点式玻璃雨棚计算书.docx
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点式玻璃雨棚计算书
薛城区仲建商务广场
玻璃雨篷
设计计算书
设计:
校对:
审核:
批准:
二〇一六年一月二十日
钢结构雨篷设计计算书
11计算引用的规范、标准及资料
11.1幕墙及采光顶相关设计规范:
《铝合金结构设计规范》GB50429-2007
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《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
《建筑用玻璃与金属护栏》JG/T342-2012
《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-2012
11.2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》JGJ3-2010
《高处作业吊蓝》GB19155-2003
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-2011
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013
《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004
《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154:
2003
《钢结构焊接规范》GB50661-2011
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《建筑设计防火规范》GB50016-2014
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
11.3玻璃规范:
《镀膜玻璃第1部分:
阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2013
《镀膜玻璃第2部分:
低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2013
《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
《半钢化玻璃》GB/T17841-2008
《热弯玻璃》JC/T915-2003(2014)
《压花玻璃》JC/T511-2002
《中空玻璃》GB/T11944-2012
11.4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/T5118-2012
《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/T3094-2012
《碳钢焊条》GB/T5117-2012
《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
11.5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
《工业用橡胶板》GB/T5574-2008
《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
《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》JG/T174-2014
《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/T529-2008
《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
11.6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(2011版)
《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
《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
《金属材料拉伸试验第1部分:
室温试验方法》GB/T228.1-2010
11.7《建筑结构静力计算手册》(第二版)
11.8土建图纸:
12基本参数
12.1雨篷所在地区
薛城地区;
12.2地面粗糙度分类等级
按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
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B类地形考虑。
13雨篷荷载计算
13.1雨篷的荷载作用说明
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:
包括面板、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:
SA+=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:
SA+=1.2Gk+1.4wk+0.7×1.4Sk(或Qk)(风荷载为第一可变荷载时);
SA+=1.2Gk+1.4Sk(或Qk)+0.6×1.4wk(风荷载非第一可变荷载时);
B:
考虑负风压时:
按下面公式进行荷载组合:
SA-=1.0Gk+1.4wk
13.2风荷载标准值计算
按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算:
wk+=βgzμzμs1+w0……8.1.1-2[GB50009-2012]
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:
15m;
βgz:
高度z处的阵风系数;
根据不同场地类型,按以下公式计算:
βgz=1+2gI10(z/10)-α……条文说明部分8.6.1[GB50009-2012]
其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为:
5m、10m、15m、30m;
A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为:
300m、350m、450m、550m;
也就是:
对A类场地:
当z>300m时,取z=300m,当z<5m时,取z=5m;
对B类场地:
当z>350m时,取z=350m,当z<10m时,取z=10m;
对C类场地:
当z>450m时,取z=450m,当z<15m时,取z=15m;
对D类场地:
当z>550m时,取z=550m,当z<30m时,取z=30m;
g:
峰值因子,取2.5;
I10:
10m高名义湍流度,对应A、B、C、D地面粗糙度,可分别取0.12、0.14、0.23和0.39;
α:
地面粗糙度指数,对应A、B、C、D地面粗糙度,可分别取0.12、0.15、0.22和0.30;
对于B类地形,15m高度处的阵风系数为:
βgz=1+2×2.5×0.14×(Z/10)-0.15=1.6587
μz:
风压高度变化系数;
根据不同场地类型,按《建筑结构荷载规范》条文说明部分8.2.1提供的公式计算:
A类场地:
μzA=1.284×(z/10)0.24
B类场地:
μzB=1.000×(z/10)0.30
C类场地:
μzC=0.544×(z/10)0.44
D类场地:
μzD=0.262×(z/10)0.60
公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同,也就是:
对A类场地:
当z>300m时,取z=300m,当z<5m时,取z=5m;
对B类场地:
当z>350m时,取z=350m,当z<10m时,取z=10m;
对C类场地:
当z>450m时,取z=450m,当z<15m时,取z=15m;
对D类场地:
当z>550m时,取z=550m,当z<30m时,取z=30m;
对于B类地形,15m高度处风压高度变化系数:
μz=1.000×(Z/10)0.30=1.1293
μs1:
局部风压体型系数;
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条:
计算围护结构及其连接的风荷载时,可按下列规定采用局部体型系数μs1:
1封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用;
2檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件,取-2.0;
3其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条:
计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时,局部体型系数可按构件的从属面积折减,折减系数按下列规定采用:
1当从属面积不大于1m2时,折减系数取1.0;
2当从属面积大于或等于25m2时,对墙面折减系数取0.8,对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6,对其它屋面区域折减系数取1.0;
3当从属面积大于1m2且小于25m2时,墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值,即按下式计算局部体型系数:
μs1(A)=μs1
(1)+[μs1(25)-μs1
(1)]logA/1.4……8.3.4[GB50009-2012]
因此,对雨蓬结构来说:
正压情况下:
μs1+
(1)=0.5
μs1+(25)=1×μs1+
(1)=0.5
负压情况下:
μs1-
(1)=-2.0
μs1-(25)=0.6×μs1-
(1)=-1.2
w0:
基本风压值(MPa),根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中数值采用,按重现期50年,兖州地区取0.0004MPa;
(1)计算龙骨构件的风荷载标准值:
龙骨构件的从属面积:
A=2.353×1.5=3.5295m2
LogA=0.548
μsA1+(A)=μs1+
(1)+[μs1+(25)-μs1+
(1)]logA/1.4
=0.5
μsA1-(A)=μs1-
(1)+[μs1-(25)-μs1-
(1)]logA/1.4
=1.687
wkA+=βgzμzμsA1+w0
=1.6587×1.1293×0.5×0.0004
=0.000375MPa
wkA-=βgzμzμsA1-w0
=1.6587×1.1293×1.687×0.0004
=0.001264MPa
(2)计算面板部分的风荷载标准值:
μsB1+(A)=0.5
μsB1-(A)=2
wkB+=βgzμzμsB1+w0
=1.6587×1.1293×0.5×0.0004
=0.000375MPa
wkB-=βgzμzμsB1-w0
=1.6587×1.1293×2×0.0004
=0.001499MPa
13.3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+
=1.4×0.000375
=0.000525MPa
wA-=1.4×wkA-
=1.4×0.001264
=0.00177MPa
wB+:
正风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载设计值(MPa);
wkB+:
正风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载标准值(MPa);
wB-:
负风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载设计值(MPa);
wkB-:
负风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载标准值(MPa);
wB+=1.4×wkB+
=1.4×0.000375
=0.000525MPa
wB-=1.4×wkB-
=1.4×0.001499
=0.002099MPa
13.4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》GB50009-2012取值:
0.00035MPa;
μr:
屋面积雪分布系数,按表7.2.1[GB50009-2012],为2.0;
根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012公式7.1.1屋面雪荷载标准值为:
Sk=μr×S0
=2.0×0.00035
=0.0007MPa
13.5雪荷载设计值计算
S:
雪荷载设计值(MPa);
S=1.4×Sk
=1.4×0.0007
=0.00098MPa
13.6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!
13.7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
13.8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+Sk+0.6wkA+
=0.001425MPa
SA+=G++S+0.6wA+
=0.001895MPa
(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-
=0.000764MPa
SA-=G-+wA-
=1.0Gk+1.4wkA-
=0.00127MPa
(3)最不利荷载选取:
SkA:
作用在龙骨上的最不利情况下荷载标准值组合(MPa);
SA:
作用在龙骨上的最不利情况下荷载设计值组合(MPa);
按上面2项结果,选最不利因素(正风压情况下出现):
SkA=0.001425MPa
SA=0.001895MPa
14雨篷杆件计算
基本参数:
1:
计算点标高:
15m;
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=2353mm;
5:
分格宽度:
B=1500mm;
6:
板块配置:
夹层玻璃8+8mm;
7:
悬臂梁:
变截面H型钢,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:
14.1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=664mm
a2=881mm
a3=808mm
Pk1=SkBa2/2
=941.569N
P1=SBa2/2
=1252.121N
Pk3=SkBa3/2
=863.55N
P3=SBa3/2
=1148.37N
Pk2=SkB(a2+a3)/2
=1805.119N
P2=SB(a2+a3)/2
=2400.491N
(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);
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
=831408.344N·mm
M3=P3b3
=2702114.61N·mm
M2=P2b2
=3708758.595N·mm
M=ΣMi
=7242281.549N·mm
14.2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=6601610mm4
主力方向截面抵抗矩:
W=101563mm3
塑性发展系数:
γ=1.05
14.3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=7242281.549/1.05/101563
=67.913MPa≤215MPa
悬臂梁抗弯强度满足要求。
14.4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);
Pki:
每个集中力的标准值(N);
a:
悬臂梁总长度(mm);
dfi=Pkibi2a(3-βi)/6EI
βi=bi/a
df=Σdfi
df1=Pk1b12a(3-β1)/6EI
=0.325mm
df3=Pk3b32a(3-β3)/6EI
=2.757mm
df2=Pk2b22a(3-β2)/6EI
=2.912mm
df=Σdfi
=5.994mm
df,lim=2×2353/250=18.824mm
5.994mm≤df,lim=18.824mm
悬臂梁杆件的挠度满足要求!
15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;
15.1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
=0.001895×2353×1500
=6688.402N
M=7242281.549N·mm
15.2焊缝校核计算
校核依据:
((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw7.1.3-3[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/1.22W)2+(V/A)2)0.5
=((7242281.549/1.22/76970)2+(6688.402/2532.4)2)0.5
=77.17MPa
77.17MPa≤ffw=160MPa
焊缝强度能满足要求
16玻璃的选用与校核
基本参数:
1:
计算点标高:
15m;
2:
玻璃板尺寸:
宽×高=B×H=1500mm×1000mm;
3:
玻璃配置:
夹层玻璃,夹层玻璃:
8+8mm上片钢化玻璃,下片钢化玻璃;
4:
玻璃支撑类型:
四点驳接;
5:
玻璃支撑点间距B1×H1=1500mm×881mm;
模型简图为:
16.1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);
t1:
玻璃板块上片玻璃厚度(mm);
t2:
玻璃板块下片玻璃厚度(mm);
γg:
玻璃的体积密度(N/mm3);
wk+:
正风压作用下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa);
Gk=γg(t1+t2)
=25.6/1000000×(8+8)
=0.00041MPa
因为Gk与其它可变荷载比较,不起控制作用,所以:
G+:
正压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值(MPa);
G-:
负压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值(MPa);
Gk:
玻璃板块自重标准值(MPa);
G+=1.2×Gk
=1.2×0.00041
=0.000492MPa
G-=Gk
=0.00041MPa
(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+Sk+0.6wk+
=0.001335M
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