工程北立面10m处采光顶设计计算书

目录TOC一、 荷载计算 11. 风荷载标准值: 12. 风荷载设计值: 13. 雪荷载标准值计算: 14. 雪荷载设计值计算: 15. 采光顶坡面活载荷设计值: 16. 采光顶自重荷载设计值: 27. 采光顶设计荷载组合计算: 2二、 玻璃计算 21. 玻璃面积: 22. 玻璃板块自重: 23. 玻璃强度计算: 34. 玻璃跨中挠度计算: 4三、 立柱计算 41. 杆件受力计算: 42. 选用立柱型材的截面特性: 53. 杆件的强度计算: 54. 杆件的刚度计算: 55. 杆件的剪力计算: 6四、 横梁计算 61. 选用横梁型材的截面特性: 62. 横梁的强度计算: 63. 横梁的刚度计算: 84. 横梁的抗剪强度计算: 8北立面10米处采光顶设计计算书荷载计算风荷载标准值:Wk:作用在采光顶上的风荷载标准值(kN/m2)μz:10m高处风压高度变化系数(按C类区计算):(GB50009-20017.2.1)μz=0.616×(z/10)0.44=0.616由于0.616<0.74,取μz=0.74μf:脉动系数:(GB50009-20017.4.2-8)μf=0.5×35(1.8×(0.22-0.16))×(z/10)-0.22=0.734056βgz:阵风系数:(GB50009-20017.5.1-1)βgz=к×(1+2×μf)=2.0979Wk=βgz×μz×μs×W0(JGJ102-20035.3.2)=2.0979×0.74×0.8×0.45=0.558879kN/m2Wk<1kN/m2,取Wk=1kN/m2风荷载设计值:W:风荷载设计值:kN/m2rw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20035.1.6条规定采用W=rw×Wk=1.4×1=1.4kN/m2雪荷载标准值计算:Sk:作用在采光顶上的雪荷载标准值(kN/m2)S0:基本雪压,北京50年一遇最大积雪的自重:0.4kN/m2根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取值μr:屋面积雪分布系数为0.8根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001公式6.1.1屋面雪载荷按下式计算Sk=μr×S0=0.8×0.4=0.32kN/m2雪荷载设计值计算:S:雪载荷设计值(kN/m2)rs:雪载荷分项系数为1.4按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表'3-1各种荷载分顶系数'采用S=rs×Sk=1.4×0.32=0.448kN/m2采光顶坡面活载荷设计值:Q:采光顶坡面活载荷设计值(KN/m2)rq:活载荷分项系数为1.3Qk:采光顶坡面活载荷标准值为0.3kN/m2Q=rq×Qk=1.3×0.3=0.39kN/m2采光顶自重荷载设计值:G:采光顶构件自重荷载设计值(kN/m2)Gk:采光顶结构平均自重为0.5kN/m2rg:恒载荷分项系数为1.2按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表'3-1各种荷载分顶系数'采用G=rg×Gk=1.2×0.5=0.6kN/m2采光顶设计荷载组合计算:计算采光顶杆件和结构应力时的载荷组合(沿坡面分布)根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001规定和<<建筑幕墙与采光顶技术>>5.2.1中载荷组合要求:设计荷载取恒载、雪荷载、风荷载组合,组合系数取0.9。计算荷载为恒载荷+风载荷+雪载荷组合:qsa:载荷组合设计值(kN/m2)qsa=G×cosα+0.9×(W+S)=0.6×cos30+0.9×(1.4+0.448)=2.18282kN/m2qsak:载荷组合标准值(kN/m2)qsak=Gk×cosα+Wk+ψS×Sk=0.5×cos30+1+0.7×0.32=1.65701kN/m2玻璃计算玻璃面积:B:该处采光顶分格宽:1.2mH:该处采光顶分格高:1.4mA:该处玻璃板块面积:A=B×H=1.2×1.4=1.68m2玻璃板块自重:GAK:玻璃板块平均自重(不包括铝框):玻璃的体积密度为:25.6(kN/m3)(JGJ102-20035.3.1)BT_L:中空玻璃内侧玻璃厚度为:6(mm)BT_w:中空玻璃外侧玻璃厚度为:6(mm)GAK=25.6×(Bt_L+Bt_w)/1000=25.6×(6+6)/1000=0.3072kN/m2玻璃强度计算:校核依据:σ≤ｆgq:玻璃所受组合荷载:a:玻璃短边边长:1.2mb:玻璃长边边长:1.4mti:中空玻璃内侧玻璃厚度为:6(mm)to:中空玻璃外侧玻璃厚度为:6(mm)E:玻璃弹性模量:72000N/mm2m:玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表得:0.0569143η:折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2σw:玻璃所受应力:采用恒载荷+风载荷+雪载荷组合:q=rg×GAk×cosα+0.9×(W+S)=1.2×0.3072×cos30+0.9×(1.4+0.448)=1.98245kN/m2荷载分配计算qo=1.1×q×to3/(to3+ti3)=1.1×1.98245×63/(63+63)=1.09035qi=q×ti3/(to3+ti3)=1.98245×63/(63+63)=0.991226参数θ计算:θo=qo×a4×109/E/to4=1.09035×1.24×109/72000/64=24.23查表6.1.2-2得ηo=0.90308θi=qi×a4×109/E/ti4=0.991226×1.24×109/72000/64=22.0272查表6.1.2-2得ηi=0.911891玻璃最大应力计算:σwo=6×m×ηo×qo×a2×1000/to2=6×0.0569143×0.90308×1.09035×1.22×1000/62=13.4501N/mm2σwi=6×m×ηi×qi×a2×1000/ti2=6×0.0569143×0.911891×0.991226×1.22×1000/62=12.3466N/mm213.4501N/mm2≤ｆg=28N/mm212.3466N/mm2≤ｆg=28N/mm2玻璃的强度满足玻璃跨中挠度计算:校核依据:df≤dflim=a/60×1000=20mmD:玻璃刚度(N·mm)ν:玻璃泊松比:0.2E:玻璃弹性模量:72000N/mm2te:中空玻璃的等效厚度te=0.95×(to3+ti3)(1/3)=0.95×(63+63)(1/3)=7.18155mmD=E×te3/12/(1-ν2)=72000×7.181553/12/(1-0.22)=2.64561e+006N·mmqk:玻璃所受组合荷载:qk=GAK×cosα+Wk+ψS×Sk=0.3072×cos30+1+0.7×0.32=1.49004kN/m2μ:挠度系数,按边长比a/b查表得:0.00539714参数θ计算:θ=qk×a4/E/te4=1.49004×1.24/72000/7.181554×109=10.8273η:折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2得η=0.956691df:玻璃在风荷载和地震荷载作用下挠度最大值df=μ×η×qk×a4/D=0.00539714×1.49004×1.24×0.956691/2.64561e+006×109=4.04701mm4.04701mm≤dflim=20mm玻璃的挠度满足立柱计算杆件受力计算:ML:验算截面弯矩L1:斜杆长度4mBl:分格宽度1mBr:分格宽度1mqw:设计荷载的面密度2.18282kN/m2ML=qw×(Bl+Br)/2×L12/8=2.18282×(1+1)/2×42/8=4.36563kN.mNL:验算截面轴力NL=G×(Bl+Br)/2×L1×sinα=0.6×(1+1)/2×4×sin30=1.2kN选用立柱型材的截面特性:选用杆件型材名称:未定义型材型材强度设计值:85.5N/mm2型材弹性模量:E=70000N/mm2X轴惯性矩:Ix=120cm4Y轴惯性矩:Iy=120cm4X轴上部截面矩:Wx1=34cm3X轴下部截面矩:Wx2=34cm3y轴左部截面矩:Wy1=34cm3y轴右部截面矩:Wy2=34cm3型材截面积:A=10cm2型材计算校核处壁厚:t=4mm型材截面面积矩:Ss=12cm3塑性发展系数:γ=1.05杆件的强度计算:校核依据:N/A+M/γ/w≤ｆa(JGJ102-20036.3.7)Bl:幕墙左分格宽:1mBr:幕墙右分格宽:1mσ:杆件计算强度(N/mm2)A:杆件型材截面积:10cm2M:杆件弯矩:4.36563kN·mWx2:杆件截面抗弯矩:34cm3γ:塑性发展系数:1.05σ=N×10/A+M×103/1.05/Wx2=1.2×10/10+4.36563×103/1.05/34=123.487N/mm2123.487N/mm2>ｆa=85.5N/mm2杆件强度不满足要求杆件的刚度计算:校核依据:Umax≤L/180Dfmax:杆件最大允许挠度:Dfmax=L1/180×1000=4/180×1000=22.2222mmUmax:杆件最大挠度Bl:左分格宽:1mBr:右分格宽:1mqsak:组合荷载面荷载标准值1.65701kN/m2L1:杆件计算跨度4mE:杆件材料的弹性模量70000N/mm2Ix:杆件截面的惯性矩120cm4Umax=5×qsak×(Bl+Br)/2×Hvcal4×108/384/E/Ix=5×1.65701×(1+1)/2×44×108/384/70000/120=65.7545mm>22.2222mm杆件最大挠度Umax为:65.7545挠度不满足要求杆件的剪力计算:校核依据:τmax≤[τ]=49.6N/mm2Q:立柱所受剪力:qsa:垂直于玻璃面的组合荷载设计值2.18282kN/m2Q=qsa×(Bl+Br)/2×L1/2=2.18282×(1+1)/2×4/2=4.36563kNτ:立柱剪应力:Ss:立柱型材截面面积矩:12cm3Ix:立柱型材截面惯性矩:120cm4t:立柱壁厚:4mmτ=Q×Ss×100/Ix/t=4.36563×12×100/120/4=10.9141N/mm210.9141N/mm2≤49.6N/mm2立柱抗剪强度可以满足横梁计算选用横梁型材的截面特性:选用横梁型材名称:未定义型材型材强度设计值:85.5N/mm2型材弹性模量:E=70000N/mm2X轴惯性矩:Ix=120cm4Y轴惯性矩:Iy=120cm4X轴上部截面矩:Wx1=34cm3X轴下部截面矩:Wx2=34cm3y轴左部截面矩:Wy1=34cm3y轴右部截面矩:Wy2=34cm3型材截面积:A=10cm2型材计算校核处壁厚:t=4mm型材截面面积矩:Ss=12cm3塑性发展系数:γ=1.05横梁的强度计算:校核依据:Mx/γWx+My/γWy≤ｆa=85.5(JGJ102-20036.2.4)(1)横梁在平行于玻璃平面的组合荷载作用下的弯矩(kN·m)Hh:幕墙分格高:2mBh:幕墙分格宽:1mGh:荷载线分布均布荷载集度设计值(kN/m)Ghk=Gk×Hh=0.5×2=1kN/mGh=γG×Ghk×sinα=1.2×1×sin30=0.6kN/mMhg:组合荷载作用下的弯矩(kN·m)Mhg=Gh×Bh2/8=0.6×12/8=0.075kN·m(2)横梁在垂直于玻璃平面的组合荷载作用下的弯矩(kN·m)横梁上部组合荷载线分布最大荷载集度标准值(三角形分布)横梁下部组合荷载线分布最大荷载集度标准值(三角形分布)分横梁上下部分别计算Hhu:横梁上部面板高度2mHhd:横梁下部面板高度2m组合荷载线分布最大荷载集度设计值qwu=qsa×Bh/2=2.18282×1/2=1.09141kN/mqwd=qsa×Bh/2=2.18282×1/2=1.09141kN/mMhw:横梁在组合荷载作用下的弯矩(kN·m)Mhwu=qwu×Bh2/12=1.09141×12/12=0.0909506kN·mMhwd=qwd×Bh2/12=1.09141×12/12=0.0909506kN·mMhw=Mhwu+Mhwd=0.0909506+0.0909506=0.181901kN.m(3)横梁强度验算:σ:横梁计算强度(N/mm2):采用SG+SW组合Wx2:X轴截面矩:34cm3Wy2:y轴截面矩:34cm3γ:塑性发展系数:1.05σ=(Mhg/Wx2+Mhw/Wy2)×103/γ=(0.075/34+0.181901/34)×103/1.05=7.19611N/mm27.19611N/mm2≤ｆa=85.5N/mm2横梁正应力强度满足要求横梁的刚度计算:校核依据:Umax≤L/180横梁承受分布线荷载作用时的最大荷载集度：qwku:横梁上部面板所受组合荷载qwkd:横梁下部面板所受组合荷载qwku=qsak×Bh/2=1.65701×1/2=0.828506kN/mqwkd=qsak×Bh/2=1.65701×1/2=0.828506kN/mUhu:横梁上部垂直于玻璃平面方向荷载作用产生的弯曲:Uhu=qwku×Bh4/(120×E×Iy)=0.828506×14/(120×70000×120)×108=0.0821931mmUhd:横梁下部垂直于玻璃平面方向荷载作用产生的弯曲:Uhd=qwkd×Bh4/(120×E×Iy)=0.828506×14/(120×70000×120)×108=0.0821931mmU