大型钢结构雨篷计算书

玻璃雨篷

设计计算书

设计：__________

校对：__________

审核：__________

批准：__________

二。一五年二月

目录

1计算引用的规范、标准及资料.................................................................1

1.1幕墙及采光顶相关设计规范：...........................................................1

1.2建筑设计规范：.......................................................................1

1.3玻璃规范：...........................................................................1

1.4钢材规范：...........................................................................2

1.5胶类及密封材料规范：................................................................2

1.6相关物理性能等级测试方法：..........................................................3

1.7《建筑结构静力计算手册》（第二版）.....................................................3

1.8土建图纸：...........................................................................3

2基本参数....................................................................................3

2.1雨篷所在地区.........................................................................3

2.2地面粗糙度分类等级..................................................................3

3雨篷荷载计算................................................................................3

3.1雨篷的荷载作用说明...................................................................3

3.2风荷载标准值计算....................................................................4

3.3风荷载设计值计算.....................................................................6

3.4雪荷载标准值计算.....................................................................6

3.5雪荷载设计值计算.....................................................................6

3.6雨篷面活荷载设计值..................................................................7

3.7雨篷构件恒荷载设计值................................................................7

3.8选取计算荷载组合.....................................................................7

4雨篷杆件计算................................................................................8

4.1钢桁架的受力分析....................................................................12

4.2选用材料的截面特性..................................................................15

4.3梁的抗弯强度计算....................................................................18

4.4梁的挠度计算........................................................................22

5雨篷焊缝计算...............................................................................24

5.1受力分析............................................................................25

5.2焊缝校核计算........................................................................26

6玻璃的选用与校核...........................................................................26

6.1玻璃板块荷载组合计算................................................................26

6.2玻璃板块荷载分配计算...............................................................27

6.3玻璃的强度计算......................................................................28

6.4玻璃最大挠度校核...................................................................29

7雨篷埋件计算（拉杆埋件系统）..............................................................30

7.1校核处埋件受力分析..................................................................30

7.2埋件受力基本参数...................................................................30

7.3锚栓群中锚栓的拉力计算.............................................................30

7.4群锚受剪内力计算...................................................................31

7.5锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算.....................................................31

7.6锚栓钢材受剪破坏承载力计算.........................................................32

7.7混凝土剪撬破坏承载能力计算.........................................................32

7.8拉剪复合受力承载力计算.............................................................32

7.9混凝土基材厚度、群锚锚栓最小间距及最小边距计算....................................33

8雨篷埋件计算（变截面工字钢埋件系统）.....................................................33

8.1校核处埋件受力分析..................................................................33

8.2埋件受力基本参数...................................................................33

8.3锚栓群中锚栓的拉力计算.............................................................34

8.4群锚受剪内力计算...................................................................35

8.5锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算.....................................................35

8.6混凝土锥体受拉破坏承载力计算.......................................................35

8.7混凝土劈裂破坏承载力计算...........................................................37

8.8锚栓钢材受剪破坏承载力计算.........................................................38

8.9混凝土楔形体受剪破坏承载力计算.....................................................39

8.10混凝土剪撬破坏承载能力计算........................................................41

8.11拉剪复合受力承载力计算.............................................................41

8.12混凝土基材厚度、群锚锚栓最小间距及最小边距计算...................................42

附录常用材料的力学及其它物理性能...........................................................43

钢结构雨篷设计计算书

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》DGJ08-56-2012

1.2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》JGJ145-2013

《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013

《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》GB50018-2002

1.3玻璃规范：

《镀膜玻璃第1部分：阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2013

《镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2013

《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

1

《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/T11944-2012

1.4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/T5118-2012

《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

《高碳铭不锈钢丝》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/T3094-2012

《碳钢焊条》GB/T5117-2012

《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

1.5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

2

《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/T914-2003

1.6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/T228-2002

1.7《建筑结构静力计算手册》(第二版)

1.8土建图纸：

2基本参数

2.1雨篷所在地区

南昌地区；

2.2地面粗糙度分类等级

按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)

A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;

C类：指有密集建筑群的城市市区；

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C类地形考虑。

3雨篷荷载计算

3.1雨篷的荷载作用说明

雨篷承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。

3

(1)自重：包括面板、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照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；

在实际工程的雨篷结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式,

取用其最大值：

A：考虑正风压时：

a.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：

SA+=1.35Gk+0.6X1.4wk+0.7X1.4Sk(或Qk)

b.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：

SA+=1.2Gk+1.4wk+0.7X1.4Sk(或Qk)(风荷载为第一可变荷载时)；

SA+=1.2Gk+1.4Sk(或Qk)+0.6X1,4wk(风荷载非第一可变荷载时)；

B：考虑负风压时：

按下面公式进行荷载组合：

SA-=1.OGk+1.4wk

3.2风荷载标准值计算

按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算：

Wk+=3gzuzusi+wo.......8.1.1-2[GB50009-2012]

Wk-=8gzUzUsl-WO

上式中：

Wk+：正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)；

Wk-：负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)；

Z：计算点标高：5.1m；

Bgz:高度Z处的阵风系数；

根据不同场地类型，按以下公式计算：

0gz=1+2gho(z/1O)-°……条文说明部分8.6,1[GB50009-2012]

其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m；

A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m>350m、450m、550m；

也就是：

对A类场地：当z>300m时，取z=300m,当z<5m时，取z=5m；

对B类场地：当z>350m时，取z=350m,当z<10m时，取z=10m；

对C类场地：当z>450m时，取z=450m,当z<15m时，取z=15m；

对D类场地：当z>550m时，取z=550m,当z<30m时，取z=30m；

g：峰值因子，取2.5；

ho：10m高名义湍流度，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23

和0.39；

a：地面粗糙度指数，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.15、0.22和

0.30；

对于C类地形，5.1m高度处的阵风系数为：

022

Bgz=1+2X2.5X0.23X(Z/10)=2.0519

Uz：风压高度变化系数；

根据不同场地类型，按《建筑结构荷载规范》条文说明部分821提供的公式计算:

A类场地：UzA=1.284X(z/10)0-24

B类场地:UzB=1.000X(z/10)0-30

4

C类场地：uzc=0.544X(z/10严4

D类场地：uzD=0.262X(z/10)0-60

公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同，也就是：

对A类场地：当z>300m时，取z=300m,当z<5m时，取z=5m；

对B类场地：当z>350m时，取z=350m,当z〈10m时，取z=10m；

对C类场地：当z>450m时，取z=450m,当z<15m时，取z=15m；

对D类场地：当z>550m时，取z=550m,当z<30m时，取z=30m；

对于C类地形，5.1m高度处风压高度变化系数：

uz=0.544X(Z/10)°44=0.6502

Us1:局部风压体型系数；

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条：计算围护结构及其连接的风荷载

时，可按下列规定采用局部体型系数口S1：

1封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用；

2檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0；

3其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件

风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：

1当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；

2当从属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取0.8,对局部体型系数绝对值

大于1.0的屋面区域折减系数取0.6,对其它屋面区域折减系数取1.0；

3当从属面积大于1m2且小于25m2时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数

可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：

uS1(A)=usi(1)+[uS1(25)-usi(1)]logA/1.4……8.3.4[GB50009-2012]

因此，对雨蓬结构来说：

正压情况下：

usi+(1)=0.8

Usi+(25)=1XUsi+(1)=0.8

负压情况下：

Psi-(1)=-2.0

usi-(25)—0.6Xusi-(1)=-1-2

wo：基本风压值(MPa),根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中数

值采用，按重现期50年，南昌地区取0.00045MPa；

(1)计算龙骨构件的风荷载标准值：

为保证悬挑结构的安全性，雨篷龙骨结构验算时取消对体型系数进行从属面积折减：

uSBI+(A)=0.8

uSBI-(A)=2

WkA+=BgzUz口sA1+W0

=2.0519X0.6502X0.8X0.00045

=0.00048MPa

WkA-=BgzL*z口sA1-W0

=2.0519X0.6502X2X0.00045

=0.001201MPa

(2)计算面板部分的风荷载标准值：

uSBI+(A)=0.8

uSBI-(A)=2

5

WkB+=BgzUzUsB1+W0

=2.0519X0.6502X0.8X0.00045

=0.00048MPa

WkB-=BgzUzUSB1-W0

=2.0519X0.6502X2X0.00045

=0.001201MPa

3.3风荷载设计值计算

WA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)；

WkA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)；

WA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)；

WkA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)；

WA+=1.4XWkA+

=1.4X0.00048

=0.000672MPa

WA-=1.4XWkA.

=1.4X0.001201

=0.001681MPa

wB+：正风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载设计值(MPa)；

WkB+：正风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载标准值(MPa)；

WB-：负风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载设计值(MPa)；

wkB-：负风压作用下作用在雨篷面板上的风荷载标准值(MPa)；

WB+=1.4XWkB+

=1.4X0.00048

=0.000672MPa

WB-=1.4XWkB-

=1.4X0.001201

=0.001681MPa

3.4雪荷载标准值计算

Sk：作用在雨篷上的雪荷载标准值(MPa)；

So：基本雪压，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取值：0.00045MPa；

Ur：屋面积雪分布系数，按表7.2.1[GB50009-2012],为2.0；

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012公式7.1.1屋面雪荷载标准值为：

Sk=UrXSo

=2.0X0.00045

=0.0009MPa

3.5雪荷载设计值计算

S：雪荷载设计值(MPa)；

S=1.4XSk

=1.4X0.0009

=0.00126MPa

6

3.6雨篷面活荷载设计值

Q：雨篷面活荷载设计值(MPa)；

2

Qk：雨篷面活荷载标准值取：500N/m

Q=1.4XQk

=1.4X500/1000000

=0.0007MPa

因为Sk>Qk,所以计算时雪荷载参与正压组合！

3.7雨篷构件恒荷载设计值

G+：正压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa)；

G-：负压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa)；

Gk：雨篷结构平均自重取0.0005MPa；

因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：

G+=1.2XGk

=1.2X0.0005

=0.0006MPa

G-=Gk

=0.0005MPa

3.8选取计算荷载组合

根据以上得出各个荷载标准值：

Gk=0.0005Mpa=0.5KN/m2

2

Sk=0.0009Mpa=0.9KN/m

2

wk+=0.00048MPa=0.48KN/m

2

wk-=-0.001201MPa=-1.2KN/m

(1)正风压的荷载组合计算：

SkA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)；

SA+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)；

1、由可变荷载控制的组合1(第一可变荷载为风荷载：正风压+雪荷载)

Sk+=Gk+Wk++0.7Sk

=1.2X0.5+1.0X0.48+0.7X0.9

=1.71KN/m2

S+=G++w++0.7S

=1.2X1.2X0.5+1.0X1.4X0.48+0.7X1.4X0.9

=2.274KN/m2

2、由可变荷载控制的组合2(第一可变荷载为雪荷载：雪荷载+正风压)

Sk+=Gk+Sk+0.6Wk+

=1.2X0.5+1.0X0.9+0.6X0.48

=1.788KN/m2

S+=G++S+0.6w+

=1.2X1.2X0.5+1.0X1.4X0.9+0.6X1.4X0.48

=2.383KN/m2

(2)负风压的荷载组合计算：

7

SKA-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)；

SA-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)；

Sk-=Gk+Wk-

=1.0X0.5+1.0X(-1.2)

=-0.70KN/m2

S-=G-+W-

=1.2X0.5+1,4X(-1.2)

=-1.08KN/m2

(3)最不利荷载选取：

SkA：作用在龙骨上的最不利情况下荷载标准值组合(MPa)；

SA：作用在龙骨上的最不利情况下荷载设计值组合(MPa)；

按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)：

SkA=0.001788MPa

SA=0.002383Mpa

同时验算拉杆失效情况下的结构强度(负风压情况下出现):

SkA-=-0.00070MPa

SA-=-0.00108Mpa

4雨篷杆件计算

基本参数：

1：计算点标高：5.1m；

2：力学模型钢桁架；

3：荷载作用均布荷载；

4：分格宽度B=1650mm；

5：板块配置夹层玻璃8+8mm；

本处杆件采用国际通用有限元软件SAP2000V15.0建模进行设计计算，受力模型如下:

8

9

10

对象模型-线信息

位置I荷载I设计

标识

标签厢设计过程|SteelFrame

截面属性YG60-5▲

国性修正无

材料覆盖项无

J送释放M2.M3

|Nzmm,C

部分固定弹,无

局部坐标默认

插入点默认全部重设

瑞部长度偏移无

最小测站数3

单元相交处则站Yes

混翳土荷教处则站Yes

P-A力无

拉/压限值无

季线性较

无更新显示I

线弹簧无

线质里无修改显示

自动划分

划分选项在中点

划分选项最大长度：20。

取消I

材料温度默认▼

双击白色背景区块来编辑项目

J4日放M2.M3

11

兀

M2,M3

弯矩释放杆件

4.1钢桁架的受力分析

(1)荷载集度计算：

qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分布)(N/mmb

q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)；

Sk：组合荷载标准值(MPa)；

S：组合荷载设计值(MPa)；

B：分格宽度(mm)；

qk=SkB

=0.001788X1650

=2.95N/mm

q=SB

=0.002383X1650

=3.932N/mm

同时验算拉杆失效情况下的结构强度(负风压情况下出现)：

qk-=Sk-B

=-0.00070X1650

=-1.155N/mm

q-=S-B

=-0.00108X1650

=-1.782N/mm

(2)荷载集度指定：

12

正风压荷载作用

13

14

4.2选用材料的截面特性

材料的抗弯强度设计值：f=215MPa

材料弹性模量：E=206000MPa

塑性发展系数：丫=1.05

框架雇性Box/TubeSection

国性

寻找这一属性

GT100-100-4

GT150-150-4

GT150-150-8

GT200-100-5

GT300-200-6

H350-200x150x8x12

H200-150-8-12

H350-150-8-12

YG60-5

雇性数据

属性

横截面鼬向画和1536.3轴截面模里|47267.84

|2363392.|47267.84

围绕3轴的惯性矩2轴截面模里

|55328.

困线2轴的惯性矩|2363392.3轴塑性植置

筑23惯性矩税|0.2轴知性搐嵬|55328.

|800|39,2258

2油方向的抗剪裁面3轴回转半径

|39,2258

地方向的抗剪截面|8002轴回转半径

|3538944.1o

扭转常数剪切儒心《x3〉

I—'ittss'il

1一…城诟一

框架展性Box/TubeSection

属性数据

截面名称|GT150-150-4

|~~110736.78~

横截面触向画租|2336.3轴截面模里

|~~110736.78—

围绕3轴的惯性矩|8305259.2轴截面模里

|8305259.|~12792&-

国绕2轴的慢性矩3轴塑性模里

|~12792&

绕23惯性矩租|a2轴滑性植里

|1200.|~5aK66-

雕方向的抗剪磕面3轴回转半径

|1200.|~saKGG-

地方向的抗剪截面2轴回转半径

|12448544

扭转常数剪切偏心（x3）1。・

|匚与定二】I

15

框架雇性Box/TubeSection

属性点击:

寻找这一国怛

导入新属性…

GT150-150-8

GT100-100-4添加一属性囿…

GT150-150-4

GT150-1506添加属性类粗副本…

GT200-100-5

GT300-200-6

H350-200x150x8x12I修改鹿示属性画）…

H200-150-8-12

H350-150-8-12删一寓住⑼高度⑼胸

YG60-5

坪（0胸

展性数据蹦厚度"f）用-

厘板厚度（MI®-

显示颜色r

修定I取消I

框架展性Box/TubeSection

截面名称|GT200-100-5-

截面注解