无拉杆悬臂梁玻璃雨篷计算书

1、玻璃雨篷（悬臂式）计算书目录1 计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙及采光顶相关设计规范1.2建筑设计规范1.3玻璃规范1.4钢材规范1.5 胶类及密封材料规范1.6 相关物理性能等级测试方法1.7 建筑结构静力计算手册（第二版）1.8土建图纸2 基本参数2.1雨篷所在地区2.2 地面粗糙度分类等级3 雨篷荷载计算3.1 玻璃雨篷的荷载作用说明3.2风荷载标准计算3.3 风荷载设计值计算3.4 雪荷载标准值计算3.5 雪荷载设计值计算3.6 雨蓬面活荷载设计值3.7 雨蓬构件恒荷载设计值3.8 选取计算荷载组合4 雨篷杆件计算4.1 悬臂梁的受力分析4.2 选用材料的截面特性4.3 梁的搞抗

2、弯强度计算4.4梁的挠度计算5 雨篷焊缝计算5.1受力分析5.2焊缝校核计算6 玻璃的选用与校核6.1玻璃板块荷载组合计算6.2玻璃板块荷载分配计算6.3玻璃的强度计算6.4 玻璃最大挠度校核玻璃雨篷设计计算书1钢结构雨篷设计计算书1计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙及采光顶相关设计规范：铝合金结构设计规范玻璃幕墙工程技术规范建筑玻璃应用技术规程建筑幕墙建筑玻璃采光顶建筑用玻璃与金属护栏1.2建筑设计规范：GB50429-2007JGJ102-2003JGJ113-2009GB/T21086-2007JG/T231-2007JG/T342-2012地震震级的规定钢结构设计规范高层建筑混凝土

3、结构技术规程工程抗震术语标准混凝土结构后锚固技术规程混凝土结构加固设计规范混凝土结构设计规范混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓建筑防火封堵应用技术规程建筑钢结构焊接技术规程建筑工程抗震设防分类标准建筑结构荷载规范建筑结构可靠度设计统一标准建筑抗震设计规范建筑设计防火规范建筑物防雷设计规范冷弯薄壁型钢结构技术规范1.3玻璃规范：GB/T17740-1999GB50017-2003JGJ3-2010JGJ/T97-2010JGJ145-2004GB50367-2006GB50010-2010JG160-2004CECS154：2003JGJ81-2002GB50223-2008GB50009-2012

4、GB50068-2001GB50011-2010GB50016-2014GB50057-2010GB50018-2002镀膜玻璃第1部分：阳光控制镀膜玻璃镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃防弹玻璃平板玻璃建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃建筑用安全玻璃防火玻璃半钢化玻璃热弯玻璃压花玻璃GB/T18915.1-2002GB/T18915.2-2002GB17840-1999GB11614-2009GB15763.3-2009GB15763.2-2005GB15763.1-2009GB/T17841-2008JC/T915-2003JC/T511-200213中空玻璃G

5、B/T11944-20021.4钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管JG/T178-2005不锈钢棒GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒GB/T4226-2009不锈钢冷轧钢板及钢带GB/T3280-2007不锈钢热轧钢板及钢带GB/T4237-2007不锈钢丝GB/T4240-2009建筑用不锈钢绞线JG/T200-2007不锈钢小直径无缝钢管GB/T3090-2000彩色涂层钢板和钢带GB/T12754-2006低合金钢焊条GB/T5118-1995低合金高强度结构钢GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头JG/T201-2007耐候结构钢GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝

6、YB/T0961997合金结构钢GB/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求GB/T13912-2002冷拔异形钢管GB/T3094-2000碳钢焊条GB/T5117-1995碳素结构钢GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-2007优质碳素结构钢GB/T699-19991.5胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏JC484-2006幕墙玻璃接缝用密封胶JC/T882-2001彩色涂层钢板用建筑密封胶JC/T884-2001丁基橡胶防水密封胶粘带JC/T942-2004工业

7、用橡胶板GB/T5574-2008混凝土建筑接缝用密封胶JC/T881-2001建筑窗用弹性密封剂JC485-2007建筑密封材料试验方法GB/T13477.120-2002建筑用防霉密封胶JC/T885-2001建筑用硅酮结构密封胶GB16776-2005建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品GB/T19686-2005建筑用硬质塑料隔热条JG/T174-2005聚氨酯建筑密封胶JC/T482-2003聚硫建筑密封胶JC/T483-2006绝热用岩棉、矿棉及其制品GB/T11835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定GB/T529-1999橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法GB/T531-1999修

8、补用天然橡胶胶粘剂HG/T3318-2002中空玻璃用弹性密封胶中空玻璃用丁基热熔密封胶1.6相关物理性能等级测试方法：JC/T486-2001JC/T914-2003JGJ/T139-2001GB/T18091-2000GB/T13448-2006GB50205-2001GB50204-2002（2011版）GB/T18244-2000玻璃幕墙工程质量检验标准玻璃幕墙光学性能彩色涂层钢板和钢带试验方法钢结构工程施工质量验收规范混凝土结构工程施工质量验收规范建筑防水材料老化试验方法建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法GB/T15227-2007GB/T18575-2001GB/T18250-

9、2000GB50210-2001GB/T228-2002建筑幕墙抗震性能振动台试验方法建筑幕墙平面内变形性能检测方法建筑装饰装修工程质量验收规范金属材料室温拉伸试验方法1.7建筑结构静力计算手册(第二版)1.8土建图纸：2基本参数2.1 雨篷所在地区福建连江地区；2.2 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B类地形考虑。3雨篷荷载计算3.1 玻璃雨篷的荷载作用

10、说明玻璃雨篷承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。自重：包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照0.8KN/m2估算：(2) 风荷载：是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采用；(3) 雪荷载：是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用，连江地区不考虑；(4) 活荷载：是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按0.5KN/m2采用；在实际工程的雨篷结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式，取用其最大值：A：考虑正风压时：a. 当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：S=1.35G+0.6X1.4w+0.7X1.4S(或Q)

11、b. 当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：S=1.2G+1.4Xw+0.7X1.4S(或Q)(风荷载为第一可变荷载时);A+kkkkS=1.2G+1.4S(或Q)+0.6X1.4Xw(风荷载非第一可变荷载时);A+kkkkB：考虑负风压时：按下面公式进行荷载组合：S=1.0G+1.4wA-kk3.2 风荷载标准值计算按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：w=B口口w8.1.1-2GB50009-2012版k+gzzs1+0w二B口口w上式中：gzzs1-0w:正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(KN/m2)；k+w:负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(KN/m2

12、)；k-Z：计算点标高：4.5m；B:瞬时风压的阵风系数；根据表8.6.1GB50009-2012版计算围护结构风荷载的阵风系数B=1.7；风压高度变化系数；z对于B类地形，4.5m高度处风压高度变化系数:口=1.0；z口：局部风压体型系数，对于雨篷结构，按规范，计算正风压时，取口=1.0；计算s1s1+负风压时，取口=-2.0；另注：上述的局部体型系数口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s1护构件的从属面积A大于或等于25m2时，对墙面局部风压体型系数口si可乘以折减系数0.6，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6,当构件的从属面积小于25m2而大于

13、1m2时，局部风压体型系数口(A)可按面积的对数线性插值，即：s1口(A)=u(1)+5(25)-口(l)logA/1.4在上式中：S1S1当A±25m2时，取A=25m2；当AW1m2时，取A=1m2；口(25)=0.8口(1)s1s1w。：基本风压值(MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5(全国各城市的雪压、风压分布图)中数值采用，按重现期50年，连江地区取0.8KN/m2；(1) 计算悬臂雨蓬梁构件的风荷载标准值：悬臂雨蓬梁构件的从属面积：A=2.60X1.1=2.86m2LogA=0.456口(A)=u(1)+口(25)-口(1)logA/1.4

14、sA1+s1+s1+s1+=0.934口(A)=u(1)+口(25)-口(1)logA/1.4=-1.870sA1-s1-s1-s1-w二B口口wkA+gzzsA1+0=1.7X1.0X0.934X0.8=1.27KN/m2w二B口口wkA-gzzsA1-0=1.7X1.0X（-1.870）X0.8=-2.543KN/m2（2）计算玻璃部分的风荷载标准值：玻璃构件的从属面积：A=1.1X1.2=1.32m2LogA=0.120口（A）二口（1）+口（25）-口（1）logA/1.4sB1+s1+s1+s1+=0.983口（A）二口（1）+口（25）-口（1）logA/1.4sB1-s1-s1-

15、s1-=-1.966w二B口口wkB+gzzsB1+0=1.70X1.0X0.983X0.8=1.337KN/m2w二B口口wkB-gzzsB1-0=1.70X1.0X（-1.966）X0.8=-2.674KN/m23.3 风荷载设计值计算w:正风压作用下作用在雨篷悬臂雨蓬梁上的风荷载设计值（KN/mJ；A+w:正风压作用下作用在雨篷悬臂雨蓬梁上的风荷载标准值（KN/mJ；kA+w:负风压作用下作用在雨篷悬臂雨蓬梁上的风荷载设计值（KN/mJ；Aw:负风压作用下作用在雨篷悬臂雨蓬梁上的风荷载标准值（KN/mJ；kA-w=1.4XwA+kA+=1.4X1.27=1.778KN/m2w=1.4Xw

16、A-kA-=1.4X-2.543=-3.560KN/m2w:正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（KN/m2）；B+w:正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（KN/m2）；kB+w:负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（KN/m2）；B-w:负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（KN/m2）；kB-w=1.4XwB+kB+=1.4X1.337=1.871KN/m2w=1.4XwB-kB-=1.4X-2.674=-3.744KN/m23.4 雪荷载标准值计算S：作用在雨篷上的雪荷载标准值（KN/mJkS:基本雪压，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012取值，福州

17、地区不考虑雪荷载。3.5 雨篷面活荷载设计值Q：雨篷面活荷载设计值(KN/m2)；Q：雨篷面活荷载标准值取：0.5KN/m2kQ=14XQk=1.4X0.5=07KN/m23.6 雨篷构件恒荷载设计值G：正压作用下雨篷构件恒荷载设计值(KN/m2)；+G：负压作用下雨篷构件恒荷载设计值(KN/m2)；G：雨篷结构平均自重取0.8KN/m2；因为G与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：kG=1.2XG+k=1.2X0.8=0.96KN/m2G=G-k=0.8KN/m23.7 选取计算荷载组合(1) 正风压的荷载组合计算：S:正风压作用下的悬臂雨蓬梁的荷载标准值组合(KN/mE；kA+S:正风压

18、作用下的悬臂雨蓬梁的荷载设计值组合(KN/mE；A+S=G+w+0.7QkA+kkA+k=2.42KN/m2S=G+w+0.7QA+A+=3.228KN/m2(2) 负风压的荷载组合计算：S:负风压作用下的悬臂雨蓬梁的荷载标准值组合(KN/mE；kA-S:负风压作用下的悬臂雨蓬梁的荷载设计值组合(KN/mE；AS=G+wkA-kkA-=-1.743KN/m2S=G+wA-A-=1.0G+1.4wkkA-=-2.760KN/m2(3) 最不利荷载选取：S:作用在悬臂雨蓬梁上的最不利荷载标准值组合(KN/m2)；kAS:作用在悬臂雨蓬梁上的最不利荷载设计值组合(KN/m2)；A按上面2项结果，选最

19、不利因素(正风压情况下出现)：S=2.42KN/m2kAS=3.228KN/m2A4 雨篷杆件计算基本参数：1：计算点标高：4.5m；2：力学模型：悬臂梁；3：荷载作用：集中力荷载；4：悬臂总长度：a=2400mm；5：分格宽度:B=1200mm；6：玻璃板块配置：夹层玻璃8+8mm；7：悬臂梁:HN175x90,Q235B；本处雨蓬杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下4.1 悬臂梁的受力分析(1) 集中荷载值计算：本工程结构的每个梁上，共有i=2个集中力作用点，下面对这些力分别求值:P.：每个集中力的标准值(KN)；kiP.：每个集中力的设计值(KN)；a：每个分格的沿悬臂梁方向的

20、长度(m)；S：组合荷载标准值(KN/m2)；kS：组合荷载设计值(KN/m2)；B：分格宽度(m)；a=1.2m1a=1.2m2P=SB(a+a)/2k1k12=3.19KNP=SB(a+a)/2112=4.261KNP=SB(a/2+0.2)k2k2=2.13KNP=SB(a/2+0.2)22=2.84KN(2) 雨篷杆件截面最大弯矩(根部处)的弯矩设计值计算：M：全部作用力作用下悬臂梁根部弯矩设计值(KNm)；M:单个作用力P作用下悬臂梁根部弯矩设计值(KNm)；bi：单个作用力P，作用点到悬臂梁根部的距离(m)；P：每个集中力的设计值(KN)；iM=PXb1 iiM=SMiM=Pb11

21、1=5.113KNmM=Pb2 22=6.816KNm悬臂梁自重产生的弯矩设计值M二0.50X0.182X2.42=0.524KNm3M二工Mi=12.453KNm4.2 选用材料的截面特性材料的抗弯强度设计值：f=215KN/m2材料弹性模量：E=206000KN/m2主力方向惯性矩：I=12200000mm4主力方向截面抵抗矩：W=140000mm3塑性发展系数：Y=1.054.3 梁的抗弯强度和整体稳定计算按悬臂梁抗弯强度公式,应满足：M/yWWf上式中：M：悬臂梁的弯矩设计值(Nmm)；W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；Y：塑性发展系数，取1.05;f：材料的抗弯强度设计值，

22、取215KN/m2；则：M/yW=12.453X1000000/1.05/140000=84.7KN/m2<215KKN/m2悬臂梁抗弯强度满足要求。按悬臂梁整体稳定计算,应满足：M/WWfb=1.07-入2/44000=0.992byM/W=12.453X1000000/0.992/140000=89.7KN/m2<215KKN/m2悬臂梁整体稳定计算满足要求。梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度比小于13,可不考虑梁局部稳定的要求。4.4 梁的挠度计算d：全部作用力作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm)；fd:悬臂梁悬臂端挠度限值(mm)；f,limd:单个作用力P作用下悬臂梁悬臂端挠

23、度计算值(mm)；bf:单个作用力P作用点到悬臂梁根部的距离(mm)；P.：每个集中力的标准值(N)；kia：悬臂梁总长度(mm)；d=Pb2a(3-B)/6EIfikiii3=b/aiid二工dffid=Pb2a(3-3)/6EIf1k111=1.83mmd=Pb2a(3-3)/6EIf2k222=3.9mmd二工dffi=5.73mmd=2X2450/250=19.2mmf,lim5.73mmWd=19.6mm悬臂梁杆件的挠度满足要求！5 雨篷焊缝计算基本参数：1：焊缝高度：h=6mm；f2：焊缝有效截面抵抗矩：W=92988.4mm3；3：焊缝有效截面积：A=1234.8mm2；5.1

24、受力分析V：剪力(KN)a：悬臂长度(m)：B：分格宽度(m)；M：弯矩(KNm)V=SaB=3.228X2.4X1.1=8.52KNM=12.453KNm5.2 焊缝校核计算校核依据：(/B)2+t2)o.5<fw7.1.33GB500172003ffff上式中：。：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(KN/m2)；fB：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；ft:按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(KN/m2)；ffw：角焊缝的强度设计值(KN/m2)；f(0/B)2+T2)0.5fff=(M/1.22W)2+(V/A)2)0.5=(12453000/1.22

25、/92988.4)2+(8520/1234.8)2)0.5=109KN/m2109KN/m2Wfw=160KN/m2f焊缝强度能满足要求6 玻璃的选用与校核基本参数：1：计算点标高：4.5m；2：玻璃板尺寸：宽X高二BXH=1100mmX1200mm；3：玻璃配置：夹层玻璃，夹层玻璃：8+8mm；上片钢化玻璃，下片钢化玻璃;模型简图为：B1昭h卜-'OH4QQ4k点式玻璃板(四点驳接)6.1玻璃板块荷载组合计算(1)玻璃板块自重：G：玻璃板块自重标准值(KN/m2)；kG：玻璃板块自重设计值(KN/m2)；玻璃板块上片玻璃厚度(mm)；t：玻璃板块下片玻璃厚度(mm)；2Y:玻璃的体积

26、密度(KN/m3)；w:正风压作用下作用在雨篷上的风荷载标准值(KN/m2)；k+G=Y(tjt)=25.6X(8+8)/1000=0.41KN/m2因为G与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：kG：正压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值(KN/m2)；+G：负压作用下雨篷玻璃恒荷载设计值(KN/m2)；G：玻璃板块自重标准值(KN/m2)；kG=1.2XG+k=1.2X0.41=0.492KN/m2G=G-k=0.41KN/m2(2) 正风压的荷载组合计算：S:正风压作用下的荷载标准值组合(KN/m2)；k+S:正风压作用下的荷载设计值组合(KN/mJ；+S=G+w+0.7Qk+kk+k=2.09

27、7KN/m2S=G+w+0.7Q+=2.713KN/m2(3) 负风压的荷载组合计算:S:负风压作用下的荷载标准值组合(KN/m2)；k-S：负风压作用下的荷载设计值组合(KN/mJ；S=G+wk-kk-=-2.264KN/m2S=G+w=1.0G+1.4wkk-=-3.334KN/m2(4) 最不利荷载选取:S：最不利荷载标准值组合(KN/mJ；kS：最不利荷载设计值组合(KN/m2)；按上面2项结果，选最不利因素(负风压情况下出现)S=-2.264KN/m2kS=-3.334KN/m26.2玻璃板块荷载分配计算S：最不利荷载标准值组合(KN/mJ；kS：最不利荷载设计值组合(KN/m2)；

28、t：上片玻璃厚度(mm)；t:下片玻璃厚度(mm)；2S:分配到上片玻璃上的荷载组合标准值(KN/m2)；k1S：分配到上片玻璃上的荷载组合设计值(KN/mJ；S1：分配到下片玻璃上的荷载组合标准值(KN/m2)；k2S：分配到下片玻璃上的荷载组合设计值(KN/mJ；2S=St3/(t3+t3)k1k112=2.264*83/(83+83)=-1.132KN/m2S=St3/(t3+t3)1112=3.334*83/(83+83)=1.666KN/m2S=St3/(t3+t3)k2k212=2.264*83/(83+83)=1.132KN/m2S=St3/(t3+t3)2212=3.334*8

29、3/(83+83)=1.666KN/m26.3玻璃的强度计算校核依据：oWf(1) 上片校核：g上片玻璃的计算参数；n：上片玻璃的折减系数；S:作用在上片玻璃上的荷载组合标准值(N/mm2)；k1a：支撑点间玻璃面板短边边长(mm)；E：玻璃的弹性模量(N/mm2)；t：上片玻璃厚度(mm)；10=Sa4/Et48.1.5-4JGJ102-20031k11=0.001132X12004/72000/84=8.0按系数0，查表6.1.2-2JGJ102-2003，n=0.985；。：上片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(KN/m2)；作用在幕墙上片玻璃上的荷载组合设计值(KN/m2)；a：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)；tJ上片玻璃厚度(mm)；：上片玻璃弯矩系数，查表8.1.5-1得m=0.149；11o=6mSa2/t211111=6X0.149X0.001666X12002X0.985/82=33KN/m233KN/m2<f=84KN/m2(钢