钢结构雨棚设计计算报告书.doc

钢构造雨棚设计计算书一、计算根据： 1.建筑构造荷载规范 2钢构造设计规范GB50017- 3玻璃幕墙工程技术规范 4建筑抗震设计规范 二、计算基本参数： 1本工程位于深圳市，基本风压0=0.700(kN/m2)，考虑到构造重要性,按50年一遇考虑乘以系数1.1，故本工程基本风压=1.1x0.7=0.77(kN/m2)。 2. 地面粗糙度类别按C类考虑，风压高度变化系数取5.0米处（标高最高处），查下页表1-1知，该处风压高度变化系数为：mz=0.74。根据玻璃幕墙工程技术规范，风荷载体形系数，对于挑檐风荷载向上取s=2.0，瞬时风压阵风系数z=2.25 。 3. 本工程耐火级别一级，抗震设防七度。三、构造受力分析 该处雨棚是以钢架作为承重构造悬臂体系。四、设计荷载拟定原则: 作用于垂直雨棚平面荷载重要是风荷载、地震作用及雨棚构造自重，其中风荷载引起效应最大。 在进行雨棚构件、连接件承载力计算时，必要考虑各种荷载和作用效应分项系数，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时，各分项系数均取1.0，即采用其原则值。1、风荷载依照玻璃幕墙工程技术规范，垂直于雨棚平面上风荷载原则值，按下列公式(1.1)计算：W k = bz ms mz Wo (1.1)式中：W k -风荷载原则值 (kN/m2)； bz-瞬时风压阵风系数；z=2.25 ms-风荷载体型系数；向上取s=2.0 mz-风荷载高度变化系数，并与建筑地区类别关于；按建筑构造荷载规范GBJ9-87取值； W o-基本风压(kN/m2) 按技术规定W o =1.1x0.700=0.770(kN/m2)按玻璃幕墙工程技术规范规定，进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，风荷载分项系数应取w= 1.4表1-1高度(m)mz(C类)50.74100.74150.74200.85即风荷载设计值为：W= WWK = 1.4W K (1.2)2、地震作用雨棚平面外地震作用原则值计算公式如下：qEK = (1.3)雨棚平面内地震作用原则值计算公式如下：PE = (1.4)式中，qEK为垂直雨棚平面分布地震作用；(kN/m2) PE为平行于雨棚平面集中地震作用；(kN) bE为地震动力放大系数；取bE=3.0 amax为水平地震影响系数最大值；取amax=0.08（7度抗震设计） G为幕墙构造自重(kN) 为单位面积幕墙构造自重(kN/m2) ；取=0.4kN/m2按规范规定，地震作用分项系数取E= 1.3，即地震作用设计值为：qE=EqEK = 1.3 qEK (1.5)3、雨棚构造自重按规范规定，幕墙构造自重分项系数取G=1.2。4、荷载组合按规范规定对作用于雨棚同一方向上各种荷载应作最不利组合。对垂直于雨棚平面上荷载，其最不利荷载组合为：WK合=1.0 WK + 0.6 qEK - 1.0qGk (1.6)W合=1.0 W + 0.6 qE - 1.0qG (1.7)其中，WK合为组合荷载原则值(kN/m2)； W合 为组合荷载设计值(kN/m2)。五 、计算部位选用及荷载拟定 该雨棚最不利位置为标高5.0m处，按该处雨棚平面布置，取出一种纵向计算单元，如图一阴影某些所示。1. 水平荷载该雨棚可以简化为一悬臂板，故可以忽视水平方向荷载。2. 竖直荷载2.1恒荷载 雨棚构造自重：qGK=0.4KN/m2 qG=1.20.4=0.48KN/m2 2.2活荷载 垂直方向对构造产生作用活荷载仅有风荷载。 依照公式(1.1)(1.4)可得： 仅考虑风荷载向上： W k = bz ms mz Wo =2.2520.741.1 =2.564KN/m2 W=1.4WK=3.59KN/m22.3作用 地震作用：qEk=3.00.6=0.144KN/m2 qE=1.3X0.144=0.188KN/m2六 、荷载组合 竖直方向原则值：W合K=2.564+0.60.144-0.4=2.25KN/m2设计值：W合=3.59+0.60.188-0.48=3.223KN/m2七 、雨棚钢架计算 1、荷载拟定 由图一所示计算单元知，计算单元宽度为2180mm。经受力分析及简化，取上图所示力学模型计算。q= W合B=3.2232.18=7.03KN/m此外雨棚上方大玻璃幕墙（顶部标高9.5米,分格高度为4.5米）传给雨棚钢梁均布荷载为q1 W k = bz ms mz Wo =2.251.50.741.1 =1.923KN/m2 W=1.4WK=2.692KN/m2 qEk=3.00.6=0.144KN/m2 qE=1.3X0.144=0.188 KN /m2 W合=2.692+0.60.188=2.805 KN /m2 q1= W合H/2=2.8054.5/2=6.31KN/m2、强度校核 在软件ROBOT中建立上图所示力学模型。 此力学模型节点编号、杆件编号见下图。（1） 计算参数此力学模型受力：CaseLoad TypeListLoad Values1self-weight1to7PZ Negative1uniform load2to7PZ=7.03(kN/m)1uniform load1PY=6.31(kN/m)型材截面特性：Section NameBar ListAX (mm2)AY (mm2)AZ (mm2)IX (mm4)IY (mm4)IZ (mm4)300X12113824.0006624.0006624.000.000.000.000180X100X82to74224.0001344.0002624.00015175695.51517723392.0006899712.000 杆件参数： BarNode 1Node 2SectionMaterialLength (m)Gamma (Deg)Type 112300X12STEEL10.900.0N/A 234180X100X8STEEL2.500.0N/A 356180X100X8STEEL2.500.0N/A 478180X100X8STEEL2.500.0N/A 5910180X100X8STEEL2.500.0N/A 61112180X100X8STEEL2.500.0N/A 71314180X100X8STEEL2.500.0N/A 节点参数： NodeX (m)Y (m)Z (m)Support CodeSupport 1-11279.006924.120.0xxxxxxFixed 2-11268.106924.120.0xxxxxxFixed 3-11278.906924.120.0 4-11278.906921.620.0 5-11274.646924.120.0 6-11274.646921.620.0 7-11276.826924.120.0 8-11276.826921.620.0 9-11270.286924.120.0 10-11270.286921.620.0 11-11272.466924.120.0 12-11272.466921.620.0 13-11268.206924.120.0 14-11268.206921.620.0(2)成果输出 支座反力： Node/CaseFX (kN)FY (kN)FZ (kN)MX (kNm)MY (kNm)MZ (kNm) 1/10.00-34.39-44.3262.8063.93-62.47 2/10.00-34.39-44.3262.80-63.9362.47 Case 1DL1 Sum of Val.0.00-68.78-88.65125.60-0.000.00 Sum of Reac.0.00-68.78-88.65-613681.96-999374.67775383.50 Sum of forc.0.068.7888.65613681.96999374.67-775383.50 Check Val.0.000.00-0.00-0.00-0.00-0.00 Precision2.23250e-0142.04358e-028 杆件内力： BarFX (kN)FZ (kN)MY (kNm) 1 / MAX0.0044.3263.93 1 / MIN-0.00-44.3263.93 2 / MAX-0.00-0.0020.93 2 / MIN-0.00-16.750.00 3 / MAX-0.00-0.0020.93 3 / MIN-0.00-16.750.00 4 / MAX0.0-0.0020.93 4 / MIN0.0-16.750.00 5 / MAX0.00.020.93 5 / MIN0.0-16.750.00 6 / MAX0.0-0.0020.93 6 / MIN0.0-16.750.00 7 / MAX0.000.0020.93 7 / MIN0.00-16.750.00 节点位移： Node/CaseUX (mm)UZ (mm)RY (Deg) 1/10.00.00.0 2/10.00.00.0 3/1-0.00000.0079-0.0 4/10.38529.6575-0.0 5/1-0.00005.6723-0.0 6/12.072124.5302-0.0 7/1-0.00002.5222-0.1 8/14.144321.7571-0.1 9/1-0.00002.52220.1 10/1-4.144321.75710.1 11/1-0.00005.67230.0 12/1-2.072124.53020.0 13/1-0.00000.00790.0 14/1-0.38529.65750.0 此力学模型节点应力极值： S max (N/mm2)S min (N/mm2)S max(My) (N/mm2)S min(My) (N/mm2)Fx/Ax (N/mm2) MAX106.30-0.00106.30-0.000.00 Bar52477 Node9471414 Case11111 MIN0.00-106.300.00-106.30-0.00 Bar33743 Node651476 Case11111 (3)成果分析 节点位移分析: 由节点位移输出成果可知，变形重要发生在Z轴方向，构造最大变形在杆件3及杆件6杆端(即6节点处及12节点处)，Umax=24.5302mm。依照规范对钢骨料刚度规定，钢骨料最大容许挠度不不不大于L/200(对于悬臂梁L为悬伸长度2倍),即 Umax=24.5302mm25mm故构造挠度能满足规定。 应力极值分析 由节点应力极值表可知，应力绝对值最大值： max=106.30 N/mm2 可见： 故构造强度能满足规定。