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雨篷计算书

钢结构玻璃雨篷

设计计算书

设计：

校对：

审核：

批准：

*******建筑安装工程有限公司

2012年9月15日

目录

1计算引用的规范、标准及资料1

1.1幕墙设计规范：

1

1.2建筑设计规范：

1

1.3玻璃规范：

1

1.4钢材规范：

2

1.5胶类及密封材料规范：

2

1.6相关物理性能等级测试方法：

3

1.7《建筑结构静力计算手册》（第二版）3

1.8土建图纸：

3

2基本参数3

2.1雨篷所在地区3

2.2地面粗糙度分类等级3

3雨篷荷载计算4

3.1玻璃雨篷的荷载作用说明4

3.2风荷载标准值计算4

3.3风荷载设计值计算6

3.4雪荷载标准值计算6

3.5雪荷载设计值计算6

3.6雨篷面活荷载设计值6

3.7雨篷构件恒荷载设计值7

3.8选取计算荷载组合7

4雨篷杆件计算8

4.1结构的受力分析8

4.2选用材料的截面特性9

4.3梁的抗弯强度计算9

4.4拉杆的抗拉（压-稳定性）强度计算10

4.5梁的挠度计算10

5雨篷焊缝计算10

5.1受力分析10

5.2焊缝校核计算10

6玻璃的选用与校核11

6.1玻璃板块荷载组合计算11

6.2玻璃板块荷载分配计算12

6.3玻璃的强度计算13

6.4玻璃最大挠度校核14

7雨篷埋件计算（后锚固结构）14

7.1校核处埋件受力分析14

7.2锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算15

7.3群锚受剪内力计算15

7.4锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算16

7.5混凝土锥体受拉破坏承载力计算16

7.6锚栓钢材受剪破坏承载力计算18

7.7混凝土楔形体受剪破坏承载力计算19

7.8混凝土剪撬破坏承载能力计算20

7.9拉剪复合受力承载力计算20

8点式雨篷玻璃孔位及驳接件强度计算21

8.1玻璃板块荷载21

8.2孔位强度计算21

8.3驳接爪的选择22

8.4驳接头的选择22

钢结构雨篷设计计算书

31计算引用的规范、标准及资料

31.1幕墙设计规范：

《铝合金结构设计规范》GB50429-2007

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001

《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001

《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001

《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009

《建筑幕墙》GB/T21086-2007

《建筑玻璃采光顶》JG/T231-2007

31.2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》JGJ3-2002

《高处作业吊蓝》GB19155-2003

《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95

《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004

《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002

《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

《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005

《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008

《建筑工程预应力施工规程》CECS180：

2005

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版、局部修订）

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）

《建筑设计防火规范》GB50016-2006

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）

《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002

《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002

31.3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

《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008

《热弯玻璃》JC/T915-2003

《压花玻璃》JC/T511-2002

《中空玻璃》GB/T11944-2002

31.4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

《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

《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007

《耐候结构钢》GB/T4171-2008

《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997

《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/T5117-1999

《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/T699-1999

《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000

31.5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/T882-2001

《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

《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-2001

《工业用橡胶板》GB/T5574-1994

《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/T13477.1～20-2002

《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

《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005

《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/T11835-2007

《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999

《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001

《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

31.6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

《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

《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2001

《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002

31.7《建筑结构静力计算手册》（第二版）

31.8土建图纸：

32基本参数

32.1雨篷所在地区

太原地区；

32.2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类地形考虑。

33雨篷荷载计算

33.1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：

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

33.2风荷载标准值计算

按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）计算：

wk+=βgzμzμs1+w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]

wk-=βgzμzμs1-w0

上式中：

wk+：

正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值（MPa）；

wk-：

负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值（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（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）-0.12

B类场地：

βgz=0.89×（1+2μf）其中：

μf=0.5（Z/10）-0.16

C类场地：

βgz=0.85×（1+2μf）其中：

μf=0.734（Z/10）-0.22

D类场地：

βgz=0.80×（1+2μf）其中：

μf=1.2248（Z/10）-0.3

对于C类地形，4.5m高度处瞬时风压的阵风系数：

βgz=0.85×（1+2×（0.734（Z/10）-0.22））=2.3374

μz：

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，4.5m高度处风压高度变化系数：

μz=0.616×（Z/10）0.44=0.7363

μs1：

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，太原地区取0.00045MPa；

（1）计算龙骨构件的风荷载标准值：

龙骨构件的从属面积：

A=1.25×1.4=1.75m2

LogA=0.243

μsA1+（A）=μs1+

（1）+[μs1+（10）-μs1+

（1）]logA

=0.475

μsA1-（A）=μs1-

（1）+[μs1-（10）-μs1-

（1）]logA

=2.097

wkA+=βgzμzμsA1+w0

=2.3374×0.7363×0.475×0.00045

=0.000367MPa

wkA-=βgzμzμsA1-w0

=2.3374×0.7363×2.097×0.00045

=0.001624MPa

（2）计算玻璃部分的风荷载标准值：

玻璃构件的从属面积：

A=1.25×1.4=1.75m2

LogA=0.243

μsB1+（A）=μs1+

（1）+[μs1+（10）-μs1+

（1）]logA

=0.475

μsB1-（A）=μs1-

（1）+[μs1-（10）-μs1-

（1）]logA

=2.097

wkB+=βgzμzμsB1+w0

=2.3374×0.7363×0.475×0.00045

=0.00037MPa

wkB-=βgzμzμsB1-w0

=2.3374×0.7363×2.097×0.00045

=0.00162MPa

33.3风荷载设计值计算

wA+：

正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值（MPa）；

wkA+：

正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值（MPa）；

wA-：

负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值（MPa）；

wkA-：

负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值（MPa）；

wA+=1.4×wkA+

=1.4×0.000335

=0.000469MPa

wA-=1.4×wkA-

=1.4×0.001342

=0.001879MPa

wB+：

正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（MPa）；

wkB+：

正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（MPa）；

wB-：

负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（MPa）；

wkB-：

负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（MPa）；

wB+=1.4×wkB+

=1.4×0.00036

=0.000504MPa

wB-=1.4×wkB-

=1.4×0.00144

=0.002016MPa

33.4雪荷载标准值计算

Sk：

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，太原地区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：

Sk=μr×S0

=2.0×0.0004

=0.0008MPa

33.5雪荷载设计值计算

S：

雪荷载设计值（MPa）；

S=1.4×Sk

=1.4×0.0008

=0.00112MPa

33.6雨篷面活荷载设计值

Q：

雨篷面活荷载设计值（MPa）；

Qk：

雨篷面活荷载标准值取：

500N/m2

Q=1.4×Qk

=1.4×500/1000000

=0.0007MPa

因为Sk>Qk，所以计算时雪荷载参与正压组合！

33.7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）；

Gk：

雨篷结构平均自重取0.0005MPa；

因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：

G+=1.2×Gk

=1.2×0.0005

=0.0006MPa

G-=Gk

=0.0005MPa

33.8选取计算荷载组合

（1）正风压的荷载组合计算：

SkA+：

正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合（MPa）；

SA+：

正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合（MPa）；

SkA+=Gk+wkA++0.7Sk

=0.001395MPa

SA+=G++wA++0.7S

=0.001853MPa

SkB+：

正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合（MPa）；

SB+：

正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合（MPa）；

SkB+=Gk+wkB++0.7Sk

=0.00142MPa

SB+=G++wB++0.7S

=0.001888MPa

（2）负风压的荷载组合计算：

SkA-：

负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合（MPa）；

SA-：

负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合（MPa）；

SkA-=Gk+wkA-

=0.000842MPa

SA-=G-+wA-

=1.0Gk+1.4wkA-

=0.001379MPa

SkB-：

负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合（MPa）；

SB-：

负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合（MPa）；

SkB-=Gk+wkB-

=0.00094MPa

SB-=G-+wB-

=1.0Gk+1.4wkB-

=0.001516MPa

（3）最不利荷载选取：

SkA：

作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合（MPa）；

SA：

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）：

SkA=0.001395MPa

SA=0.001853MPa

SkB：

作用在玻璃上的最不利荷载标准值组合（MPa）；

SB：

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）：

SkB=0.00142MPa

SB=0.001888MPa

34雨篷杆件计算

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：

集中荷载（有拉杆作用）；

4：

悬臂总长度：

L=1.5mm；

5：

分格宽度：

B=1250mm；

6：

玻璃板块配置：

夹层玻璃8+8mm；

7：

悬臂梁材质：

Q235；

本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

34.1结构的受力分析

（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=100mm

a2=1500mm

a3=1500mm

Pk1=SkBa2/2

=1569.375N

P1=SBa2/2

=2084.625N

Pk3=SkBa3/2

=1569.375N

P3=SBa3/2

=2084.625N

Pk2=SkB（a2+a3）/2

=3138.75N

P2=SB（a2+a3）/2

=4169.25N

（2）雨篷杆件截面最大弯矩处（距固定端距离为x处）的弯矩设计值计算：

Mmax：

悬臂梁最大弯矩设计值（N·mm）；

x：

距固定端距离为x处（最大弯矩处）；

L：

悬臂总长度（mm）；

a、b：

长度参数，见模型图（mm）；

经过计算机的优化计算，得：

x=0mm

|Mmax|=4412706N·mm

34.2选用材料的截面特性

（1）悬臂杆件的截面特性：

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；

主力方向截面抵抗矩：

W=39700mm3；

塑性发展系数：

γ=1.05；

34.3梁的抗弯强度计算

抗弯强度应满足：

NL/A+Mmax/γW≤f

上式中：

NL：

梁受到的轴力（N）；

A：

梁的截面面积（mm3）；

Mmax：

悬臂梁的最大弯矩设计值（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：

NL=Pctgα

=1982.731N

NL/A+Mmax/γW=1982.731/1275+4412706/1.05/39700

=107.413MPa≤215MPa

悬臂梁抗弯强度满足要求。

34.4梁的挠度计算

主梁的最大挠度可能在2点出现，其一是A点，另一点可能在BC段之间，经过计算机有限元优化分析得到：

（1）A点挠度的验算：

dfA：

结构组合作用下的A点挠度（mm）；

df,lim：

按规范要求，悬臂杆件的挠度限值（mm）；

df,lim=2L/250=24.8mm

dfA=0.008mm≤df,lim=24.8mm

悬臂梁杆件A点的挠度满足要求!

（2）BC段最大挠度的验算：

dfx：

悬臂梁BC段挠度计算值（mm）；

x：

距固定端距离为x处（最大挠度处）；

经过计算机的优化计算，得：

x=1491mm

dfx=0.915mm≤df,lim=24.8mm

悬臂梁杆件BC段的挠度满足要求!

35雨篷焊缝计算

基本参数：

1：

焊缝高度：

hf=4mm；

2：

焊缝有效截面抵抗矩：

W=76970mm3；

3：

焊缝有效截面积：

A=2532.4mm2；

35.1受力分析

V：

固端剪力（N）；

NL：

轴力（mm）；

M：

固端弯矩（N·mm）；

经过计算机计算分析得：

V=5182.26N

NL=1982.731N

M=4407801.69N·mm

35.2焊缝校核计算

校核依据：

（（σf/βf）2+τf2）0.5≤ffw7.