雨棚结构计算

雨棚结构计算

一、计算说明

本章计算的5号楼雨棚系统，幕墙建筑标高为10m,面板采用8+1.52pvb+8钢化夹胶玻

璃。墙系统详见大样Q1DY-02。

二、荷载计算

1、幕墙的自重荷载计算

1）玻璃幕墙自重荷载标准值计算

GGK：8+1.52PVB+8mm厚玻璃

GGK=16*25.6*10=0.41KN/m2

考虑其他附属结构如玻璃肋自重取

GGK=0.5KN/m2

2、风荷载计算

（1）水平风荷载标准值计算B类地面粗糙度标高10m

Bw：阵风系数，取Bw=1.7

Us：风荷载体型系数，Us=-2.0/1（雨棚负风压）

Pz：风压高度变化系数，取Uz=L0

Wo：作用在幕墙上的风荷载基本值0.4kN/m?（成都）

22

玻璃幕墙负风压：Wk=B「Us♦uz•W0=l.7*1.0*2*0.4=1.36kN/m>l.OkN/m

22

玻璃幕墙正风压：uz•W0=l.7*1.0*1*0.4=0.68kN/m>0.5kN/m

则取：负风M=1.36KN/m2

正风WK-=O.5KN/m'

3、活荷载

LK=O.5KN/m2

4、雪荷载

Ur：屋面积雪分布系数，取Nr=2

南京地区50年基本雪压为So=O.65kN/m2

2

雪压Sk=yrXSo=l.3kN/m

5、施工荷载

FK=1.OKN/m（作用在最不利位置）

6、荷载组合

强度校核：（雪荷载和活荷载不同时组合）

2

SI:1.2Gk+l.4%,+0.98SK=1.2*0.5+1.4*0.68+0.98*1.3=2.83kN/m

2

S2:1.2Gk+0.84Wk++l.4SK=1.2*0.5+0.84*0.68+1.4*1.3=2.4kN/m

2

S3:1.35Gli+0.84Wk.+0.98SK=1.35*0.5+0.84*0.68+0.98*1.3=2.52kN/m

2

S4:1.OGk+1.4WK-=1.0*0.5-1.4*1.36=-l.4kN/m

S5:1.2Gk+1.4FK

挠度校核：（雪荷载和活荷载不同时组合）

2

U1:1.0Gk+l.0WM+0.7SK=1.0*0.5+1.0*0.68+0.7*1.3=2.09kN/m

2

U2:1.0Gk+0.6Wk++1.OSK=1.0*0.5+0.6*0.68+1.0*1.3=2.21kN/m

U3:1.OGk+1.0%-=l.0*0.5-1.0*1.36=-0.86kN/m2

U4:1.OGk+1.0FK

强度校核取：q=2.83kN/m2

刚度校核取：q-=2.21kN/m2

三、玻璃面板计算（上部）

1、计算参数

分格尺寸：aXb=1450mmX1740mm；alXbl=150mmX150mm

玻璃配置：8+1.52pvb+8夹胶钢化玻璃，对边简支；模型简图为：

q

a

强度校核取：q=2.4kN/m2

刚度校核取：4=1.8kN/m-

2、玻璃面板强度校核

根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.4条和第6.1.5条的规定，夹胶玻

璃的内外片玻璃承受的荷载分别为强=1仙£、%=q工。夹胶玻璃内外片相同，仅需

‘I+’24+4

要计算外片玻璃上承受的强度。

强度校核：q

制U+g+t8+8'

3）、强度校核

外片玻璃

22

玻璃产生的最大应力。=34.228N/mm<fB=84N/mm,满足规范要求。

3、玻璃面板挠度校核

等效厚度（=0.95犹+g+g=0.95阿而而=14.17mm

玻璃最大挠度d,=9.278mmWdc=(1600-250)/60=22.5mm,满足规范要求。

4、活荷载作用面板强度和挠度计算

1与水平面夹角小于30°的屋面玻璃,在玻璃板中心点直

径为150mm的区域内.应能承受垂苴产玻璃为1.IkN的活荷载

标准值；

荷载作用区域：S=150*150=22500min-,转为为面荷载为FK=1100/22500=0.049N/mm2

荷载加载:

应力云图

22

最大应力。=15.60N/mm<fg=42N/mm,强度满足要求。

位移云图

；：SAP2000V15.2.1UltimateC-面板.

文件(F)辐(E)视图(V)定义(D)绘WR)癖⑸砺(A)分析(N)显RP)设计(G)选项(O)TM(T)行助

「•凶H喳Q。/：昌蝮，0aq网；林xyxzyz66分。器回力，nO

g变形形状画一[

■

\

9.80

\9.10

涨8.40

7.70

国

7.00卜

r6.301

n5.60

B4.90

4.20

x3.501

/2-80h

2.10.

®1.40^

3O

xO.7H

二

MIH=0.000,MAX=9.973,节点处右键点击显示位移值开始动国|||CL0BAL=JM，fC2]

最大变形f=9.973mm<1650/60=27.5mm,变形满足要求。

三、玻璃面板1计算(下部)

1、计算参数

分格尺寸：aXb=1450mmX1740mm；alXbl=150inmX150mm

玻璃配置：8+1.52pvb+8夹胶钢化玻璃，对边简支；模型简图为:

bl

q

a

强度校核取：q=2.4kN/m2

2

刚度校核取：qk=l.8kN/m

2、玻璃面板强度校核

根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.4条和第6.1.5条的规定，夹胶玻

璃的内外片玻璃承受的荷载分别为强=1.0g&、纵=勺£。夹胶玻璃内外片相同，仅需

要计算外片玻璃上承受的强度。

强度校核：q=ia=J=1.0x2.4x£=L2KN/m2

制4+g+r；83+83

3）、强度校核

外片玻璃

XSAP2OOOV15.2.1UltimateC-雨朗面板2计算

文件(F)编辑(E)视图(V)定义⑼绘制(R)选择⑸指定(A)分析(N)

D匹H喳曾》e9，qaQ3|gStlxyxzyz

■

\

\

娘

国

r

口

臼

X

3

22

玻璃产生的最大应力。=34.228N/mm<f8=84N/mm,满足规范要求。

3、玻璃面板挠度校核

等效厚度te=0.95次+g+g=095y10、+10,+12?=14.17mm

玻璃最大挠度d,=9.278mmWdf,lim=(1600-250)/60=22.5mm,满足规范要求。

4、活荷载作用面板强度和挠度计算

1与水平面夹角小于30°的屋面玻璃,在玻璃板中心点直

径为150mm的区域内，应能承受垂苴f玻璃为1.1kN的活荷载

标准值；

荷载作用区域：S=150*150=22500mm2,转为为面荷载为“=1100/22500=0.0490111•

荷载加载:

应力云图

22

最大应力。=15.60N/mm<fg=42N/mm,强度满足要求。

位移云图

XSAP2000V15.2.1UltimateC-面板[=阐.1^1

文件(F)辐(E)视图(V)定义(D)绘刮(R)选择⑸指定(A)分析(N)显示(P)设计(G)选项(0)工M(T)帮助

口日封喳10。/自》6，，qaa9K就xyxzyzn\^6d^。^^%，n?1

J>,变形形状(U1)

■

\

9.80P

\9.10l

8.4ol

)t(7.70

每

7.00j

r6.301

n

5.60

l4.90

l4.20

33.50-I

x2.80.

*2.10

81.40

J0.70

X

二

MIN=0.000,MAX=9.973,节.点处右键点击显示，于；俱开始动画||[GLOBAL三）恒，mm,C;]

最大变形f=9.973mm<1650/60=27.5mni,变形满足要求。

四、龙骨计算(大雨棚)

1、计算说明

雨棚主龙骨立柱龙骨长度5500mm,龙骨截面H300*125*10*12・H200*150*10*12变截

面。横龙骨龙骨截面H250*125*10*12,边缘封边龙骨H250*125*10*12,次龙骨之间支撑龙

骨选用60*60*4(传递荷载用)：

计算模型

jXMOuitt]________________________________________________________________

2、加载

为了简化计算加均布面荷教。

1）自重

雨棚自重面荷载：GK=O.5KN/m2

2）负风荷载

雨棚负风压荷载忆=-1.36kN/m2

＞；SAP2000V15.2.1UltimateC-雨棚计算模型荷奏

编蚩(E)视圉(V)定义⑼绘制(R)醒(S)指定(A)分析(N)显示(P)设计⑹选项(O)工具(T)帮助

一

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概

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x

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3-D视图6j4[GLOBAL刁N,-m,C口

3)雪荷载

2

雨棚雪荷载：Sk=1.3kN/m

XSAP2OOOV15.2.1UltimateC-甫棚计算度型荷载

文件(F)辐(E)视图(V)定义(D)绘制(R)选择(S)指定(A)分析(N)显示(P)设计(G)选项(O)工具(T)

口修：6)喳10。；/爸>6q/qqq网辍xyxzyznv画3令。宠匐

>.面均布到框架(SK)(GLOBAL-Gravity)(2-向)▼

中》JGLOBAL三］|此爪叫E

3-D视图

4)施工荷载

施工荷载：Fk=l.OkN/m

其SAP2OOOV15.2.1UltimateC-雨棚计算模型荷载

文件(F)编辑(E)视图(V)定义(D)绘制(R)选择⑸指定(A)分析(N)显示(P)设计(G)选项(O)工具(T)

留环xyxzyz⑷6d令◊非回

口;：：推架跨荷蓑(FK)GD定义)

审

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\

欧

国

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口

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a

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x

.

3-1视图年中」GLOBAL三忖mm,C二J

3、荷载组合

定义荷载组合

4、强度校核

XSAP2000V15.2.1UltimateC-南明叶箕模型荷载

一—--____=________fSlfe______—**•

文件的编辑(E)视图(V)定义(D)绘制(R)版⑸指定(A)分析(N)显示(P)设计(G)选项(O)T*(T)

.口日日喳〃。/昌留抑xyxzyz'v®6dQO^[^匕

“_fM铜P-M相关比(Chinese2010)

・

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\

墩

r国

口

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8

3

x

.

3-D视图|GLOBAL三j|N,mm,C二J

最大应力比为0.645<1,立柱的强度满足设计要求；

5、刚度校核

1)两根主钢梁

挠度

Deflection(2-dir)

7.623165mm

at2475.00mm

Positivein-2direction

r绝对r相对于梁最小值行相对于梁端部

最大挠度，其值dr=7.62mmWmin(5500/250,30mm)=30mm

主钢梁挠度满足要求。

2)横向两端固定主钢梁

挠度

Deflection(2-dii)

19.232218mm

at8000.00mm

Positivein-2direction

6趣戏C相对于梁最小值r相对于梁端部

挠度

Deflection[2-dir]

1.745682mm

at0.00mm

Positivein-2direction

6绝对「相对于梁最小值C相对于梁端部

悬挑端最大挠度，其值&=1.74mmWmin(3600/125)=28.8mni

两端固定端最大挠度，其值人二19.23mmWmin（7800/2500）=31.2mm

主钢梁挠度满足要求。

6、支座反力

S1工况下反力最大：

五、龙骨计算（小雨棚悬挑计算SAP2000）

1、计算说明

龙骨为T125*124*6*9钢，长度为1500mm,荷载作用长度1200mm,左右分格1680/1680。

采用sap2000有限元软件进行计算（龙骨的自重由软件直接加载），具体的尺寸详见CAD图

3#DY-02o

计算模型

125截面几何参数表

A1893.5354Ip3956941.7452

lx2487050.8060ly1469890.9392

ix36.2415iy27.8616

Wx(l)89602.4133Wy（左）23518.2550

Wx（下）25575.5008Wy（右）23518.2550

绕X轴面积矩28368.8856绕Y轴面积短18314.2417

形心高左边缥柜离62.5000形心离右边缘距离62.5000

形心南上边缘距离27.7565形心离下效缘距离97.2435

主短12487050.806主相1方向(1.000,0.000)

主柜121469890.939谈2方向(0.000,1.000)

运3-D视图

材质

2、加载

为了简化计算加均布线荷载于主龙骨上。

定义荷载模式

荷载

1）自重

自重线荷载GK1=O.5*1.68=0.84KN/m

.一五框架分布荷莪（DEAD）一

2）雨棚负风荷载标准值％

雨棚负风压线荷载标准值WK一=1.87*1.68=3.14KN/m

；；；框架分布荷载（WKO—'I

3）雨棚正风荷载标准值府

雨棚正风压线荷载标准值WK.=0.5*1.68=0.84KN/m

4)雪标准值&

雪荷载线荷载标准值SK,=O.6*1.68=1.01KN/m

框架分布荷蓑(sk)

3、荷载组合

定义荷载组合

4、强度校核

采用sap2000有限元软件计算

XSAP2000V15.2.1UltimateC-南栩画

文件(F)编辑(E)视图(V)定义(D)绘制(R)建⑸指定(A)分析(N)

：ED'■&H喳。。/昌》6，，9qq网的xyxzyz

E|网相关比(Chins2010)|

彳

■

\

\

烟

0.70

国

二0.50

口

0.00

臼

・

3-D视图[GLOBAL二J|N,mm,C二J

龙骨最大的应力比0.670<1,则钢架的强度能满足要求。

5、挠度校核

SAP2000vl52]UltimateC二匪

文件(F)编辑(E)视图(V)定义(D)绘制(R)选择(S)指定(A)分析(N)显示(P)

：11£旧1喳10。/昌》eq，qqq3Kl^xyxzyznv®

I区变形形状(U2)

z

A

—

PtObj:1

PtElm:1

U1=0

U2=0

U3=-3.6049

R1=0

R2=.00316

R3=0

节点处右键点击显示位移值开始动国|♦|，jGUJBAL:||瓦mm,C二］

最大变形3.6mm<1500/125=12mm,

6、支座反力

」迎首点助(S3)

彳

F3=406

—68，•

六、龙骨计算(小雨棚悬挑计算手算)

1、计算说明

龙骨为T125*124*6*9T钢，长度为L=1500mm,左右分格Bl/B2=1680/1680。具体的尺寸

详见CAD图。

2、荷载计算

立柱竖直方向线荷载标准值：子所qx*B=l.2*1.5=1.8KN/m

立柱竖直方向线荷载设计值：q所q*B=l.6*1.5=2.4KN/m

立柱竖直方向集最大弯矩：M=q线*L*L/2=1.8*1.5*1.5/2=2.7KN/m

立柱竖直方向最大剪力：V=q统*L=2.4*1.5=3.6KN

3、立柱截面参数

125截面几何参数表

A1893.5354Ip3956941.7452

lx2487050.8060ly1469890.9392

ix36.2415iy27.8616

Wx(上)89602.4133Wy(i)23518.2550

Wx(T)25575.5008Wy(右)23518.2550

绕X轴面积柜28368.8856绕Y轴面积柜18314.2417

形心离左边缘距离62,5000形心离右边缘距离62.5000

形心高上边缘距离27.7565形心高下边缘距高97.2435

主柜112487050.806主苑1方向(1.000,0.000)

主苑121469890.939主相2方向(0.000,1.000)

材质Q235B

4、立柱抗弯强度校核

22

。=N/A+M/yWs=2.7*10'6/(l.05*64092)=40.12N/mm<fa=215N/mm

立柱强度符合规范要求。

5、立柱挠度校核

竖直方向的挠度计算

dr.5=WKS*H7(8EIX)=1.8*1500'4/(8*206000*9422895)

=0.59mm<drjim=inin(1500/125,20)=12mm

立柱刚度符合规范要求。

6、支座反力

竖直方向剪力为：V=3600N

竖直荷载产生弯矩：M=2700000N.mm

七、拉杆端部连接计算

1、荷载计算

1

-R

此处的连接受自重和风荷载共同作用。竖直方向V=74.217KN,水平方向F=83.163KN

2、M30不锈钢螺计算

每个M30螺栓承受的最大剪力为匕用=>/72,412+83.1632=11

M30销轴材质不锈钢316,截面积S=3.14*15*15=706.5

b

Nv：M12螺栓的抗剪能力

b

Nv=nv•Ao-fv=2*7O6.5*lO3=145539N>F=52900N

3、201nm钢板局部承压计算

承压强度设计值f=325N/mm2

d：M30销轴直径，取d=30mm

St：穿过钢板的总壁厚Et=t=20mm

NCb：局部承压能力

Ncb=d•Et•fab=20*30*305=183000N>l10000N

20mm钢板局部承压能满足要求。

八、拉杆端部埋件计算

600

方一150150150一75

I

8

r±

荷载：竖直方向剪力为：V=F3=74.217KN

水平方向拉力为：N=F1=83.163KN

采用600x400x16埋板，锚筋采用12颗M20锚筋

2、锚筋面积校核

校核依据，同时满足以下两个条件：

a：As^V/a,.avfy+N/0.8a„fy+M/l.3arabfyzC.0.1-1[JGJ102-2003]

b：As'N/0.8af+M/0.4a,abf，zC.0.1-2[JGJ1O2-2OO3]

其中：

As：锚筋的总截面面积(mn?)；

V：剪力设计值(N)；

ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；

a,：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7：

fs：锚筋抗拉强度设计值(MPa),按[GB50010]选取，但不大于300MPa；

N：法向拉力设计值(N)；

加：锚板弯曲变形折减系数；

M：弯矩设计值(N・mm)；

z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；

另外：

d：锚筋直径(mm)；

t：锚板厚度(mm)；

匕混凝土轴心抗压强度设计值(MPa),按[GB50010]选取；

05

a、，=(4.0-0.08d)X(fc/fs)-C.0.1-5[JGJ102-2003]

=(4.0-0.08X20)X(14.3/300)05

=0.524

ab=0.6+0.25t/dC.0.1-6[JGJ1O2-2OO3]

=0.6+0.25X16/20

=0.8

As=nJtd'/4

=9X3.14X2074

=2827mm2

V/a,avfy+N/0.8alify+M/1.3arabf>z

=74217/0.9/0.524/300+83163/0.8/0.8/300+0/1.3/0.9/0.8/300/460

=988mm'As=3769mm2

N/0.8abf»+M/0.4a,abfsz

=83160/0.8/0.808/300+0/0.4/1.0/0.808/300/80

=433mm‘<As=3769mm-

所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。

3、锚筋锚固长度计算

计算依据：

1„=1.IXaX(fy/fJXdC.0.5[JGJ102-2003]

在上面的公式中：

L：受拉钢筋的锚固长度(丽)；

f,：混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa),按[GB50010]选取，当混凝土强度高于C40时,

按C40取值；

fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa),按[GB50010]选取；

d：锚筋公称直径(mm)；

a：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16,带肋筋取0.14；

L=l.IXaX(fy/fjXd

1.1X0.14X(300/1.43)X20

=646mm

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第8.3.3当纵向受拉普通钢筋末端采用

弯钩或机械锚固措施时，包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度（投影长度）可取为基本锚固长

度戛的60%。L=0.6X646=387mm本工程采用的锚筋长度为440mm>232.8mm,则满足锚

筋长度要求。

根据《混凝土结构设计规范》图8.3.3条一侧贴焊锚筋长度4d=4x320=80mm

所以按照上述的计算该埋件能满足要求

九、雨棚主钢梁端部连接计算

1、荷载计算

此处的连接受自重和风荷载共同作用。竖直方向FZ=V=42.635KN,水平方向FX=83.163KN

2、M20不锈钢螺栓组校核

剪力合力为曦*=，72.4产+83.163,=93.4KN

每个M20螺栓承受的最大剪力为匕皿=93.4/3=31.2KN

Ao：M20螺栓有效面积，取Ao=244.79mm2

Nvb：M20螺栓的抗剪能力

b

Nv=nv•A（yfv=2*244.79*245=119947N>F=31200N

3、10mm钢板局部承压计算

承压强度设计值f=325N/mm2

d：M20螺栓直径，取d=20mm

Et：穿过钢板的总壁厚

£t=t=10mm

Neb：局部承压能力

Ncb=d-Et•fab=20*10*325=65000N>31200N

20mm钢板局部承压能满足要求。

十、雨棚梁顶埋件计算

■600.

_75_150150150_75_

4」

8！

--r

§I

注o

I

81

J_!________________________

1、埋件荷载计算

荷载：竖直方向剪力为：V=F3=42.635KN

水平方向拉力为：N=F1=83.163KN

竖直荷载产生弯矩：M=F3*e=42365*(85+25)=4660150N.m

采用600x400x16埋板，锚筋采用12颗M20锚筋

2、锚筋面积校核

校核依据，同时满足以下两个条件：

a：As训/aravfy+N/0.8abf,+M/l.3aafyzC.0.1-1[JGJ102-2003]

b：As》N/0.8ai,fy+M/0.4arabfyzC.0.1-2[JGJ102-2003]

其中：

As：锚筋的总截面面积(mn?)；

V：剪力设计值(N)；

ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；

a,：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；

fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa),按[GB50010]选取，但不大于300MPa；

N：法向拉力设计值(N)；

ab：锚板弯曲变形折减系数；

M：弯矩设计值(N・mm)；

z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；

另外：

d：锚筋直径(mm)；

t：锚板厚度(mm);

fe：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa),按[GB50010]选