玻璃雨蓬 设计计算书
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XXXXX有限公司 二〇〇八年六月
目录
一、计算引用的规范、标准及资料 .........................................................................................1
1.幕墙设计规范： ...........................................................................................................1 2.建筑设计规范： ...........................................................................................................1
3.玻璃规范： ..................................................................................................................1 4.钢材规范： ..................................................................................................................1 5.《建筑结构静力计算手册》 (第二版) ...................................................1 6.土建图纸： ..................................................................................................................1 二、基本参数.........................................................................................................................1
1.雨蓬所在地区： ...........................................................................................................1 2.地面粗糙度分类等级： .................................................................................................1 三、雨蓬荷载计算..................................................................................................................2
1.玻璃雨蓬的荷载作用说明： ..........................................................................................2
2.风荷载标准值计算： ....................................................................................................2 3.风荷载设计值计算： ....................................................................................................3 4.雪荷载标准值计算： ....................................................................................................3 5.雪荷载设计值计算： ....................................................................................................3 6.雨蓬面活荷载设计值： .................................................................................................4 7.雨蓬构件恒荷载设计值： .............................................................................................4 8.选取计算荷载组合： ....................................................................................................4 四、雨蓬杆件计算..................................................................................................................4
1.悬臂梁的受力分析： ....................................................................................................5 2.选用材料的截面特性： .................................................................................................6 3.梁的抗弯强度计算： ....................................................................................................6
4.梁的挠度计算： ...........................................................................................................6 五、雨蓬焊缝计算..................................................................................................................7
1.受力分析： ..................................................................................................................7 2.焊缝校核计算： ...........................................................................................................7 六、玻璃的选用与校核...........................................................................................................7
1.玻璃板块荷载组合计算： .............................................................................................8 2.玻璃的强度计算： ........................................................................................................9 3.玻璃最大挠度校核： ....................................................................................................9
钢结构雨蓬设计计算书
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》 GB11614－1999 《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/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 《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： 洛阳地区；
2.地面粗糙度分类等级：
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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。
2
(1)自重。包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照400N/m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+0.6×1.4wk+0.7×1.4Sk(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+1.4×wk+0.7×1.4Sk(或Qk) 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+=βgzμzμs+w0 ……7.1.1-2[GB50009-2001] wk-=βgzμzμs-w0 上式中：
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：4.5m；
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: 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)-0.12
-0.16
B类场地: βgz=0.89×(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10) C类场地: βgz=0.85×(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)-0.22
-0.3
D类场地: βgz=0.80×(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10) 对于C类地区，100m高度处瞬时风压的阵风系数： βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.6019 μz：风压高度变化系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算:
2
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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类地区，4.5m高度处风压高度变化系数： μz=0.616×(Z/10)0.44=1.6966
μs：风荷载体型系数，对于雨蓬结构，按规范，计算正风压时，取μs+=1.0；计算负风压时，取μs-=-2.0；
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，洛阳地区取0.00045MPa；
wk+=βgzμzμs+w0
=1.6019×1.6966×1.0×0.00045 =0.001223MPa wk-=βgzμzμs-w0
=1.6019×1.6966×2.0×0.00045 =0.002446MPa 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×wk+
=1.4×0.001223 =0.001712MPa w-=1.4×wk-
=1.4×0.002446 =0.003424MPa 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<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取值，洛阳地区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1.0。
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：
Sk=μr×S0
=1.0×0.0004 =0.0004MPa 5.雪荷载设计值计算：
S：雪荷载设计值(MPa)；
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S=1.4×Sk
=1.4×0.0004 =0.00056MPa
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=1.4×Qk
=1.4×500/1000000 =0.0007MPa
因为Sk≤Qk，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0.0004MPa；
因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以： G+=1.2×Gk
=1.2×0.0004 =0.00048MPa G-=Gk
=0.0004MPa 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 =0.001973MPa S+=G++w++0.7Q =0.002682MPa
(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-
=0.002046MPa S-=G-+w-
=1.0Gk+1.4wk =0.003024MPa (3)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)；
按上面2项结果，选最不利因素(负风压情况下出现)： Sk=0.002046MPa S=0.003024MPa
四、雨蓬杆件计算
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基本参数：
1：计算点标高：4.5m； 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=3800mm； 5：分格宽度：B=1600mm；
6：玻璃板块配置：夹胶玻璃6+6mm； 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：
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：
Pki：每个集中力的标准值(N)； Pi：每个集中力的设计值(N)；
ai：每个分格的沿悬臂梁方向的长度(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)； a1=1000mm a2=1000mm a3=1000mm Pk1=SkBa2/2 =1534.5N P1=SBa2/2 =2268N Pk3=SkBa3/2 =1534.5N P3=SBa3/2 =2268N
Pk2=SkB(a2+a3)/2 =3069N
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P2=SB(a2+a3)/2 =4536N
(2)雨蓬杆件截面最大弯矩(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)； Mi：单个作用力Pi作用下悬臂梁根部弯矩设计值(N·mm)； bi：单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离(mm)； Pi：每个集中力的设计值(N)； Mi=Pi×bi M=ΣMi M1=P1b1
=2268000N·mm M3=P3b3
=6804000N·mm M2=P2b2
=9072000N·mm M=ΣMi
=8144000N·mm 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=1980000mm4
3
主力方向截面抵抗矩：W=39700mm 塑性发展系数：γ=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/γW≤f 上式中：
M：悬臂梁的弯矩设计值(N·mm)；
3
W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm)； 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=8144000/1.05/39700 =195.37Mpa<215MPa 悬臂梁抗弯强度满足要求。 4.梁的挠度计算：
df：全部作用力作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm)； df,lim：悬臂梁悬臂端挠度限值(mm)；
dfi：单个作用力Pi作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm)； bi：单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离(mm)； Pi：每个集中力的设计值(N)； a：悬臂梁总长度(mm)； dfi=Pibi2a(3-βi)/6EI βi=bi/a
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df=Σdfi
2
df1=Pk1b1a(3-β1)/6EI =2.508mm
2
df3=Pk3b3a(3-β3)/6EI =6.93mm
df2=Pk2b22a(3-β2)/6EI =7.557mm df=Σdfi =10.995mm df,lim=13.37mm
10.995mm 基本参数： 1：焊缝高度：hf=6mm； 3 2：焊缝有效截面抵抗矩：W=76970mm； 3：焊缝有效截面积：A=2532.4mm2； 1.受力分析： V：剪力(N) a：悬臂长度(mm)： B：分格宽度(mm)； M：弯矩(N·mm) V=SaB =17265.8N M=8144000N·mm 2.焊缝校核计算： 校核依据： 220.5w ((σf/βf)+τf)≤ff 7.1.3-3[GB50017-2003] 上式中： σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22； τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； ((σf/βf)2+τf2)0.5 =((M/1.00W)2+(V/A)2)0.5 =((8144000/1.00/76970)2+(17265.8/2532.4)2)0.5 =93.295MPa 93.295Mpa 基本参数： 7 钢结构雨蓬设计计算书 1：计算点标高：4.5m； 2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=1600mm×1000mm； 3：玻璃配置：钢化夹胶玻璃：6+6mm；； 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(MPa)； G：玻璃板块自重设计值(MPa)； t：玻璃板块厚度(mm)； γg：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=γgt =0.000256MPa 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+=1.2×Gk =1.2×0.000256 =0.000307MPa G-=Gk =0.000256MPa (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 =0.001829MPa S+=G++w++0.7Q 8 钢结构雨蓬设计计算书 =0.002509MPa (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- =0.00219MPa S-=G-+w- =1.0Gk+1.4wk- =0.003168MPa (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)； 按上面2项结果，选最不利因素(负风压情况下出现)： Sk=0.00219MPa S=0.003168MPa 2.玻璃的强度计算： 校核依据：σ≤[fg] θ：玻璃的计算参数； η：玻璃的折减系数； Sk：最不利荷载标准值组合(MPa)； a：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃厚度(mm)； θ=Ska4/Et4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.00219×10004/72000/164 =7.426 按系数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=0.981； σ：玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； S：最不利荷载设计值组合(MPa) t：玻璃厚度(mm)； m：玻璃弯矩系数, 查表得m=0.154； σ=6mSa2η/t2 =6×0.154×0.003168×12502×0.981/162 =40.869MPa 40.869Mpa df=ημSka4/D≤df,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中： df：玻璃板挠度计算值(mm)； η：玻璃挠度的折减系数，按θ=Ska4/Et4查表，为0.981； μ：玻璃挠度系数，查表得μ=0.02603； Sk：最不利荷载标准值组合(MPa)； 9 钢结构雨蓬设计计算书 a：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； D：玻璃的弯曲刚度(N·mm)； df,lim：许用挠度，取支撑点间玻璃面板长边边长的1/60，为20.833mm； 其中： D=Et3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中： E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃的厚度(mm)； υ：玻璃材料泊松比，为0.2； D=Et3/(12(1-υ2)) 32 =72000×16/(12×(1-0.2)) =6250000N·mm 4 df=ημSka/D =11.845mm 11.845mm 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容