钢结构雨棚设计计算书

钢结构雨棚设计计算书 一、计算依据：

1.《建筑结构荷载规范》 2．《钢结构设计规范》GB50017-2003 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ω0=(kN/m2)，考虑到结构的重要性,按50年

一遇考虑乘以系数，故本工程基本风压ω=。 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：z=。依据《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μs=，瞬时风压的阵风系数βz= 。

3. 本工程耐火等级一级，抗震设防七度。

三、结构受力分析

该处雨棚是以钢架作为承重结构的悬臂体系。

四、设计荷载确定原则:

作用于垂直雨棚平面的荷载主要是风荷载、地震作用及雨棚结构自重，其中风荷载引起的效应最大。

在进行雨棚构件、连接件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时，各分项系数均取，即采用其标准值。

1、风荷载

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根据《玻璃幕墙工程技术规范》，垂直于雨棚平面上的风荷载标准值，按下列公式计算：

W k = z s z Wo ················ 式中: W k ---风荷载标准值 (kN/m2)； z---瞬时风压的阵风系数；βz= s---风荷载体型系数；向上取μs=

z---风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关；按《建

筑结构荷载规范》GBJ9-87取值；

W o---基本风压(kN/m2) 按《技术要求》W o =按《玻璃幕墙工程技术规范》要求，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γw=

表1-1

高度(m) 5 10 15 20

即风荷载设计值为：

W= γWWK = K ··············

2、地震作用

雨棚平面外地震作用标准值计算公式如下： GkqEK =Emax ·················

A雨棚平面内地震作用标准值计算公式如下： PE =Emax G ·················

式中, qEK为垂直雨棚平面的分布地震作用；(kN/m2)

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z(C类) -

PE为平行于雨棚平面的集中地震作用；(kN) E为地震动力放大系数；取E=

max为水平地震影响系数最大值；取max=（7度抗震设计） G为幕墙结构自重(kN)

GkGk 为单位面积的幕墙结构自重(kN/m2) ；取=m2 AA

按规范要求，地震作用的分项系数取γE= ，即地震作用设计值为： qE=γEqEK = qEK ·············

3、雨棚结构自重

按规范要求，幕墙结构自重的分项系数取γG=。

4、荷载组合

按规范要求对作用于雨棚同一方向上的各种荷载应作最不利组合。对垂直于雨棚平面上的荷载，其最不利荷载组合为： WK合= WK + qEK - ············· W合= W + qE - ············· 其中, WK合为组合荷载的标准值(kN/m2)； W合 为组合荷载的设计值(kN/m2)。

五 、计算部位的选取及荷载的确定

该雨棚最不利位置为标高5.0m处，按该处雨棚的平面布置，取出一个纵向的计算单元，如图一阴影部分所示。

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1. 水平荷载

该雨棚可以简化为一悬臂板，故可以忽略水平方向的荷载。 2. 竖直荷载 恒荷载 雨棚结构自重: qGK=m2 qG=×=m2 活荷载

垂直方向对结构产生作用的活荷载仅有风荷载。 根据公式~可得： 仅考虑风荷载向上： W k = z s z Wo

=×2××× =m2 W==m2 作用

地震作用：qEk=××=m2 qE=六 、荷载组合

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竖直方向

标准值：W合K=+×设计值：W合=+×七 、雨棚钢架的计算

1、荷载确定

由图一所示的计算单元知，计算单元的宽度为2180mm。经受力分析及简化，取上图所示的力学模型计算。

q= W合×B=×=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）传给雨棚钢梁的均布荷载为q1 W k = z s z Wo

=×××× =m2 W==m2 qEk=××=m2 qE= KN /m2 W合=+×= KN /m2 q1= W合×H/2=×2=m

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2、强度校核 在软件ROBOT中建立上图所示的力学模型。 此力学模型的节点编号、杆件编号见下图。 1348612101475119123 2431657 （1） 计算参数 此力学模型的受力： Case Load Type 1 self-weigh List 1to7 Load Values PZ Negative 6

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1 1

t uniform load uniform load 2to7 1 PZ=(kN/m) PY=(kN/m) 型材截面特性：

BaAX AY AZ IX IY IZ r (mm^2(mm(mm(mm(mm(mmLi) ^2) ^2) ^4) ^4) ^4) st 300X12 1 .000 .000 .000 180X1002t .515 .000 .000 X8 o7

杆件参数： Bar Node 1 Node 2 Section Material Length (m) Gamma (Deg) Type Section Name 1 2 3 4 7

1 3 5 7 2 4 6 8 300X12 180X100X8 180X100X8 180X10STEEL STEEL STEEL STEEL N/A N/A N/A N/A -

5 6 7 9 11 13 10 12 14 0X8 180X100X8 180X100X8 180X100X8 STEEL STEEL STEEL N/A N/A N/A

节点参数： Node 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

(2)结果输出

支座反力：

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X (m) Y (m) Z (m) Support Code xxxxxx xxxxxx Support Fixed Fixed -

Node/Case 1/ 1 2/ 1 FX (kN) FY (kN) FZ (kN) .96 MX (kNm) .67 MY (kNm) .50 MZ (kNm) Case 1 DL1 Sum of Val. Sum of Reac. Sum of forc. Check Val. Precision

杆件内力:

Bar 1 / MAX 1 / MIN 2 / MAX 2 / MIN 3 / MAX 3 / MIN 4 / MAX 4 / MIN 5 / MAX 5 / MIN 9

FX (kN) FZ (kN) MY (kNm) -

6 / MAX 6 / MIN 7 / MAX 7 / MIN

节点位移：

Node/Case 1/ 1 2/ 1 3/ 1 4/ 1 5/ 1 6/ 1 7/ 1 8/ 1 9/ 1 10/ 1 11/ 1 12/ 1 13/ 1 14/ 1

UX (mm) UZ (mm) RY (Deg) 此力学模型的节点应力极值：

S max (N/mm^2) S min (N/mm^2) S max(My) (N/mm^2) S Fx/Ax min(My) (N/m(N/mm^m^2) 2) 10

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MAX Bar Node Case MIN Bar Node Case

(3)结果分析

5 9 1 3 6 1 2 4 1 3 5 1 4 7 1 7 14 1 7 14 1 4 7 1 7 14 1 3 6 1 节点位移分析:

由节点位移输出的结果可知，变形主要发生在Z轴方向，结构的最大变形在杆件3及杆件6的杆端(即6节点处及12节点处)，Umax=24.5302mm。根据规范对钢骨料刚度要求，钢骨料的最大允许挠度不大于L/200(对于悬臂梁L为悬伸长度的2倍),即[u]=2X2500/200=25mm Umax=24.5302mm≤25mm 故结构的挠度能满足要求。 应力极值分析

由节点应力极值表可知，应力绝对值的最大值： σmax= N/mm2 可见： ≤ f 故结构的强度能满足要求。

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