1、某大型采光頂（陽光房）鋼結構計算書強度計算信息采光頂設計計算書計算:校核:審核:公司名稱:克萊斯科北京門窗有限公司二一X年X月X日1 / 20目 錄一、風荷載計算錯誤！未定義書簽。強度計算信息采光頂設計計算書一、 計算依據及說明1. 工程概況說明 工程名稱:工程名稱 工程所在城市:北京 公司地址：北京市通州區馬駒橋鎮姚辛莊 工程所屬建筑物地區類別:C類 工程所在地區抗震設防烈度:9度 工程基本風壓:0.45kN/m2 工程強度校核處標高:10m 2. 設計依據 建筑結構荷載規范 GB 50009-2001 (2006年版) 建筑設計防火規范 GB50016-2006 建筑用不銹鋼絞線 JG/T

2、 200-2007 建筑幕墻 GB/T 21086-2007 建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程 JGJ/T151-2008 不銹鋼棒 GB/T 1220-2007 混凝土用膨脹型、擴孔型建筑錨栓 JG 160-2004 鋁合金結構設計規范 GB50429-2007 建筑陶瓷薄板應用技術規程 JGJ/T172-2009 建筑玻璃采光頂 JG/T 231-2008 建筑抗震設計規范 GB 50011-2001(2008年版) 建筑結構可靠度設計統一標準 GB 50068-2001 鋼結構設計規范 GB 50017-2003 玻璃幕墻工程技術規范 JGJ 102-2003 塑料門窗工程技術規程 JGJ1

3、03-2008 中空玻璃穩態U值（傳熱系數）的計算和測定 GB/T22476-2008 玻璃幕墻工程質量檢驗標準 JGJ/T 139-2001 金屬與石材幕墻工程技術規范 JGJ 133-2001 建筑制圖標準 GB/T 50104-2001 建筑玻璃應用技術規程 JGJ 113-2009 全玻璃幕墻工程技術規程 DBJ/CT 014-2001 點支式玻璃幕墻工程技術規程 CECS 127:2001 點支式玻幕墻支承裝置 JC 1369-2001 吊掛式玻幕墻支承裝置 JC 1368-2001 建筑結構用冷彎矩形鋼管 JG/T178-2005 建筑用不銹鋼絞線 JG/T200-2007 鋁合金

4、建筑型材 基材 GB/T 5237.1-2008 鋁合金建筑型材 陽極氧化、著色型材 GB/T 5237.2-2008 鋁合金建筑型材 電泳涂漆型材 GB/T 5237.3-2008 鋁合金建筑型材 粉末噴涂型材 GB/T 5237.4-2008 鋁合金建筑型材 氟碳漆噴涂型材 GB/T 5237.5-2008 鋁合金建筑型材 隔熱型材 GB/T 5237.6-2008 建筑幕墻平面內變形性能檢測方法 GB/T 18250-2000 建筑幕墻抗震性能振動臺試驗方法 GB/T 18575-2001 鋁型材截面幾何參數算法及計算機程序要求 YS/T437-2009 緊固件機械性能 螺栓、螺釘和螺柱

5、 GB 3098.1-2000 緊固件機械性能 螺母 粗牙螺紋 GB 3098.2-2000 緊固件機械性能 螺母 細牙螺紋 GB 3098.4-2000 緊固件機械性能 自攻螺釘 GB 3098.5-2000 緊固件機械性能 不銹鋼螺栓、螺釘、螺柱 GB 3098.6-2000 緊固件機械性能 不銹鋼 螺母 GB 3098.15-2000 螺紋緊固件應力截面積和承載面積 GB/T 16823.1-1997 搪瓷用冷軋低碳鋼板及鋼帶 GB/T13790-2008 陶瓷板 GB/T23266-2008 建筑幕墻用瓷板 JG/T217-2007 干掛空心陶瓷板 JC/T1080-2008 耐候結構

6、鋼 GB/T4171-2008 平板玻璃 GB11614-2009 浮法玻璃 GB11614.2-2009 夾層玻璃 GB15763.3-2009 中空玻璃 GB/T11944 -2002 鋼化玻璃 GB15763.2-2005 半鋼化玻璃 GB/T17841-2008 鋁及鋁合金軋制板材 GB/T 3880-1997 干掛飾面石材及其金屬掛件 JC830·1830·2-2005 建筑用鋁型材、鋁板氟碳涂層 JC 133-2000 建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB 15763.1-2009 混凝土接縫用密封膠 JC/T 881-2001 幕墻玻璃接縫用密封膠 JC/T 882

7、-2001 石材幕墻接縫用密封膠 JC/T 883-2001 中空玻璃用彈性密封膠 JC/T 486-2001 中空玻璃用復合密封膠條 JC/T1022-2007 天然花崗石建筑板材 GB/T18601-2009 鋁合金門窗 GB/T 8478-2008 混凝土結構后錨固技術規程 JGJ 145-2004 公共建筑節能設計標準 GB 50189-2005 建筑用硬質塑料隔熱條 JG/T 174-2005 建筑用隔熱鋁合金型材 穿條式 JG/T 175-2005 民用建筑能耗數據采集標準 JG/T154-2007 建筑外窗氣密、水密、抗風壓性能現場檢測方法 JGJ/T211-2007 不銹鋼和耐

8、熱鋼 牌號及化學成份 GB/T20878-2007 百頁窗用鋁合金帶材 YS/T621-2007 建筑物防雷檢測技術規范 GB/T21434-2008 混凝土加固設計規范 GB50367-2006 小單元建筑幕墻 JG/T217-2008 普通裝飾用鋁塑復板 GB/T22412-2008 冷彎型鋼 GB/T6725 -2008 建筑抗震加固技術規程 JGJ/T116-2009 公共建筑節能改造技術規范 JGJ176-2009 熱軋型鋼 GB/T706 -2008 建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法 GB/T8484-2008 建筑鋼結構焊接技術規程 JGJ81-2002 中國地震烈度表 GB/T

9、17742-2008 綠色建筑評價標準 GB/T50378-20063. 基本計算公式(1).場地類別劃分: 根據地面粗糙度,場地可劃分為以下類別: A類近海面,海島,海岸,湖岸及沙漠地區; B類指田野,鄉村,叢林,丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區; C類指有密集建筑群的城市市區; D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區; 工程名稱按C類地區計算風壓(2).風荷載計算: 幕墻屬于薄壁外圍護構件，根據建筑結構荷載規范GB50009-2001(2006年版) 7.1.1 采用 風荷載計算公式: =××× 其中: -作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m2) -瞬時風

10、壓的陣風系數,按建筑結構荷載規范GB50009-2001(2006年版)取定 根據不同場地類型,按以下公式計算:=K(1+2) 其中K為地區粗糙度調整系數，f為脈動系數 A類場地: =0.92×(1+2) 其中：=0.387×()(-0.12) B類場地: =0.89×(1+2) 其中：=0.5×()(-0.16) C類場地: =0.85×(1+2) 其中：=0.734×()(-0.22) D類場地: =0.80×(1+2) 其中：=1.2248×()(-0.3) -風壓高度變化系數,按建筑結構荷載規范GB5000

11、9-2001取定, 根據不同場地類型,按以下公式計算: A類場地: =1.379×()0.24 B類場地: =()0.32 C類場地: =0.616×()0.44 D類場地: =0.318×()0.60 本工程屬于C類地區 -風荷載體型系數,按建筑結構荷載規范GB50009-2001(2006年版)取定 -基本風壓,按全國基本風壓圖,北京地區取為0.45kN/m2(3).地震作用計算: =×× 其中: -水平地震作用標準值 -動力放大系數,按 5.0 取定 -水平地震影響系數最大值,按相應設防烈度取定: 6度(0.05g): =0.04 7度(

12、0.1g): =0.08 7度(0.15g): =0.12 8度(0.2g): =0.16 8度(0.3g): =0.24 9度(0.4g): =0.32 北京地區設防烈度為9度,根據本地區的情況,故取=0.16 -幕墻構件的自重(N/m2)(4).荷載組合: 結構設計時，根據構件受力特點，荷載或作用的情況和產生的應力(內力)作用方向，選用最不利的組合，荷載和效應組合設計值按下式采用： + 各項分別為永久荷載：重力；可變荷載：風荷載、溫度變化；偶然荷載：地震 水平荷載標準值: =+0.5×，維護結構荷載標準值不考慮地震組合 水平荷載設計值: q=1.4×+0.5×

13、1.3× 荷載和作用效應組合的分項系數,按以下規定采用: 對永久荷載采用標準值作為代表值，其分項系數滿足： a.當其效應對結構不利時：對由可變荷載效應控制的組合，取1.2；對有永久荷載效應控制的組合，取1.35 b.當其效應對結構有利時：一般情況取1.0；對結構傾覆、滑移或是漂浮驗算，取0.9 可變荷載根據設計要求選代表值，其分項系數一般情況取1.4二、 單坡采光頂荷載計算1. 風荷載標準值計算 Wk: 作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m2) z : 計算高度10m z: 10m高處風壓高度變化系數(按C類區計算): (GB50009-2001 7.2.1) z=0.616

14、5;()0.44=0.616 由于0.616<0.74,取z=0.74 f: 脈動系數 : (GB50009-2001 7.4.2-8) f=0.5×35(1.8×(0.22-0.16)×()-0.22=0.734056 gz: 陣風系數 : (GB50009-2001 7.5.1-1) gz=0.85×(1+2×f) = 2.0979 A: 單坡采光頂屋面坡面角度為30度 當前坡面為封閉式落地單坡屋面 s: 風荷載體型系數,按照(GB50009-2001 7.3.1),按照風向不同分為2種情況,迎風面體型系數按照坡面角度查表7.3.1取

15、0.2,背風面體型系數取-0.5 正負向風荷載標準值計算如下 Wk1: 迎風風荷載標準值 Wk1=gz×z×sl×W0 (JGJ102-2003 5.3.2) =2.0979×0.74×0.2×0.45 =0.13972 kN/m2 Wk2: 背風風荷載標準值 Wk2=gz×z×s2×W0 (JGJ102-2003 5.3.2) =2.0979×0.74×(-0.5)×0.45 =-0.3493 kN/m22. 風荷載設計值計算 W: 風荷載設計值: kN/m2 w : 風荷

16、載作用效應的分項系數：1.4 按玻璃幕墻工程技術規范JGJ 102-2003 5.1.6條規定采用 W1=w×Wk1=1.4×0.13972=0.195608kN/m2 W2=w×Wk2=1.4×(-0.3493)=-0.489019kN/m2 3. 雪荷載標準值計算 Sk: 雪荷載標準值(kN/m2) S0: 基本雪壓,北京50年一遇最大積雪的自重: 0.4kN/m2 根據現行<<建筑結構荷載規范>>GB50009-2001取值 r: 屋面積雪分布系數,根據GB50009-2001屋面積雪分布系數表6.2.1,按照坡面角度30度

17、,取0.8 根據<<建筑結構荷載規范>>GB50009-2001公式6.1.1屋面雪載荷按下式計算 Sk=r×S0 =0.8×0.4 =0.32kN/m24. 雪荷載設計值計算 S: 雪載荷設計值(kN/m2) s: 雪載荷分項系數為 1.4 S=s×Sk =1.4×0.32 =0.448kN/m25. 自重荷載設計值 G:構件自重荷載設計值(kN/m2) WGT:幕墻面板和構件平均平米重量取0.5 kN/m2 GAK:構件自重荷載標準值(kN/m2) rg: 恒載荷分項系數為 1.2 GAK=WGT=0.5kN/m2 G=rg&

18、#215;GAK =1.2×0.5 =0.6kN/m26. 豎向均布地震作用計算 GK:重力荷載代表值取結構自重值(kN/m2) GK=GAK =0.5kN/m2 vmax: 豎向地震影響系數最大值:0.104 qEVk: 分布豎向地震作用標準值(kN/m2) qEVk=E×vmax×GK (JGJ102-2003 5.3.4) =5×0.104×0.5 =0.26kN/m2 rE: 地震作用分項系數: 1.3 qEAV: 分布豎向地震作用設計值(kN/m2) qEAV=rE×qEVk =1.3×0.26 =0.338kN/

19、m27. 荷載組合計算 考慮三種工況 1.風荷載為主要荷載,組合為(考慮正風荷載、地震荷載、雪荷載、重力荷載): 分為兩個方向進行組合: (1).重力方向 Szkg=GAK=0.5kN/m2 Szg =GAK×G+Sk×s×S+qEVk×E×E =0.5×1.2+0.32×1.4×0.7+0.26×1.3×0.5 =1.0826kN/m2 (2).垂直于坡面方向 正風荷載計算 Szkp1=Wkp1=0.13972kN/m2 Szp1 =Wkp1×w =0.13972×1.4

20、=0.195608kN/m2 2.風荷載為主要荷載,組合為(考慮負風荷載、地震荷載、雪荷載、重力荷載): 分為兩個方向進行組合: (1).重力方向 Szkg=GAK=0.5kN/m2 Szg =GAK×G+Sk×s×S+qEVk×E×E =0.5×1.2+0.32×1.4×0.7+0.26×1.3×0.5 =1.0826kN/m2 (2).垂直于坡面方向 負風荷載計算 Szkp2=Wkp2=-0.3493kN/m2 Szp2 =Wkp2×w =-0.3493×1.4 =-0.

21、489019kN/m2 3.雪荷載為主要荷載,組合為(考慮地震荷載、雪荷載、重力荷載): 由于沒有風荷載,故只有一個方向的荷載進行組合: Szsk=GAK + Sk =0.5+0.32 =0.82kN/m2 Szs =GAK×G+Sk×s+qEVk×E×E =0.5×1.2+0.32×1.4+0.26×1.3×0.5 =1.217kN/m2 4.活荷載為主要荷載,組合為(考慮地震荷載、活荷載、重力荷載): 由于沒有風荷載,故只有一個方向的荷載進行組合: Szlk=GAK + Lk =0.5+0.5 =1kN/m2

22、Szl =GAK×G+Lk×l+qEVk×E×E =0.5×1.2+0.5×1.4+0.26×1.3×0.5 =1.469kN/m2 5.綜合上面情況,計算最大面板荷載情況 (1).在正風荷載為主要活荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為 標準值Swka = Szkg×cos(A)+ Szkp1 =0.572733kN/m2 設計值Swa = Szg×cos(A)+ Szp1 =1.13317kN/m2 (2).在負風荷載為主要活荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為 標準值Swkb = Szk

23、g×cos(A)+ Szkp2 =0.0837131kN/m2 設計值Swb = Szg×cos(A)+ Szp2 =0.44854kN/m2 (3).在雪荷載為主要活荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為 標準值:Ssk = Szsk×cos(A)=0.710141kN/m2 設計值:Ss = Szs×cos(A)=1.05395kN/m2 (4).在活荷載為主要荷載的情況下,面板所承受的荷載組合值為 標準值:Slk = Szlk×cos(A)=0.866025kN/m2 設計值:Sl = Szl×cos(A)=1.27219kN/

24、m2 綜合上面計算可知,面板強度驗算如下: 采用荷載組合標準值為0.866025kN/m2 荷載組合設計值為1.27219kN/m2三、 玻璃計算1. 玻璃面積 B: 該處玻璃幕墻分格寬: 1.54m H: 該處玻璃幕墻分格高: 1.68m A: 該處玻璃板塊面積: A=B×H =1.54×1.68 =2.5872m2 2. 玻璃板塊自重 :中空夾膠玻璃板塊平均自重(不包括鋁框): 玻璃的體積密度為: 25.6(kN/m3) (JGJ102-2003 5.3.1) BL_w:中空夾膠玻璃外層玻璃厚度: 6mm BL_z:中空夾膠玻璃中間層玻璃厚度: 6mm BL_n:中空夾

25、膠玻璃內層玻璃厚度: 6mm =25.6× =25.6× =0.4608kN/m23. 玻璃強度計算 選定面板材料為:6(浮法)+12+6(浮法)+1.14+6(浮法)中空夾膠玻璃 校核依據: g q: 玻璃所受組合荷載: 1.27219kN/m2 a: 玻璃短邊邊長: 1.54m b: 玻璃長邊邊長: 1.68m to:中空夾膠玻璃外側玻璃板塊厚度: 6mm tm:中空夾膠玻璃中間玻璃板塊厚度: 6mm ti:中空夾膠玻璃內側玻璃板塊厚度: 6mm E:玻璃彈性模量 : 72000N/mm2 m:玻璃板面跨中彎曲系數,按邊長比a/b查表6.1.2-1得: 0.0513 :

26、折減系數,根據參數查表6.1.2-2 w:玻璃所受應力: 采用風荷載與地震荷載組合: q=1.27219kN/m2 荷載分配系數計算 當前玻璃結構為6(浮法)+12+6(浮法)+1.14+6(浮法)中空夾膠玻璃,考慮內層夾膠先組合然后與外層中空再組合的原則 ten:內層夾膠組合等效厚度 ten= ren:內層夾膠組合分配系數 ren= = ro,rm,ri:外層、中間層、內層玻璃荷載分配系數 ro =1.1× =1.1× =1.1× =0.366667 rm =ren× =× = =0.333333 ri =ren× = = =0.3

27、33333 面荷載設計值組合作用下各層玻璃所受的面荷載分別為: qo = ro × q = 0.46647kN/m2 qm = rm × q = 0.424063kN/m2 qi = ri × q = 0.424063kN/m2 面荷載標準值作用下各層玻璃所受的荷載分別為: qko = ro × qk = 0.317543kN/m2 qkm = rm × qk = 0.288675kN/m2 qki = ri × qk = 0.288675kN/m2 參數計算: 風荷載標準值作用下 o= (JGJ102-2003 6.1.2-3) =

28、 =19.1402 查表6.1.2-2 得o = 0.923439 m= (JGJ102-2003 6.1.2-3) = =17.4002 查表6.1.2-2 得m = 0.930399 i= (JGJ102-2003 6.1.2-3) = =17.4002 查表6.1.2-2 得i = 0.930399 各層玻璃應力計算: wo=×o (JGJ102-2003 6.1.2-1) =×0.923439 =8.73452N/mm2 wm=×m (JGJ102-2003 6.1.2-1) =8.00032N/mm2 wi=×i (JGJ102-2003 6.

29、1.2-1) =8.00032N/mm2 8.73452N/mm2g=28N/mm2 8.00032N/mm2g=28N/mm2 8.00032N/mm2g=28N/mm2 玻璃的強度滿足 4. 玻璃跨中撓度計算 校核依據: dfdflim=×1000=dflimmm D: 玻璃剛度(N·mm) : 玻璃泊松比: 0.2 E: 玻璃彈性模量 : 72000N/mm2 te:中空夾膠玻璃的等效厚度 當前玻璃結構為6(浮法)+12+6(浮法)+1.14+6(浮法)中空夾膠玻璃,考慮內層夾膠先組合然后與外層中空再組合的原則 ten:內層夾膠組合等效厚度 ten= te =0.95

30、× =0.95× =0.95× =8.22082mm D= = =3.47237e+006N·mm qk: 玻璃所受組合荷載標準值:0.866025kN/m2 : 撓度系數,按邊長比a/b查 表6.1.3得: 0.00480333 參數計算: = (JGJ102-2003 6.1.2-3) =×109 =14.8122 : 折減系數,根據參數查表6.1.2-2 得 = 0.940751 df: 玻璃組合荷載標準值作用下撓度最大值 df=× (JGJ102-2003 6.1.3-2) =×0.940751×109 =

31、6.33877mm 6.33877mmdflim=25.6667mm 玻璃的撓度滿足四、 單坡面計算1. 單坡面計算基本信息 1)基本信息 單坡面底部長度為6.8m,頂高1.82205m 單坡桿件長度為7.03988m 采用有限元進行分析計算 單坡面計算距離:左邊1.68m,右邊1.68m 2)桿件斷面特性 拱桿件截面材料特性如下: 選定桿件材料類別: 鋼-Q235 選用桿件型材名稱: I16 型材強度設計值: 215N/mm2 型材彈性模量: E=206000N/mm2 X軸慣性矩: Ix=1126.9cm4 Y軸慣性矩: Iy=93.0488cm4 X軸上部抵抗矩: Wx1=140.862

32、cm3 X軸下部抵抗矩: Wx2=140.862cm3 Y軸左部抵抗矩: Wy1=21.1475cm3 Y軸右部抵抗矩: Wy2=21.1475cm3 型材截面積: A=26.1131cm2 型材計算校核處抗剪壁厚: t=6mm 型材截面面積矩: Ss=80.8326cm3 塑性發展系數: =1.05 3)計算說明 根據荷載規范,由于單坡面特性,計算可以考慮三種工況: 工況一:迎風風荷載為主要活荷載; 工況二:背風風荷載為主要活荷載; 工況三:雪荷載為主要活荷載. 以下則按照這三種工況分別進行計算. 4)節點編號圖 5)單元編號圖 2. 單坡面工況一計算 1)單坡面的荷載作用簡圖如下: 2)經

33、過有限元分析,得到相關信息如下: 3)相關受力信息表格如下: 編號 列表條目 123456789b1偏移(m) 0.0000.8801.7602.6403.5204.4005.2806.1607.040彎矩(kN.m) 0.000-5.652-9.689-12.112-12.919-12.112-9.689-5.6520.000(N/mm2) 0.166-38.339-65.593-81.930-87.347-81.930-65.593-38.3390.166剪力(kN) 7.3415.5053.6701.835-0.000-1.835-3.670-5.505-7.341(N/mm2) 8.7

34、766.5824.3882.194-0.000-2.194-4.388-6.582-8.776撓度(mm) 0.000-5.596-10.269-13.342-14.412-13.342-10.269-5.5960.000軸力(N) -1.657-1.243-0.828-0.4140.0000.4140.8281.2431.657 4)拱桿件的應力圖如下: 5)支座反力信息如下: 支座編號 X向反力(kN) Y向反力(kN) 轉角反力(kN.m)n1-3.5006.662-n2-3.5006.662- 6)最大應力為87.3474N/mm2215N/mm2,滿足要求 7)最大位移校核 Dfma

35、x=Leng/250×1000 =7.03988/250×1000 =28.1595mm 最大位移為14.412mm28.1595mm,滿足要求3. 單坡面工況二計算 1)單坡面的荷載作用簡圖如下: 2)經過有限元分析,得到相關信息如下: 3)相關受力信息表格如下: 編號 列表條目 123456789b1偏移(m) 0.0000.8801.7602.6403.5204.4005.2806.1607.040彎矩(kN.m) 0.000-2.535-4.345-5.432-5.794-5.432-4.345-2.535-0.000(N/mm2) -0.166-17.262-29.462-36.766-39.173-36.766-29.462-17.262-0.166剪力(kN) 3.2922.4691.6460.823-0.000-0.823-1.64