采光頂(陽光房)鋼結構計算書

1、某大型采光頂(陽光房鋼結構計算書 強度計算信息采光頂設計計算書計算:校核:審核:公司名稱:克萊斯科北京門窗有限公司二一X年X月X日目錄一、風荷載計算.錯誤!未定義書簽。強度計算信息采光頂設計計算書一、計算依據(jù)及說明1.工程概況說明工程名稱:工程名稱工程所在城市:北京公司地址:北京市通州區(qū)馬駒橋鎮(zhèn)姚辛莊工程所屬建筑物地區(qū)類別:C類工程所在地區(qū)抗震設防烈度:9度工程基本風壓:0.45kN/m2工程強度校核處標高:10m2.設計依據(jù)建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版建筑設計防火規(guī)范GB50016-2006建筑用不銹鋼絞線JG/T200-2007建筑幕墻GB/T21086-2007

2、建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程JGJ/T151-2008不銹鋼棒GB/T1220-2007混凝土用膨脹型、擴孔型建筑錨栓JG160-2004鋁合金結構設計規(guī)范GB50429-2007建筑陶瓷薄板應用技術規(guī)程JGJ/T172-2009建筑玻璃采光頂JG/T231-2008建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001(2008年版建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068-2001鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003玻璃幕墻工程技術規(guī)范JGJ102-2003塑料門窗工程技術規(guī)程JGJ103-2008中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值(傳熱系數(shù)的計算和測定GB/T22476-2008玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗標準JGJ/T139

3、-2001金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范JGJ133-2001建筑制圖標準GB/T50104-2001建筑玻璃應用技術規(guī)程JGJ113-2009全玻璃幕墻工程技術規(guī)程DBJ/CT014-2001點支式玻璃幕墻工程技術規(guī)程CECS127:2001點支式玻幕墻支承裝置JC1369-2001吊掛式玻幕墻支承裝置JC1368-2001建筑結構用冷彎矩形鋼管JG/T178-2005建筑用不銹鋼絞線JG/T200-2007鋁合金建筑型材基材GB/T5237.1-2008鋁合金建筑型材陽極氧化、著色型材GB/T5237.2-2008鋁合金建筑型材電泳涂漆型材GB/T5237.3-2008鋁合金建筑型材粉末噴涂型

4、材GB/T5237.4-2008鋁合金建筑型材氟碳漆噴涂型材GB/T5237.5-2008鋁合金建筑型材隔熱型材GB/T5237.6-2008建筑幕墻平面內(nèi)變形性能檢測方法GB/T18250-2000建筑幕墻抗震性能振動臺試驗方法GB/T18575-2001鋁型材截面幾何參數(shù)算法及計算機程序要求YS/T437-2009緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱GB3098.1-2000緊固件機械性能螺母粗牙螺紋GB3098.2-2000緊固件機械性能螺母細牙螺紋GB3098.4-2000緊固件機械性能自攻螺釘GB3098.5-2000緊固件機械性能不銹鋼螺栓、螺釘、螺柱GB3098.6-2000緊固件機械

5、性能不銹鋼螺母GB3098.15-2000螺紋緊固件應力截面積和承載面積GB/T16823.1-1997搪瓷用冷軋低碳鋼板及鋼帶GB/T13790-2008陶瓷板GB/T23266-2008建筑幕墻用瓷板JG/T217-2007干掛空心陶瓷板JC/T1080-2008耐候結構鋼GB/T4171-2008平板玻璃GB11614-2009浮法玻璃GB11614.2-2009夾層玻璃GB15763.3-2009中空玻璃GB/T11944-2002鋼化玻璃GB15763.2-2005半鋼化玻璃GB/T17841-2008鋁及鋁合金軋制板材GB/T3880-1997干掛飾面石材及其金屬掛件JC83018

6、302-2005建筑用鋁型材、鋁板氟碳涂層JC133-2000建筑用安全玻璃防火玻璃GB15763.1-2009混凝土接縫用密封膠JC/T881-2001幕墻玻璃接縫用密封膠JC/T882-2001石材幕墻接縫用密封膠JC/T883-2001中空玻璃用彈性密封膠JC/T486-2001中空玻璃用復合密封膠條JC/T1022-2007天然花崗石建筑板材GB/T18601-2009鋁合金門窗GB/T8478-2008混凝土結構后錨固技術規(guī)程JGJ145-2004公共建筑節(jié)能設計標準GB50189-2005建筑用硬質(zhì)塑料隔熱條JG/T174-2005建筑用隔熱鋁合金型材穿條式JG/T175-2005

7、民用建筑能耗數(shù)據(jù)采集標準JG/T154-2007建筑外窗氣密、水密、抗風壓性能現(xiàn)場檢測方法JGJ/T211-2007不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學成份GB/T20878-2007百頁窗用鋁合金帶材YS/T621-2007建筑物防雷檢測技術規(guī)范GB/T21434-2008混凝土加固設計規(guī)范GB50367-2006小單元建筑幕墻JG/T217-2008普通裝飾用鋁塑復板GB/T22412-2008冷彎型鋼GB/T6725-2008建筑抗震加固技術規(guī)程JGJ/T116-2009公共建筑節(jié)能改造技術規(guī)范JGJ176-2009熱軋型鋼GB/T706-2008建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法GB/T8484-2

8、008建筑鋼結構焊接技術規(guī)程JGJ81-2002中國地震烈度表GB/T17742-2008綠色建筑評價標準GB/T50378-20063.基本計算公式(1.場地類別劃分:根據(jù)地面粗糙度,場地可劃分為以下類別:A 類近海面,海島,海岸,湖岸及沙漠地區(qū);B 類指田野,鄉(xiāng)村,叢林,丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū);C 類指有密集建筑群的城市市區(qū);D 類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū);工程名稱按C 類地區(qū)計算風壓(2.風荷載計算:風荷載計算公式:W k =gz z sl W 0其中:W k -作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m 2gz -瞬時風壓的陣風系數(shù),按建筑結構荷載規(guī)范GB50009-

9、2001(2006年版取定根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算:gz =K(1+2f 其中K 為地區(qū)粗糙度調(diào)整系數(shù),f 為脈動系數(shù)A 類場地:gz =0.92(1+2f 其中:f =0.387(Z10(-0.12B 類場地:gz =0.89(1+2f 其中:f =0.5(Z10(-0.16C 類場地:gz =0.85(1+2f 其中:f =0.734(Z10(-0.22D 類場地:gz =0.80(1+2f 其中:f =1.2248(Z10(-0.3z -風壓高度變化系數(shù),按建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2001取定,根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算:A 類場地:z =1.379(Z100.24

10、B 類場地:z =(Z100.32C 類場地:z =0.616(Z100.44D 類場地:z =0.318(Z100.60本工程屬于C 類地區(qū)sl -風荷載體型系數(shù),按建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版取定W 0-基本風壓,按全國基本風壓圖,北京地區(qū)取為0.45kN/m 2(3.地震作用計算:q EAk =E max G Ak其中:q EAk -水平地震作用標準值E -動力放大系數(shù),按 5.0取定max -水平地震影響系數(shù)最大值,按相應設防烈度取定:6度(0.05g:max =0.047度(0.1g:max =0.087度(0.15g:max =0.128度(0.2g:ma

11、x =0.168度(0.3g:max =0.249度(0.4g:max =0.32北京地區(qū)設防烈度為9度,根據(jù)本地區(qū)的情況,故取max =0.16G Ak -幕墻構件的自重(N/m 2(4.荷載組合:結構設計時,根據(jù)構件受力特點,荷載或作用的情況和產(chǎn)生的應力(內(nèi)力作用方向,選用最不利的組合,荷載和效應組合設計值按下式采用:G S G +w w S w +E E S E +T T S T各項分別為永久荷載:重力;可變荷載:風荷載、溫度變化;偶然荷載:地震水平荷載標準值:q k =W k +0.5q EAk ,維護結構荷載標準值不考慮地震組合水平荷載設計值:q=1.4W k +0.51.3q EA

12、k荷載和作用效應組合的分項系數(shù),按以下規(guī)定采用:對永久荷載采用標準值作為代表值,其分項系數(shù)滿足:a.當其效應對結構不利時:對由可變荷載效應控制的組合,取1.2;對有永久荷載效應控制的組合,取1.35b.當其效應對結構有利時:一般情況取1.0;對結構傾覆、滑移或是漂浮驗算,取0.9可變荷載根據(jù)設計要求選代表值,其分項系數(shù)一般情況取1.4二、單坡采光頂荷載計算1.風荷載標準值計算Wk:作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m 2z :計算高度10mz:10m 高處風壓高度變化系數(shù)(按C 類區(qū)計算:(GB50009-2001z=0.616(zf:脈動系數(shù):(GB50009-2001f=0.535(1.8

13、(0.22-0.16(z 10-0.22gz=0.85(1+2f= 2.0979A:單坡采光頂屋面坡面角度為30度當前坡面為封閉式落地單坡屋面=0.13972kN/m2=-0.3493kN/m22.風荷載設計值計算W:風荷載設計值:kN/m2w :風荷載作用效應的分項系數(shù):1.4按玻璃幕墻工程技術規(guī)范JGJ 102-2003W1=w Wk1=1.40.13972=0.195608kN/m2W2=w Wk2=1.4(-0.3493=-0.489019kN/m23.雪荷載標準值計算Sk:雪荷載標準值(kN/m2S0:基本雪壓,北京50年一遇最大積雪的自重:0.4kN/m2根據(jù)現(xiàn)行GB50009-2

14、001取值Sk=rS0=0.80.4=0.32kN/m24.雪荷載設計值計算S:雪載荷設計值(kN/m2s:雪載荷分項系數(shù)為 1.4S=sSk=1.40.32=0.448kN/m25.自重荷載設計值G:構件自重荷載設計值(kN/m2WGT:幕墻面板和構件平均平米重量取0.5kN/m2GAK:構件自重荷載標準值(kN/m2rg:恒載荷分項系數(shù)為 1.2GAK=WGT=0.5kN/m2G=rgGAK=1.20.5=0.6kN/m26.豎向均布地震作用計算GK:重力荷載代表值取結構自重值(kN/m2GK=GAK=0.5kN/m2vmax:豎向地震影響系數(shù)最大值:0.104qEVk:分布豎向地震作用標

15、準值(kN/m2=50.1040.5=0.26kN/m2rE:地震作用分項系數(shù):1.3qEAV:分布豎向地震作用設計值(kN/m2qEAV=rEqEVk=1.30.26=0.338kN/m27.荷載組合計算考慮三種工況1.風荷載為主要荷載,組合為(考慮正風荷載、地震荷載、雪荷載、重力荷載:分為兩個方向進行組合:(1.重力方向Szkg=GAK=0.5kN/m2Szg=GAKG+SksS+qEVkEE=0.51.2+0.321.40.7+0.261.30.5=1.0826kN/m2(2.垂直于坡面方向正風荷載計算Szkp1=Wkp1=0.13972kN/m2Szp1=Wkp1w=0.139721.

16、4=0.195608kN/m22.風荷載為主要荷載,組合為(考慮負風荷載、地震荷載、雪荷載、重力荷載:分為兩個方向進行組合:(1.重力方向Szkg=GAK=0.5kN/m2Szg=GAKG+SksS+qEVkEE=0.51.2+0.321.40.7+0.261.30.5=1.0826kN/m2(2.垂直于坡面方向負風荷載計算Szkp2=Wkp2=-0.3493kN/m2Szp2=Wkp2w=-0.34931.4=-0.489019kN/m23.雪荷載為主要荷載,組合為(考慮地震荷載、雪荷載、重力荷載:由于沒有風荷載,故只有一個方向的荷載進行組合:Szsk=GAK+Sk=0.5+0.32=0.8

17、2kN/m2Szs=GAKG+Sks+qEVkEE=0.51.2+0.321.4+0.261.30.5=1.217kN/m24.活荷載為主要荷載,組合為(考慮地震荷載、活荷載、重力荷載:由于沒有風荷載,故只有一個方向的荷載進行組合:Szlk=GAK+Lk=0.5+0.5=1kN/m2Szl=GAKG+Lkl+qEVkEE=0.51.2+0.51.4+0.261.30.5=1.469kN/m25.綜合上面情況,計算最大面板荷載情況(1.在正風荷載為主要活荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為標準值Swka =Szkg cos(A+Szkp1=0.572733kN/m2設計值Swa =Szgcos

18、(A+Szp1=1.13317kN/m2(2.在負風荷載為主要活荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為標準值Swkb =Szkgcos(A+Szkp2=0.0837131kN/m2設計值Swb =Szgcos(A+Szp2=0.44854kN/m2(3.在雪荷載為主要活荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為標準值:Ssk =Szskcos(A=0.710141kN/m2設計值:Ss =Szscos(A=1.05395kN/m2(4.在活荷載為主要荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為標準值:Slk =Szlkcos(A=0.866025kN/m2設計值:Sl =Szlcos(A=1.27219

19、kN/m 2綜合上面計算可知,面板強度驗算如下:采用荷載組合標準值為0.866025kN/m2荷載組合設計值為1.27219kN/m2三、玻璃計算1.玻璃面積B:該處玻璃幕墻分格寬: 1.54m H:該處玻璃幕墻分格高: 1.68m A:該處玻璃板塊面積:A=B H=1.541.68=2.5872m22.玻璃板塊自重G SAk :中空夾膠玻璃板塊平均自重(不包括鋁框:玻璃的體積密度為:25.6(kN/m 3BL_w:中空夾膠玻璃外層玻璃厚度:6mm BL_z:中空夾膠玻璃中間層玻璃厚度:6mm BL_n:中空夾膠玻璃內(nèi)層玻璃厚度:6mmG SAk =25.6BL_w+BL_z+BL_n1000

20、=25.66+6+61000=0.4608kN/m23.玻璃強度計算選定面板材料為:6(浮法+12+6(浮法+1.14+6(浮法中空夾膠玻璃校核依據(jù):fgq:玻璃所受組合荷載:1.27219kN/m 2a:玻璃短邊邊長:1.54m b:玻璃長邊邊長:1.68mto:中空夾膠玻璃外側(cè)玻璃板塊厚度:6mmtm:中空夾膠玻璃中間玻璃板塊厚度:6mmti:中空夾膠玻璃內(nèi)側(cè)玻璃板塊厚度:6mmE:玻璃彈性模量:72000N/mm2w:玻璃所受應力:采用風荷載與地震荷載組合:q=1.27219kN/m2荷載分配系數(shù)計算當前玻璃結構為6(浮法+12+6(浮法+1.14+6(浮法中空夾膠玻璃,考慮內(nèi)層夾膠先組

21、合然后與外層中空再組合的原則ten:內(nèi)層夾膠組合等效厚度ten=3tm3+ti3ren:內(nèi)層夾膠組合分配系數(shù)ren=ten3 ten3+to3=tm3+ti3 tm3+ti3+to3ro,rm,ri:外層、中間層、內(nèi)層玻璃荷載分配系數(shù)ro=1.1to3to3+ten3=1.1to3to3+tm3+ti3=1.16363+63+63 =0.366667rm=rentm3tm3+ti3=tm3+ti3tm3+ti3+to3tm3tm3+ti3=63 63+63+63=0.333333ri=renti3tm3+ti3=ti3to3+tm3+ti3=63 63+63+63=0.333333面荷載設計值

22、組合作用下各層玻璃所受的面荷載分別為: qo=roq=0.46647kN/m2qm =rm q =0.424063kN/m 2qi =ri q =0.424063kN/m 2面荷載標準值作用下各層玻璃所受的荷載分別為:qko =ro qk=0.317543kN/m 2qkm =rm qk =0.288675kN/m 2qki =ri qk =0.288675kN/m 2參數(shù)計算:風荷載標準值作用下o=qko a 4109=0.3175431.5441097200064=19.1402m=qkm a 4109=0.2886751.5441097200064=17.4002i=qki a 4109

23、=0.2886751.5441097200064=17.4002各層玻璃應力計算:wo=6m qo a 21000to 2o (JGJ102-2003620.923439=8.73452N/mm 2wm=6m qm a 21000tm 2m (JGJ102-2003wi=6m qi a 21000ti 2i (JGJ102-2003=8.00032N/mm 28.73452N/mm 2fg=28N/mm 28.00032N/mm 2fg=28N/mm 28.00032N/mm 2fg=28N/mm 2玻璃的強度滿足4.玻璃跨中撓度計算校核依據(jù):dfdflim=1.54601000=dflimm

24、m D:玻璃剛度(Nmm:玻璃泊松比:0.2E:玻璃彈性模量:72000N/mm2te:中空夾膠玻璃的等效厚度當前玻璃結構為6(浮法+12+6(浮法+1.14+6(浮法中空夾膠玻璃,考慮內(nèi)層夾膠先組合然后與外層中空再組合的原則ten:內(nèi)層夾膠組合等效厚度ten=3tm 3+ti3te =0.953to 3+ten3=0.953to 3+tm 3+ti3=0.95363+63+63=8.22082mmD=E te 312(1-2=720008.22082312(1-0.22=3.47237e+006N mmqk:玻璃所受組合荷載標準值:0.866025kN/m參數(shù)計算:=qk a 4E te 4

25、720008.220824109=14.8122df:玻璃組合荷載標準值作用下?lián)隙茸畲笾礵f=qk a 4D3.47237e+0060.940751109=6.33877mm6.33877mmdflim=25.6667mm玻璃的撓度滿足四、單坡面計算1.單坡面計算基本信息1基本信息單坡面底部長度為6.8m,頂高1.82205m單坡桿件長度為7.03988m采用有限元進行分析計算單坡面計算距離:左邊1.68m,右邊1.68m2桿件斷面特性拱桿件截面材料特性如下:選定桿件材料類別:鋼-Q235選用桿件型材名稱:I16型材強度設計值:215N/mm2型材彈性模量:E=206000N/mm2X軸慣性矩

26、:Ix=1126.9cm4Y軸慣性矩:Iy=93.0488cm4X軸上部抵抗矩:Wx1=140.862cm3X軸下部抵抗矩:Wx2=140.862cm3Y軸左部抵抗矩:Wy1=21.1475cm3Y軸右部抵抗矩:Wy2=21.1475cm3型材截面積:A=26.1131cm2型材計算校核處抗剪壁厚:t=6mm型材截面面積矩:Ss=80.8326cm3塑性發(fā)展系數(shù):=1.05 3計算說明根據(jù)荷載規(guī)范,由于單坡面特性,計算可以考慮三種工況:工況一:迎風風荷載為主要活荷載;工況二:背風風荷載為主要活荷載;工況三:雪荷載為主要活荷載.以下則按照這三種工況分別進行計算.4節(jié)點編號圖 5單元編號圖 2.單

27、坡面工況一計算1單坡面的荷載作用簡圖如下: 2經(jīng)過有限元分析,得到相關信息如下: 3相關受力信息表格如下: 編號 1 2 3 4 5 6 7 8 偏移(m 0.000 0.880 1.760 2.640 3.520 4.400 5.280 6.160 彎矩(kN.m 0.000 -5.652 -9.689 -12.112 -12.919 -12.112 -9.689 -5.652 (N/mm2 0.166 -38.339 -65.593 -81.930 -87.347 -81.930 -65.593 -38.339 b1 剪力(kN 7.341 5.505 3.670 1.835 -0.000

28、 -1.835 -3.670 -5.505 2 (N/mm 8.776 6.582 4.388 2.194 -0.000 -2.194 -4.388 -6.582 撓度(mm 0.000 -5.596 -10.269 -13.342 -14.412 -13.342 -10.269 -5.596 軸力(N -1.657 -1.243 -0.828 -0.414 0.000 0.414 0.828 1.243 列表條目 4拱桿件的應力圖如下: 9 7.040 0.000 0.166 -7.341 -8.776 0.000 1.657 5支座反力信息如下: 支座編號 n1 n2 X向反力(kN -3

29、.500 -3.500 2 2 Y向反力(kN 6.662 6.662 轉(zhuǎn)角反力(kN.m - 6最大應力為 87.3474N/mm 215N/mm ,滿足要求 7最大位移校核 Dfmax=Leng/2501000 =7.03988/2501000 =28.1595mm 最大位移為 14.412mm28.1595mm,滿足要求 3. 單坡面工況二計算 1單坡面的荷載作用簡圖如下: 第 14頁 2經(jīng)過有限元分析,得到相關信息如下: 3相關受力信息表格如下: 編號 1 2 3 4 5 6 7 8 偏移(m 0.000 0.880 1.760 2.640 3.520 4.400 5.280 6.16

30、0 彎矩(kN.m 0.000 -2.535 -4.345 -5.432 -5.794 -5.432 -4.345 -2.535 (N/mm2 -0.166 -17.262 -29.462 -36.766 -39.173 -36.766 -29.462 -17.262 b1 剪力(kN 3.292 2.469 1.646 0.823 -0.000 -0.823 -1.646 -2.469 2 (N/mm 3.936 2.952 1.968 0.984 -0.000 -0.984 -1.968 -2.952 撓度(mm 0.000 -1.201 -2.204 -2.864 -3.094 -2.864 -2.204 -1.201 軸力(N -1.657 -1.243 -0.828 -0.414 0.000 0.414 0.828 1.243 列表條目 4拱桿件的應力圖如下: 9 7.040 -0.000 -0.166 -3