第一章屋面板受力分析(65/415鋁鎂錳合金板65/450鍍鋁鋅壓型鋼板)

受力計算總則1.設計依據(1)甲方提出的要求：南京龍江體育中心建設經營管理有限公司提供的〃招標文件”及“招標質疑回復”有關的規范規程：《金屬屋面工程技術規范》(JGJ102-96)《令彎薄壁鋼結構技術規程》(GBJ18-87)《壓型金屬板設計與施工規程》(YBJ216-88)《模壓金屬板設計和建造規范》(YBJ216)《鋁材和鋁合金模壓板》(GB6891-86)《低合金高強度結構鋼》(GB1597)《鋁合金建筑型材》(GB/T5237-2000)《鋁及鋁合金軋制板材》(GB/T3880-97)《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)《鋼結構設計規范》(GB50017-2002)《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)《鋼結構施工及驗收規范》(GB50205-2001)《建筑設計防火規范》(GBJ16-87)(2001版)；《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95)(2001版)設計荷載：(1)恒載標準值：屋面板(含避雷系統)自重：0.025/m2(2)活載標準值： 0.5kN/m2(3)雪荷載標準值： 0.65kN/m2(4)風荷載：基本風壓： 0.45kN/m2高度變化系數：pz=1.184(h?17m)|jz=1.084(h?13m)風載體型系數，計算點統一取：-1.3風壓標準值： -0.585kN/m2設計原則：(1)結構要求：首先滿足建筑、結構使用功能要求。(2)功能要求：考慮結構經濟、合理，安全可靠。結構設計理論：按承載力極限狀態和正常使用極限狀態設計截面。結構計算模型：考慮屋面板承受豎向荷載、水平荷載，強度和撓度按受彎構件計算；并考慮溫度和地震效應的影響。強度和撓度按彈性五跨連續梁模型計算內力，按薄壁構件驗算截面。

4.設計所采用計算方法及公式:(1)荷載組合：a.當活荷載z雪荷載時：恒荷載+活荷載b.當活荷載〈雪荷載時：恒荷載+活荷載c.考慮風荷載最不利組合：恒荷載+風荷載d.考慮檢修荷載組合： 恒荷載+檢修荷載(2)內力分析：按彈性理論分析，在活荷載作用下考慮活荷載的最不利布置，在雪荷載作用下考慮滿跨布置，并考慮積雪效應，檢修荷考慮作用在跨中，并沿板縱向(板鋪方向)換算成一個波峰寬方向的線荷載后，再按集中荷載計算。計算單元支座支承點Uuu第計算單元支座支承點Uuu第3頁1.2m1.2m卜 1.2m1.2m卜1.2第3頁計算單元及計算簡圖：取一板寬作為計算單元，見上圖：均布荷載下的內力計算：M1=0.078ql2M2=0.033ql2M3=0.0460/2M=-0.105ql2BM=-0.079ql2C集中荷載下的內力計算:M1=0.2FlMb=-0.1Fl（3）壓型鋼板上集中荷載按下式換算成線荷載:屋面板集中荷載折算圖FqLb~P1式中：bp1——壓型鋼板的波距，對此板取bp1=b

F——集中荷載qre——折算線荷載n——折算線荷載系數，取n=0.5尸… 1.0 ,q二門——二0.5x°s'=1.205kN/mp1(4)截面驗算：按下式驗算彎曲強度：bmaxbmax 希maxwef按下式驗算板件寬厚比:對翼緣板按兩邊支承板件驗算有效寬厚比;對腹板按一邊支承一邊卷邊板件驗算寬厚比。卷邊翼緣板件中間加勁腹板板件翼緣板件中間加勁腹板板件 八支承 支承板件有效截面簡圖按下式驗算撓度：均布荷載作用：f=0.644xql4<Li 100EI200集中荷載作用：Fl3 l匕―.x100EI—200

5.截面參數：選用鋁鎂錳合金板屋面，其截面參數如下：截面高： h=65mm 截面寬： B=415mm板厚： t=0.9mm理論重量：1.27kg/m（65/415鋁鎂錳屋面板截面）（65/415鋁鎂錳屋面板截面）ix=23.1mm4iy=151.8mmix=23.1mm4iy=151.8mm4Iy=12783342mm4A=555mmm2截面慣性矩：Ix=0.296x106mm4ix=23.1mmy0=15mm截面抵抗矩：Wx1=0.52x104mm3Wx2=1.97x104mm3鋼材鋼號：鋁f=180.N/mm2 fu=230~280N/mm2E=69x103N/mm2屋面板受力分析與計算荷載取值：風荷載考慮風力參與組合為最不利組合，風荷載按滿跨布置。恒載標準值：屋面板+避雷系統自重： 0.025kN/m2風荷載標準值： -0.585kN/m2雪荷載標準值： 0.65kN/m2檢修荷載標準值： 1.0kN/m內力計算：(1)恒載+雪荷載組合：q=1.2xGxB+1.4xQxB=1.2x0.025x0.415+1.4x0.65x0.415=0.39kN/m最大正彎矩：M=M1=0.078ql2=0.078x0.39x1.22=0.044kN-m最大負彎矩：M=Mb=-0.105ql2=-0.105x0.39x1.22=-0.059kN-m(2)恒載+風(壓力)載組合：q=1.2xGxB+1.4xQxB=1.2x0.025x0.415+1.4x0.585x0.415=0.352kN/m最大正彎矩：M =M廣0.078ql2=0.078x0.352x1.22=0.0395kN-m最大負彎矩：M =MB=-0.105ql2=-0.105x0.352x1.22=-0.053kN-m(3)恒載+風(吸力)載組合：q=1.2xGxB+1.4xQxB=1.2x0.025x0.415+1.4x(-0.585)x0.415=-0.327kN/m最大正彎矩：M =Mb=-0.105ql2=-0.105x(-0.327)x1.22=0.049kN-m最大負彎矩：M=M1=0.078ql2=0.078x(-0.327)x1.22=-0.038kN-m(4)恒載+檢修荷載組合檢修荷載設計值：1.0x0.415x1.4=0.581kN恒荷載設計值：0.025x0.415x1.2=0.012kN/m最大正彎矩：M1=M1=0.078ql2=0.078x0.012x1.22=0.0013kN-mM2=M1=0.2Fl=0.2x0.581x1.2=0.139kN?mM=Mmax1+Mmax2=0.0013+0.139=0.1403kN?m最大負彎矩：M1=Mb=-0.105ql2=-0.105x0.012x1.22=-0.0018kN?m

M2=Mb=-0"l=-0.1x0.581x1.2=-0.070kN?mM=Mmax1+Mmax2==-0.0718kN?m截面驗算：(1)強度驗算：先按全截面有效初步驗算，由上內力分析知，風荷載參與組合時截面1、B處應力最大，對檢修荷載參與組合單獨列出：1處最大應力：(拉應力為正)恒載+雪載組合M 0.044x105b—xmax— =2.2N/mm<f=180N/mmmaxW 1.97X104ef0.044x0.044x105一=-8.5N/mm<f=180N/mm0.52x10b—xmaxmax JWef恒載+風（吸力）載組合0.038x10）bmax J^efMxma一 =-1.93N/mmbmax J^efMxma1.97x130.038x106b=xmax==7.3N/mm<f=180N/mmmaxW 0.52X13ef③恒載+檢修荷載組合_ _0.1402X105b= xmax= =7.1N/mm2<f=180N/mmmaxW 1.97X104ef0.1403x10一 —0.1403x10一 —-27.0N/mm<f=18CN/mm0.52x104b— xmaxmax JWefB處最大應力：（拉應力為正）①恒載+雪載組合

_M __0.059k106°max'討雙-1.97x10ef--3.0N/_M __0.059k106°max'討雙-1.97x10ef--3.0N/mm<f=180N/mm_M _0.059x106max―武X―0.52x10

ef—11.3N/mm<f-180N/mm②恒載+風（吸力）載組合_M

° — xmaxmax W^ef_M° — xmaxmax Wref°，049x1Q)-2.5N/mm<f-180N/mm1.97x13-°?049x105--9.4N/mm<f-180N/mm0.52x13恒載+檢修荷載組合_M_0.0718x10°max―討”―-1.97x104ef--3.6N/mm<f—18CN/mm_M _0.0718x10° —xmax—maxW 0.52x1Qef-13.8N/mm<f-180N/mm（2）按下式驗算受壓板件寬厚比：（壓應力為正）腹板驗算寬厚比：h<100tmax1處：° -°?maxminvX <5

max27-(旦-1.2727（omax在卷邊處）￡=38N/mm2h--fl-72<100：Z^=100x.''H-118.6t0.9 \：° \27B處：a-CmaxCmin_9.4-(-13.8)_247b 9.4 .max(omax在卷邊處)￡=47N/mm2h_竺_72<100 _100x:蘭=223.6t0.9 9.4腹板寬厚比驗算滿足，即腹板板件全截面有效。翼板驗算有效寬厚比：沿底板受壓區中間有2道加勁，取b1=(415-40)/3=125mm,按兩邊支承均勻受壓板件計算：1處：在以上荷載組合中，截面全部有效，只驗算風吸力參與組合。o=1.93N/mm2<60N/mm2b1/t=125/0.9=139>130截面部分有效，按下式計算：翼板有效截面：b2=130x0.9=117mm

（65/415鋁鎂錳屋面板截面）Ix（65/415鋁鎂錳屋面板截面）Ix=295586mm4Iy=12783342mm4A=555mmm2ix=23.1mm4iy=151.8mm4Wx1=0.52x104mm3Wx2=1.97x104mm3MbMb= -maxmax J/^ef=_0.044x'O__2.23n/mm<f=180N/mm1.97x104有效寬厚比為：b2/t=100滿足。B處：在以上荷載組合中，取壓應力最大的組合，及雪荷載參與組合。o=5.0N/mm2<60N/mm2b1/t=125/0.9=138>130截面部分有效，按下式計算:

翼板有效截面同上：b2=130x0.81=105.3mmIx=0.30x106mm4y0=15mmWx1=0.52x104mm3Wx2=1.97x104mm3截面最大壓應力為：M 0.047x10sb=xmax=—=—2.4N/mm<f=180V/mme有效寬厚比為：b2/t=130滿足。(3)按有效截面復合驗算強度：1處，由內力分析知，在檢修荷載參與組合下，截面強度最大，此時有：_M

b= _M

b= xmaxmax ^/^f0.1403X101.97x13=7.1N/mm2<f=180N/mmM_0.1403M_0.1403X106bmax=~WW"^~~0.52X13ef=—27.0N/mm2<f=180N/mm1處按有效截面復合驗算強度滿足。B處，由內力分析知，在雪荷載參與組合下，截面強度最大，此時有：M __0.059x10bbmax=M=—1.97X1Qef=—3.0N/mm<f=18CN/mm=11.3N/mm<f=180V=11.3N/mm<f=180V/mm°max—討雙—0.52X1QefB處按有效截面復合驗算強度滿足。(4)按有效截面驗算撓度:恒載+活荷載組合：荷載標準值：q=0.025x0.415+0.65x0.415=0.28kN/m撓度：ql4f=0.644x100ei0.644x0.28x12004100x69000x295586=0.183mm<'='、°°=6mm200 200恒載+風(壓力)載組合荷載標準值：q=GxB+QxB=0.025x0.415+0.585x0.415=0.253kN/m撓度：ql4f=0.644x100ei0.644x0.253x12004100x69000x295586l1200<=0.17mm<==6mm200 200恒載+檢修荷載組合荷載標準值：自重： q=0.025kN/m集中荷載： F