高厚比h/t =

/=故知此檩条截面全部有效，其有效截面特性即为毛截面特性。

0.125

0.094

2.500

0.074

0.125 2.623 2.500 2.0490.125

0.015

2.500

0.01150.125-3.88 2.500-3.0342.0491E+0621566.67

95.02.0

120b/t =

2.595.0-95.050

由附表(非均匀受压两边支承的有效宽厚比b ef /t值，α=2.0)可知此板件截面全部有效。

1)上翼缘：系均匀受压的一边支承、一边卷边板件(My的影响可忽略不计)，计算此板件端点1、2处的应力值：57

2.548

向上：

σ3=σ

4 = M x u

max /W x

=×/ = N/mm2

此板件的实际宽厚比

此板件截面全部有效。

2)上翼缘：受拉，截面全部有效。

3) 腹板：系受纯弯曲的两边支承板件，1、3点处的应力分别为：σ1= N/mm2(压力)σ1= N/mm2

(拉力)

∴α=

此板件的实际高厚比h/t =

/=故知此檩条截面全部有效，其有效截面特性即为毛截面特性。5.强度计算

1)向下受力：

(跨间无侧向支承)。σ1=

M x d max /(φb W x )+M y /W y1=

/(×)+

/=N/mm2

σ2=

M x d max /(φb W x )-M y /W y2=

/(×)-/=N/mm2

73819.5

21566.773819.5

137.32.049

1E+06

0.724

由于檩条0.724

119.6

-140.72.049

120 2.5481E+0621566.67

1)下翼缘：系均匀受压的一边支承、一边自由板件(My的影响可忽略不计)，计算此板件端点3、4处的应力值：1E+06

0.724

21566.76363.0844

12286.049

因此稳定系数φb =由附表(非均匀受压两边支承的有效宽厚比b ef /t值，α=2.0)可知此板件截面全部有效。

b/t =

2.5-140.7-

3.03140.72.0

由附表(均匀受压的一边支承、一边自由板件的有效宽厚比bef/t值)查得为27。

σ3=－Mx d max/(φbWx)＋My/Wy1

=×/(×)+/

=N/mm2

σ4=－Mxdmax/(φbWx)－My/Wy2

=×/(×)+/

=N/mm2

σmax =σ4=N/mm2<[f] = N/mm2

故强度满足。

2)向上受力：

(跨间无侧向支承)。

σ1=M

x d

max

/(φb W x)+M y/W y1

=×/(×)+/ =N/mm2

σ2=M

x d

max

/(φb W x)-M y/W y2

=×/(×)-/

=N/mm2

σ3=－Mx d max/(φbWx)＋My/Wy1

=×/(×)+/

=N/mm2

σ4=－Mxdmax/(φbWx)－My/Wy2

=×/(×)-/

=N/mm2

σmax =σ2=N/mm2 <[f] = N/mm2

故强度满足。

6.挠度计算

1)向下受力：0.724

由于檩条因此稳定系数φ

b =

-125.2

73819.512286.049 21566.7

2.0491E+060.724

6363.0844 -142.8

2.0491E+060.72421566.773819.5

119.6205

11497.8 -196.112286

-193.4

-3.0341E+060.72421566.7

-3.0341E+060.72421566.711497.86363.08

11497.812286 195.2

3.0341E+060.72421566.7

6363.08 192.5

3.0341E+060.72421566.7

-196.1205

11497.8

垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为v max = ξq ky d l 4/(100EIx)=××

/(××)

mm L/200 /

故 vmax < [n]，刚度满足。2)向上受力：

垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为v max = ξq ky u l 4/(100EIx)=××

/(××)

mm L/200

故 vmax < [n]，刚度满足。

衬檩与压型钢底板连接铆钉验算

每个铆钉承受的最大拉拔力:

T=/

KN 每个螺钉承受的最大剪力：

Q=×5

。

[T]=/2=KN [Q]=

/2=

KN 因为T＜[T]和Q＜[Q],所以螺钉

满足要求。

[n]=1.3021.302 2.118 2.5

10025002500 2.060.12944.04-5.22200 2.5

100 2.060.1294[n]==-2.7312.5=

20012.5==

2.0

1.0

衬檩每隔840mm用四颗铆钉与钢底板连接，每个铆钉所承受的最大拉拔力和最大剪力计算如下：

-0.08

根据铆钉厂家提供的技术资料，每一颗铆钉所受的最大抗拔力和最大剪力考虑安全系数为K＝2时所容许承受的最大荷载力为：

2.0 1.0六-

3.884

-0.97

-3.88

sin

承重式压型钢底板计算

跨度L=m 间距B=m

倾角θ=

钢底板毛截面特性为(受向下力作用时)：

cm 2/m cm 4/m

cm 4/m cm 3/m cm 3/m ㎏/m 2

钢底板毛截面特性为(受向上力作用时)：

cm 2/m cm 4/m

cm 4/m cm 3/m cm 3/m ㎏/m 2

1．荷载计算1) 恒荷载

0.6mm 屋面板自重

14.3

采用承重式压型钢底板，1.0mm厚，肋高153mm高；按单跨简支梁计算，钢底板材料为：Q345。W x2=64.73534.5001.000018.130424.1

W x2=七A=Ix=

W x1=51.7882Iy=8533.2W x1=49.8941g=

14.3

62.3676A=18.130Ix=

440.2

Iy=8533.20.068295 KN/m

60mm厚压缩到40mm厚玻璃棉自重固定座自重

100mm厚180kg/m3 岩棉自重10mm厚石膏板自重100mm厚180kg/m3 岩棉自重几字形檩条@1000mm自重隔汽层自重30mm 厚吸音棉自重1.0mm厚承重式钢底板自重配件自重小计因此恒载为：2)活荷载3)风荷载

负风压：正风压：

4)雪荷载

北京地区基本雪压 KPa 屋面积雪分布系数 KPa 则雪压标准值2.荷载组合1)向下受力：

标准值：组合一：恒+风+雪

++×=组合二：恒+风+活

设计值：组合一：

恒+风+雪×+×+

××

0.821w k d2 =0.788

0.0144 KN/m

0.004 KN/m 2

0.18 KN/m 2

0.0582 KN/m

0.18 KN/m 2

0.1125 KN/m

0.143 KN/m

0.02 KN/m 2

0.0025 KN/m

0.0048 KN/m

0.788 KN/m 2

0.788 KN/m 20.500

KN/m 2

根据业主提供的风洞实验报告(取100年），取围护结构最大正、负风压值分别如下：

0.821 KN/m 20.70.7

S0 =

0.450μr =

1.000-1.92 KN/m 2s k =

s 0μr =

1.9240.450

KN/m 2

KN/m 2w k d1 =0.7880.4500.450

0.821

0.500

1.959

1.4 KN/m 2

0.7

2.536

KN/m 2

w q

d1 =

0.788 1.20.821

1.4

组合二：

恒+风+活

×+×+××=

2)向上受力：标准值：恒+风

设计值：恒+风

×-×=

由以上可知，最不利荷载组合最大值是：3)向下：标准值：设计值：4)向上：标准值：设计值：

由上知起控制作用的荷载组合情况是：向上：恒荷载和负风压荷载组合向下：恒荷载、正风压和

活荷载

组合。

3.内力计算

1)受向下作用力时：M x d max = 0.125q y d l 2

=××2

= KNm t max = 0.5q x d

=××

2)受向上作用力时：M x

max = 0.125q y

u l

=××2

= KNm t max = 0.5q y u

××w q d2 =0.788

1.2 1.4-1.13 KN/m 2

0.821 1.40.500w q u

=0.788

1.0 1.92

0.7

2.585

KN/m 2w k u =0.788 1.92

1.4-1.89

KN/m

w k d = 1.959 KN/m 2w q d = 2.585

KN/m 2

w k u =-1.13 KN/m 2w q u =-1.89

KN/m 2

0.125 2.58 4.500

5.82

0.125

-1.89 4.50

6.54

0.5 2.58

4.500

-4.80

0.5

-1.89

4.50

= KN

5.强度计算

(考虑腹板打孔的影响，强度折减系数为5%)1)向下受力：

σ1=

M x d max /(φb W x1)=

×)

=N/mm2

σ2=

M x d max /(φb W x2)=

×)

=N/mm2

σmax =σ1=

N/mm 2

<[f] = N/mm 2

故强度满足。2)向上受力：σ1=

M x

max /(φb W x1)

=×

/(×)

=N/mm2

σ2=

M x u max /(φb W x2)=×

×)

=N/mm2σ

max =

σ1=

N/mm2

< [f] = N/mm2

故强度满足。6.挠度计算1)向下受力：

垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为v max = 5q ky d l 4/(384EI x )

=××

/(××)

[n]=L/300

-4.26

6.543

1E+06

0.95

49894.1138.06.543

1E+06

0.95

62367.6110.4

138.0

300-4.7961E+060.9551788.2-97

384-4.7961E+06

0.95

64735.3-78

-97

3005

1.959

4.5

2.0611.97

0.424

=/=

故 v max < [n]，刚度满足。2)向上受力：

垂直于屋面方向的檩条跨中最大挠度为v max = 5q ky u l 4/(384EI x )

=××

/(××)

=mm [n]=L/300

=/=

mm 故 v max < [n]，刚度满足。

压型钢底板与工字钢连接射钉验算

每个射钉承受的最大拉拔力:

T=/

KN 每个螺钉承受的最大剪力：

Q=×5

。

[T]=/2=KN [Q]=

/2=

KN 因为T＜[T]和Q＜[Q],所以螺钉

满足要求。

sin 4

-2.39

-2.394

-0.60

0.4404.5

384 2.06八4500300

5-1.13

-6.64500300

-0.05

根据射钉厂家提供的技术资料，每一颗射钉所受的最大抗拔力和最大剪力考虑安全系数为K＝2时所容许承受的最大荷载力为：

4.0 2.0钢底板每隔280mm用四颗射钉与工字钢连接，每个射钉所承受的最大拉拔力和最大剪力计算如下：

4.3

2.2

屋面主檩计算冷弯薄壁檩条，

按简支梁

模型计算；

。

跨度L=m 间距B=m

倾角θ=

檩条毛截面特性为：

A=cm 2cm 4cm 4cm 3cm 3cm 3㎏/m

1．荷载计算1) 恒荷载

0.9mm 屋面板自重80mm厚玻璃棉自重30mm 厚吸音棉自重

Ix=240.72Iy=81.24采用

檩条材料为：Q34527.1

(Wy)2=g=10.48

九0.0352

3.382.500Wx=40.113.35□120x60x4x4

(Wy)1= KN/m 2

0.0128 KN/m

0.0036 KN/m

27.1

0.5mm厚承重式钢底板自重小计KPa ×m =

檩条自重

KN/m 合计KN/m 2)活荷载 KPa ×

KN/m 3)风荷载(地面粗糙度取高度取

米)负风压 KPa ×

m =KN/m 正风压 KPa ×

=KN/m 4)雪荷载基本雪压 KPa 屋面积雪分布系数 KPa 则雪压标准值 KPa 则雪荷载 KPa ×

KN/m

2.荷载组合1)

标准值：组合一：

恒+风+雪++=KN/m 组合二：

恒+风+活

KN/m

设计值：组合一：

恒+风+雪×+×+

××

=KN/m 组合二：

恒+风+活

×+×+

××

KN/m

标准值：恒+风

+()=KN/m

设计值：恒+风

×+(

)×=

KN/m

B类

20KN/m

0.1050.2470.3521.2500.400

2.500

2.053 1.000向下最不利荷载组合：

3.404q q d1 =0.352 1.2 2.053

4.521

向上最不利荷载组合：-4.79

-4.441.0

q k u =0.352 1.4-1.916 2.5000.500

2.5000.099 2.500s 0 m r =0.400S0 =

-4.79ωk2=

2.500

2.0530.821

ωk1= 3.654

q k d1 =0.352 1.4 1.250

q k d2 =0.352

2.053

1.250

4.276q q d2 =0.352 1.2-4.79q q u

0.352

KN/m 2

0.7

1.000

1.41.000

0.400μr = 1.000 1.40.04711.4-6.35

2.053