雨棚设计计算书

雨棚设计13.1雨篷的荷载作用阐明雨篷承受的荷载涉及：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重：涉及面板、杆件、连接件、附件等的自重，能够按照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；A：考虑正风压时：a.当永久荷载起控制作用的时SA+=1.35Gk+0.6×1.4wk+0.7×1.4SkB：考虑负风压时：按下面公式进行荷载组合：SA-=1.0Gk+1.4wk13.1.1风荷载原则值计算(1)计算龙骨构件的风荷载原则值：龙骨构件的附属面积：A=5.18×1.525=7.8995m2LogA=0.898μsA1+(A)=μs1+(1)+[μs1+(25)-μs1+(1)]logA/1.4=0.5μsA1-(A)=μs1-(1)+[μs1-(25)-μs1-(1)]logA/1.4=1.487wkA+=βgzμzμsA1+w0=1.7×1×0.5×0.0004=0.00034MPawkA-=βgzμzμsA1-w0=1.7×1×1.487×0.0004=0.001011MPa(2)计算面板部分的风荷载原则值：μsB1+(A)=0.5μsB1-(A)=2wkB+=βgzμzμsB1+w0=1.7×1×0.5×0.0004=0.00034MPawkB-=βgzμzμsB1-w0=1.7×1×2×0.0004=0.00136MPa13.1.2风荷载设计值计算wA+=1.4×wkA+=1.4×0.00034=0.000476MPawA-=1.4×wkA-=1.4×0.001011=0.001415MPawB+=1.4×wkB+=1.4×0.00034=0.000476MPawB-=1.4×wkB-=1.4×0.00136=0.001904MPa13.1.3雪荷载原则值计算Sk：作用在雨篷上的雪荷载原则值(MPa)；S0：基本雪压，根据现行《建筑构造荷载规范》GB50009-取值：0.0004MPa；μr：屋面积雪分布系数，按表7.2.1[GB50009-]，为2.0；根据《建筑构造荷载规范》GB50009-公式7.1.1屋面雪荷载原则值为：Sk=μr×S0=2.0×0.0004=0.0008MPa13.1.4雨篷面活荷载设计值Q：雨篷面活荷载设计值(MPa)；Qk：雨篷面活荷载原则值取：500N/m2Q=1.4×Qk=1.4×500/1000000=0.0007MPa由于Sk>Qk，因此计算时雪荷载参加正压组合！G+=1.2×Gk=1.2×0.0005=0.0006MPaG-=Gk=0.0005MPa13.1.5选用计算荷载组合(1)正风压的荷载组累计算：SkA+=Gk+Sk+0.6wkA+=0.001504MPaSA+=G++S+0.6wA+=0.00MPa(2)负风压的荷载组累计算：SkA-=Gk+wkA-=0.000511MPaSA-=G-+wA-=1.0Gk+1.4wkA-=0.000915MPa(3)最不利荷载选用：SkA=0.001504MPaSA=0.00MPa13.2雨篷杆件计算基本参数：荷载作用：均布荷载(有拉杆作用)；悬臂总长度：L=5500mm，受力模型图中a=1200mm，b=4300mm；分格宽度：B=1438mm；板块配备：夹层玻璃8+8mm；悬臂梁：变截面工字钢，Q235；本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型以下：13.2.1构造的受力分析(1)荷载集度计算：qk=SkB=0.001504×1525=2.294N/mmq=SB=0.00×1525=3.059N/mm(2)拉杆轴力计算：由于拉杆在雨篷外力作用下在铰接点产生的位移量在垂直方向上的矢量代数和等于拉杆在轴力作用下产生的位移量在垂直方向上的矢量即：P：拉杆作用力在垂直方向上的分力(N)；qL4(3-4a/L+(a/L)4)/24EI-Pb3/3EI=PL拉杆/EAE：材料的弹性模量，为206000MPa；L拉杆：拉杆的长度；A：拉杆截面面积(mm2)；P=qL4A(3-4a/L+(a/L)4)/8(Ab3+3L拉杆I)=6418.485N拉杆的轴向作用力为：N=P/sinα=10429.837N(3)雨篷杆件截面最大弯矩处(距悬臂端距离为x处)的弯矩设计值计算：Mmax：悬臂梁最大弯矩设计值(N·mm)；x：距悬臂端距离为x处(最大弯矩处)；q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)；L：悬臂总长度(mm)；a、b：长度参数，见模型图(mm)；通过计算机的优化计算，得：x=5180mm|Mmax|=|P(x-a)-qx2/2|=9397024.75000001N·mm13.2.1梁的抗弯强度计算抗弯强度应满足：NL/A+Mmax/γW≤fNL/A+Mmax/γW=19.703MPa≤215MPa悬臂梁抗弯强度满足规定。13.2.2拉杆的抗拉(压-稳定性)强度计算校核根据：对于受拉杆件，校核：N/A≤f对于受压杆件，需要进行稳定性计算，校核：N/φA≤f其中：φ：轴心受压柱的稳定系数i：截面回转半径，i=(I/A)0.5；λ：构件的长细比，不适宜不不大于250，λ=L/i；由于风荷载是正风压荷载，因此，拉杆是承受拉力的。校核根据：N/A≤52.233MPaN/A=10429.837/2035.75=5.123MPa≤52.233MPa拉杆的抗拉强度满足规定。13.2.3梁的挠度计算(1)C点挠度的验算：dfp=Pb2L(3-b/L)/6EI=22.646mmdfq=qL4/8EI=22.6mmdfc=|dfp-dfq|=|22.646-22.6|=0.046mmdf,lim：按规范规定，悬臂杆件的挠度限值(mm)；df,lim=2L/250=41.44mmdfc=0.046mm≤df,lim=41.44mm悬臂梁杆件C点的挠度满足规定!(2)AB段最大挠度的验算：dfx=|qL4(3-4x/L+(x/L)4)/24EI-Pb3×(2-3(x-a)/b+(x-a)3/b3)/6EI|=0.838mmdfx=0.838mm≤df,lim=41.44mm悬臂梁杆件AB段的挠度满足规定!13.2.4雨篷焊缝计算基本参数：1：焊缝高度：hf=8mm；2：焊缝有效截面抵抗矩：W=872180mm3；3：焊缝有效截面积：A=7571.26mm2；13.2.5受力分析V：固端剪力(N)；NL：轴力(mm)，拉为正、压为负；M：固端弯矩(N·mm)；|V|=|P-qL|=|6418.485-3.059×5180|=9427.135NNL=8220.982N|M|=|Pb-qL2/2|=9397024.75N·mm13.2.6焊缝校核计算校核根据((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw上式中：((σf/βf)2+τf2)0.5=((M/1.22W+NL/1.22A)2+(V/A)2)0.5=((9397024.75/1.22/872180+8220.982/1.22/7571.26)2+(9427.135/7571.26)2)0.5=9.801MPa9.801MPa≤ffw=160MPa焊缝强度能满足规定。13.3玻璃的选用与校核基本参数：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=1780mm×1438mm；玻璃配备：夹层玻璃，夹层玻璃：8+8mm；上片钢化玻璃，下片钢化玻璃；玻璃支撑类型：对边简支；模型简图为：13.3.1玻璃板块荷载组累计算(1)玻璃板块自重：Gk=γg(t1+t2)=25.6/1000000×(8+8)=0.00041MPaG+=1.2×Gk=1.2×0.00041=0.000492MPaG-=Gk=0.00041MPa(2)风压的荷载组累计算：Sk+=Gk+Sk+0.6wk+=0.001414MPaS+=G++S+0.6w+=0.001898MPa(3)负风压的荷载组累计算：Sk-=Gk+wk-=0.00095MPaS-=G-+w-=1.0Gk+1.4wk-=0.001494MPa(4)最不利荷载选用：Sk=0.001414MPaS=0.001898MPa13.3.2玻璃的强度计算校核根据：σ≤[fg](1)上片校核：θ1=Sk1a4/Et14=0.000707×15004/7/84=12.136按系数θ1，σ1=6m1S1a2η1/t12=6×0.0455×0.000949×15002×0.951/82=8.662MPa8.662MPa≤fg1=42MPa(钢化玻璃)上片玻璃的强度满足!(2)下片校核：θ2：下片玻璃的计算参数；η2：下片玻璃的折减系数；Sk2：作用在下片玻璃上的荷载组合原则值(MPa)；a：玻璃面板短边边长(mm)；E：玻璃的弹性模量(MPa)；t2：下片玻璃厚度(mm)；θ2=Sk2a4/Et24……6.1.2-3[JGJ102-]=0.000707×15004/7/84=12.136按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-]，η2=0.951σ2：下片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；S2：作用在幕墙下片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；a：玻璃面板短边边长(mm)；t2：下片玻璃厚度(mm)；m2：下片玻璃弯矩系数,查表得m2=0.0455；σ2=6m2S2a2η2/t22=6×0.0455×0.000949×15002×0.951/82=8.662MPa8.662MPa≤fg2=42MPa(钢化玻璃)下片玻璃的强度满足!13.4雨篷埋件计算(土建预埋)13.4.1锚筋的总截面面积计算校核根据，根据JGJ102-的规定，锚筋的总截面面积需要同时满足下列条件：(1)当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，应同时满足下面的条件：a：AS≥V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyzb：AS≥N/0.8abfy+M/0.4arabfyz(2)当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，应同时满足下面的条件：c：AS≥(V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyzC.0.1-3[JGJ102-]d：AS≥(M-0.4Nz)/0.4arabfyzC.0.1-4[JGJ102-]当M<0.4Nz时，取M=0.4Nz其中：AS：锚筋的总截面面积(mm2)；V：剪力设计值(N)；N：法向拉力或压力设计值(N)，压力设计值不应当不不大于0.5fcA，此处A为锚板的面积；N=8220.982N≤0.5fcA=200N，满足规范规定；M：弯矩设计值(N·mm)；ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85；av=(4.0-0.08d)×(fc/fy)0.5=(4.0-0.08×20)×(14.3/300)0.5=0.524ab=0.6+0.25t/d=0.6+0.25×16/20=0.8AS=nπd2/4=6×3.14×202/4=1884mm2(V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz=93.265mm2≤AS=1884mm2(M-0.4Nz)/0.4arabfyz=143.21mm2≤AS=1884mm2因此，预埋件锚筋总截面积能够满足承载力规定。13.4.2锚筋长度计算计算根据：la=1.1×α×(fy/ft)×d在上面的公式中：la：受拉钢筋的锚固长度(mm)；ft：混凝土轴