2-审图回复补充

1、安庆市公安局特警支队综合指挥楼钢构玻璃采光顶设计计算书（附件一）设计： 校对： 审核： 批准： 中船第九设计研究院工程有限公司二一五年五月目录 TOC f h z t 标题 2,1,标题 3,2 HYPERLINK l _Toc421109172 1 基本参数 采光顶设计计算书基本参数幕墙所在地区： 安庆地区；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和城市郊区； 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C

2、类地形考虑。采光顶荷载计算玻璃采光顶的荷载作用说明：玻璃采光顶承受的荷载包括：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，可以按照以下值估算： 当采用单层玻璃时： 取400N/m2； 当采用中空及夹层玻璃时： 取500N/m2； 当采用中空夹层玻璃时： 取600N/m2； 当由于玻璃较厚或龙骨较重，按上面估算不适合的时候，由人工计算给定；本例计算取：0.0004MPa(人工给定)；(2)风荷载：是垂直作用于采光顶表面的荷载，按GB50009采用； 对于采光顶结构，荷载作用复杂，并且可能有时风压是正，而有时候是负，一定范围内的负压对结构是有利的！因此实际计算

3、的时候要分别考虑并采用其参与组合后的最大值！(3)雪荷载：是指采光顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指采光顶水平投影面上的活荷载，按GB50009采用； 在实际工程中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，且雪荷载与活荷载不同时考虑。分项系数按以下参数取值： 永久荷载分项系数取：g：1.2 风荷载的分项系数取：w：1.4 雪荷载的分项系数取：s：1.4 活荷载的分项系数取：h：1.4 组合值系数为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0.7 活荷载的组合值系数取：h：0.7风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(

4、GB50009-2012)计算： wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2012上式中： wk：作用在采光顶上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：13.5m； 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： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其

5、中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地形，13.5m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=2.0181 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地： z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地形，13.5m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=0.7363 s1：局部风压体型系数，根据计算点体型位置选取，并依据实际结构分别考虑

6、其最大和最小两种情况，对本例，分别取-0.6、0； 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： 一、外表面 1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区 对墙面， 取-1.0 对墙角边， 取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 对于采光顶屋面等复杂结构由表7.3.1GB50009-2012查出，有条件的需要由风洞实验给出。 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10m2时，局部风压体型系

7、数s1(10)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(10)-s1(1)logA 考虑到采光顶的特殊性质：该处的建筑结构比较复杂，作为屋面结构又与人们的生命安全密切相关，很难每个工程都做风洞实验，而常规采光结构的风载本身就不大，所以在计算中没有按从属面积进行插值折减，而采用了s1(1)值。 w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2012附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，安庆地区取0.0004MPa； wk+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载

8、标准值； wk-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值； wk+=gzzs1+w0 =2.01810.7363(-0.6)0.0004 =-0.000357MPa wk-=gzzs1-w0 =2.01810.736300.0004 =0MPa风荷载设计值计算： w+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载设计值； w-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载设计值； wk+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值； wk-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值； w+=1.4wk+ =1.4(-0.000357) =-0.0005MPa w-=1.4wk- =1.40 =0MPa雪

9、荷载标准值计算： Sk：作用在采光顶上的雪荷载标准值(MPa) S0：基本雪压，根据现行GB50009-2012取值，安庆地区50年一遇最大积雪的自重：0.00035MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2012，为1。 根据GB50009-2012公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =10.00035 =0.00035MPa雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40.00035 =0.00049MPa采光顶构件自重荷载设计值： G：采光顶构件自重荷载设计值(MPa)； Gk：采光顶结构平均自重取0.0004MPa； G=

10、1.2Gk =1.20.0004 =0.00048MPa采光顶坡面活荷载设计值： Q：采光顶坡面活荷载设计值(MPa)； Qk：采光顶坡面活荷载标准值取：0.0012MPa； Q=1.4Qk =1.40.0012 =0.00168MPa选取计算荷载组合 雪荷载与活荷载不同时考虑，根据计算点体型位置，风载可能为正、负或0。因为负风压在某些情况下对结构反而是有利的,所以如果绝对值最大的情况是负数状态下产生的，还要计算风载为正(或零)时的情况，需要分别计算两种状态，并以其最危险状态来设计结构及选取材料。风荷载标准为wk+情况下的荷载组合 在这种取自重、活荷载和风荷载组合： 第一可变荷载为：活荷载 第

11、二可变荷载为：风荷载所以，组合值系数依次为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0 活荷载的组合值系数取：h：1 qA1：该情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)； q1：该情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)；先取自重和风荷载组合： G+w=0.00048+0.6(-0.0005) =0.00018MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.00018/cos10=0.000183MPa再与活荷载组合，得： qA1=0.000183+10.00168 =0.001863MPa风荷载标准为wk-情况下的荷载组合 在这种

12、取自重、活荷载和风荷载组合： 第一可变荷载为：活荷载 第二可变荷载为：风荷载所以，组合值系数依次为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0 活荷载的组合值系数取：h：1 qA2：该种情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)； q2：该种情况下作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)；先取自重和风荷载组合： G+w=0.00048+0.60 =0.00048MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.00048/cos10=0.000487MPa再与活荷载组合，得： qA2=0.000487+10.00168 =0.002167MP

13、a极限状态的荷载确定： 对比qA1和qA2，可以看到wk-情况下是结构的最不利情况，结构计算应该以此进行。采光顶杆件计算基本参数： 1：单锥边长：a=10000mm； 2：坡面与水平面的夹角：10； 采光顶的杆件设计计算，可将受力杆件简化为承受两个三角荷载的直线三铰拱分析内力，并按压弯构件验算截面强度。杆件荷载计算：(1)基本几何尺寸的确定： ：杆件与水平面的夹角(度)； h：锥体高度(mm)； a：单锥边长(mm)； L：计算模型中的总跨度(mm)； tan=tan101.414/2 =7.106 h=a/2tan10 =881.179mm L=a1.414 =14140mm(2)荷载的计算

14、：计算取自重、活荷载和风荷载设计值组合。 qA：作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)； q：作用在采光顶杆件上的线荷载设计值组合(N/mm)；先取自重和风荷载组合： G+w=0.00048+0.60 =0.00048MPa转化为垂直于水平面的荷载： 0.00048/cos10=0.000487MPa再与活荷载组合，得： qA=0.000487+10.00168 =0.002167MPa q=qA(a/20.707/2) =0.002167(10000/20.7072) =15.321N/mm杆件的强度计算：校核依据： =N/A+M/Wf锥型采光顶的最大弯矩在总跨长L的四分之一处： Mc0

15、：跨中弯矩(Nmm)； H：推力(N)； Mc0=qL2/16 =15.321141402/16 =191454663.225Nmm H=Mc0/h =191454663.225/881.179 =217271.024N验算截面处的受力分析： M0.25L0：代梁弯矩(Nmm)； M0.25L：验算截面的弯矩(Nmm)； V0.25L0：验算截面的代梁剪力(N)； N0.25L：验算截面轴力(N)； Y0.25L：验算截面处与A(B)点的垂直高度(mm)； Y0.25L=h/2=881.179/2=440.59mm M0.25L0=qL2/48(3-80.250.25) =15.3211414

16、02/482.5 =159545552.688Nmm M0.25L=M0.25L0-HY0.25L =159545552.688-217271.024440.59 =63818112.224Nmm V0.25L0=qL/4(1-80.250.25) =15.32114140/40.5 =27079.868N N0.25L=-V0.25L0sin-Hcos =-27079.8680.124-217271.0240.992 =-218890.759N ：计算截面的强度计算值(MPa)； f：选择的龙骨材料的强度设计值(MPa)； A：选取材料的截面面积(mm2)； W：选取材料的截面抗弯矩(mm3

17、)； ：塑性发展系数： 对于钢材龙骨，参照JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，参照最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取1.00； =N0.25L/A+M0.25L/W =218890.759/11520+63818112.224/1.05/2190000 =46.754MPaf=310MPa(Q345)所以，材料的强度满足设计要求！采光顶玻璃的计算基本参数： 1：计算点标高：13.5m； 2：板面尺寸：宽高=BH=1000mm2000mm； 3：玻璃配置：夹层玻璃：8+1.44pvb+8 mm； 4：玻璃形式：四边简支；玻璃板块荷载计算：(1)外片玻璃

18、自重荷载标准值： GAk1：外片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； GAk1=gt1 =0.00002566 =0.000154MPa(2)外片玻璃自重荷载设计值： GA1：外片玻璃自重设计值(仅指玻璃)(MPa)； GAk1：外片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； GA1=1.2GAk1 =1.20.000154 =0.000185MPa(3)内片玻璃自重荷载标准值： GAk2：内片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； t2：内片玻璃厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； GAk2=gt2 =0.0000

19、2568 =0.000204MPa(4)内片玻璃自重荷载设计值： GA2：内片玻璃自重设计值(仅指玻璃)(MPa)； GAk2：内片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； GA2=1.2GAk2 =1.20.000204 =0.000245MPa(5)分配到内、外片玻璃上的风荷载标准值： wk1：分配到外片玻璃上的风荷载标准值(MPa)； wk2：分配到内片玻璃上的风荷载标准值(MPa)； wk：风荷载标准值(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)； wk1=wkt13/(t13+t23) =0MPa wk2=wkt23/(t13+t23) =0MPa(6)分配到

20、内、外片玻璃上的风荷载设计值： w1：分配到外片玻璃上的风荷载设计值(MPa)； w2：分配到内片玻璃上的风荷载设计值(MPa)； w：风荷载设计值(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)； w1=wt13/(t13+t23) =0MPa w2=wt23/(t13+t23) =0MPa(7)分配到内、外片玻璃上的雪荷载标准值： Sk1：分配到外片玻璃上的雪荷载标准值(MPa)； Sk2：分配到内片玻璃上的雪荷载标准值(MPa)； Sk：雪荷载标准值(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)； Sk1=Skt13/(t13+t23) =0

21、.000175MPa Sk2=Skt23/(t13+t23) =0.000175MPa(8)分配到内、外片玻璃上的雪荷载设计值： S1：分配到外片玻璃上的雪荷载设计值(MPa)； S2：分配到内片玻璃上的雪荷载设计值(MPa)； S：雪荷载设计值(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)； S1=St13/(t13+t23) =0.000245MPa S2=St23/(t13+t23) =0.000245MPa(9)分配到内、外片玻璃上的活荷载标准值： Qk1：分配到外片玻璃上的活荷载标准值(MPa)； Qk2：分配到内片玻璃上的活荷载标准值(MPa)； Qk：活荷

22、载标准值(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)； Qk1=Qkt13/(t13+t23) =0.0006MPa Qk2=Qkt23/(t13+t23) =0.0006MPa(10)分配到内、外片玻璃上的活荷载设计值： Q1：分配到外片玻璃上的活荷载设计值(MPa)； Q2：分配到内片玻璃上的活荷载设计值(MPa)； Q：活荷载设计值(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)； Q1=Qt13/(t13+t23) =0.00084MPa Q2=Qt23/(t13+t23) =0.00084MPa玻璃板块荷载组合：玻璃板块的受力组合采用自

23、重、风荷载和活荷载组合。(1)外片玻璃荷载标准值组合： qk1：分配到外片上的荷载标准值组合(MPa)； wk1：分配到外片上的风荷载标准值(MPa)； GAk1：外片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； 先取自重和风荷载组合： wk1+GAk1=0.6(0)+0.000204 =0.000204 MPa再与活荷载组合，得： qk1=0.000204+10.0006Cos =0.000745MPa(2)外片玻璃荷载设计值组合： q1：分配到外片上的荷载设计值组合(MPa)； w1：分配到外片上的风荷载设计值(MPa)； GA1：外片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； 先取自重和风荷载组合

24、： w1+GA1=0.6(0)+0.000185 =0.000185MPa再与活荷载组合，得： q1=0.000185+10.00084Cos =0.001012MPa(3)内片玻璃荷载标准值组合： qk2：分配到内片上的荷载标准值组合(MPa)； wk2：分配到内片上的风荷载标准值(MPa)； GAk2：内片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； 先取自重和风荷载组合： wk2+GAk2=0.6(0)+0.000204 =0.000204MPa再与活荷载组合，得： qk2=0.000204+10.0006Cos =0.000745MPa(4)内片玻璃荷载设计值组合： q2：分配到内片上的荷载

25、设计值组合(MPa)； w2：分配到内片上的风荷载设计值(MPa)； GA2：内片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； 先取自重和风荷载组合： w2+GA2=0.6(0)+0.000185 =0.000185MPa再与活荷载组合，得： q2=0.000185+10.00084Cos =0.001012MPa玻璃的强度计算： 校核依据：fg(1)外片校核： 1：外片玻璃的计算参数； 1：外片玻璃的折减系数； qk1：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； b：玻璃板块短边边长(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)； 1=qk1b4/Et14 6.1.2-3

26、JGJ102-2003 =0.00074510004/72000/84 =7.984按系数1，查表6.1.2-2JGJ102-2003，1=0.976； 1：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q1：作用在采光顶外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； b：玻璃板块短边边长(mm)； t1：外片玻璃厚度(mm)； m1：外片玻璃弯矩系数, 取m1=0.1； 1=6m1q1b21/t12 6.1.2JGJ102-2003 =60.10.001012100020.976/82 =16.462MPa 16.462MPafg1=42MPa(钢化玻璃)外片玻璃的强度满足要求!(2)内

27、片校核： 2：内片玻璃的计算参数； 2：内片玻璃的折减系数； qk2：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； b：玻璃板块短边边长(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t2：内片玻璃厚度(mm)； 2=qk2b4/Et24 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00074510004/72000/84 =7.984按系数2，查表6.1.2-2JGJ102-2003，2=0.976 2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q2：作用在采光顶内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； b：玻璃板块短边边长(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)； m2：内片玻璃弯

28、矩系数, 取m2=0.1； 2=6m2q2b22/t22 6.1.2JGJ102-2003 =60.10.001012100020.976/82 =16.462MPa 16.462MPafg2=42MPa(钢化玻璃)内片玻璃的强度满足要求!玻璃的挠度计算：(1)玻璃板块整体荷载标准值组合：玻璃板块的受力组合采用自重、风荷载和活荷载组合。 qk：荷载标准值组合(MPa)； wk：风荷载标准值(MPa)； GAk1：外片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； GAk2：内片玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； 先取自重和风荷载组合： wk+GAk1+GAk2=0.6(0)+0.000204+0.000204 =0.000408