钢结构雨棚设计计算书.docx
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钢结构雨棚设计计算书.docx
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钢结构雨棚设计计算书
钢结构雨棚设计计算书
一、计算依据:
1.《建筑结构荷载规范》
2.《钢结构设计规范》GB50017-2003
3.《玻璃幕墙工程技术规范》
4.《建筑抗震设计规范》
二、计算基本参数:
1.本工程位于深圳市,基本风压ω0=(kN/m2),考虑到结构的重要性,按50年
一遇考虑乘以系数,故本工程基本风压ω=。
2.地面粗糙度类别按C类考虑,风压高度变化系数取5.0米处(标高最高处),查下页表1-1知,该处风压高度变化系数为:
μz=。
依据《玻璃幕墙工程技术规范》,风荷载体形系数,对于挑檐风荷载向上取μs=,瞬时风压的阵风系数βz=。
3.本工程耐火等级一级,抗震设防七度。
三、结构受力分析
该处雨棚是以钢架作为承重结构的悬臂体系。
四、设计荷载确定原则:
作用于垂直雨棚平面的荷载主要是风荷载、地震作用及雨棚结构自重,其中风荷载引起的效应最大。
在进行雨棚构件、连接件承载力计算时,必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数,即采用其设计值;进行位移和挠度计算时,各分项系数均取,即采用其标准值。
1、风荷载
根据《玻璃幕墙工程技术规范》,垂直于雨棚平面上的风荷载标准值,按下列公式计算:
Wk=βzμsμzWo················
式中:
Wk---风荷载标准值(kN/m2);
βz---瞬时风压的阵风系数;βz=
μs---风荷载体型系数;向上取μs=
μz---风荷载高度变化系数,并与建筑的地区类别有关;按《建筑结构荷载规范》GBJ9-87取值;
Wo---基本风压(kN/m2)按《技术要求》Wo=按《玻璃幕墙工程技术规范》要求,进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时,风
荷载分项系数应取γw=
表1-1
高度(m)
μz(C类)
5
10
15
20
即风荷载设计值为:
W=γWWK=K··············
2、地震作用
雨棚平面外地震作用标准值计算公式如下:
qEK=
·················
雨棚平面内地震作用标准值计算公式如下:
PE=
·················
式中,qEK为垂直雨棚平面的分布地震作用;(kN/m2)
PE为平行于雨棚平面的集中地震作用;(kN)
βE为地震动力放大系数;取βE=
αmax为水平地震影响系数最大值;取αmax=(7度抗震设计)
G为幕墙结构自重(kN)
为单位面积的幕墙结构自重(kN/m2);取
=m2
按规范要求,地震作用的分项系数取γE=,即地震作用设计值为:
qE=γEqEK=qEK·············
3、雨棚结构自重
按规范要求,幕墙结构自重的分项系数取γG=。
4、荷载组合
按规范要求对作用于雨棚同一方向上的各种荷载应作最不利组合。
对垂直于雨棚平面上的荷载,其最不利荷载组合为:
WK合=WK+qEK-·············
W合=W+qE-·············
其中,WK合为组合荷载的标准值(kN/m2);
W合为组合荷载的设计值(kN/m2)。
五、计算部位的选取及荷载的确定
该雨棚最不利位置为标高5.0m处,按该处雨棚的平面布置,取出一个纵向的计算单元,如图一阴影部分所示。
1.水平荷载
该雨棚可以简化为一悬臂板,故可以忽略水平方向的荷载。
2.竖直荷载
恒荷载
雨棚结构自重:
qGK=m2
qG=×=m2
活荷载
垂直方向对结构产生作用的活荷载仅有风荷载。
根据公式~可得:
仅考虑风荷载向上:
Wk=βzμsμzWo
=×2×××
=m2
W==m2
作用
地震作用:
qEk=×
×=m2
qE=六、荷载组合
竖直方向
标准值:
W合K=+×设计值:
W合=+×七、雨棚钢架的计算
1、荷载确定
由图一所示的计算单元知,计算单元的宽度为2180mm。
经受力分析及简化,取上图所示的力学模型计算。
q=W合×B=×=m
此外雨棚上方大玻璃幕墙(顶部标高9.5米,分格高度为4.5米)传给雨棚钢梁的均布荷载为q1
Wk=βzμsμzWo
=××××
=m2
W==m2
qEk=×
×=m2
qE=KN/m2
W合=+×=KN/m2
q1=W合×H/2=×2=m
2、强度校核
在软件ROBOT中建立上图所示的力学模型。
此力学模型的节点编号、杆件编号见下图。
(1)计算参数
此力学模型的受力:
Case
LoadType
List
LoadValues
1
self-weight
1to7
PZNegative
1
uniformload
2to7
PZ=(kN/m)
1
uniformload
1
PY=(kN/m)
型材截面特性:
SectionName
BarList
AX(mm^2)
AY(mm^2)
AZ(mm^2)
IX(mm^4)
IY(mm^4)
IZ(mm^4)
300X12
1
.000
.000
.000
180X100X8
2to7
.515
.000
.000
杆件参数:
Bar
Node1
Node2
Section
Material
Length(m)
Gamma(Deg)
Type
1
1
2
300X12
STEEL
N/A
2
3
4
180X100X8
STEEL
N/A
3
5
6
180X100X8
STEEL
N/A
4
7
8
180X100X8
STEEL
N/A
5
9
10
180X100X8
STEEL
N/A
6
11
12
180X100X8
STEEL
N/A
7
13
14
180X100X8
STEEL
N/A
节点参数:
Node
X(m)
Y(m)
Z(m)
SupportCode
Support
1
xxxxxx
Fixed
2
xxxxxx
Fixed
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
(2)结果输出
支座反力:
Node/Case
FX(kN)
FY(kN)
FZ(kN)
MX(kNm)
MY(kNm)
MZ(kNm)
1/1
2/1
Case1
DL1
SumofVal.
SumofReac.
.50
Sumofforc.
.96
.67
CheckVal.
Precision
杆件内力:
Bar
FX(kN)
FZ(kN)
MY(kNm)
1/MAX
1/MIN
2/MAX
2/MIN
3/MAX
3/MIN
4/MAX
4/MIN
5/MAX
5/MIN
6/MAX
6/MIN
7/MAX
7/MIN
节点位移:
Node/Case
UX(mm)
UZ(mm)
RY(Deg)
1/1
2/1
3/1
4/1
5/1
6/1
7/1
8/1
9/1
10/1
11/1
12/1
13/1
14/1
此力学模型的节点应力极值:
Smax(N/mm^2)
Smin(N/mm^2)
Smax(My)(N/mm^2)
Smin(My)(N/mm^2)
Fx/Ax(N/mm^2)
MAX
Bar
5
2
4
7
7
Node
9
4
7
14
14
Case
1
1
1
1
1
MIN
Bar
3
3
7
4
3
Node
6
5
14
7
6
Case
1
1
1
1
1
(3)结果分析
节点位移分析:
由节点位移输出的结果可知,变形主要发生在Z轴方向,结构的最大变形在杆件3及杆件6的杆端(即6节点处及12节点处),Umax=24.5302mm。
根据规范对钢骨料刚度要求,钢骨料的最大允许挠度不大于L/200(对于悬臂梁L为悬伸长度的2倍),即
Umax=24.5302mm≤25mm
故结构的挠度能满足要求。
应力极值分析
由节点应力极值表可知,应力绝对值的最大值:
σmax=N/mm2
可见:
故结构的强度能满足要求。
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