铝板雨篷计算 - 图文

雨篷计算

铝板雨篷计算

第一节 铝板面板计算

取6米处幕墙为计算部位，层间铝板分格为3000mm×800mm。铝板面板背后均有槽型加强筋，把铝板分为新的分格。一个分格尺寸为1000mm×800mm。铝板及加强筋材料为3003H14，铝板简化为对边简支对边固定模型，局部风压体型系数μs1取2.0。 1.荷载计算 风荷载标准值为： Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo ＝2.246×2×.74×.45 ＝1.496KN／m2 重力荷载标准值为： Gk＝t×γ×3

＝3×10-3×27×3（根据实际情况取） ＝.243KN／m2

活荷载标准值为：Lk＝0.5KN／m2 雪荷载标准值：

根据《建筑结构荷载规范》第6节： Sk＝μr·So ＝2×0.4 ＝0.8 KN／m2

因雪荷载大于活荷载，且雪荷载与活荷载不同时组合，因此荷载组合时不考虑活荷载。 2.荷载工况 强度校核荷载工况：

荷载工况1 1.4×Wk-1.0×Gk=1.851 KN／m2 荷载工况2 1.2×Gk+1.4 Sk=1.412KN／m2 刚度校核荷载工况：

荷载工况3 1.0×Wk-1.0×Gk=1.253 KN／m2 荷载工况4 1.0×Gk+1.0×Sk=1.043KN／m2 3.强度计算

建立铝板面板ANSYS有限元模型并施加荷载工况一荷载如图所示： 荷载工况1 1.4×Wk-1.0×Gk=1.851 KN／m2

经过计算铝板面板应力如下图所示：

由上图可知铝板面板σmax =47MPa根据幕墙规范3004H14单层铝板强度设计值为89MPa，σmax =47MPa＜89MPa所以铝板面板满足规范要求。

建立铝板面板ANSYS有限元模型并施加荷载工况二荷载如图所示：

荷载工况2 1.2×Gk+1.4 Sk=1.412KN／m2

经过计算铝板面板应力如下图所示：

由上图可知铝板面板σmax =38.5MPa根据幕墙规范3004H14铝板强度设计值为89MPa，σmax =38.5MPa＜8MPa所以铝板面板满足规范要求。

4.刚度计算

建立铝板面板ANSYS有限元模型并施加荷载工况三荷载如图所示： 荷载工况3 1.0×Wk-1.0×Gk=1.253KN／m2

经过计算铝板面板变形如下图所示：

由上图可知铝板面板最大变形为fmax=5.2mm根据幕墙规范铝板许

用挠度为短边长a/100，fmax=5.2mm＜800/100=8mm，所以铝板面板满足规范要求。

建立铝板面板ANSYS有限元模型并施加荷载工况四荷载如图所示： 荷载工况4 1.0×Gk+1.0×Sk=1.043KN／m2

经过计算铝板面板变形如下图所示：

由上图可知铝板面板最大变形为f=4.72mm根据幕墙规范铝板许用挠度为短边长a/100，f=4.72mm＜800/100=8mm，所以铝板面板满足规范要求。

第二节 铝板加强筋计算

取6米处幕墙为计算部位，层间铝板分格为3000mm×800mm。铝板面板背后均有槽型加强筋，把铝板分为新的分格。一个分格尺寸为1000mm×800mm。加强筋材料为3003H14，槽型加强筋按照简支梁计算，挠度为跨度为1/300.加强筋截面如下所示，用3mm铝板折弯而成。

1.荷载计算 风荷载标准值为： Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo ＝2.246×2×.74×.45 ＝1.496KN／m2 重力荷载标准值为： Gk＝t·γ×3 ＝3·10-3·27×3 ＝.243KN／m2

活荷载标准值为：Lk＝0.5KN／m2 雪荷载标准值：

根据《建筑结构荷载规范》第6节： Sk＝μr·So ＝2×0.4 ＝0.8 KN／m2

因雪荷载大于活荷载，且雪荷载与活荷载不同时组合，因此荷载组合时不考虑活荷载。 2.荷载工况 强度校核荷载工况：

荷载工况1 1.4×Wk-1.0×Gk=1.851 KN／m2 荷载工况2 1.2×Gk+1.4 Sk=1.412KN／m2 刚度校核荷载工况：

荷载工况3 1.0×Wk-1.0×Gk=1.253 KN／m2 荷载工况4 1.0×Gk+1.0×Sk=1.043KN／m2 2.刚度计算

对比刚度荷载工况三和四，荷载工况三大于荷载工况四荷载，我们选取最危险荷载进行计算，在三角形形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用组合值为

q刚度＝1.253×B＝1.253×0.8

＝1.002KN／m

按单跨简支梁计算，竖框产生的挠度按下式计算： f＝q刚度·B4／120EI

取［f］＝L/300＝800／300＝2.67mm 由上式可知，竖框所需的最大挠度fmax为： fmax＝q刚度B 4／120E·Ix

＝1.002×0.84×108／120×70000×2.748 ＝1.78< f＝2.67 (mm) 3.强度计算

对比刚度荷载工况一和二，荷载工况一大于荷载工况二荷载，我们选取最危险荷载进行计算，在三角形形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用组合值为 竖框所受线荷载为

q强度＝1.851×B＝1.851×0.8 ＝1.481KN／m

则按单跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为 M＝q强度·B2／12＝1.481×0.82／12 ＝0.079KN·m 加强筋最大应力为： M／(γ·W)≤fa

式中： M——竖框所受弯矩设计值(KN·m)； W——在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(cm3)； γ——塑性发展系数，取1.05；

fa——竖框材料的强度设计值，取81N／mm2。 则 M×y／(γ·I)

＝106×0.079×20.71／(1.05×27480) ＝56.7N／mm2

所以槽型铝板加强筋的刚度和强度满足规范要求。 第三节 铝板横框计算

危险标高为6米，雨篷横框为70×50×4矩形钢管，分格高H=800mm，分格宽为B=3000mm。雨篷面板为3mm单层铝板。 所选用竖框型材的截面特性如下：

Ix——对x轴方向的惯性矩＝59.5cm4 Iy——对y轴方向的惯性矩＝34.64cm4 Wx——对x轴方向的抵抗矩＝17cm3

Wy——对y轴方向的抵抗矩＝13.86cm3 A0——截面面积＝896mm2 力学模型简图如下：

1.荷载计算

风荷载标准值为： Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo ＝2.246×2×.74×.45 ＝1.496KN／m2 重力荷载标准值为： Gk＝t·γ×3 ＝3·10-3·27×3

＝.243KN／m2

活荷载标准值为：Lk＝0.5KN／m2 雪荷载标准值：

根据《建筑结构荷载规范》第6节： Sk＝μr·So ＝2×0.4 ＝0.8 KN／m2

因雪荷载大于活荷载，且雪荷载与活荷载不同时组合，因此荷载组合时不考虑活荷载。 2.荷载工况 强度校核荷载工况：

荷载工况1 1.4×Wk-1.0×Gk=1.851 KN／m2 荷载工况2 1.2×Gk+1.4 Sk=1.412KN／m2 刚度校核荷载工况：

荷载工况3 1.0×Wk-1.0×Gk=1.253 KN／m2 荷载工况4 1.0×Gk+1.0×Sk=1.043KN／m2

3.强度计算

对比刚度荷载工况一和二，荷载工况一大于荷载工况二荷载，我们选取最危险荷载进行计算。

竖框所受线荷载为

q强度＝1.851×B＝1.851×0.8 ＝1.481KN／m

则按单跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为 M＝q强度·L2／8＝1.481×32／8

＝1.666KN·m （应该是梯形荷载） 式中： M——竖框承受的最大弯矩，KN·m； L——计算层间高 m。 M／(γ·W)≤fa

式中： M——竖框所受弯矩设计值(KN·m)； W——在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(cm3)； γ——塑性发展系数，取1.05；

fa——竖框材料的强度设计值，取215N／mm2。 则M／(γ·W)

＝103×1.666／(1.05×17) ＝93.33N／mm2 fa＝215 N／mm2

4.刚度计算

对比刚度荷载工况三和四，荷载工况三大于荷载工况四荷载，我们选取最危险荷载进行计算。

在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用组合值为 q刚度＝1.253×B＝1.253×0.8

＝1.002KN／m

按单跨简支梁计算，竖框产生的挠度按下式计算： f＝5q刚度·L4／384EI

取［f］＝3000/250＝3000／250＝12mm 由上式可知，竖框所需的最大挠度fmax为： fmax＝5q刚度L4／384E·Ix

＝5×1.002×34×108／384×206000×59.5 ＝8.62mm＜ f＝12 (mm) 所以矩形钢管满足规范要求。 第四节 雨棚钢架计算

标高6米，雨篷结构主梁截面为H型钢200×200×6×8，雨棚主梁悬挑4700mm，分格宽3000mm，铝板面板为3mm单层铝板，上下各一层，横梁为80×60×4矩形钢管，拉杆为φ70×4mm圆钢管。

1.荷载计算

风荷载标准值 Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo ＝2.246×2×.74×.45 ＝1.496KN／m2 重力荷载标准值 GK=t×γ铝×3

＝6×28×3/1000 ＝0.504 KN／m2

活荷载标准值为： Lk＝0.5KN／m2 雪荷载

根据《建筑结构荷载规范》第6节： Sk＝μr·So ＝2×0.4 ＝0.8 KN／m2

因雪荷载大于活荷载，且雪荷载与活荷载不同时组合，因此荷载组合时不考虑活荷载。 三种荷载的线荷载标准值为： WL= Wk×B=1.496×3=4.488KN／m GL= GK×B=0.504×3=1.512KN／m SL= Sk×B=0.8×3=2.4KN／m

2.荷载工况

强度校核荷载工况：

荷载工况1 1.4×W L-1.0×GL=4.771 KN／m 荷载工况2 1.2×GL+1.4 ×SL=5.174 KN／m 刚度校核荷载工况：

荷载工况3 1.0×WL-1.0×GL=2.976 KN／m

荷载工况4 1.0×GL+1.0×SL= 3.912 KN／m

3.强度校核

荷载工况1

建立雨篷钢结构ansys计算模型，施加荷载工况一点荷载如下图所示：

经过计算雨棚钢结构在荷载工况一作用下雨篷的应力如下图所示：

从图中可以看出雨篷结构最大应力发生在主梁上σmax

=29.796MPa，根据钢结构设计规范可知此钢结构的许用应力215MPa，σmax =29.796MPa<215MPa,所以雨篷钢结构结构强度满足规范要求。

在ansys模型中提取拉杆的应力如下图所示：

提取荷载工况一下的支反力：

NODE FX FY FZ MX MY MZ

1 24.517 13527. -8650.3 （主梁） 51 -70.027 14080. -8665.2 （主梁） 141 86.387 14034. -8659.1 （主梁） 191 4.1974 14000. -8650.4 （主梁） 241 -77.520 14035. -8660.7 （主梁） 291 77.520 14035. -8660.7 （主梁） 301 -4.1974 14000. -8650.4 （主梁） 351 -86.387 14034. -8659.1 （主梁） 401 70.027 14080. -8665.2 （主梁） 451 -24.517 13527. -8650.3 （主梁） 1285 10453. -22597. -27920. （拉杆） 1288 2.3702 -33870. -41867. （拉杆） 1292 -2.3702 -33870. -41867. （拉杆） 1296 -10453. -22597. -27920. （拉杆） 主梁支反力为：FY=14KN FZ=8.7KN

拉杆支座反力为： FY=33.9KN FZ=41.9KN

荷载工况2：

建立雨篷钢结构的ansys计算模型，施加荷载工况二的点荷载如下图所示：

经过计算在荷载工况二作用下雨篷结构应力如下图所示

从图中可以看出此雨篷钢结构最大应力发生在主梁上为σmax =31.84MPa，根据规范许用应力为215MPa, σmax =31.84MPa<215MPa，所以雨篷钢结构强度满足规范要求。

提取拉杆应力如下图所示：

提取荷载工况二下的支反力：

NODE FX FY FZ MX MY MZ

1 -47.611 -10441. 9380.9 （主梁） 51 76.633 -9979.7 9397.3 （主梁） 141 -94.314 -9963.6 9390.4 （主梁） 191 -4.8444 -9989.3 9381.1 （主梁） 241 83.963 -9962.2 9392.2 （主梁） 291 -83.963 -9962.2 9392.2 （主梁） 301 4.8444 -9989.3 9381.1 （主梁） 351 94.314 -9963.6 9390.4 （主梁） 401 -76.633 -9979.7 9397.3 （主梁） 451 47.611 -10441. 9380.9 （主梁） 1285 -11336. 25416. 30278. （拉杆） 1288 -2.3154 38129. 45404. （拉杆） 1292 2.3154 38129. 45404. （拉杆） 1296 11336. 25416. 30278. （拉杆） 主梁支座反力： FY=-10KN FZ=9.4KN 拉杆支座反力：FY=38.2KN FZ=45.5KN

4.刚度校核

荷载工况3

建立雨篷钢结构的ansys计算模型，施加荷载工况三的点荷载如下图所示：

经过计算在荷载工况3作用下钢结构变形如下图所示

从图中可以看出雨篷结构的最大挠度为1.63mm。此最大挠度发生在主梁上，根据玻璃幕墙工程技术规范钢梁许用挠度限值为f=1.63mm＜3800/250＝15.2mm，因此雨篷结构刚度满足规范要求。 荷载工况4：

建立雨篷钢结构ansys计算模型，施加荷载工况四的点荷载如下图所示：

经过计算在荷载工况4作用下雨篷钢结构变形如下图所示

从图中可以看出雨篷结构的挠度为2.129mm。最大挠度发生在主梁上，根据玻璃幕墙工程技术规范横梁挠度限值为f=2.129mm＜3800/250＝15.2mm，因此雨篷结构刚度满足规范要求。

5.压杆稳定计算

在荷载工况二下拉杆受拉，在荷载工况一下拉杆受压，所以提取在工况一的荷载条件下提取拉杆的应力如下图所示：

从图中可以看出在工况1载作用下拉杆受压，最大压应力为25.178MPa。

拉杆截面为φ70×4mm圆钢管，拉杆的最大长度为5255mm。拉杆的截面属性如下图所示：

拉杆截面的回转半径：

ix?IxA?453256829.38?23.38mm

拉杆截面的长细比：

?x?由于?xlix?>?1525523.38?100?224.76

?247.82,根据欧拉公式φ70×4mm圆钢管拉杆截

面的临界压应力为：

?cr??E?x22???206?10224.76?102296?40.25MPa

从图中可以看出拉杆的最大压应力为25.178MPa。σmax＝25.178MPa小于?cr

?40.25MPa，因此雨棚的拉杆的稳定性满足规范要求。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5dl6.html