案例分析：钢结构的雨蓬如何手算？

2020年8月12日施工方案钢构工程1,242阅读模式

一 : 钢结构雨棚设计计算书

雨棚设计计算书

钢结构雨棚设计计算书

一、计算依据：

1.《建筑结构荷载规范》

2．《钢结构设计规范》GB50017-2003

3．《玻璃幕墙工程技术规范》

4．《建筑抗震设计规范》

1．本工程位于深圳市，基本风压ω0=0.700(kN/m2)，考虑到结构的重要性,按50年二、计算基本参数:

一遇考虑乘以系数1.1，故本工程基本风压ω=1.1x0.7=0.77(kN/m2)。

2. 地面粗糙度类别按C类考虑，风压高度变化系数取5.0米处（标高最高处），查下页表

1-1知，该处风压高度变化系数为：?z=0.74。依据《玻璃幕墙工程技术规范》，风荷载体形

系数，对于挑檐风荷载向上取μs=2.0，瞬时风压的阵风系数βz=2.25 。

3. 本工程耐火等级一级，抗震设防七度。

三、结构受力分析

该处雨棚是以钢架作为承重结构的悬臂体系。

四、设计荷载确定原则:

作用于垂直雨棚平面的荷载主要是风荷载、地震作用及雨棚结构自重，其中风荷载引起

的效应最大。

在进行雨棚构件、连接件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即

采用其设计值；进行位移和挠度计算时，各分项系数均取1.0，即采用其标准值。

1、风荷载

根据《玻璃幕墙工程技术规范》，垂直于雨棚平面上的风荷载标准值，按下列公式(1.1)计算：

W k = ?z ?s ?z Wo ················(1.1)

式中: W k ---风荷载标准值 (kN/m2)；

?z---瞬时风压的阵风系数；βz=2.25

?s---风荷载体型系数；向上取μs=2.0

?z---风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关；按《建筑结构荷载规范》

GBJ9-87取值；

W o---基本风压(kN/m2) 按《技术要求》W o =1.1x0.700=0.770(kN/m2)

按《玻璃幕墙工程技术规范》要求，进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，风

荷载分项系数应取γw= 1.4

雨棚设计计算书

表1-1

即风荷载设计值为：

W= γWWK = 1.4W K ··············(1.2)

2、地震作用

雨棚平面外地震作用标准值计算公式如下：

GkqEK =?E?max ·················(1.3) A雨棚平面内地震作用标准值计算公式如下：

PE =?E?max G ·················(1.4)

式中, qEK为垂直雨棚平面的分布地震作用；(kN/m2)

PE为平行于雨棚平面的集中地震作用；(kN)

?E为地震动力放大系数；取?E=3.0

?max为水平地震影响系数最大值；取?max=0.08（7度抗震设计）

G为幕墙结构自重(kN)

GkGk (kN/m2) ；取=0.4kN/m2 AA

按规范要求，地震作用的分项系数取γE= 1.3，即地震作用设计值为：

qE=γEqEK = 1.3 qEK ·············(1.5)

3、雨棚结构自重

按规范要求，幕墙结构自重的分项系数取γG=1.2。

4、荷载组合

按规范要求对作用于雨棚同一方向上的各种荷载应作最不利组合。对垂直于雨棚平面上的荷载，其最不利荷载组合为：

WK合=1.0 WK + 0.6 qEK - 1.0qGk ·············(1.6)

W合=1.0 W + 0.6 qE - 1.0qG ·············(1.7)

其中, WK合为组合荷载的标准值(kN/m2)；

W合为组合荷载的设计值(kN/m2)。

五、计算部位的选取及荷载的确定

该雨棚最不利位置为标高5.0m处，按该处雨棚的平面布置，取出一个纵向的计算单元，如图一阴影部分所示。

1.水平荷载

该雨棚可以简化为一悬臂板，故可以忽略水平方向的荷载。

2.竖直荷载

仅考虑风荷载向上：

W k = ?z ?s ?z Wo

=2.25×2×0.74×1.1×0.7

=2.564KN/m

W=1.4WK=3.59KN/m

2.3作用

地震作用：qEk=3.0×0.08×0.6=0.144KN/m

2 qE=1.3X0.144=0.188KN/m

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六、荷载组合

竖直方向

2标准值：W合K=2.564+0.6×0.144-0.4=2.25KN/m

2设计值：W合=3.59+0.6×0.188-0.48=3.223KN/m

七、雨棚钢架的计算

42483137661215511017194231

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1、荷载确定

由图一所示的计算单元知，计算单元的宽度为2180mm。经受力分析及简化，取上图所示的力学模型计算。

q= W合×B=3.223×2.18=7.03KN/m

此外雨棚上方大玻璃幕墙（顶部标高9.5米,分格高度为4.5米）传给雨棚钢梁的均布荷载为q1

W k = ?z ?s ?z Wo

=2.25×1.5×0.74×1.1×0.7

=1.923KN/m

W=1.4WK=2.692KN/m

qEk=3.0×0.08×0.6=0.144KN/m

qE=1.3X0.144=0.188 KN /m2

222

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此力学模型的受力：

型材截面特性：

杆件参数：

节点参数：

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(2)结果输出

支座反力：

杆件内力:

节点位移：

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此力学模型的节点应力极值：

(3)结果分析

节点位移分析:

由节点位移输出的结果可知，变形主要发生在Z轴方向，结构的最大变形在杆件3及杆件6的杆端(即6节点处及12节点处)，Umax=24.5302mm。根据规范对钢骨料刚度要求，钢骨料的最大允许挠度不大于L/200(对于悬臂梁L为悬伸长度的2倍),即[u]=2X2500/200=25mm Umax=24.5302mm≤25mm 故结构的挠度能满足要求。应力极值分析

由节点应力极值表可知，应力绝对值的最大值：

σmax=106.30 N/mm 可见：? ≤ f

故结构的强度能满足要求。