屋面板受力计算书

第一章屋面板受力分析(65/415铝镁锰合金板65/450镀铝锌压型钢板)

受力计算总则1.设计依据(1)甲方提出的要求：南京龙江体育中心建设经营管理有限公司提供的〃招标文件”及“招标质疑回复”有关的规范规程：《金属屋面工程技术规范》(JGJ102-96)《令弯薄壁钢结构技术规程》(GBJ18-87)《压型金属板设计与施工规程》(YBJ216-88)《模压金属板设计和建造规范》(YBJ216)《铝材和铝合金模压板》(GB6891-86)《低合金高强度结构钢》(GB1597)《铝合金建筑型材》(GB/T5237-2000)《铝及铝合金轧制板材》(GB/T3880-97)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)《钢结构设计规范》(GB50017-2002)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)《钢结构施工及验收规范》(GB50205-2001)《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)(2001版)；《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2001版)设计荷载：(1)恒载标准值：屋面板(含避雷系统)自重：0.025/m2(2)活载标准值： 0.5kN/m2(3)雪荷载标准值： 0.65kN/m2(4)风荷载：基本风压： 0.45kN/m2高度变化系数：pz=1.184(h«17m)|jz=1.084(h«13m)风载体型系数，计算点统一取：-1.3风压标准值： -0.585kN/m2设计原则：(1)结构要求：首先满足建筑、结构使用功能要求。(2)功能要求：考虑结构经济、合理，安全可靠。结构设计理论：按承载力极限状态和正常使用极限状态设计截面。结构计算模型：考虑屋面板承受竖向荷载、水平荷载，强度和挠度按受弯构件计算；并考虑温度和地震效应的影响。强度和挠度按弹性五跨连续梁模型计算内力，按薄壁构件验算截面。

4.设计所采用计算方法及公式:(1)荷载组合：a.当活荷载z雪荷载时：恒荷载+活荷载b.当活荷载〈雪荷载时：恒荷载+活荷载c.考虑风荷载最不利组合：恒荷载+风荷载d.考虑检修荷载组合： 恒荷载+检修荷载(2)内力分析：按弹性理论分析，在活荷载作用下考虑活荷载的最不利布置，在雪荷载作用下考虑满跨布置，并考虑积雪效应，检修荷考虑作用在跨中，并沿板纵向(板铺方向)换算成一个波峰宽方向的线荷载后，再按集中荷载计算。计算单元支座支承点Uuu第计算单元支座支承点Uuu第3页1.2m1.2m卜 1.2m1.2m卜1.2第3页计算单元及计算简图：取一板宽作为计算单元，见上图：均布荷载下的内力计算：M1=0.078ql2M2=0.033ql2M3=0.0460/2M=-0.105ql2BM=-0.079ql2C集中荷载下的内力计算:M1=0.2FlMb=-0.1Fl（3）压型钢板上集中荷载按下式换算成线荷载:屋面板集中荷载折算图FqLb~P1式中：bp1——压型钢板的波距，对此板取bp1=b

F——集中荷载qre——折算线荷载n——折算线荷载系数，取n=0.5尸… 1.0 ,q二门——二0.5x°s'=1.205kN/mp1(4)截面验算：按下式验算弯曲强度：bmaxbmax 希maxwef按下式验算板件宽厚比:对翼缘板按两边支承板件验算有效宽厚比;对腹板按一边支承一边卷边板件验算宽厚比。卷边翼缘板件中间加劲腹板板件翼缘板件中间加劲腹板板件 八支承 支承板件有效截面简图按下式验算挠度：均布荷载作用：f=0.644xql4<Li 100EI200集中荷载作用：Fl3 l匕―.x100EI—200

5.截面参数：选用铝镁锰合金板屋面，其截面参数如下：截面高： h=65mm 截面宽： B=415mm板厚： t=0.9mm理论重量：1.27kg/m（65/415铝镁锰屋面板截面）（65/415铝镁锰屋面板截面）ix=23.1mm4iy=151.8mmix=23.1mm4iy=151.8mm4Iy=12783342mm4A=555mmm2截面惯性矩：Ix=0.296x106mm4ix=23.1mmy0=15mm截面抵抗矩：Wx1=0.52x104mm3Wx2=1.97x104mm3钢材钢号：铝f=180.N/mm2 fu=230~280N/mm2E=69x103N/mm2屋面板受力分析与计算荷载取值：风荷载考虑风力参与组合为最不利组合，风荷载按满跨布置。恒载标准值：屋面板+避雷系统自重： 0.025kN/m2风荷载标准值： -0.585kN/m2雪荷载标准值： 0.65kN/m2检修荷载标准值： 1.0kN/m内力计算：(1)恒载+雪荷载组合：q=1.2xGxB+1.4xQxB=1.2x0.025x0.415+1.4x0.65x0.415=0.39kN/m最大正弯矩：M=M1=0.078ql2=0.078x0.39x1.22=0.044kN-m最大负弯矩：M=Mb=-0.105ql2=-0.105x0.39x1.22=-0.059kN-m(2)恒载+风(压力)载组合：q=1.2xGxB+1.4xQxB=1.2x0.025x0.415+1.4x0.585x0.415=0.352kN/m最大正弯矩：M =M广0.078ql2=0.078x0.352x1.22=0.0395kN-m最大负弯矩：M =MB=-0.105ql2=-0.105x0.352x1.22=-0.053kN-m(3)恒载+风(吸力)载组合：q=1.2xGxB+1.4xQxB=1.2x0.025x0.415+1.4x(-0.585)x0.415=-0.327kN/m最大正弯矩：M =Mb=-0.105ql2=-0.105x(-0.327)x1.22=0.049kN-m最大负弯矩：M=M1=0.078ql2=0.078x(-0.327)x1.22=-0.038kN-m(4)恒载+检修荷载组合检修荷载设计值：1.0x0.415x1.4=0.581kN恒荷载设计值：0.025x0.415x1.2=0.012kN/m最大正弯矩：M1=M1=0.078ql2=0.078x0.012x1.22=0.0013kN-mM2=M1=0.2Fl=0.2x0.581x1.2=0.139kN•mM=Mmax1+Mmax2=0.0013+0.139=0.1403kN•m最大负弯矩：M1=Mb=-0.105ql2=-0.105x0.012x1.22=-0.0018kN•m

M2=Mb=-0"l=-0.1x0.581x1.2=-0.070kN•mM=Mmax1+Mmax2==-0.0718kN•m截面验算：(1)强度验算：先按全截面有效初步验算，由上内力分析知，风荷载参与组合时截面1、B处应力最大，对检修荷载参与组合单独列出：1处最大应力：(拉应力为正)恒载+雪载组合M 0.044x105b—xmax— =2.2N/mm<f=180N/mmmaxW 1.97X104ef0.044x0.044x105一=-8.5N/mm<f=180N/mm0.52x10b—xmaxmax JWef恒载+风（吸力）载组合0.038x10）bmax J^efMxma一 =-1.93N/mmbmax J^efMxma1.97x130.038x106b=xmax==7.3N/mm<f=180N/mmmaxW 0.52X13ef③恒载+检修荷载组合_ _0.1402X105b= xmax= =7.1N/mm2<f=180N/mmmaxW 1.97X104ef0.1403x10一 —0.1403x10一 —-27.0N/mm<f=18CN/mm0.52x104b— xmaxmax JWefB处最大应力：（拉应力为正）①恒载+雪载组合

_M __0.059k106°max'讨双-1.97x10ef--3.0N/_M __0.059k106°max'讨双-1.97x10ef--3.0N/mm<f=180N/mm_M _0.059x106max―武X―0.52x10

ef—11.3N/mm<f-180N/mm②恒载+风（吸力）载组合_M

° — xmaxmax W^ef_M° — xmaxmax Wref°，049x1Q)-2.5N/mm<f-180N/mm1.97x13-°・049x105--9.4N/mm<f-180N/mm0.52x13恒载+检修荷载组合_M_0.0718x10°max―讨”―-1.97x104ef--3.6N/mm<f—18CN/mm_M _0.0718x10° —xmax—maxW 0.52x1Qef-13.8N/mm<f-180N/mm（2）按下式验算受压板件宽厚比：（压应力为正）腹板验算宽厚比：h<100tmax1处：° -°•maxminvX <5

max27-(旦-1.2727（omax在卷边处）£=38N/mm2h--fl-72<100：Z^=100x.''H-118.6t0.9 \：° \27B处：a-CmaxCmin_9.4-(-13.8)_247b 9.4 .max(omax在卷边处)£=47N/mm2h_竺_72<100 _100x:兰=223.6t0.9 9.4腹板宽厚比验算满足，即腹板板件全截面有效。翼板验算有效宽厚比：沿底板受压区中间有2道加劲，取b1=(415-40)/3=125mm,按两边支承均匀受压板件计算：1处：在以上荷载组合中，截面全部有效，只验算风吸力参与组合。o=1.93N/mm2<60N/mm2b1/t=125/0.9=139>130截面部分有效，按下式计算：翼板有效截面：b2=130x0.9=117mm

（65/415铝镁锰屋面板截面）Ix（65/415铝镁锰屋面板截面）Ix=295586mm4Iy=12783342mm4A=555mmm2ix=23.1mm4iy=151.8mm4Wx1=0.52x104mm3Wx2=1.97x104mm3MbMb= -maxmax J/^ef=_0.044x'O__2.23n/mm<f=180N/mm1.97x104有效宽厚比为：b2/t=100满足。B处：在以上荷载组合中，取压应力最大的组合，及雪荷载参与组合。o=5.0N/mm2<60N/mm2b1/t=125/0.9=138>130截面部分有效，按下式计算:

翼板有效截面同上：b2=130x0.81=105.3mmIx=0.30x106mm4y0=15mmWx1=0.52x104mm3Wx2=1.97x104mm3截面最大压应力为：M 0.047x10sb=xmax=—=—2.4N/mm<f=180V/mme有效宽厚比为：b2/t=130满足。(3)按有效截面复合验算强度：1处，由内力分析知，在检修荷载参与组合下，截面强度最大，此时有：_M

b= _M

b= xmaxmax ^/^f0.1403X101.97x13=7.1N/mm2<f=180N/mmM_0.1403M_0.1403X106bmax=~WW"^~~0.52X13ef=—27.0N/mm2<f=180N/mm1处按有效截面复合验算强度满足。B处，由内力分析知，在雪荷载参与组合下，截面强度最大，此时有：M __0.059x10bbmax=M=—1.97X1Qef=—3.0N/mm<f=18CN/mm=11.3N/mm<f=180V=11.3N/mm<f=180V/mm°max—讨双—0.52X1QefB处按有效截面复合验算强度满足。(4)按有效截面验算挠度:恒载+活荷载组合：荷载标准值：q=0.025x0.415+0.65x0.415=0.28kN/m挠度：ql4f=0.644x100ei0.644x0.28x12004100x69000x295586=0.183mm<'='、°°=6mm200 200恒载+风(压力)载组合荷载标准值：q=GxB+QxB=0.025x0.415+0.585x0.415=0.253kN/m挠度：ql4f=0.644x100ei0.644x0.253x12004100x69000x295586l1200<=0.17mm<==6mm200 200恒载+检修荷载组合荷载标准值：自重： q=0.025kN/m集中荷载： F