1、荷载规范钢结构雨篷计算书3 雨篷杆件计算 3d3计算钢结构雨篷设计计算书11 基本参数11.1 雨篷所在地区： 浙江余姚地区；11.2 地面粗糙度分类等级： 按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 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； 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B类地形考虑。12 雨篷荷载计算12.1 玻璃雨篷的荷载作用说明：玻璃雨篷承受的荷载包括：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400N
2、/m2估算：(2)风荷载：是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采用；(3)雪荷载：是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用； 在实际工程的雨篷结构计算中，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+0.61.4wk+0.71.4Sk(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+1.4wk+0.71.4Sk(或Qk) B：考虑负
3、风压时： 按下面公式进行荷载组合： Sk-=1.0Gk+1.4wk12.2 风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)计算： wk+=gzzs1+w0 8.1.1-2GB50009-2012 wk-=gzzs1-w0上式中： wk+：正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)； wk-：负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：5m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： 按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)表8.6.1查表：对于B类地形，5m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=1.7 z
4、：风压高度变化系数；按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)表8.2.1查表： s1：局部风压体型系数，对于雨篷结构，按规范，计算正风压时，取s1+=2；计算负风压时，取s1-=-2.0； 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于25m2时，局部风压体型系数s1(25)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 在上式中：当A25m2时取A=25m2；当A1m2时取A=
5、1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行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，浙江余姚地区取0.00050MPa；(1)计算龙骨构件的风荷载标准值： 龙骨构件的从属面积： A=1.31.5=1.95m2 LogA=0.29 sA1+(A)=s1+(1)+s1+(25)-s1+(1)logA/1.4 =2+20.8-10.29/1.4=1.917 sA1-(A)=s1-(1)+s1-(25)-s1-(1)logA/1.4 =1.917 wkA+=gzzsA1+w0 =1.711.9170.00050 =0.001629MPa wkA-=gzzs
6、A1-w0 =1.711.9170.00050 =0.001629MPa(2)计算面板部分的风荷载标准值： 面板构件的从属面积： A=1.31.5=1.95m2 LogA=0.29 sB1+(A)=s1+(1)+s1+(25)-s1+(1)logA/1.4 =1.917 sB1-(A)=s1-(1)+s1-(25)-s1-(1)logA/1.4 =1.917 wkB+=gzzsB1+w0 =1.711.9170.00050 =0.001629MPa wkB-=gzzsB1-w0 =1.711.9170.00050 =0.001629MPa风荷载设计值计算： wA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上
7、的风荷载设计值(MPa)； wkA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA+=1.4wkA+ =1.40.001629MPa =0.002806MPa wA-=1.4wkA- =1.40.001629MPa =0.002806MPa wB+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)； wkB+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)； wB-：负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)； wkB-：负风压作
8、用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)； wB+=1.4wkB+ =1.40.001629MPa =0.002806MPa wB-=1.4wkB- =1.40.001629MPa =0.002806MPa12.3 雪荷载标准值计算： Sk：作用在雨篷上的雪荷载标准值(MPa) S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001取值，浙江余姚地区50年一遇最大积雪的自重：0.0004MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2001，为2.0。 根据GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =2.00.0004 =0.0008MPa12.4
9、 雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40.0008 =0.00112MPa12.5 雨篷面活荷载设计值： Q：雨篷面活荷载设计值(MPa)； Qk：雨篷面活荷载标准值取：500N/m2 Q=1.4Qk =1.4500/1000000 =0.0007MPa 因为SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！12.6 雨篷构件恒荷载设计值： G+：正压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa)； G-：负压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa)； Gk：雨篷结构平均自重取0.0004MPa； 因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以： G+=1.2Gk =1.20.0
10、004 =0.00048MPa G-=Gk =0.0004MPa12.7 选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算： SkA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)；SkA+=Gk+wkA+0.7Qk=0.0004+0.001629+0.70.0005 =0.002379MPa SA+=G+wA+0.7Q=0.00048+0.002806+0.70.0007 =0.003776MPa SkB+：正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)； SB+：正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)； SkB+=Gk+wkB+0.7
11、Qk =0.002379MPa SB+=G+wB+0.7Q =0.003776MPa(2)负风压的荷载组合计算： SkA-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA-=Gk+wkA-=0.0004+(-0.001629) =-0.00123MPa SA-=G-+wA- =1.0Gk+1.4wkA-=0.0004+(-0.002806) =-0.002406MPa SkB-：负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)； SB-：负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)； SkB-=Gk+wkB- =-0.00123MPa
12、 SB-=G-+wB- =1.0Gk+1.4wkB- =-0.002406MPa13 雨篷杆件计算3.1、设计依据 冷弯薄壁型钢结构技术规范 （GB50018-2002） 建筑结构荷载规范 （GB50009-2012） 建筑抗震设计规范 （GB50011-2010） 建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011） 钢结构焊接规范 （GB50661-2011） 钢结构高强度螺栓连接的设计，施工及验收规程（JGJ82-2011）3.2、计算简图 计算简图 (圆表示支座，数字为节点号) 节点编号图 单元编号图3.3、几何信息 各节点信息如下表：节点号x坐标(m)y坐标(m)z坐标(m)x向约束y
13、向约束z向约束绕x约束绕y约束绕z约束1-0.050-6.5165.000 21.450-6.5165.0003-0.050-5.2165.000 41.450-5.2165.0005-0.050-3.9165.000 61.450-3.9165.0007-0.050-2.6165.000 81.450-2.6165.0009-0.050-1.3165.000 101.450-1.3165.00011-0.050-0.0165.000 121.450-0.0165.000 各单元信息如下表：单元号截面名称长度(m)面积(mm2)绕2轴惯性矩(x104mm4)绕3轴惯性矩(x104mm4)绕2轴
14、计算长度系数绕3轴计算长度系数i节点释放j节点释放1矩120x80x6.01.50021632154061.0001.000-2矩120x80x6.01.50021632154061.0001.000-3矩120x80x6.01.50021632154061.0001.000-4矩120x80x6.01.50021632154061.0001.000-5矩120x80x6.01.50021632154061.0001.000-6矩120x80x6.01.50021632154061.0001.000-7矩120x80x6.01.30021632154061.0001.000R1 R2 R3R2
15、 R38矩120x80x6.01.30021632154061.0001.000R1 R2 R3R2 R39矩120x80x6.01.30021632154061.0001.000R1 R2 R3R2 R310矩120x80x6.01.30021632154061.0001.000R1 R2 R3R2 R311矩120x80x6.01.30021632154061.0001.000R1 R2 R3R2 R3 3.4、荷载与组合 结构重要性系数： 1.003.4.1. 节点荷载 (1) 节点荷载汇总表(力：kN；弯矩：kN.m) (2) 节点荷载图(力：kN；弯矩：kN.m)3.4.2. 单元荷
16、载 (1) 单元荷载汇总表(力：kN；分布力：kN/m；弯矩：kN.m；分布弯矩：kN.m/m)第 0 工况单元荷载表单元号工况号类型方向Q1Q2X1X210三角形荷载Z-0.30.01.51.520三角形荷载Z-0.50.01.51.530三角形荷载Z-0.50.01.51.540三角形荷载Z-0.50.01.51.550三角形荷载Z-0.50.01.51.560三角形荷载Z-0.30.01.51.570三角形荷载Z-0.60.00.61.380三角形荷载Z-0.60.00.71.390三角形荷载Z-0.60.00.61.3100三角形荷载Z-0.60.00.71.3110三角形荷载Z-0.
17、60.00.61.3第 1 工况单元荷载表单元号工况号类型方向Q1Q2X1X211三角形荷载Z-0.30.01.51.521三角形荷载Z-0.70.01.51.531三角形荷载Z-0.60.01.51.541三角形荷载Z-0.70.01.51.551三角形荷载Z-0.70.01.51.561三角形荷载Z-0.30.01.51.571三角形荷载Z-0.80.00.61.381三角形荷载Z-0.80.00.71.391三角形荷载Z-0.80.00.61.3101三角形荷载Z-0.70.00.71.3111三角形荷载Z-0.70.00.61.3第 2 工况单元荷载表单元号工况号类型方向Q1Q2X1X
18、212三角形荷载Z-1.1-0.01.50.022三角形荷载Z-2.1-0.01.50.032三角形荷载Z-2.1-0.01.50.042三角形荷载Z-2.1-0.01.50.052三角形荷载Z-2.1-0.01.50.062三角形荷载Z-1.1-0.01.50.072三角形荷载Z-2.4-0.00.60.082三角形荷载Z-2.4-0.00.70.092三角形荷载Z-2.4-0.00.60.0102三角形荷载Z-2.4-0.00.70.0112三角形荷载Z-2.4-0.00.60.0第 4 工况单元荷载表单元号工况号类型方向Q1Q2X1X214三角形荷载Z-1.1-0.01.50.024三角
19、形荷载Z-2.1-0.01.50.034三角形荷载Z-2.1-0.01.50.044三角形荷载Z-2.1-0.01.50.054三角形荷载Z-2.1-0.01.50.064三角形荷载Z-1.1-0.01.50.074三角形荷载Z-2.4-0.00.60.084三角形荷载Z-2.4-0.00.70.094三角形荷载Z-2.4-0.00.60.0104三角形荷载Z-2.4-0.00.70.0114三角形荷载Z-2.4-0.00.60.0 1) 工况号: 0 *输入的面荷载: 序号荷载类型导荷方式体形系数面荷载值(基本风压)1恒载单向杆件-0.40 面荷载分布图: 面荷载序号1分布图（实线表示荷载分
20、配到的单元） 2) 工况号: 1 *输入的面荷载: 序号荷载类型导荷方式体形系数面荷载值(基本风压)1活载单向杆件-0.50 面荷载分布图: 面荷载序号1分布图（实线表示荷载分配到的单元） 3) 工况号: 2 *输入的面荷载: 序号荷载类型导荷方式体形系数面荷载值(基本风压)1风载单向杆件1.920.50 面荷载分布图: 面荷载序号1分布图（实线表示荷载分配到的单元） 4) 工况号: 4 *输入的面荷载: 序号荷载类型导荷方式体形系数面荷载值(基本风压)1风载单向杆件-1.920.50 面荷载分布图: 面荷载序号1分布图（实线表示荷载分配到的单元） (2) 单元荷载图(力：kN；分布力：kN/
21、m；弯矩：kN.m；分布弯矩：kN.m/m)第 0 工况单元荷载简图第 1 工况单元荷载简图第 2 工况单元荷载简图第 4 工况单元荷载简图3.4.3. 其它荷载 (1). 地震作用 规范： 建筑抗震设计规范（GB50011-2010） 地震烈度： 6度(0.05g) 水平地震影响系数最大值： 0.04 计算振型数： 9 建筑结构阻尼比： 0.040 特征周期值： 0.25 地震影响： 多遇地震 场地类别： 1类 地震分组： 第一组 周期折减系数： 1.00 地震力计算方法： 振型分解法振型号周期（秒）10.106020.083730.083740.083750.083760.062070.0
22、62080.006490.0042 (2). 温度作用3.4.4. 荷载组合 (1) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况1 + 1.40 x 0.70 风载工况2 (2) 1.35 恒载 + 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 x 0.70 风载工况2 (3) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载工况1 + 1.40 风载工况2 (4) 1.00 恒载 + 1.40 风载工况4 (5) 1.00 x 0.50 恒载 + 1.00 x 0.50 活载工况1 + 0.50 水平地震 + 1.30 竖向地震 (6) 1.00 x 0.50 恒载 + 1.00 x 0.5
23、0 活载工况1 + 1.30 水平地震3.5、内力位移计算结果 3.5.1.1 最不利内力13.1 1.3 最不利内力最不利内力表 (单位：N、Q(kN)；M(kN.m)；位置(m)单元号名称组合号序号位置轴力N剪力Q2剪力Q3弯矩M2弯矩M3N最大510.00.0-0.50.00.0-0.01M3最大411.50.0-3.60.00.03.6N最小520.0-0.0-0.5-0.0-0.0-0.0M3最小210.00.0-1.50.00.0-0.0N最大510.00.0-1.00.00.0-0.02M3最大411.50.0-6.90.00.07.0N最小520.0-0.0-1.0-0.0-0
24、.0-0.0M3最小210.00.0-3.00.00.0-0.0N最大520.00.0-1.0-0.00.0-0.03M3最大411.50.0-6.90.00.07.0N最小510.0-0.0-1.00.0-0.0-0.0M3最小110.00.0-1.40.00.0-0.0N最大510.00.0-1.00.0-0.00.04M3最大411.50.0-6.90.00.07.0N最小520.0-0.0-1.0-0.00.00.0M3最小710.00.0-2.80.00.0-0.0N最大510.00.0-1.00.00.00.05M3最大411.50.0-6.90.00.07.0N最小520.0-0.0-1.0-0.0-0.00.0M3最小540.00.0-1.00.10.00.0
