某阳光房单坡采光顶设计计算书

阳光房采光顶1#梁设计计算书设计：校对：审核：批准：二〇一〇年五月十七日目录TOC\f\h\z\t"标题2,1,标题3,2"HYPERLINK\l"_Toc261865939"1计算引用的规范、标准及资料1HYPERLINK\l"_Toc261865940"1.1幕墙设计规范：1HYPERLINK\l"_Toc261865941"1.2建筑设计规范：1HYPERLINK\l"_Toc261865942"1.3钢材规范：2HYPERLINK\l"_Toc261865943"1.4相关物理性能等级测试方法：2HYPERLINK\l"_Toc261865944"1.5《建筑结构静力计算手册》(第二版)2HYPERLINK\l"_Toc261865945"1.6土建图纸：2HYPERLINK\l"_Toc261865946"2基本参数3HYPERLINK\l"_Toc261865947"2.1采光顶所在地区3HYPERLINK\l"_Toc261865948"2.2地面粗糙度分类等级3HYPERLINK\l"_Toc261865949"3采光顶荷载计算3HYPERLINK\l"_Toc261865950"3.1玻璃采光顶的荷载作用说明3HYPERLINK\l"_Toc261865951"3.2风荷载标准值计算3HYPERLINK\l"_Toc261865952"3.3风荷载设计值计算5HYPERLINK\l"_Toc261865953"3.4雪荷载标准值计算5HYPERLINK\l"_Toc261865954"3.5雪荷载设计值计算5HYPERLINK\l"_Toc261865955"3.6采光顶构件自重荷载设计值5HYPERLINK\l"_Toc261865956"3.7采光顶坡面活荷载设计值6HYPERLINK\l"_Toc261865957"4选取计算荷载组合6HYPERLINK\l"_Toc261865958"4.1风荷载标准为wk+情况下的荷载组合6HYPERLINK\l"_Toc261865959"4.2风荷载标准为wk-情况下的荷载组合6HYPERLINK\l"_Toc261865960"4.3极限状态的荷载确定7HYPERLINK\l"_Toc261865961"5单坡采光顶１＃横梁计算7HYPERLINK\l"_Toc261865962"5.1横梁受力分析7HYPERLINK\l"_Toc261865963"5.2横梁的抗弯强度计算8HYPERLINK\l"_Toc261865964"5.3横梁的挠度计算8单坡采光顶设计计算书计算引用的规范、标准及资料幕墙设计规范：《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009《建筑幕墙》GB/T21086-2007《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《建筑玻璃采光顶》JG/T231-2007建筑设计规范：《地震震级的规定》GB/T17740-1999《钢结构防火涂料》GB14907-2002《钢结构设计规范》GB50017-2003《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)《高处作业吊蓝》GB19155-2003《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001《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》GB50009-2001(2006年版、局部修订)《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008年版)《建筑设计防火规范》GB50016-2006《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002《民用建筑设计通则》GB50352-2005《中空玻璃》GB/T11944-2002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《擦窗机》GB19154-2003《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/T5117-1999《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《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《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2001《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002《建筑结构静力计算手册》(第二版)土建图纸：基本参数采光顶所在地区南京地区；地面粗糙度分类等级按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)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D类地形考虑。采光顶荷载计算玻璃采光顶的荷载作用说明玻璃采光顶承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重：包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照以下值估算：当采用单层玻璃时：取400N/m2；当采用中空及夹层玻璃时：取500N/m2；当采用中空夹层玻璃时：取600N/m2；当由于玻璃较厚或龙骨较重，按上面估算不适合的时候，由人工计算给定；本例计算取：0.0004MPa(按假设)；(2)风荷载：是垂直作用于采光顶表面的荷载，按GB50009采用；对于采光顶结构，荷载作用复杂，并且可能有时风压是正，而有时候是负，一定范围内的负压对结构是有利的！因此实际计算的时候要分别考虑并采用其参与组合后的最大值！(3)雪荷载：是指采光顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指采光顶水平投影面上的活荷载，按GB50009采用；在实际工程中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，且雪荷载与活荷载不同时考虑。分项系数按以下参数取值：永久荷载分项系数取：γg：1.2风荷载的分项系数取：γw：1.4雪荷载的分项系数取：γs：1.4活荷载的分项系数取：γh：1.4组合值系数为：永久荷载组合值系数取：ψg：1.0风荷载的组合值系数取：ψw：0.6雪荷载的组合值系数取：ψs：0.7活荷载的组合值系数取：ψh：0.7风荷载标准值计算按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：wk=βgzμzμs1w0……-2[GB50009-20012006年版]上式中：wk：作用在采光顶上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：20m；βgz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)：βgz=K(1+2μf)其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地：βgz=0.92×(1+2μf)其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12B类场地地：βgz=0.889×(1++2μf)其中：μf=0.5((Z/10))-0.166C类场地地：βgz=0.885×(1++2μf)其中：μf=0.7334(Z/110)-0..22D类场地地：βgz=0.880×(1++2μf)其中：μf=1.22248(Z//10)-00.3对于D类地形，20m高高度处瞬时风风压的阵风系系数：βgz=0.80××(1+2××(1.22248(Z//10)-00.3))==2.39118μz：风压高度变化系系数；根据不同同场地类型,按以下公式式计算：A类场地地：μz=1.3779×(Z//10)0..24当Z>300mm时，取Z=300mm，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地地：μz=(Z/110)0.332当Z>350mm时，取Z=350mm，当Z<10m时，取Z=10m；C类场地地：μz=0.6116×(Z//10)0..44当Z>400mm时，取Z=400mm，当Z<15m时，取Z=15m；D类场地地：μz=0.3118×(Z//10)0..60当Z>450mm时，取Z=450mm，当Z<30m时，取Z=30m；对于D类地形，20m高高度处风压高高度变化系数数：μz=0.318×((Z/10))0.60=00.61488μs1：局部风压体体型系数，根根据计算点体体型位置选取取，并依据实实际结构分别别考虑其最大大和最小两种种情况，对本本例，分别取取0、-0.6；按《建筑筑结构荷载规规范》GB500009-20001(20006年版)第条：验算围围护构件及其其连接的强度度时，可按下下列规定采用用局部风压体体型系数μs1：一一、外表面1.正压区按表采用；2.负压区-对墙面，取-1.0-对墙角边，取-1.8二二、内表面对封闭式式建筑物，按按表面风压的的正负情况取取-0.2或0.2。对于采光光顶屋面等复复杂结构由表表[GB500009-2200122006年版]查出，有条条件的需要由由风洞实验给给出。另注：上上述的局部体体型系数μs1(1)是适用于围围护构件的从从属面积A小于或等于于1m2的情况，当当围护构件的的从属面积A大于或等于于10m2时，局部风风压体型系数数μs1(10)可乘以折减减系数0.8，当构件的的从属面积小小于10m2而大于1m2时，局部风风压体型系数数μs1(A)可按面积的的对数线性插插值，即：μs1(A)=μss1(1)++[μs1(10))-μs1(1)]loogA考虑到采采光顶的特殊殊性质：该处处的建筑结构构比较复杂，作作为屋面结构构又与人们的的生命安全密密切相关，很很难每个工程程都做风洞实实验，而常规规采光结构的的风载本身就就不大，所以以在计算中没没有按从属面面积进行插值值折减，而采采用了μs1(1)值。w0：基基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷荷载规范>>GB550009--2001附表D.4(全国基本风风压分布图)中数值采用用，按重现期期50年，南京地地区取0.00004MPa；wk+：：比较大的风风荷载体型系系数情况下的的风荷载标准准值；wk-：：比较小的风风荷载体型系系数情况下的的风荷载标准准值；wk+==βgzμzμs1+w0=22.39188×0.61148×0××0.00004=00MPawk-==βgzμzμs1-w0=22.39188×0.61148×(--0.6)××0.00004=--0.0000353MPPa风荷载设计值计算算w+：比比较大的风荷荷载体型系数数情况下的风风荷载设计值值；w-：比比较小的风荷荷载体型系数数情况下的风风荷载设计值值；wk+：：比较大的风风荷载体型系系数情况下的的风荷载标准准值；wk-：：比较小的风风荷载体型系系数情况下的的风荷载标准准值；w+=11.4×wkk+=1..4×0=0MMPaw-=11.4×wkk-=1..4×(-00.0003353)=-00.0004494MPaa雪荷载标准值计算算Sk：作作用在采光顶顶上的雪荷载载标准值(MPa)S0：基基本雪压，根根据现行<<建筑结构荷荷载规范>>GB550009--2001取值，南京京地区50年一遇最大大积雪的自重重：0.000065MPaa.μr：屋面积雪分布系系数，按表[[GB500009-20001]，为1。根据<<<建筑结构荷荷载规范>>GB550009--2001公式屋面雪荷荷载标准值为为：Sk=μμr×S0=11×0.000065=00.000665MPa雪荷载设计值计算算S：雪荷荷载设计值(MPa)；S=1..4×Sk=1..4×0.000065=0..000911MPa采光顶构件自重荷荷载设计值G：采光光顶构件自重重荷载设计值值(MPa)；Gk：采采光顶结构平平均自重取0.00004MPa；G=1..2×Gk=1..2×0.00004=0..000488MPa采光顶坡面活荷载载设计值Q：采光光顶坡面活荷荷载设计值(MPa)；Qk：采采光顶坡面活活荷载标准值值取：0.00005MPa；Q=1..4×Qk=1..4×0.00005=0..0007MMPa选取计算荷载组合合雪荷载与与活荷载不同同时考虑，根根据计算点体体型位置，风风载可能为正正、负或0。因为负风风压在某些情情况下对结构构反而是有利利的,所以如果绝绝对值最大的的情况是负数数状态下产生生的，还要计计算风载为正正(或零)时的情况，需需要分别计算算两种状态，并并以其最危险险状态来设计计结构及选取取材料。风荷载标准为wkk+情况下的的荷载组合在这种取取自重、雪荷荷载和风荷载载组合：第一可变变荷载为：雪雪荷载第二可变变荷载为：风风荷载所以，组合值系数数依次为：永久荷载组组合值系数取取：ψg：1.0风荷载的组组合值系数取取：ψw：0.6雪荷载的组组合值系数取取：ψs：1活荷载的组组合值系数取取：ψh：0qA1：：该情况下作作用在采光顶顶表面的荷载载设计值组合合(MPa)；q1：该该情况下作用用在采光顶表表面的荷载设设计值组合(MPa)；先取自重和风荷载载组合：G+w==0.000048+0..6×0==0.000048MPaa转化为垂直于水平平面的荷载：：0.000048/ccos5°==0.0000482MPPa再与雪荷载组合，得得：qA1==(0.0000482++1×0.000091))×cos55°=00.0013387MPaa风荷载标准为wkk-情况下的的荷载组合在这种取取自重、雪荷荷载和风荷载载组合：第一可变变荷载为：雪雪荷载第二可变变荷载为：风风荷载所以，组合值系数数依次为：永久荷载组组合值系数取取：ψg：1.0风荷载的组组合值系数取取：ψw：0.6雪荷载的组组合值系数取取：ψs：1活荷载的组组合值系数取取：ψh：0qA2：：该种情况下下作用在采光光顶表面的荷荷载设计值组组合(MPa)；q2：该该种情况下作作用在采光顶顶表面的荷载载设计值组合合(MPa)；先取自重和风荷载载组合：G+w==0.000048+0..6×(-00.0004494)==0.0000184MPPa转化为垂直于水平平面的荷载：：0.0000184//cos5°°=0.0000185MMPa再与雪荷载组合，得得：qA2==(0.0000185++1×0.000091))×cos55°=00.0010091MPaa极限状态的荷载确确定对比qAA1和qA2，可以看看到wk+情况下是是结构的最不不利情况，结结构计算应该该以此进行。单坡采光顶１＃横横梁计算基本参数：1：横梁梁跨度：B=83000mm；2：横梁梁上分格高：：H1=8300mmm；横横梁下分格高高：H2=8300mmm；3：横梁梁计算间距：：H=83000mm；4：型材材选择：材材料名称：H500，Q235；抗抗弯矩Wx：55190000mm33；抗抗弯矩Wy：16670000mm33；惯惯性矩Ix：143499800000mm4；惯惯性矩Iy：4169880000mmm4；横梁受力分析(1)横梁在平行行于玻璃平面面的组合荷载载作用下的弯弯矩(取自重和雪雪荷载组合)：qxk：：平行于玻璃璃平面的线组组合荷载标准准值(N/mmm)；H1：横横梁上分格高高(mm)；qxk==(Gk+0.7SSk)×H1×sinα=((0.00004+0.77×0.000065)××8300××sinα=00.618NN/mmqx：平平行于玻璃平平面的线组合合荷载设计值值(N/mmm)；H1：横横梁上分格高高(mm)；qx=((G+0.77S)×H11×sinα=((0.000048+0..7×0.000091))×83000×sinα=00.808NN/mmMx：横横梁在平行于于玻璃平面的的组合荷载作作用下的弯矩矩(N·mmm)；B：横梁梁跨度(mm)；Mx=qqxB2/8=00.808××830022/8=669578990N·mmm(2)横梁在垂直直于玻璃平面面的组合荷载载作用下的弯弯矩(取风、自重重和雪荷载组组合)：由于B≤H，因此在此方向上上横框受力是是三角形荷载载：qkA：：作用在采光光顶表面的荷荷载标准值组组合(MPa)；qyk：：作用在采光光顶表面的线线荷载标准值值组合(N/mmm)；B：横梁梁跨度(mm)；H：横梁梁计算间距(mm)；qyk==qkAB=00.0010048×83300=88.698NN/mmqA：作作用在采光顶顶表面的荷载载设计值组合合(MPa)；qy：作作用在采光顶顶表面的线荷荷载设计值组组合(N/mmm)；qy=qqAB=00.0013387×83300=111.5122N/mmMy：横横梁在垂