建筑雨篷计算书

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铝塑板雨篷设计计算书设计：校对：审核：批准：二〇一四年八月十九日目录1计算引用的规范、标准及资料 31.1幕墙及采光顶相关设计规范： 31.2建筑设计规范： 31.3玻璃规范： 31.4钢材规范： 41.5胶类及密封材料规范： 41.6相关物理性能等级测试方法： 51.7《建筑结构静力计算手册》(第二版) 51.8土建图纸： 52施加在龙骨上的荷载计算 52.1荷载标准值计算 52.2荷载标准值计算 62.3雪荷载标准值计算 62.4活荷载 72.5水平地震作用标准值计算 72.6强度验算荷载组合 72.7挠度验算荷载组合 83钢结构计算 83.1钢架应力计算荷载图 93.2钢架挠度计算荷载图 103.3钢架强度校核 113.4钢架挠度校核 133.5支座反力(单位：力（N),弯矩（N·mm）） 154后置埋件计算 164.1埋件受力基本参数 164.2锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算 164.3群锚受剪内力计算 174.4锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力计算 184.5锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力计算 184.6拉剪复合受力承载力计算 195附录常用材料的力学及其它物理性能 20雨篷钢结构设计计算书1计算引用的规范、标准及资料1.1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》DGJ08-56-20121.2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》JGJ145-2004《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006《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《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《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》GB50016-2006《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-20021.3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《半钢化玻璃》GB/T17841-2008《热弯玻璃》JC/T915-2003《压花玻璃》JC/T511-2002《中空玻璃》GB/T11944-20021.4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/T5117-1995《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/T699-19991.5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《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005《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/T529-2008《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/T914-20031.6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《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-20021.7《建筑结构静力计算手册》(第二版)1.8土建图纸：2施加在龙骨上的荷载计算2.1荷载标准值计算标高为3.1m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.40kN/m2βgz:3.1m高处阵风系数(按B类区计算):(GB50009-2012)βgz=1.70μz:3.1m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2012)μz=1.00μsl:局部风压体型系数μsl=1.0（正风压）；μsl=-2.0（负风压）；正风压风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2012)=1.70×1.00×1.0×0.400=0.68kN/m2负风压风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2012)=1.70×1.00×(-2.0)×0.400=-1.36kN/m22.2荷载标准值计算雨篷面板采用4mm厚铝塑板，其自重为Gk0=0.055kN/m2，考虑连接件等自重，取顶部铝塑板产生的重力荷载Gk=0.1kN/m2；幕墙侧边面板采用6Low-E+12A+6mm中空钢化玻璃，其自重为GBk0=25.6×12×10-3=0.307kN/m2，考虑连接件等自重，取侧边玻璃产生的重力荷载GBk=0.4kN/m2；2.3雪荷载标准值计算Sk:作用在雨篷上的的雪荷载标准值(kN/m2)S0:基本雪压,南京地区50年一遇最大积雪的自重:0.65kN/m2根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2012取值μr:屋面积雪分布系数为:1.000根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2012公式7.1.1屋面雪载荷按下式计算Sk=μr×S0=1.000×0.65=0.65kN/m22.4活荷载Qk:活载荷标准值为0.500kN/m2，它不与雪荷载同时组合。2.5水平地震作用标准值计算垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用可按下式计算：式中：a)为玻璃及构件配件的重量（钢架的重量在计算中软件已考虑），按取值0.4kN/m2；b)水平地震影响系数最大值按7度抗震设计时取0.08；c)动力放大系数取5.0；则地震荷载分布标准值为：qEK=5×0.08×0.4=0.16kN/m22.6强度验算荷载组合工况1：1.0×重力荷载标准值＋1.0×1.4×风荷载作用标准值工况2：1.2×重力荷载标准值＋1.0×1.4×风荷载作用标准值＋0.7×1.4雪荷载标准值雨篷正风压按工况2、负风压按工况1最不利荷载组合作为基本荷载进行强度验算：q=1.2×Gk+1.0×1.4Wk+0.7×1.4Sk=1.2×0.1+1.0×1.4×0.68+0.7×1.4×0.65=2.092kN/m2（正风压）q=1.0×Gk+1.0×1.4Wk=1.0×0.1+1.0×1.4×(-1.36)=-1.804kN/m2（负风压）2.7挠度验算荷载组合工况1：重力荷载标准值＋风荷载作用标准值工况2：重力荷载标准值＋风荷载作用标准值＋雪荷载标准值雨篷正风压按工况2、负风压按工况1最不利荷载组合作为基本荷载进行挠度验算：q=Gk+Wk+Sk=0.1+0.68+0.65=1.43kN/m2（正风压）q=Gk+Wk=0.1+(-1.36)=-1.26kN/m2（负风压）3钢结构计算钢架支承结构采用ANSYS10.0建立整体钢架模型，主钢梁采用500*300*12钢管，横梁采用100*60*4钢管，钢柱采用300*100*6钢管与横梁刚接；雨篷主钢梁采用120*80*5钢管，次钢梁采用50*50*4方钢管，钢构间均为刚接，钢构材质为Q235B。结构的整体模型如图一所示。图一、钢架结构整体模型图3.1钢架应力计算荷载图作用在雨篷上的最不利荷载设计值组合q=2.092kN/m2，故作用在雨篷上的的线荷载lA=2.092×0.75=1.569kN/m，作用在幕墙上的最不利荷载设计值组合q=1.2×Gk+1.0×1.4Wk+0.5×1.3SEk=1.2×0.4+1.0×1.4×0.68+0.5×1.3×0.16=1.984kN/m2，故作用在雨篷上的的线荷载lA=1.984×2.0=3.968kN/m，应力计算荷载图如图二所示。图二、应力计算载荷图3.2钢架挠度计算荷载图作用在雨篷上的最不利荷载设计值组合q=1.43kN/m2，故作用在雨篷上的的线荷载lA=1.43×0.75=1.073kN/m，作用在幕墙上的最不利荷载设计值组合q=Gk+Wk+SEk=0.4+0.68+0.16=1.24kN/m2，故作用在幕墙上的的线荷载lA=1.24×2.0=2.48kN/m，挠度计算荷载图如图三所示。图三、挠度计算载荷图3.3钢架强度校核（1）钢架钢结构应力ANSYS的计算结果如图四所示:图四、应力计算结果云图由图可知，最大的应力<龙骨强度校核ANSYS的计算结果如图五所示:图五、龙骨应力计算结果云图由图可知，龙骨最大的应力<龙骨强度满足计算要求。3.4钢架挠度校核（1）钢架钢结构挠度ANSYS的计算结果如图六所示:图六、挠度计算结果云图由图可知，最大的挠度<（2）龙骨挠度校核ANSYS的计算结果如图七所示:图七、龙骨挠度计算结果云图由图可知，最大的挠度<龙骨挠度满足计算要求。3.5支座反力(单位：力（N),弯矩（N·mm））NODEFXFYFZMXMYMZ21817.588-17475.16009.0.21844E+0829689.-57139.238235.09-17123.12829.0.21424E+080.24177E+06-65578.261-206.65-17067.13539.0.21325E+08-0.18914E+06-67618.376-1639.0-18577.284.80-78626.-0.91974E+060.29424E+083831592.9-18562.843.58-0.17843E+060.38247E+06-0.29296E+084后置埋件计算4.1埋件受力基本参数V=17475NN=16009NM=21844000N·mm选用锚栓：慧鱼-化学锚栓,FHB-A16×125/30；4.2锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算按5.2.2[JGJ145-2004]规定，在轴心拉力和弯矩共同作用下(下图所示)，进行弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算：1：当N/n-My1/Σyi2≥0时：Nsdh=N/n+My1/Σyi22：当N/n-My1/Σyi2<0时：Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/2在上面公式中：M：弯矩设计值；Nsdh：群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值；y1，yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；y1/，yi/：锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；L：轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；在本例中：N/n-My1/Σyi2=16009/6-21844000×125/62500=-41019.833因为：-41019.833<0所以：Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/2=38152.2N按JGJ102-2003的5.5.7中第七条规定，这里的Nsdh再乘以2就是现场实际拉拔应该达到的值。4.3群锚受剪内力计算按5.3.1[JGJ145-2004]规定，当边距c≥10hef时，所有锚栓均匀分摊剪切荷载；当边距c<10hef时，部分锚栓分摊剪切荷载；其中：hef：锚栓的有效锚固深度；c：锚栓与混凝土基材之间的距离；本例中：c=100mm<10hef=1250mm所以部分螺栓受剪，承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vsdh=V/m=8737.5N4.4锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力计算NRd,s=kNRk,s/γRS,N6.1.2-1[JGJ145-2004]NRk,s=Asfstk6.1.2-2[JGJ145-2004]上面公式中：NRd,s：锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力设计值；NRk,s：锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力标准值；k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5[JGJ145-2004]选取；As：锚栓或植筋应力截面面积；fstk：锚栓或植筋极限抗拉强度标准值；γRS,N：锚栓或植筋钢材受拉破坏承载力分项系数；NRk,s=Asfstk=157×500=78500NγRS,N=1.2fstk/fyk≥1.4表4.2.6[JGJ145-2004]fyk：锚栓屈服强度标准值；γRS,N=1.2fstk/fyk=1.2×500/400=1.5取：γRS,N=1.5NRd,s=kNRk,s/γRS,N=1×78500/1.5=52333.333N≥Nsdh=38152.2N锚栓或植筋钢材受拉破坏承载力满足设计要求！4.5锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力计算VRd,s=kVRk,s/γRs,V6.2.2-1[JGJ145-2004]其中：VRd,s：钢材或植筋破坏时的受剪承载力设计值；VRk,s：钢材或植筋破坏时的受剪承载力标准值；k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5[JGJ145-2004]选取；γRs,V：钢材或植筋破坏时的受剪承载力分项系数，按表4.2.6[JGJ145-2004]选用：γRs,V=1.2fstk/fyk表4.2.6[JGJ145-2004]按规范，该系数要求不小于1.25、fstk≤800MPa、fyk/fstk≤0.8；对本例，γRs,V=1.2fstk/fyk表4.2.6[JGJ145-2004]=1.2×500/400=1.5实际选取γRs,V=1.5；VRk,s=0.5Asfstk6.2.2-2[JGJ145-2004]=0.5×157×500=39250NVRd,s=kVRk,s/γRs,V=1×39250/1.5=26166.667N≥Vsdh=8737.5N所以，锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力满足设计要求！4.6拉剪复合受力承载力计算钢材破坏时要求：(NSdh/NRd,s)2+(VSdh/VRd,s)2≤16.3.1[JGJ145-2004]代入上面计算得到的参数计算如下：(NSdh/NRd,s)2+(VSdh/VRd,s)2=(38152.2/52333.333)2+(8737.5/26166.667)2=0.643≤1.0所以，该处计算满足设计要求！5附录常用材料的力学及其它物理性能玻璃的强度设计值fg(MPa)JGJ102-2003表5.2.1种类厚度(mm)大面侧面普通玻璃528.019.5浮法玻璃5～1228.019.515～1924.017.0≥2020.014.0钢化玻璃5～1284.058.815～1972.050.4≥2059.041.3长期荷载作用下玻璃的强度设计值fg(MPa)JGJ113-2009表4.1.9种类厚度(mm)大面侧面平板玻璃5～129615～1975≥2064半钢化玻璃5～12282015～192417≥202014半钢化玻璃5～12423015～193626≥203021铝合金型材的强度设计值(MPa)GB50429-2007表4.3.4铝合金牌号状态厚度强度设计值(mm)抗拉、抗压抗剪6061T4不区分9055T6不区分2001156063T5不区分9055T6不区分150856063AT5≤1013575T6≤1016090钢材的强度设计值(1-热轧钢材)fs(MPa)JGJ102-2003表5.2.3钢材牌号厚度或直径d(mm)抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d≤16215125325Q345d≤16310180400钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢)fs(MPa)GB50018-2002表4.2.1钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205120310Q345300175400材料的弹性模量E(MPa)JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9材料E材料E玻璃0.72×105不锈钢绞线1.2×105～1.5×105铝合金、单层铝板0.70×105高强钢绞线1.95×105钢、不锈钢2.06×105钢丝绳0.8×105～1.0×105消除应力的高强钢丝2.05×105花岗石板0.8×105蜂窝铝板10mm0.35×105铝塑复合板4mm0.2×105蜂窝铝板15mm0.27×105铝塑复合板6mm0.3×105蜂窝铝板20mm0.21×105材料的泊松比υJGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7材料υ材料υ玻璃0.2钢、不锈钢0.3铝合金0.3(按GB50429)高强钢丝、钢绞线0.3铝塑复合板0.25蜂窝铝板0.25花岗岩0.125材料的膨胀系数α(1/℃)JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7材料α材料α玻璃0.8×10-5～1.0×10-5不锈钢板1.80×10-5铝合金、单层铝板2.3×10-5(按GB50429)混凝土1.00×10-5钢材1.20×10-5砖砌体0.50×10-5铝塑复合板≤4.0×10-5蜂窝铝板2.4×10-5花岗岩0.8×10-5材料的重力密度γg(KN/m3)JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7材料γg材料γg普通玻璃、夹层玻璃钢化、半钢化玻璃25．6矿棉1.2～1.5玻璃棉0.5～1.0钢材78．5岩棉0.5～2.5铝合金2700kg/m3(按GB50429)板材单位面积重力标准值（MPa）JGJ133-2001表5.2.2板材厚度（mm）qk(N/m2)板材厚度（mm）qk(N/m2)单层铝板2.53.04.067.581.0112.0不锈钢板1.52.02.53.0117.8157.0196.3235.5铝塑复合板4.06.055.073.6蜂窝铝板（铝箔芯）10.015.020.053.070.074.0花岗石板20.025.030.0500～560625～700750～840螺栓连接的强度设计值一(MPa)JGJ102-2003表B.0.1-1螺栓的性能等级锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓4.6、4.8级1701405.6级2101908.8级400320锚栓Q235钢140Q345钢180承压型连接高强度螺栓8.8级400250-10.9级500310-构件Q235钢--305--405470Q345钢--385--510590Q390钢--400--530615螺栓连接的强度设计值二(MPa)GB50429-2007表4.3.5-1螺栓的材料、性能等级和构件铝合金牌号普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb普通螺栓铝合金2B11170160———————2A90150145———————不锈钢A2-50、A4-50———200190————A2-70、A4-70———280265————钢4.6、4.8级——————170140—构件6061-T4——210——210——2106061-T6——305——305——3056063-T5——185——185——1856063-T6——240——240——2406063A-T5——220——220——2206063A-T6——255——255——255508