合金屋面设计计算书

1、岳阳五星宾馆铝镁锰合金屋面设计计算书岳阳五星宾馆铝镁锰合金屋面设计计算书 设计： 审核： 批准： 广东大潮建筑装饰工程有限公司2013年08月一、铝镁锰合金屋面受力计算1设计依据 金属屋面工程技术规范（JGJ102-96）冷弯薄壁钢结构技术规程（GBJ18-87）压型金属板设计与施工规程（YBJ216-88）模压金属板设计和建造规范(YBJ216)铝材和铝合金模压板(GB6891-86)低合金高强度结构钢(GB1597)铝合金建筑型材(GB/T5237-2000)铝及铝合金轧制板材(GB/T3880-97)建筑结构荷载规范（GB50009-2001）钢结构设计规范（GB50017-2002）建

2、筑抗震设计规范（GB50011-2001）钢结构施工及验收规范（GB50205-2001）建筑设计防火规范（GBJ16-87）（2001版）；高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）(2001版)2设计荷载：（1）恒载标准值：屋面板（含避雷系统）自重: 0.025/m2（2）活载标准值： 0.5kN/m2（3）雪荷载标准值： 0.45kN/m2（4）风荷载： 基本风压: 0.35kN/m2高度变化系数： z=1.184（h17m） z=1.084（h13m）风载体型系数,计算点统一取： -1.3风压标准值： -0.585kN/m23设计原则： （1）结构要求：首先满足建筑、结构使用功能

3、要求。（2）功能要求:考虑结构经济、合理，安全可靠。（3）结构设计理论：按承载力极限状态和正常使用极限状态设计截面。（4）结构计算模型：考虑屋面板承受竖向荷载、水平荷载，强度和挠度按受弯构件计算；并考虑温度和地震效应的影响。强度和挠度按弹性五跨连续梁模型计算内力，按薄壁构件验算截面。4设计所采用计算方法及公式:（1）荷载组合:a. 当活荷载雪荷载时: 恒荷载活荷载b. 当活荷载雪荷载时: 恒荷载活荷载c 考虑风荷载最不利组合: 恒荷载风荷载d 考虑检修荷载组合： 恒荷载检修荷载（2）内力分析:按弹性理论分析，在活荷载作用下考虑活荷载的最不利布置，在雪荷载作用下考虑满跨布置，并考虑积雪效应，检修

4、荷考虑作用在跨中，并沿板纵向（板铺方向）换算成一个波峰宽方向的线荷载后，再按集中荷载计算。0.415mAAer支座支承点1.2m1.2m1.2mABCCB1122332211计算单元计算单元112233BCCF集中力作用下计算简图2211BA1.2mq1.2m1.2m1.2m1.2m1.2m1.2m支座支承点屋面板计算简图计算单元及计算简图：取一板宽作为计算单元，见上图：均布荷载下的内力计算： 集中荷载下的内力计算：（3）压型钢板上集中荷载按下式换算成线荷载：式中：bp1压型钢板的波距，对此板取bp1=b F 集中荷载 qre折算线荷载 折算线荷载系数，取=0.5 （4）截面验算:按下式验算弯

5、曲强度：按下式验算板件宽厚比：对翼缘板按两边支承板件验算有效宽厚比；对腹板按一边支承一边卷边板件验算宽厚比。按下式验算挠度：均布荷载作用：集中荷载作用：5截面参数：选用铝镁锰合金板屋面，其截面参数如下：截面高： h=65 mm 截面宽： B=415 mm板厚： t=0.9 mm 理论重量： 1.27kg/m(65/415铝镁锰屋面板截面)Ix = 295586mm4 ix = 23.1 mm4Iy = 12783342 mm4 iy = 151.8 mm4A=555mmm2截面惯性矩：Ix = 0.296106 mm4 ix = 23.1 mm y0 = 15mm截面抵抗矩：Wx1 = 0.5

6、2104 mm3 Wx2 = 1.97104 mm3 钢材钢号：铝f=180. N/mm2 fu=230280 N/mm2 E=69103 N/mm2屋面板受力分析与计算1荷载取值：风荷载考虑风力参与组合为最不利组合，风荷载按满跨布置。恒载标准值：屋面板避雷系统自重： 0.025 kN/m2风荷载标准值： -0.585 kN/m2雪荷载标准值： 0.65 kN/m2检修荷载标准值： 1.0 kN/m2内力计算：（1）恒载雪荷载组合:q=1.2GB1.4QB=1.20.0250.4151.40.650.415 =0.39 kN/m最大正弯矩：最大负弯矩：（2）恒载风（压力）载组合:q=1.2GB

7、1.4QB =1.20.0250.4151.40.5850.415 =0.352kN/m最大正弯矩： 最大负弯矩：（3）恒载风（吸力）载组合:q=1.2GB1.4QB =1.20.0250.4151.4（-0.585）0.415 =-0.327kN/m最大正弯矩：最大负弯矩：（4）恒载检修荷载组合检修荷载设计值：1.00.4151.4=0.581 kN恒荷载设计值： 0.0250.4151.2=0.012 kN/m最大正弯矩：M=Mmax1Mmax2=0.00130.139=0.1403kNm最大负弯矩：M=Mmax1Mmax2=0.0718kNm3截面验算：（1）强度验算： 先按全截面有效初

8、步验算，由上内力分析知，风荷载参与组合时截面1、B处应力最大，对检修荷载参与组合单独列出：1处最大应力：（拉应力为正） 恒载雪载组合 恒载风（吸力）载组合 恒载检修荷载组合B处最大应力：（拉应力为正） 恒载雪载组合 恒载风（吸力）载组合 恒载检修荷载组合 （2）按下式验算受压板件宽厚比：（压应力为正）腹板验算宽厚比：1处： （max在卷边处）=38 N/mm2 B处： （max在卷边处）=47 N/mm2腹板宽厚比验算满足，即腹板板件全截面有效。翼板验算有效宽厚比：沿底板受压区中间有2道加劲，取b1=（415-40）/3=125mm，按两边支承均匀受压板件计算：1处：在以上荷载组合中，截面全部

9、有效，只验算风吸力参与组合。=1.93 N/mm2 60 N/mm2b1/t=125/0.9=139130截面部分有效，按下式计算：翼板有效截面：b2=1300.9=117mm(65/415铝镁锰屋面板截面)Ix = 295586mm4 ix = 23.1 mm4Iy = 12783342 mm4 iy = 151.8 mm4A=555mmm2Wx1 = 0.52104 mm3 Wx2 = 1.97104 mm3截面最大压应力为：有效宽厚比为：b2/t=100满足。B处：在以上荷载组合中，取压应力最大的组合，及雪荷载参与组合。=5.0 N/mm2 60 N/mm2b1/t=125/0.9=13

10、8130截面部分有效，按下式计算：翼板有效截面同上：b2=1300.81=105.3mmIx = 0.30106 mm4 y0=15mmWx1 = 0.52104 mm3 Wx2 = 1.97104 mm3截面最大压应力为：有效宽厚比为：b2/t=130满足。（3）按有效截面复合验算强度：1处，由内力分析知，在检修荷载参与组合下，截面强度最大，此时有：1处按有效截面复合验算强度满足。B处，由内力分析知，在雪荷载参与组合下，截面强度最大，此时有： B处按有效截面复合验算强度满足。（4）按有效截面验算挠度： 恒载活荷载组合:荷载标准值： q= 0.0250.4150.650.415=0.28 kN

11、/m挠度: 恒载风（压力）载组合荷载标准值：q=GBQB =0.0250.4150.5850.415 =0.253 kN/m挠度: 恒载检修荷载组合荷载标准值：自重: q=0.025 kN/m集中荷载： F=1.0 kN挠度:自重产生的挠度：集中荷载产生的挠度： 挠度验算满足要求。结论：综上，岳阳五星宾馆屋面板采用本合金屋面板，受力满足要求。2、 钢结构桁架设计计算一、设计依据 钢结构设计规范 （GB50017-2003） 建筑结构荷载规范 （GB50009-2006） 建筑抗震设计规范 （GB50011-2010） 建筑钢结构焊接规程 （JGJ181-2002） 钢结构高强度螺栓连接的设计，

12、施工及验收规程（JGJ82-91）二、计算简图 计算简图 (圆表示支座，数字为节点号) 节点编号图 单元编号图三、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向约束z向约束绕x约束绕y约束绕z约束12.3682.7120.000 28.1682.7120.000 312.3322.7120.000 416.5682.7120.000 520.7242.7120.000 624.9682.7120.000 729.1582.7120.000 833.3682.7120.000 92.3683.9820.000 108.1683.9820.000 1112.33

13、23.9820.000 1216.5683.9820.000 1320.7243.9820.000 1424.9683.9820.000 1529.1583.9820.000 1633.3683.9820.000 172.3686.6120.000 188.1686.6120.000 1912.3326.6120.000 2016.5686.6120.000 2120.7246.6120.000 2224.9686.6120.000 2329.1586.6120.000 2433.3686.6120.000 252.3687.8820.000 268.1687.8820.000 2712.33

14、27.8820.000 2816.5687.8820.000 2920.7247.8820.000 3024.9687.8820.000 3129.1587.8820.000 3233.3687.8820.000 332.3681.4420.000 348.1681.4420.000 3512.3321.4420.000 3616.5681.4420.000 3720.7241.4420.000 3824.9681.4420.000 3929.1581.4420.000 4033.3681.4420.000 412.3685.3420.000 428.1685.3420.000 4312.33

15、25.3420.000 4416.5685.3420.000 4520.7245.3420.000 4624.9685.3420.000 4729.1585.3420.000 4833.3685.3420.000 492.3689.0420.000 508.1689.0420.000 5112.3329.0420.000 5216.5689.0420.000 5320.7249.0420.000 5424.9689.0420.000 5529.1589.0420.000 5633.3689.0420.000 572.3689.1420.000 582.3681.3420.000 5933.36

16、89.1420.000 6033.3681.3420.000 6124.9689.1420.000 6224.9681.3420.000 6316.5689.1420.000 6416.5681.3420.000 658.1689.1420.000 668.1681.3420.000 6729.1589.1300.000 6829.1581.3300.000 6920.7249.1420.000 7012.3329.1420.000 7112.3321.3420.000 7220.7241.2790.000 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)

17、绕3轴惯性矩(x104mm4)绕2轴计算长度系数绕3轴计算长度系数小节点释放大节点释放1HN500X2000.100114202140478001.00078.634-2HN500X2001.160114202140478001.0006.779-3HN500X2001.270114202140478001.0006.192-4HN500X2001.270114202140478001.0006.192-5HN500X2001.360114202140478001.0005.782-6HN500X2001.270114202140478001.0006.192-7HN500X2001.2701

18、14202140478001.0006.192-8HN500X2000.100114202140478001.00078.000-9HN500X2001.160114202140478001.0006.724-10HN500X2001.270114202140478001.0006.142-11HN500X2001.270114202140478001.0006.142-12HN500X2001.360114202140478001.0005.735-13HN500X2001.270114202140478001.0006.142-14HN500X2001.270114202140478001

19、.0006.142-15HN500X2000.100114202140478001.00078.000-16HN200X1005.800275713418800.4310.707-17HN200X1004.165275713418800.6000.984-18HN200X1004.235275713418800.5900.968-19HN200X1004.156275713418800.6020.987-20HN200X1004.244275713418800.5890.966-21HN200X1004.190275713418800.5970.979-22HN200X1004.2102757

20、13418800.5940.974-23HN200X1005.800275713418800.4310.707-24HN200X1004.165275713418800.6000.984-25HN200X1004.235275713418800.5900.968-26HN200X1004.156275713418800.6020.987-27HN200X1004.244275713418800.5890.966-28HN200X1004.190275713418800.5970.979-29HN200X1004.210275713418800.5940.974-30HN200X1005.800

21、275713418800.4310.707-31HN200X1004.165275713418800.6000.984-32HN200X1004.235275713418800.5900.968-33HN200X1004.156275713418800.6020.987-34HN200X1004.244275713418800.5890.966-35HN200X1004.190275713418800.5970.979-36HN200X1004.210275713418800.5940.974-37HN200X1005.800275713418800.4310.707-38HN200X1004

22、.165275713418800.6000.984-39HN200X1004.235275713418800.5900.968-40HN200X1004.156275713418800.6020.987-41HN200X1004.244275713418800.5890.966-42HN200X1004.190275713418800.5970.979-43HN200X1004.210275713418800.5940.974-44HN350X1755.8006366985137001.0001.000-45HN350X1754.1656366985137000.9840.984-46HN35

23、0X1754.2356366985137000.9680.968-47HN350X1754.1566366985137000.9870.987-48HN350X1754.2446366985137000.9660.966-49HN350X1754.1906366985137000.9790.979-50HN350X1754.2106366985137000.9740.974-51HN350X1755.8006366985137001.0001.000-52HN350X1754.1656366985137000.9840.984-53HN350X1754.2356366985137000.968

24、0.968-54HN350X1754.1566366985137000.9870.987-55HN350X1754.2446366985137000.9660.966-56HN350X1754.1906366985137000.9790.979-57HN350X1754.2106366985137000.9740.974-58HN350X1755.8006366985137001.0001.000-59HN350X1754.1656366985137000.9840.984-60HN350X1754.2356366985137000.9680.968-61HN350X1754.15663669

25、85137000.9870.987-62HN350X1754.2446366985137000.9660.966-63HN350X1754.1906366985137000.9790.979-64HN350X1754.2106366985137000.9740.974-65HN500X2000.100114202140478001.00078.000-66HN500X2001.160114202140478001.0006.724-67HN500X2001.270114202140478001.0006.142-68HN500X2001.270114202140478001.0006.142-

26、69HN500X2001.360114202140478001.0005.735-70HN500X2001.270114202140478001.0006.142-71HN500X2001.270114202140478001.0006.142-72HN500X2000.100114202140478001.00078.000-73HN500X2000.100114202140478001.00078.000-74HN500X2001.160114202140478001.0006.724-75HN500X2001.270114202140478001.0006.142-76HN500X200

27、1.270114202140478001.0006.142-77HN500X2001.360114202140478001.0005.735-78HN500X2001.270114202140478001.0006.142-79HN500X2001.270114202140478001.0006.142-80HN500X2000.100114202140478001.00078.000-81HN500X2000.100114202140478001.00078.000-82HN500X2001.160114202140478001.0006.724-83HN500X2001.270114202

28、140478001.0006.142-84HN500X2001.270114202140478001.0006.142-85HN500X2001.360114202140478001.0005.735-86HN500X2001.270114202140478001.0006.142-87HN500X2001.270114202140478001.0006.142-88HN500X2000.100114202140478001.00078.000-89HN500X2000.100114202140478001.00078.000-90HN500X2001.160114202140478001.0

29、006.724-91HN500X2001.270114202140478001.0006.142-92HN500X2001.270114202140478001.0006.142-93HN500X2001.360114202140478001.0005.735-94HN500X2001.270114202140478001.0006.142-95HN500X2001.270114202140478001.0006.142-96HN500X2000.100114202140478001.00078.000-97HN500X2000.100114202140478001.00078.000-98H

30、N500X2001.160114202140478001.0006.724-99HN500X2001.270114202140478001.0006.142-100HN500X2001.270114202140478001.0006.142-101HN500X2001.360114202140478001.0005.735-102HN500X2001.270114202140478001.0006.142-103HN500X2001.270114202140478001.0006.142-104HN500X2000.100114202140478001.00078.000-105HN500X2

31、000.088114202140478001.00088.730-106HN500X2001.160114202140478001.0006.724-107HN500X2001.270114202140478001.0006.142-108HN500X2001.270114202140478001.0006.142-109HN500X2001.360114202140478001.0005.735-110HN500X2001.270114202140478001.0006.142-111HN500X2001.270114202140478001.0006.142-112HN500X2000.1

32、12114202140478001.00069.585-113HN500X2000.163114202140478001.00048.119-四、荷载信息 结构重要性系数： 1.00 (一). (恒、活、风) 节点、单元荷载信息 1.节点荷载 2.单元荷载 (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1恒载双向杆件-2.00 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).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1活载双向杆件-2.50 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） *以下为单

33、元荷载图: 单位：力(kN)；分布力(kN/m)；弯距(kN.m)；分布弯距(kN.m/m)第 0 工况单元荷载简图第 1 工况单元荷载简图 (二). 其它荷载信息 (1). 地震作用 规范： 建筑抗震设计规范（GB50011-2010） 地震烈度： 7度(0.10g) 水平地震影响系数最大值： 0.08 计算振型数： 5 建筑结构阻尼比： 0.035 特征周期值： 0.40 地震影响： 多遇地震 场地类别： 类 地震分组： 第二组 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）10.370420.156130.149540.136950.1231 (2). 温度作用

34、(三). 荷载组合 (1) 1.20 恒载 + 1.40 活载工况1 + 1.30 x 0.60 水平地震五、内力位移计算结果 (一). 内力 1.工况内力 2.组合内力 3.最不利内力各效应组合下最大支座反力设计值(单位：kN、kN.m)节点号控制组合号组合序号NxNyNzMxMyMzNx最大111.31.062.60.00.00.0Ny最大111.31.062.60.00.00.0Nz最大111.31.062.60.00.00.0Mx最大111.31.062.60.00.00.0My最大111.31.062.60.00.00.0Mz最大111.31.062.60.00.00.057合力最大

35、111.31.062.60.00.00.0Nx最小12-1.3-1.062.60.00.00.0Ny最小12-1.3-1.062.60.00.00.0Nz最小111.31.062.60.00.00.0Mx最小111.31.062.60.00.00.0My最小111.31.062.60.00.00.0Mz最小111.31.062.60.00.00.0Nx最大111.41.062.60.00.00.0Ny最大111.41.062.60.00.00.0Nz最大111.41.062.60.00.00.0Mx最大111.41.062.60.00.00.0My最大111.41.062.60.00.00.0Mz最大111.41.062.60.00.00.058合力最大111.41.062.60.00.00.0Nx最小12-1.4-1.062.60.00.00.0Ny最小12-1.4-1.062.60.00.00.0Nz最小111.