屋面受力計算

1、及連接件受力計算一、構(gòu)造層說明及相關(guān)參數(shù)1、構(gòu)造層說明：面層：厚鋁鎂錳合金屋面板，展開寬度575mm；由185mm高T型鋁合金支座咬合連接，T型鋁合金支座通過4顆ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘固定在帽型檁條上。65/400型立邊咬合鋁、錳、鎂合金板受向下荷載時的截面參數(shù)板厚自重慣性矩跨中允許彎矩允許支座反力連續(xù)板支座允許彎矩 MB/M0B,kRB/R0B,k1T mmG KN/m2Jef,k cm4/mMF,k KNm/mRa,k KN/mM0B,k KNm/mR0B,k KN/mMaxMB,k KNm/mMaxRB,k KN/m1257265/400型立邊咬合鋁、錳、鎂合金板受向上荷載時的截

2、面參數(shù)板厚慣性矩跨中允許彎矩允許支座反力連續(xù)板支座允許彎矩 M/M0B,kR/R0B,k1 T mmJef,k cm4/mMF,k KNm/mRa,k KN/mM0B,k KNm/mR0B,k KN/mMaxMBk KNm/mMaxRB,k KN/m支撐層：2.0mm厚60*70*40帽型檁條，橫截面積：552mm2間距1500mm；通過ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘固定在厚W130-550型彩涂壓型鋼底板波峰上，釘距275mm。帽型檁條截面特性T(mm)G(kg/m)Ix(cm4)Wx(cm3)保溫層：100mm厚保溫玻璃棉，容重16k，滿鋪在0.8mm厚W130-550型彩涂壓型鋼底板之上

3、。底層：厚W130-550型彩涂壓型鋼底板，展開寬度850mm，在兩個側(cè)邊通過兩顆ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘固定在厚Z型支座上，支座間距550mm。壓型鋼板截面特性T(mm)G(kg/m2)Ix(cm4/m)Wx(cm3/m)4支座：厚Z型支座，長度100mm。間距550mm（底板寬度）*3000mm（檁條間距）及550mm（底板寬度）*1500mm（加密區(qū)檁條間距），支座通過三顆ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘交錯固定在鋼結(jié)構(gòu)檁條上。屋面構(gòu)造層如下2、計算依據(jù)：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB50018-2002）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2

4、003）3、設(shè)計參數(shù)鋼密度：78.5 KN/m3鋁密度：27 KN/m3玻璃棉容重：0.16 KN/m3底板強度等級為：345級f(拉、壓、彎)(N/mm2)fv(剪)(N/mm2) fce(端面承壓)(N/mm2)310180400帽型檁條、支座鋼材材質(zhì)為：Q235強度設(shè)計值：f(拉、壓、彎)(N/mm2)fv(剪)(N/mm2) fce(端面承壓)(N/mm2)215120325冷彎薄壁型鋼的f(拉、壓、彎)設(shè)計值為：205N/mm2屋面鋁板鋁合金牌號為： 3004H14， 抗拉強度b220(N/mm2) 非比例伸長應(yīng)力170(N/mm2)T碼鋁合金牌號為6063-T5 抗拉強度b160(

5、N/mm2)非比例伸長應(yīng)力110(N/mm2)ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘材質(zhì)為SWRCH22A， 最小破壞力矩為10Nm材料彈性模量及線脹系數(shù)：材料 彈性模量 E(N/mm2) 線脹系數(shù)(10-5)*105 1 鋁合金*105結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：=4、荷載4.1、恒荷載：2100mm厚玻璃棉 0.016 KN/m2厚60x70x40帽型檁條 0.042 KN/m厚W130-550型彩涂壓型鋼底板 0.1 KN/m2其他連接附件 0.002 KN/m2 合計 95 KN/m24.2、活荷載（按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計取值）： KN/m24.3、風荷載：按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001,計算中山地區(qū)的

6、風載為：50年一遇基本風壓：w0 = 0.70 kN/m2，地面粗糙類別 B類，建筑物高度按28m計算，按封閉式鋸齒屋面取體形系數(shù)，最大負風壓風荷載標準值為Wk =gz*z*s*W0=1.64*1.42*（-0.9=-1.467kN/m2中山博覽中心風洞實驗數(shù)據(jù)見下表風壓值綜合廳kN/m2常年廳kN/m2所有風向角下最高正風壓風值所有風向角下最高正綜合風壓風值所有風向角下最高負風壓風值-2所有風向角下最高負綜合風壓風值風荷載取值按荷載規(guī)范及風洞試驗報告的結(jié)果取值，取兩者的大值。二、屋面設(shè)計驗算：1、厚鋁合金400/65型屋面板計算1.1、 荷載計算：恒荷載：2合計 SGK= 0.035 KN/

7、m2活荷載：SQi= KN/m2風荷載：風壓峰值（局部風壓） kN/m2所有風向角下最高負風壓風值-2 kN/m2荷載組合：1）正向荷載設(shè)計值（受力方向向下）：控制作用的為屋面活荷載，屋面荷載控制效應(yīng)組合為S=GSGK+Q1SQ1K+Q2c2SQ2k*0.035+1.4*+1.4*0.7*0.97= KN/m2b)負向荷載（受力方向向上）：控制作用的為屋面活荷載，屋面荷載控制效應(yīng)組合為S=GSGK+Q1SQ1K+Q2c2SQ2k=0.9*0.035+1.4*(-2.0)+0=-2.768 KN/m21.2、屋面計算模型屋面板通過T型支座連接在上，由T型支座支撐，故屋面板的受力應(yīng)為多跨連續(xù)梁的形

8、式，為簡化計算，在驗算中，屋面板按五跨連續(xù)進行計算，取1m的寬度進行單位寬度的驗算，在強度驗算時，考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1，其計算模型為：(1)正向荷載下屋面板的強度和撓度的綜合驗算： a)屋面板強度驗算：i. 屋面板跨中最大彎矩：Mf1ql2*20.732 KN·m1.64 KN·m滿足要求。ii. 屋面板在支座處最大彎矩：Mf2ql2*20.985 KN·m2.07 KN·m滿足要求。iii. 屋面板中間支座反力：R1 ql* KN21.1 KN滿足要求。iv. 屋面板邊支座反力：R2 ql*KN滿足要求。v. Mf2/M0B,k R1/R0B,k

9、/2.12/5720.4771滿足要求。b)屋面板撓度驗算：f1 ql4/100EI*15004/（100*105*104）*1018 0.325mmL/250滿足要求(2)負向荷載下屋面板的強度和撓度的綜合驗算： a)屋面板強度驗算：i. 屋面板跨中最大彎矩：Mf1ql2*()*20.534 KN·m|Mf1|1.88 KN·m滿足要求。ii. 屋面板在支座處最大彎矩：Mf2ql2*()*20.719 KN·m|Mf2|1.63 KN·m滿足要求。iii. 屋面板中間支座反力：R1 ql*()*5.17 KN|R1|9.54 KN滿足要求。iv. 屋面

10、板邊支座反力:R2 ql*()*1.799 KN|R2|14.8 KN滿足要求。v. Mf2/M0B,k R1/R0B,k0.719 /1.880.491滿足要求。b)屋面板撓度驗算：f1 ql4/100EI*2.768*15004/（100*105*45.1 *104） 0.284mmL/250滿足要求2、鋁合金T碼強度驗算T碼寬度60mm，最薄處厚度，高度185mm，T碼最薄處截面積為2.5*60=150mm2，橫向間距400mm，忽略T碼自重，根據(jù)屋面板支座反力計算結(jié)果，最大值為KN，應(yīng)力為：*1000/150=18.88(N/mm2)<170(N/mm2)，滿足受力要求。3、T碼

11、ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘連接計算T碼由四個自攻螺釘螺釘固定在厚帽型檁條上，每個螺釘受力為/4=0.708KN<，釘孔型檁條受剪面積為2，剪力為=0.708*103/31.4=N/mm2<120N/mm2，滿足受力要求。4、厚60x70x40帽型檁條受力計算偏于安全考慮，帽型檁條按簡支梁計算，根據(jù)T碼作用的位置不同取最不利荷載作用位置，根據(jù)屋面板計算的荷載傳遞，最大支座反力為 KN， T碼受力為N=*0.4=KN，跨度L為275mm，橫截面積A=552mm2計算模型如下：最大彎矩計算：T碼安裝在跨中位置時，跨中處彎矩為最大，Mmax=N*L/2=KNMf=*1036)=N/mm

12、2<205N/mm2滿足要求。帽型檁條跨中最大撓度：fmax 5NL2/96EI5*2.2/(96*×105××104)1.28*10-4mm275/250mm滿足要求最大剪力計算：T碼安裝在支座位置時，支座處剪力為最大，=N/A=2.83*103/552=N/mm2<120N/mm2滿足要求。5、帽型檁條ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘連接計算帽型檁條兩翼與底板的波峰各通過一個ST5.5*35六角法蘭鉆尾釘連接，每個釘受力如下：NST=N/2=2.83/2=1.42KN<，釘孔底板受剪面積為2，剪力為=1.42*103/12.57=N/mm2&l

13、t;180N/mm2，滿足受力要求。6、底板受力計算6.1、 荷載計算：恒荷載：2100mm厚玻璃棉 0.016 KN/m2厚60x70x40帽型檁條 0.042 KN/m厚W130-550型彩涂壓型鋼底板 0.1 KN/m2其他連接附件 0.002 KN/m2合計 SGK= 0.195KN/m2活荷載：SQi= KN/m2風荷載：綜合風壓峰值（考慮內(nèi)壓的局部風壓）所有風向角下最高正綜合風壓風值 kN/m2所有風向角下最高負綜合風壓風值- kN/m2荷載組合：1）正向荷載設(shè)計值（受力方向向下）：控制作用的為屋面活荷載，屋面荷載控制效應(yīng)組合為S=GSGK+Q1SQ1K+Q2c2SQ2k=1.2*

14、0.195+1.4*+1.4*0.7*= KN/m2b)負向荷載（受力方向向上）：控制作用的為屋面活荷載，屋面荷載控制效應(yīng)組合為S=GSGK+Q1SQ1K+Q2c2SQ2k=0.9*0.195+1.4*(-)+0=- KN/m26.2、屋面計算模型中山博覽中心金屬屋面系統(tǒng)底板壓型鋼板采用厚W130-550型彩涂壓型鋼底板，用厚鋼支座固定在間距3m的檁條上，承受屋面板、玻璃棉和帽型檁條恒荷載以及自重，以及屋面風荷載、室內(nèi)風荷載。吊頂板跨度3m，板長18m，取1m板寬按照五跨連續(xù)板的模型計算，底板受力根據(jù)屋面板支座反力傳遞的集中力計算，。因屋面板無室內(nèi)風壓作用，按綜合風壓值計算屋面支座反力僅作為底

15、板集中力荷載，計算結(jié)果較實際情況偏于安全，屋面板計算模型按均布荷載依照前述方法計算，屋面板跨度，長度18m，取1m板寬按照五跨連續(xù)板，其計算模型（五跨連續(xù)板）見下圖：a) 向下荷載作用下屋面板中間支座反力：R2ql1.132* KN向下荷載作用下屋面板邊支座反力：R1ql0.394*KNb) 向上荷載作用下屋面板中間支座反力：R2ql1.132*(- KN向上荷載作用下屋面板邊支座反力:R1ql0.394*(- KN根據(jù)帽型檁條布置，底板計算模型如下h/t=130/0.8=162.5>100 h底板高度，t底板厚度腹板的剪切屈曲臨界剪應(yīng)力：cr=855000/(h/t)222腹板承剪能力

16、設(shè)計值：Vu=(ht sin)cr截面彎曲承載力設(shè)計值：Mu=WeF0=39.77*310*104/106中間支座腹板局部受壓承載力設(shè)計值：RW1=t2(fE)1/2c/t)1/22.4+(/90)22(310*2.06*105)1/2*(0.5+(0.02*100/0.8)1/2*2.4+(53/90)2端部支座腹板局部受壓承載力設(shè)計值：RW2=t2(fE)1/2c/t)1/22.4+(/90)22(310*2.06*105)1/2*(0.5+(0.02*100/0.8)1/2*2.4+(53/90)2Kna)向下荷載作用下底板強度驗算：i. 跨中最大彎矩：M2Ll跨中最大剪力：2LM/Mu

17、=7.112/12.33<1V/VU=0.67/1.33<1（M/Mu）2+（V/VU）2=0.586<1滿足要求。ii. 支座處最大彎矩：M2Ll最大支座處反力：R=R2L=KNM/Mu=/12.33<1R/RU=/<1M/Mu+V/VU=<1.25滿足要求。b)向上荷載作用下底板強度驗算：i. 跨中最大彎矩：M2Ll=0.24*（跨中最大剪力：2L=0.719*（M/Mu=7.16/12.33<1V/VU=0.67/1.33<1（M/Mu）2+（V/VU）2=0.59<1滿足要求。ii. 支座處最大彎矩：M2Ll=-0.281*（9.04）8KNM最大座處反力：2L=-1.281*（9.04）4KNM/Mu8/12.33<1R/RU4/2.972<1M/Mu+V/VU8滿足要求。c)撓度驗算，屋面坡度1/20，取L/200=3000/200=15mm作為極限值