雨棚计算书

西安创联电气801B生产大楼

设 玻璃雨蓬

计 计 算

深圳茂华装饰工程有限公司二○○九年十月

书

西安创联电气生产大楼玻璃雨蓬设计计算书

钢结构雨蓬设计计算书

一、计算引用的规范、标准及资料 1.幕墙设计规范：

《建筑幕墙》 JG3035-1996 《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003 《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-2001 《点支式玻璃幕墙工程技术规程》 CECS127-2001 《全玻璃幕墙工程技术规程》 DBJ/CT014-2001 2.建筑设计规范：

《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 《钢结构设计规范》 GB50017-2003 《冷弯薄壁型钢结构设计规范》 GB50018-2002 3.玻璃规范：

《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2003 《普通平板玻璃》 GB4871-1995 《浮法玻璃》 GB11614－1999 《钢化玻璃》 GB/T9963-1998 《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB/T17841-1999 《建筑用安全玻璃 防火玻璃》 GB15763.1-2001 《中空玻璃》 GB/T11944-2002 《夹层玻璃》 GB9962-1999 4.钢材规范：

《碳素结构钢》 GB/T700-1988 《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999 《合金结构钢》 GB/T3077-1999 《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》 GB/T4239-1991 《高耐候结构钢》 GB/T4171-2000 《焊接结构用耐候钢》 GB/T4172-2000 《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-1994

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《碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》 GB/T912-1989 《碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》 GB/T3274-1988 《结构用无缝钢管》 JBJ102 5.《建筑结构静力计算手册》 (第二版) 6.土建图纸：

二、基本参数 1.雨蓬所在地区： 西安地区； 2.地面粗糙度分类等级：

按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

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类地区考虑。 三、雨蓬荷载计算

1.玻璃雨蓬的荷载作用说明：

玻璃雨蓬承受的荷载包括：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500N/m估算： (2)风荷载。是垂直作用于雨蓬表面的荷载，按GB50009采用； (3)雪荷载。是指雨蓬水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；

(4)活荷载。是指雨蓬水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m采用；

在实际工程的雨蓬结构计算中，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： Sk+=1.35Gk+0.6×1.4wk+0.7×1.4Sk(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： Sk+=1.2Gk+1.4×wk+0.7×1.4Sk(或Qk)

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B：考虑负风压时：

按下面公式进行荷载组合： Sk-=1.0Gk+1.4wk 2.风荷载标准值计算：

按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：

wk+=βgzμzμs+w0 ……7.1.1-2[GB50009-2001] wk-=βgzμzμs-w0 上式中：

wk+：正风压下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)； wk-：负风压下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：5.4m； 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: 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) B类场地: βgz=0.89×(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)

-0.16

-0.12

C类场地: βgz=0.85×(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)

-0.22

D类场地: βgz=0.80×(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)对于C类地区，5.4m高度处瞬时风压的阵风系数： βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10) μz：风压高度变化系数；

根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: μz=1.379×(Z/10)

0.24

-0.22

-0.3

))=2.279

当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地: μz=(Z/10)

0.32

当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地: μz=0.616×(Z/10)

0.44

当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m； D类场地: μz=0.318×(Z/10)

0.60

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当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m； 对于C类地区，5.4m高度处风压高度变化系数： μz=0.616×(Z/10)

0.44

=0.4697

μs：风荷载体型系数，对于雨蓬结构，按规范，计算正风压时，取μs+=1.0；计算负风压时，取μs-=-2.0；

w0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，西安地区取0.00035MPa； wk+=βgzμzμs+w0

=2.279×0.4697×1.0×0.00035 =0.000375MPa wk-=βgzμzμs-w0

=2.279×0.4697×2.0×0.00035 =0.00075MPa 3.风荷载设计值计算：

w+：正风压作用下作用在雨蓬上的风荷载设计值(MPa)； wk+：正风压作用下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)； w-：负风压作用下作用在雨蓬上的风荷载设计值(MPa)； wk-：负风压作用下作用在雨蓬上的风荷载标准值(MPa)； w+=1.4×wk+ =1.4×0.000375 =0.000525MPa w-=1.4×wk- =1.4×0.00075 =0.00105MPa 4.雪荷载标准值计算：

Sk：作用在雨蓬上的雪荷载标准值(MPa)

S0：基本雪压，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取值，西安地区50年一遇最大积雪的自重:0.00025MPa.

μr：屋面积雪分布系数，按表6.2.1[GB50009-2001]，为1.0。

根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为：

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Sk=μr×S0 =1.0×0.00025 =0.00025MPa 5.雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4×Sk =1.4×0.00025 =0.00035MPa 6.雨蓬面活荷载设计值：

Q：雨蓬面活荷载设计值(MPa)； Qk：雨蓬面活荷载标准值取：500N/m Q=1.4×Qk

=1.4×500/1000000 =0.0007MPa

因为Sk≤Qk，所以计算时活荷载参与正压组合！ 7.雨蓬构件恒荷载设计值：

G+：正压作用下雨蓬构件恒荷载设计值(MPa)； G-：负压作用下雨蓬构件恒荷载设计值(MPa)； Gk：雨蓬结构平均自重取0.0005MPa；

因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以： G+=1.2×Gk =1.2×0.0005 =0.0006MPa G-=Gk =0.0005MPa 8.选取计算荷载组合： (1)正风压的荷载组合计算：

Sk+：正风压作用下的荷载标准值组合(MPa)； S+：正风压作用下的荷载设计值组合(MPa)； Sk+=Gk+wk++0.7Qk

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=0.00123MPa S+=G++w++0.7Q =0.00172MPa (2)负风压的荷载组合计算：

Sk-：负风压作用下的荷载标准值组合(MPa)； S-：负风压作用下的荷载设计值组合(MPa)； Sk-=Gk+wk- =0.00125MPa S-=G-+w- =1.0Gk+1.4wk =0.00155MPa (3)最不利荷载选取：

Sk：最不利荷载标准值组合(MPa)； S：最不利荷载设计值组合(MPa)；

按上面2项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)： Sk=0.00123MPa S=0.00172MPa

四、雨蓬杆件计算 基本参数：

1：计算点标高：5.4m； 2：力学模型：悬臂梁； 3：荷载作用：均布荷载； 4：悬臂长度：a=3200mm； 5：分格宽度：B=1600mm；

6：玻璃板块配置：夹层玻璃6+6mm；

7：悬臂梁材质：Q235；

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本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

1.悬臂梁的受力分析： (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/mm)； 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

=0.00123×1600 =1.968N/mm q=SB

=0.00172×1600 =2.752N/mm

(2)雨蓬杆件截面最大弯矩(根部处)的弯矩设计值计算： M：悬臂梁弯矩设计值(N·mm)；

q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)； a:悬臂长度(mm)； M=qa/2

=2.752×3200/2 =14090240N·mm

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2.选用材料的截面特性： 选用H300*100*5*7

材料的抗弯强度设计值：f=215MPa 材料弹性模量：E=206000MPa 主力方向惯性矩：I=39800200mm

主力方向截面抵抗矩：W=265330mm 材料面积矩：Sx=153670mm 材料截面面积：S=2830㎜ 塑性发展系数：γ=1.05 3.梁的抗弯强度计算：

按悬臂梁抗弯强度公式,应满足： M/γW≤f 上式中：

M：悬臂梁的弯矩设计值(N·mm)； W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm)； γ：塑性发展系数，取1.05；

f：材料的抗弯强度设计值，取215MPa； 则：

M/γW=14090240/1.05/265330 =50.58MPa≤215MPa 悬臂梁抗弯强度满足要求。 4.梁的挠度计算：

qk：组合荷载作用下的线荷载集度标准值(按矩形分布)(N/mm)； E：材料的弹性模量(MPa)； I：材料的惯性矩(mm)； a：悬臂长度(mm)；

df：悬臂杆件的挠度计算值(mm)；

df,lim：按规范要求，悬臂杆件的挠度限值(mm)； df,lim=a/125=25.6mm

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df=qka/8EI

=1.968×3200/(8×206000×39800200) =3.146mm

df=3.146mm≤df,lim=25.6mm 悬臂梁杆件的挠度满足要求! 五、雨蓬焊缝计算 基本参数：

1：焊缝高度：hf=8mm；

2：焊缝有效截面抵抗矩：W=393000mm； 3：焊缝有效截面积：A=4700mm； 1.受力分析： V：剪力(N) a：悬臂长度(mm)： B：分格宽度(mm)； M：弯矩(N·mm) V=SaB

=0.00172×3200×1600 =8806.4N M=14090240N·mm 2.焊缝校核计算： 校核依据： ((σf/βf)+τ上式中：

σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；

τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ff：角焊缝的强度设计值(MPa)； ((σf/βf)+τ

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20.5f

w

2

20.5f

2

3

4

4

)≤ff 7.1.3-3[GB50017-2003]

w

)

20.5

=((M/1.22W)+(V/A))

=((14090240/1.22/393000)+(8806.4/4700))

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