雨篷结构计算

**************************工程雨篷工程结构设计计算书设计：校对：审核：批准：*******************************公司二〇一一年十月十八日玻璃雨篷结构计算1 计算位置示意图大样A-DY02示意图2 计算点标高计算点标高：5.1m；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：S k+=1.35G k+0.6×1.4w k+0.7×1.4S k(或Q k)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 k+=1.2G k+1.4×w k+0.7×1.4S k(或Q k)B：考虑负风压时：按下面公式进行荷载组合：S k-=1.0G k+1.4w k3.2风荷载标准值计算按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：w k+=βgzμzμs1+w0……7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版]w k-=βgzμzμs1-w0上式中：w k+：正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)；w k-：负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：5.1m；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)-0.22D类场地：βgz=0.80×(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地形，5.1m高度处瞬时风压的阵风系数：βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=2.297μz：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Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地：μz=(Z/10)0.32当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；C类场地：μz=0.616×(Z/10)0.44当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；D类场地：μz=0.318×(Z/10)0.60当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；对于C类地形，5.1m高度处风压高度变化系数：μz=0.616×(Z/10)0.44=0.7363μs1：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，天津地区取0.0005MPa；(1)计算龙骨构件的风荷载标准值：龙骨构件的从属面积：A=2.85×1.6=4.56m2LogA=0.659μsA1+(A)=μs1+(1)+[μs1+(10)-μs1+(1)]logA=0.434μsA1-(A)=μs1-(1)+[μs1-(10)-μs1-(1)]logA=1.736w kA+=βgzμzμsA1+w0=2.297×0.7363×0.434×0.0005=0.000367MPaw kA-=βgzμzμsA1-w0=2.297×0.7363×1.736×0.0005=0.001468MPa(2)计算玻璃部分的风荷载标准值：玻璃构件的从属面积：A=1.6×1.5=2.4m2LogA=0.38μsB1+(A)=μs1+(1)+[μs1+(10)-μs1+(1)]logA=0.462μsB1-(A)=μs1-(1)+[μs1-(10)-μs1-(1)]logA=1.848w kB+=βgzμzμsB1+w0=2.297×0.7363×0.462×0.0005=0.000391MPaw kB-=βgzμzμsB1-w0=2.297×0.7363×1.848×0.0005=0.001563MPa3.3风荷载设计值计算w A+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)；w kA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)；w A-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)；w kA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)；w A+=1.4×w kA+=1.4×0.000367=0.000514MPaw A-=1.4×w kA-=1.4×0.001468=0.002055MPaw B+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)；w kB+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)；w B-：负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)；w kB-：负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)；w B+=1.4×w kB+=1.4×0.000391=0.000547MPaw B-=1.4×w kB-=1.4×0.001563=0.002188MPa3.4雪荷载标准值计算S k：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，天津地区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：S k=μr×S0=2.0×0.0004=0.0008MPa3.5雪荷载设计值计算S：雪荷载设计值(MPa)；S=1.4×S k=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)；Q k：雨篷面活荷载标准值取：500N/m2Q=1.4×Q k=1.4×500/1000000=0.0007MPa因为S k>Q k，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)；G k：雨篷结构平均自重取0.0005MPa；因为G k与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以： G+=1.2×G k=1.2×0.0005=0.0006MPaG-=G k=0.0005MPa3.8选取计算荷载组合(1)正风压的荷载组合计算：S kA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； S A+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； S kA+=G k+w kA++0.7S k=0.001427MPaS A+=G++w A++0.7S=0.001898MPaS kB+：正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)； S B+：正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)； S kB+=G k+w kB++0.7S k=0.001451MPaS B+=G++w B++0.7S=0.001931MPa(2)负风压的荷载组合计算：S kA-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； S A-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； S kA-=G k+w kA-=0.000968MPaS A-=G-+w A-=1.0G k+1.4w kA-=0.001555MPaS kB-：负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)； S B-：负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)； S kB-=G k+w kB-=0.001063MPaS B-=G-+w B-=1.0G k+1.4w kB-=0.001688MPa(3)最不利荷载选取：S kA：作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合(MPa)；S A：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)：S kA=0.001427MPaS A=0.001898MPaS kB：作用在玻璃上的最不利荷载标准值组合(MPa)；S B：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)：S kB=0.001451MPaS B=0.001931MPa4雨篷杆件计算基本参数：1：计算点标高：5.1m；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=2850mm；5：分格宽度：B=1600mm；6：玻璃板块配置：夹层玻璃8+1.52PVB+8 mm；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：4.1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： P ki：每个集中力的标准值(N)；P i：每个集中力的设计值(N)；a i：每个分格的沿悬臂梁方向的长度(mm)；S k：组合荷载标准值(MPa)；S：组合荷载设计值(MPa)；B：分格宽度(mm)；a1=750mma2=1050mma3=1050mmP k1=S k Ba2/2=1198.68NP1=SBa2/2=1594.32NP k3=S k Ba3/2=1198.68NP3=SBa3/2=1594.32NP k2=S k B(a2+a3)/2=2397.36NP2=SB(a2+a3)/2=3188.64N(2)雨篷杆件截面最大弯矩(根部处)的弯矩设计值计算：M：全部作用力作用下悬臂梁根部弯矩设计值(N·mm)；M i：单个作用力P i作用下悬臂梁根部弯矩设计值(N·mm)；b i：单个作用力P i作用点到悬臂梁根部的距离(mm)；P i：每个集中力的设计值(N)；M i=P i×b iM=ΣM iM1=P1b1=1195740N·mmM3=P3b3=4543812N·mmM2=P2b2=5739552N·mmM=ΣM i=11479104N·mm4.2选用材料的截面特性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=65114112mm4主力方向截面抵抗矩：W=434094mm3塑性发展系数：γ=1.054.3梁的抗弯强度计算按悬臂梁抗弯强度公式,应满足：M/γW≤f上式中：M：悬臂梁的弯矩设计值(N·mm)；W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性发展系数，取1.05；f：材料的抗弯强度设计值，取215MPa；则：M/γW=11479104/1.05/434094=25.185MPa≤215MPa悬臂梁抗弯强度满足要求。