( (二二) )、叶状造型雨篷结构计算、叶状造型雨篷结构计算一、基本参数一、基本参数1.雨篷所在地区：雨篷所在地区：上海地区；2.地面粗糙度分类等级：地面粗糙度分类等级：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)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 C 类地形考虑。二、雨篷荷载计算二、雨篷荷载计算1.玻璃雨篷的荷载作用说明：玻璃雨篷的荷载作用说明：玻璃雨篷承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。 (1)自重：包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照 550N/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； (4)活荷载：是指雨篷水平投影面上的活荷载，按 GB50009，可按 500N/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：Sk+=1.35Gk+0.61.4wk+0.71.4Sk(或 Qk)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：Sk+=1.2Gk+1.4wk+0.71.4Sk(或 Qk)B：考虑负风压时：按下面公式进行荷载组合：Sk-=1.0Gk+1.4wk2.风荷载标准值计算：风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：wk+=gzzs1+w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006 年版wk-=gzzs1-w0 上式中：wk+：正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)；wk-：负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：5m；gz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足 5m 按 5m 计算)：gz=K(1+2f)其中 K 为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数A 类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12B 类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16C 类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22D 类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3 对于 C 类地形，5m 高度处瞬时风压的阵风系数：gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=2.3034z：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按以下公式计算：A 类场地： z=1.379(Z/10)0.24当 Z300m 时，取 Z=300m，当 Z350m 时，取 Z=350m，当 Z400m 时，取 Z=400m，当 Z450m 时，取 Z=450m，当 ZGB50009-2001 附表 D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期 50 年，上海地区取 0.00055MPa； (1)计算龙骨构件的风荷载标准值：（不考虑折减）龙骨构件的从属面积：sA1+(A)= 0.800sA1-(A)= -2.0wkA+=gzzsA1+w0=2.30340.73630.8000.00055=0.000746MpawkA-=gzzsA1-w0=2.30340.7363（-2.0）0.00055 =-0.00187MPa (2)计算玻璃部分的风荷载标准值：（考虑折减） 玻璃构件的从属面积： A=3.83 m2LogA=0.583sB1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA= 0.707 sB1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA= -1.767 wkB+=gzzsB1+w0=2.30340.73630.7070.00055=0.000659MPawkB-=gzzsB1-w0=2.30340.7363（-1.767）0.00055=-0.00165 MPa3.风荷载设计值计算：风荷载设计值计算：wA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)；wkA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)；wA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)；wkA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)；wA+=1.4wkA+=1.40.000746=0.001044 MPawA-=1.4wkA-=1.4（-0.00187）=-0.00262 MPawB+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)；wkB+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)；wB-：负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)；wkB-：负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)；wB+=1.4wkB+=1.40.000659=0.000923 MPawB-=1.4wkB-=1.4（-0.00165）=0.00231 MPa4.雪荷载标准值计算：雪荷载标准值计算：Sk：作用在雨篷上的雪荷载标准值(MPa)S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001 取值，上海 地区 50 年一遇最大积雪的自重：0.0002MPa.r：屋面积雪分布系数，按表 6.2.1GB50009-2001，为 2.0。根据GB50009-2001 公式 6.1.1 屋面雪荷载标准值为：Sk=rS0=2.00.0002=0.0004MPa5.雪荷载设计值计算：雪荷载设计值计算：S：雪荷载设计值(MPa)；S=1.4Sk=1.40.0004=0.00056MPa6.雨篷面活荷载设计值：雨篷面活荷载设计值：Q：雨篷面活荷载设计值(MPa)；Qk：雨篷面活荷载标准值取：500N/m2Q=1.4Qk=1.4500/1000000=0.0007MPa因为 SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！7.雨篷构件恒荷载设计值：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(MPa)；G-：负压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa)；Gk：雨篷结构平均自重取 0.00055 MPa；因为 Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：G+=1.2Gk=1.20.00055 =0.00066 MPaG-=Gk=0.00055 MPa8.选取计算荷载组合：选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算：SkA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)；SA+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)；SkA+=Gk+wkA+0.7Qk=0.001646 MPaSA+=G+wA+0.7Q=0.002194 MPaSkB+：正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)；SB+：正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)；SkB+=Gk+wkB+0.7Qk=0.001559 MPaSB+=G+wB+0.7Q=0.002073 MPa (2)负风压的荷载组合计算：SkA-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)；SA-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)；SkA-=Gk+wkA-=-0.00132 MPaSA-=G-+wA-=1.0Gk+1.4wkA-=-0.00207 MPaSkB-：负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)；SB-：负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)；SkB-=Gk+wkB-=-0.0011 MPaSB-=G-+wB-=1.0Gk+1.4wkB-=-0.00176 MPa (3)最不利荷载选取：SkA：作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合(MPa)；SA：作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合(MPa)；按上面 2 项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)：SkA=0.001646 MPaSA=0.002194 MPaSkB：作用在玻璃上的最不利荷载标准值组合(MPa)；SB：作用在玻璃上的最不利荷载设计值组合(MPa)；按上面 2 项结果，选最不利因素(正风压情况下出现)：SkB=0.001559 MPaSB=0.002073 MPa三、雨篷杆件计算三、雨篷杆件计算1.基本参数：1：计算点标高：5m；2：力学模型：悬臂构件；3：荷载作用：均布荷载；4：玻璃板块配置：夹胶玻璃 8+1.14PVB +8 mm；5：骨架材质：Q235； 受力模型如下：运用大型通用结构计算软件 SAP2000 建模计算整体模型图荷载指定图2.梁的抗弯强度计算：梁的抗弯强度计算：应力比图应力比局部放大图：0.900 300m 时，取 Z=300m，当 Z350m 时，取 Z=350m，当 Z400m 时，取 Z=400m，当 Z450m 时，取 Z=450m，当 ZGB50009-2001 附表 D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期 50 年，上海地区取 0.00055MPa；wk+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值；wk-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值；wk+=gzzs1+w0=2.11940.73630.60.00055=0.000515MPawk-=gzzs1-w0=2.11940.7363(-0.8)0.00055=-0.000687MPa3.3.风荷载设计值计算：风荷载设计值计算：w+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载设计值；w-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载设计值；wk+：比较大的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值；wk-：比较小的风荷载体型系数情况下的风荷载标准值；w+=1.4wk+=1.40.000515=0.000721MPaw-=1.4wk-=1.4(-0.000687)=-0.000962MPa4.4.雪荷载标准值计算：雪荷载标准值计算：Sk：作用在采光顶上的雪荷载标准值(MPa)S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001 取值，上海 地区 50 年一遇最大积雪的自重：0.0002MPa.r：屋面积雪分布系数，按表 6.2.1GB50009-2001，为 0.4。根据GB50009-2001 公式 6.1.1 屋面雪荷载标准值为：Sk=rS0=0.40.0002=0.00008MPa5.5.雪荷载设计值计算：雪荷载设计值计算：S：雪荷载设计值(MPa)；S=1.4Sk=1.40.00008=0.000112MPa6.6.采光顶构件自重荷载设计值：采光顶构件自重荷载设计值：G：采光顶构件自重荷载设计值(MPa)；Gk：采光顶结构平均自重取 0.00055MPa；G=1.2Gk=1.20.00055=0.00066MPa7.7.采光顶坡面活荷载设计值：采光顶坡面活荷载设计值：Q：采光顶坡面活荷载设计值(MPa)；Qk：采光顶坡面活荷载标准值取：0.0005MPa；Q=1.4Qk=1.40.0005=0.0007MPa四、选取计算荷载组合四、选取计算荷载组合雪荷载与活荷载不同时考虑，根据计算点体型位置，风载可能为正、负或 0。因为负风压在某些情况下对结构反而是有利的,所以如果绝对值最大的情况 是负数状态下产生的，还要计算风载为正(或零)时的情况，需要分别计算两种 状态，并以其最危险状态来设计结构及选取材料。1.1.风荷载标准为风荷载标准为 w wk+k+情况下的荷载组合情况下的荷载组合在这种取自重、风荷载和活荷载组合：第一可变荷载为：风荷载第二可变荷载为：活荷载 所以，组合值系数依次为：永久荷载组合值系数取：g：1.0风荷载