自行车棚计算书.doc

车棚设计计算书
一、 计算引用的规范
1、 建筑结构荷载规范 GB50009-2001
二、 基本参数
1、 车棚工程所在地区：山东烟台地区
2、 地面粗糙度分类等级：
按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中分类标准，本车棚按C类地区（指有密集建筑群的城市市区）考虑。
三、 车棚荷载计算
1、 车棚的荷载作用说明：
车棚承受的荷载包括；自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。
（1） 自重：
（2） 风荷载：是垂直于车棚表面的荷载，按GB50009采用；
（3） 雪荷载：是指车棚水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；
（4） 活荷载：是指车棚水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用；
在实际工程的车棚结构计算中，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)
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+=βgz μz μs+ W0 ...........7.1.1-2
WK-=βgz μz μs-W0
上式中：
WK+：正风压下作用在车棚上的风荷载标准值（MPa）；
WK-：负风压下作用在车棚上的风荷载标准值（MPa）；

Z：计算点标高：2.68m；
βgz：瞬时风压的阵风系数；
本车棚为
所以μs的取值为-0.8，+0.6计算车棚的风载荷。
根据本车棚的用途及GB50009规范，本车棚为
B类场地：βgz=0.89*(K+2μf ) 其中：μf =0.5*（Z/10）-0.16
其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数
根据场地类型，按以下公式计算：
B类场地：μz=（Z/10）0.32
当Z<10m时，取Z=10m；
μs：局部风压体型系数，对于车棚结构，按规范，计算正风压时，取μs+=0.6；计算负风压时，取μs-=-0.8；
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，山东烟台地区取0.55Pa；
WK+=βgz μz μs+ W0=2.3765*0.7363*0.6*0.00055=0.00057744MPa
WK-=βgz μz μs- W0=2.3765*0.7363*0.8*0.00055=0.000769919MPa
3、 风荷载设计值计算：
W+： 正风压作用下作用在车棚上的风载设计值（MPa）；
WK+：正风压作用下作用在车棚上的风载标准值（MPa）；
W-： 负风压作用下作用在车棚上的风载设计值（MPa）；
WK-：负风压作用下作用在车棚上的风载标准值（MPa）；
W+=1.4*WK+=1.4*0.00057744=0.000808416MPa
W-=1.4*WK-=1.4*0.000769919=0.001077887MPa

4、 雪荷载标准值计算：
SK：作用在车棚上的雪荷载标准值（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。
按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）公式6.1.1屋面雪荷载标准值为：
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）；
根据本设计的与GB50009的规范要求，车棚顶为拱形屋面，
取：

μr：屋面积雪分布系数，按照上述μr取值为1.0。
屋面水平投影面上的雪载荷标准值，根据GB50009的规范要求应按照以下式计算：
SK=μr*S0
SK：作用在车棚上的雪荷载标准值（KN/㎡）
S0：基本雪压，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009取值，山东烟台地区50年一遇最大积雪的自重：0.4Pa（KN/㎡）
μr：屋面积雪分布系数，按表6.2.1[GB50009-2001]，为1.0。
按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
SK=μr*S0=1.0*0.4=0.4Pa（KN/㎡）

6、 车棚屋面活荷载设计值：
Q：车棚屋面活荷载设计值（MPa）；
QK：车棚屋面活荷载标准值取：500N/m2；
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、 车棚构件恒荷载设计值：
G+：正压作用下车棚构件恒荷载设计值（MPa）；
G-：负压作用下车棚构件恒荷载设计值（MPa）；
GK：车棚结构平均自重取0.0004MPa；
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*0.0004=0.00048MPa
G-=GK=0.0004MPa
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
=0.0004+0.0003062+0.7*0.0005=0.001056MPa
S+=G++W++0.7Q
=0.00048+0.0004287+0.7*0.0007=0.0013987MPa
（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-=0.0004+0.001225=0.001625MPa
S-=G-+W-=0.0004+0.001715=0.002115MPa
（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（负风压情况下出现）：
SK-=0.001625MPa
S-=0.002115MPa
梁的抗弯强度计算：
抗弯强度应满足：NL/A+Mmax/ γW≤f
上式中：NL：梁受到的轴力（N）；
A：梁的截面面积（mm2）；
Mmax：悬臂梁最大弯矩设计值（N*mm）；
W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；
γ：塑性发展系数，取1.05；
f：材料的抗弯强度设计值，取215MPa；
则：NL=Pctgα=3940.394N
NL/A+Mmax/ γW=3940.394/5472+1912017.5/1.05/649800
=3.522MPa≤f=215MPa
悬臂梁抗弯强度满足要求！
4.4拉杆的抗拉（压）强度计算：
校核依据：
对于受拉杆件，校核：N/A≤f
对于受压杆件，需要进行稳定性计算，校核：N/φA≤f
其中：
φ：轴心受压柱的稳定系数，查表6.3.8[102-2003]及表C.2[GB50017-2003]取值：
i：截面回转半径，i=（I/A）0.5；
λ：构件长细比，不宜大于250，λ=L/i；
因为风荷载是负风压荷载，所以拉杆是随拉力的。
校核依据：N/A≤215MPa
N/A=4549.278/703=6.471MPa≤215MPa
拉杆的抗拉强度满足要求！
4.5梁的挠度计算：
主梁的最大挠度可能在2点出现，其一是C点，另一点可能在AB段之间，下面分别计算：
（1） C点挠度的验算：
dfp：集中力作用下的C点挠度（mm）；
dfq：均匀荷载作用下的C点挠度（mm）；
dfc：组合荷载作用下的C点挠度（mm）；
dfp=Pb2L(3-b/L)/6EI=0.575mm
dfq=qL4/8EI=0.638mm
dfc=|dfp-dfq|=0.063mm
df,lim：按规范要求，悬臂杆件的挠度限值（mm）；
df,lim=2L/250=24mm
dfc==0.063mm≤df,lim=24mm
悬臂梁杆件C点的挠度满足要求！
（2） AB段最大挠度的验算：
dfx：悬臂梁AB段挠度计算值（mm）；
x：距固定端距离为x处（最大挠度处）；
经过计算机的优化计算，得：
x==500mm
dfx=|qL4(3-4x/L+(x/L)4/24EI-Pb3*(2-3*(x-a)/b+(x-a)3/b3)/6EI|
=0.054mm
dfx==0.054mm≤df,lim=24mm悬臂梁杆件AB段的挠度满足要求！