鋼結(jié)構(gòu)雨篷設(shè)計計算書

1、鋼構(gòu)造雨篷設(shè)計計算書基本參數(shù)1.1雨篷所在地域：蘇州地域；1.2地面粗拙度分類等級：按建筑構(gòu)造荷載規(guī)范(GB50009-2012)類：指近海海面和海島、海岸、湖岸及荒漠地域；類：指野外、農(nóng)村、叢林、丘陵以及房子比較罕見的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；類：指有密集建筑群的城市市里；類：指有密集建筑群且房子較高的城市市里；依照上面分類標準，本工程按B類地形考慮。雨篷荷載計算2.1玻璃雨篷的荷載作用說明：玻璃雨篷承受的荷載包括：自重、風荷載、雪荷載以及活荷載。(1)自重：包括玻璃、連結(jié)件、附件等的自重，能夠依照400N/m2估計：(2)風荷載：是垂直作用于雨篷表面的荷載，按GB50009采用；(3)雪荷載：是指雨

2、篷水平投影面上的雪荷載，按GB50009采用；(4)活荷載：是指雨篷水平投影面上的活荷載，按GB50009，可按500N/m2采用；在實質(zhì)工程的雨篷構(gòu)造計算中，對上面的幾種荷載，考慮最不利組合，有下面幾種方式，取用其最大值：A：考慮正風壓時：a.當永久荷載起控制作用的時候，按下面公式進行荷載組合：Sk+=+(或Qk)b.當永久荷載不起控制作用的時候，按下面公式進行荷載組合：Sk+=+wk+(或Qk)B：考慮負風壓時：按下面公式進行荷載組合：Sk-=+2.2風荷載標準值計算：按建筑構(gòu)造荷載規(guī)范(GB50009-2012)計算：wk+=gzzs1+w07.1.1-2GB50009-20122006

3、年版wk-=gzzs1-w0上式中：wk+：正風壓下作用在雨篷上的風荷載標準值(MPa)；wk-：負風壓下作用在雨篷上的風荷載標準值(MPa)；Z：計算點標高：4m；gz：剎時風壓的陣風系數(shù)；依照不一樣樣場所種類,按以下公式計算(高度不足5m按5m計算)：gz=K(1+2f)其中K為地面粗拙度調(diào)整系數(shù)，f為脈動系數(shù)A類場所：gz=(1+2f)其中：f=(Z/10)B類場所：gz=(1+2f)其中：f=(Z/10)C類場所：gz=(1+2f)其中：f=(Z/10)D類場所：=(1+2)其中：=(Z/10)gzff關(guān)于B類地形，5m高度處剎時風壓的陣風系數(shù)：gz=(1+2(Z/10)=z：風壓高度

4、變化系數(shù)；依照不一樣樣場所種類,按以下公式計算：A類場所：z=(Z/10)當Z300m時，取Z=300m，當Z350m時，取Z=350m，當Z400m時，取Z=400m，當Z450m時，取Z=450m，當Z30m時，取Z=30m；關(guān)于B類地形，5m高度處風壓高度變化系數(shù)：z=(Z/10)=1s1：局部風壓體型系數(shù)，關(guān)于雨篷構(gòu)造，按規(guī)范，計算正風壓時，取s1+=2；計算負風壓時，取s1-=；另注：上述的局部體型系數(shù)s1(1)是合用于圍護構(gòu)件的隸屬面積A小于或等于1m2的情況，當圍護構(gòu)件的隸屬面積A大于或等于10m2時，局部風壓體型系數(shù)s1可乘以折減系數(shù)，當構(gòu)件的隸屬面積小于2而大于1m2時，(1

5、0)10m局部風壓體型系數(shù)s1(A)可按面積的對數(shù)線性插值，即：s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA在上式中：當A10m2時取A=10m2；當A1m2時取A=1m2；w0：基本風壓值(MPa)，依照現(xiàn)行GB50009-2012附表(全國基本風壓分布圖)中數(shù)值采用，按重現(xiàn)期50年，蘇州地域取；(1)計算構(gòu)件的風荷載標準值：構(gòu)件的隸屬面積：A=3=LogA=sA1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA=sA1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA=wkA+=gzzsA1+w0=1=wkA-=gzzsA1-w0=1=(2)計算面板部分的

6、風荷載標準值：面板構(gòu)件的隸屬面積：A=LogA=sB1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA=sB1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA=wkB+=gzzsB1+w0=1=wkB-=gzzsB1-w0=1=2.3風荷載設(shè)計值計算：wA+：正風壓作用下作用在雨篷上的風荷載設(shè)計值(MPa)；wkA+：正風壓作用下作用在雨篷上的風荷載標準值(MPa)；wA-：負風壓作用下作用在雨篷上的風荷載設(shè)計值(MPa)；wkA-：負風壓作用下作用在雨篷上的風荷載標準值(MPa)；wA+=wkA+=wA-=wkA-=wB+：正風壓作用下作用在雨篷玻璃上的風荷載設(shè)計值(

7、MPa)；wkB+：正風壓作用下作用在雨篷玻璃上的風荷載標準值(MPa)；wB-：負風壓作用下作用在雨篷玻璃上的風荷載設(shè)計值(MPa)；wkB-：負風壓作用下作用在雨篷玻璃上的風荷載標準值(MPa)；wB+=wkB+=wB-=wkB-=2.4雪荷載標準值計算：Sk：作用在雨篷上的雪荷載標準值(MPa)S0：基本雪壓，依照現(xiàn)行GB50009-2012取值，蘇州地域50年一遇最大積雪的自重：.r：屋面積雪分布系數(shù)，按表，為。依照GB50009-2012公式6.1.1屋面雪荷載標準值為：Sk=rS0=2.5雪荷載設(shè)計值計算：S：雪荷載設(shè)計值(MPa)；S=Sk=2.6雨篷面活荷載設(shè)計值：Q：雨篷面活

8、荷載設(shè)計值(MPa)；Qk：雨篷面活荷載標準值?。?00N/m2Q=Qk=500/1000000=由于SkQk，所以計算時活荷載參加正壓組合！2.7雨篷構(gòu)件恒荷載設(shè)計值：G+：正壓作用下雨篷構(gòu)件恒荷載設(shè)計值(MPa)；G-：負壓作用下雨篷構(gòu)件恒荷載設(shè)計值(MPa)；Gk：雨篷構(gòu)造均勻自重取；由于Gk與其他可變荷載比較，不起控制作用，所以：G+=Gk=G-=Gk=2.8采用計算荷載組合：(1)正風壓的荷載組共計算：SkA+：正風壓作用下的荷載標準值組合(MPa)；SA+：正風壓作用下的荷載設(shè)計值組合(MPa)；SkA+=Gk+wkA+=SA+=G+wA+=SkB+：正風壓作用下的玻璃的荷載標準值

9、組合(MPa)；SB+：正風壓作用下的玻璃的荷載設(shè)計值組合(MPa)；SkB+=Gk+wkB+=SB+=G+wB+=(2)負風壓的荷載組共計算：SkA-：負風壓作用下的荷載標準值組合(MPa)；SA-：負風壓作用下的荷載設(shè)計值組合(MPa)；SkA-=Gk+wkA-=SA-=G-+wA-=+=SkB-：負風壓作用下的玻璃的荷載標準值組合(MPa)；SB-：負風壓作用下的玻璃的荷載設(shè)計值組合(MPa)；SkB-=Gk+wkB-=SB-=G-+wB-=+=(3)最不利荷載采用：SkA：作用在構(gòu)件上的最不利荷載標準值組合(MPa)；SA：作用在構(gòu)件上的最不利荷載設(shè)計值組合(MPa)；按上面2項結(jié)果，

10、選最不利因素(正風壓情況下出現(xiàn))：SkA=SA=SkB：作用在玻璃上的最不利荷載標準值組合(MPa)；SB：作用在玻璃上的最不利荷載設(shè)計值組合(MPa)；按上面2項結(jié)果，選最不利因素(正風壓情況下出現(xiàn))：SkB=SB=雨篷桿件計算基本參數(shù)：1：計算點標高：4m；2：力學模型：懸臂梁；3：荷載作用：均布荷載(無拉桿作用)；4：懸臂總長度：L=1500mm6：分格寬度：B=1250mm7：懸臂梁用200*200*8*10T型鋼，材質(zhì)：Q235；8：埋板用300*250*12mm厚鋼板本處桿件按懸臂梁力學模型進行設(shè)計計算，受力模型以下：3.1構(gòu)造的受力分析：(1)荷載集度計算：qk：組合荷載作用下的

11、線荷載集度標準值(按矩形分布)(N/mm)；q：組合荷載作用下的線荷載集度設(shè)計值(按矩形分布)(N/mm)；Sk：組合荷載標準值(MPa)；S：組合荷載設(shè)計值(MPa)；B：分格寬度(mm)；qk=SkB=1500=mmq=SB=1500=mm(2)拉桿軸力計算：由于拉桿在雨篷外力作用下在鉸接點產(chǎn)生的位移量在垂直方向上的矢量代數(shù)和等于拉桿在軸力作用下產(chǎn)生的位移量在垂直方向上的矢量即：P：拉桿作用力在垂直方向上的分力(N)；qL(3-4a/L+(a/L)/24EI-Pb/3EI=PL443拉桿/EAE：資料的彈性模量，為206000MPa；3.2采用資料的截面特色：(1)懸臂的截面特色：資料的抗

12、彎強度設(shè)計值：f=215MPa；資料彈性模量：E=206000MPa；主力方向慣性矩：I=mm4；主力方向截面抵擋矩：W=181000mm3；塑性發(fā)展系數(shù)：=；資料彈性模量：E=206000MPa；3.3梁的抗彎強度計算：抗彎強度應(yīng)滿足：NL/A+Mmax/Wf上式中：NL：梁遇到的軸力(N)；A：梁的截面面積(mm3)；Mmax：懸臂梁的最大彎矩設(shè)計值(Nmm)；W：在彎矩作用方向的凈截面抵擋矩(mm3)；：塑性發(fā)展系數(shù)，?。籪：資料的抗彎強度設(shè)計值，取215MPa；則：NL=Pctg=NL/A+Mmax/W=2867+181000=215MPa懸臂梁抗彎強度滿足要求。3.4梁的撓度計算：主

13、梁的最大撓度可能在2點出現(xiàn)，其一是C點，另一點可能在AB段之間，下面分別計算：(1)C點撓度的驗算：dfp：集中力作用下的C點撓度(mm)；dfq：均布荷載作用下的C點撓度(mm)；dfc：組合荷載作用下的C點撓度(mm)；dfp=Pb2L(3-b/L)/6EI=dfq=qL4/8EI=dfc=|dfp-dfq|=|=df,lim：按規(guī)范要求，懸臂的撓度限值(mm)；df,lim=2L/250=24mmdfc=df,lim=24mm懸臂梁件C點的撓度滿足要求!(2)AB段最大撓度的驗算：dfx：懸臂梁AB段撓度計算值(mm)；x：距固定端距離為x處(最大撓度處)；經(jīng)過計算機的優(yōu)化計算，得：x=

14、1419mm44333)/6EI|dfx=|qL(3-4x/L+(x/L)/24EI-Pb(2-3(x-a)/b+(x-a)/b=dfx=df,lim=24mm懸臂梁桿件AB段的撓度滿足要求!雨篷焊縫計算基本參數(shù)：1：焊縫高度：hf=6mm；2：焊縫有效截面抵擋矩：W=128000mm3；3：焊縫有效截面積：A=2200mm2；4.1受力分析：V：固端剪力(N)；NL：軸力(mm)，拉為正、壓為負；M：固端彎矩(Nmm)；|V|=|P-qL|=|=NL=|M|=|Pb-qL2/2|=mm4.2焊縫校核計算：校核依照：(f/f)2+f2)ffw7.1.3-3GB50017-2003上式中：f：按

15、焊縫有效截面計算，垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力(MPa)；f：正面角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)，?。籪：按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力(MPa)；ffw：角焊縫的強度設(shè)計值(MPa)；(f/f)2+f2)=(M/+NL/2+(V/A)2)=(128000+2200)2+2200)2)=ffw=160MPa焊縫強度能滿足要求。5雨篷埋件計算(后錨固構(gòu)造)5.1校核處埋件受力分析：V：剪力設(shè)計值(N)；N：軸向拉(壓)力設(shè)計值(N)，本處為軸向壓力；M：根部彎矩設(shè)計值(Nmm)；依照前面的計算，得：N=V=M=mm錨栓群中承受拉力最大錨栓的拉力計算：按5.2.2JGJ145-2004規(guī)定，在

16、軸心拉力和彎矩共同作用下(以以下圖所示)，進行彈性分析時，受力最大錨栓的拉力設(shè)計值應(yīng)按以下規(guī)定計算：1：當N/n-My1/yi20時：Nsdh=N/n+My1/yi22：當N/n-My1/yi20時：Nsdh=(NL+M)y1/yi/2ni321MN在上面公式中：彎矩設(shè)計值；Nsdh：群錨中受拉力最大錨栓的拉力設(shè)計值；y1，yi：錨栓1及i至群錨形心軸的垂直距離；y1/，yi/：錨栓1及i至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離；L：軸力N作用點至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離；在本例中：N/n-My1/yi2=75/22500=由于：0所以：Nsdh=(NL+M)y1/yi/2=按JGJ102-2003

17、的5.5.7中第七條規(guī)定，這里的Nsdh再乘以2就是現(xiàn)場實質(zhì)拉拔應(yīng)當達到的值。5.2群錨受剪內(nèi)力計算：按5.3.1JGJ145-2004規(guī)定，當邊距c10hef時，所有錨栓均勻分攤剪切荷載；當邊距c10hef時，部分錨栓分攤剪切荷載；其中：hef：錨栓的有效錨固深度；c：錨栓與混凝土基材之間的距離；本例中：c=200mm10hef=1000mm所以部分螺栓受剪，承受剪力最大錨栓所受剪力設(shè)計值為：Vsdh=V/m=錨栓鋼材損壞時的受拉承載力計算：NRd,s=kNRk,s/RS,N6.1.2-1JGJ145-2004=Af6.1.2-2JGJ145-2004NRk,ssstk上面公式中：NRd,s

18、：錨栓鋼材損壞時的受拉承載力設(shè)計值；NRk,s：錨栓鋼材損壞時的受拉承載力標準值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004采用；As：錨栓應(yīng)力截面面積；fstk：錨栓極限抗拉強度標準值；RS,N：錨栓鋼材受拉損壞承載力分項系數(shù)；NRk,s=Asfstk=800=90480NRS,N=fyk表4.2.6JGJ145-2004fyk：錨栓服氣強度標準值；RS,N=fyk=800/640=取：RS,N=NRd,s=kNRk,s/RS,N=190480/=60320NNsdh=錨栓鋼材受拉損壞承載力滿足設(shè)計要求！混凝土錐體受拉損壞承載力計算：因錨固點位于構(gòu)造受拉面，而該構(gòu)

19、造為一般混凝土構(gòu)造，故錨固區(qū)基材應(yīng)判斷為開裂混凝土。混凝土錐體受拉損壞時的受拉承載力設(shè)計值NRd,c應(yīng)按以下公式計算：NRd,c=kNRk,c/Rc,NNRk,c=NRk,c0Ac,N/Ac,N0s,Nre,Nec,Nucr,N在上面公式中：NRd,c：混凝土錐體損壞時的受拉承載力設(shè)計值；NRk,c：混凝土錐體損壞時的受拉承載力標準值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004采用；Rc,N：混凝土錐體損壞時的受拉承載力分項系數(shù)，按表4.2.6JGJ145-2004采用，?。籒Rk,c0：開裂混凝土單錨栓受拉，理想混凝土錐體損壞時的受拉承載力標準值；NRk,c0=f

20、cu,(膨脹及擴孔型錨栓)6.1.4JGJ145-2004NRk,c0=fcu,(hef-30)(化學錨栓)6.1.4條則說明JGJ145-2004其中：fcu,k：混凝土立方體抗壓強度標準值，當其在45-60MPa間時，應(yīng)乘以降低系數(shù)；hef：錨栓有效錨固深度；NRk,c0=fcu,(hef-30)=Ac,N0：混凝土損壞錐體投影面面積，按6.1.5JGJ145-2004?。籹cr,N：混凝土錐體損壞情況下，無間距效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，保證每根錨栓受拉承載力標準值的臨界間矩。scr,N=3hef=3100=300mmAc,N0=scr,N2=3002=90000mm2Ac,N：混凝土實有損壞錐體投

21、影面積，按6.1.6JGJ145-2004取：栓1錨個NMM個錨栓nAc,N=(c1+s1+scr,N)(c2+s2+scr,N)其中：c1、c2：方向1及2的邊矩；s1、s2：方向1及2的間距；ccr,N：混凝土錐體損壞時的臨界邊矩，取ccr,N=100=150mm；c1ccr,Nc2ccr,Ns1scr,Ns2scr,NAc,N=(c1+s1+scr,N)(c2+s2+scr,N)=(150+200+300)(100+150+300)=200000mm2s,N：邊矩c對受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.7JGJ145-2004采用：s,N=+c/ccr,N1(膨脹及擴孔型錨栓)6.1.7

22、JGJ145-2004s,N=1(化學錨栓)6.1.7條則說明JGJ145-2004其中c為邊矩，當為多個邊矩時，取最小值，且需滿足cmincccr,N，按6.1.11JGJ145-2004：關(guān)于膨脹型錨栓(雙錐體)minefc=3h關(guān)于膨脹型錨栓cminef=2h關(guān)于擴孔型錨栓cmin=hefs,N=+c/ccr,N1=+150/150=1所以，s,N取1。re,N：表層混凝土由于密集配筋的玻璃作用對受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.8JGJ145-2004采用，當錨固區(qū)鋼筋間距s150mm或鋼筋直徑d10mm且s100mm時，?。籸e,N=+hef/2001=+100/200=1所以，r

23、e,N取1。ec,N：荷載偏愛eN對受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.9JGJ145-2004采用；ec,N=1/(1+2eN/scr,N)=1ucr,N：未裂混凝土對受拉承載力的提高系數(shù)，按規(guī)范關(guān)于非化學錨栓取，對化學錨栓取；把上面所獲取的各項代入，得：NRk,c=NRk,c0Ac,N/Ac,N0s,Nre,Nec,Nucr,N=200000/90000111=NRd,c=kNRk,c/Rc,N=1=Nsdg=所以，群錨混凝土錐體受拉損壞承載力滿足設(shè)計要求！5.3錨栓鋼材受剪損壞承載力計算：VRd,s=kVRk,s/Rs,V6.2.2-1JGJ145-2004其中：VRd,s：鋼材損壞時的

24、受剪承載力設(shè)計值；VRk,s：鋼材損壞時的受剪承載力標準值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004采用；Rs,V：鋼材損壞時的受剪承載力分項系數(shù)，按表4.2.6JGJ145-2004選用：Rs,V=fyk表4.2.6JGJ145-2004按規(guī)范，該系數(shù)要求不小于、fstk800MPa、fyk/fstk；對本例，Rs,V=fyk表4.2.6JGJ145-2004=800/640=實質(zhì)采用Rs,V=；VRk,s=6.2.2-2JGJ145-2004=800=45240NVRd,s=kVRk,s/Rs,V=145240/=30160NVsdg=所以，錨栓鋼材受剪損壞承

25、載力滿足設(shè)計要求！混凝土楔形體受剪損壞承載力計算：VRd,c=kVRk,c/Rc,V6.2.3-1JGJ145-2004VRk,c=VRk,c0Ac,V/Ac,V0s,Vh,Va,Vec,Vucr,V6.2.3-2JGJ145-2004在上面公式中：VRd,c：構(gòu)件邊緣混凝土損壞時的受剪承載力設(shè)計值；VRk,c：構(gòu)件邊緣混凝土損壞時的受剪承載力標準值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004采用；Rc,V：構(gòu)件邊緣混凝土損壞時的受剪承載力分項系數(shù)，按表4.2.6JGJ145-2004采用，?。籚Rk,c0：混凝土理想楔形體損壞時的受剪承載力標準值，按6.2.4JG

26、J145-2004采用；Ac,V0：單錨受剪，混凝土理想楔形體損壞時在側(cè)向的投影面積，按6.2.5JGJ145-2004采用；Ac,V：群錨受剪，混凝土理想楔形體損壞時在側(cè)向的投影面積，按6.2.6JGJ145-2004采用；s,V：邊距比c2/c1對受剪承載力的影響系數(shù)，按6.2.7JGJ145-2004采用；h,V：邊厚比c1/h對受剪承載力的影響系數(shù)，按6.2.8JGJ145-2004采用；a,V：剪切角度對受剪承載力的影響系數(shù)，按6.2.9JGJ145-2004采用；ec,V：偏愛荷載對群錨受剪承載力的降低影響系數(shù)，按6.2.10JGJ145-2004采用；fucr,V：未裂混凝土級錨區(qū)配筋對受剪承載力的提高影響系數(shù)，按6.2.11JGJ145-2004采用；下面依次對上面提到的各參數(shù)計算：c1=150mmc2=100mms,V=+c2/16.2.7JGJ145-2004=+100/150=1?。簊,V=VRk,c0nomf/dnomcu,k6.2.4JGJ145-2004=(d)(l)(f)其中：dnom：錨栓外徑(mm)；lf：剪切荷載下錨栓有效長度，取lfhef，且f，本處取96mm；l8dVRk,c0=(dnom)(lf/dnom)(fcu,k)=(12)(96/12)(30)=Ac,V0=6