皇岗大舞台屋面受力计算示范.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流皇岗大舞台屋面受力计算示范.精品文档.皇岗大舞台金属屋面受力计算一、构造层说明及相关参数1、构造层说明：面层：0.7mm厚铝镁锰合金屋面板，展开宽度400mm；由不锈钢扣件固定在支撑层上面。25/430型立边咬合铝、锰、镁合金板受向下荷载时的截面参数板厚自重惯性矩跨中允许弯矩允许支座反力连续板支座允许弯矩 MB/M0B,kRB/R0B,k1T mmG KN/m2Jef,k cm4/mMF,k KNm/mRa,k KN/mM0B,k KNm/mR0B,k KN/mMaxMB,k KNm/mMaxRB,k KN/m0.70.03553.91.64

2、122.125722.0721.125/430型立边咬合铝、锰、镁合金板受向上荷载时的截面参数板厚惯性矩跨中允许弯矩允许支座反力连续板支座允许弯矩 M/M0B,kR/R0B,k1 T mmJef,k cm4/mMF,k KNm/mRa,k KN/mM0B,k KNm/mR0B,k KN/mMaxMBk KNm/mMaxRB,k KN/m0.745.11.8814.81.8847.81.639.54降噪层：6mm厚通风降噪丝网；找平层：1mm厚找平钢板支撑层：15-225-900型压型钢板；次檩条： 100x60x3 方通檩条，横截面积：924mm2；间距1200mm；100x60x3 方通檩条

3、截面特性T(mm)G(kg/m)Ix(cm4)Wx(cm3)37.25126.2425.25主檩条：120x80x3 方通檩条，横截面积：1164mm2；间距3000mm；120x80x3方通檩条截面特性T(mm)G(kg/m)Ix(cm4)Wx(cm3)39.14238.3839.732、计算依据：建筑结构荷载规范（GB50009-2001）冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）钢结构设计规范（GB50017-2003）3、设计参数钢密度：78.5 KN/m3铝密度：27 KN/m3玻璃棉容重：0.24 KN/m3C檩条钢材材质为：Q235强度设计值：f(拉、压、弯)(N/mm

4、2)fv(剪)(N/mm2) fce(端面承压)(N/mm2)215120325冷弯薄壁型钢的f(拉、压、弯)设计值为：205N/mm2 屋面铝板铝合金牌号为： 3004H14， 抗拉强度b220(N/mm2) 非比例伸长应力RP0.2170(N/mm2)T码铝合金牌号为6063-T5 抗拉强度b160(N/mm2)非比例伸长应力RP0.2110(N/mm2) ST5.5*35六角法兰钻尾钉材质为SWRCH22A， 最小破坏力矩为10Nm 破坏拉力荷载为13.2KN材料弹性模量及线胀系数：材料 弹性模量 E(N/mm2) 线胀系数(10-5) 钢 2.06*105 1 铝合金 0.70*105

5、 2.35结构重要性系数：=1.14、荷载4.1、恒荷载：0.7厚25/430型立边咬合铝镁锰合金屋面板 0.035 KN/m26mm厚通风降噪丝网 0.005 KN/m21mm厚找平钢板 0.08 KN/m20.5mm厚压型钢板 0.04 KN/m2 100x60x3次檩条 0.05 KN/m120x80x3主檩条 0.03 KN/m其他连接附件 0.005 KN/m2 合计 0.25 KN/m24.2、活荷载（按不上人屋面）： 0.5 KN/m2 4.3、风荷载：按建筑结构荷载规范GB50009-2001,计算深圳地区的风载为：50年一遇基本风压：w0 = 0.75 kN/m2，地面粗糙类

6、别 B类，建筑物高度按20m计算，按封闭式屋面取体形系数，4.3.1、屋面最大负风压风荷载标准值为Wk =gz*z*s*W0=1.69*1.25*（-0.8）*0.75=-1.26kN/m24.3.2、屋面最大正风压风荷载标准值为Wk =gz*z*s*W0=1.69*1.25*（+0.6）*0.75=0.95kN/m2二、屋面结构受力设计验算：1、0.7mm厚铝合金25/430型屋面板计算1.1、 荷载计算：恒荷载：0.7厚25/430型立边咬合铝镁锰合金屋面板 0.035 KN/m2合计 SGK= 0.035 KN/m2活荷载：SQi= 0.5 KN/m2 风荷载：风压峰值（局部风压）所有风

7、向角下最高正风压风值0.95 kN/m2所有风向角下最高负风压风值-1.26 kN/m2荷载组合：1）正向荷载设计值（受力方向向下）：控制作用的为屋面活荷载，屋面荷载控制效应组合为S=GSGK+Q1SQ1K+Q2c2SQ2k=1.2*0.035+1.4*0.95+1.4*0.7*0.5=1.7 KN/m2b)负向荷载（受力方向向上）：控制作用的为屋面活荷载，屋面荷载控制效应组合为S=GSGK+Q1SQ1K+Q2c2SQ2k=0.9*0.035+1.4*(-1.26)+0=-1.73 KN/m21.2、屋面计算模型屋面板不锈钢扣件，故屋面板的受力应为多跨连续梁的形式，为简化计算，在验算中，屋面板

8、按五跨连续进行计算，取1m的宽度进行单位宽度的验算，在强度验算时，考虑结构重要性系数为1.1，其计算模型为：1.2.1、正向荷载下屋面板的强度和挠度的综合验算： a)屋面板强度验算：i. 屋面板跨中最大弯矩：Mf10.078ql20.078*1.7*1.22*1.10.2 KNm1.64 KNm满足要求。ii. 屋面板在支座处最大弯矩：Mf20.105ql20.105*1.7*1.22*1.10.28 KNm2.07 KNm满足要求。iii. 屋面板中间支座反力：R1 1.132ql1.132*1.7*1.2*1.12.5 KN21.1 KN满足要求。iv. 屋面板边支座反力：R2 0.394

9、ql0.394*1.7*1.2*1.10.88KN12.0KN满足要求。v. Mf2/M0B,k R1/R0B,k0.28/2.122.5/5720.141满足要求。b)屋面板挠度验算：f1 0.64ql4/100EI 0. 64*1.6*15004/（100*0.7*105*53.9*104 ）*1018 0.6mmL/2504.8mm满足要求1.2.2、负向荷载下屋面板的强度和挠度的综合验算： a)屋面板强度验算：i. 屋面板跨中最大弯矩：Mf10.078ql20.078*(-1.73)*1.22*1.10.19 KNm|Mf1|1.88 KNm满足要求。ii. 屋面板在支座处最大弯矩：M

10、f20.105ql20.105*(-1.73)*1.22*1.10.29 KNm|Mf2|1.63 KNm满足要求。iii. 屋面板中间支座反力：R1 1.132ql1.132*(-1.73)*1.2*1.12.5 KN|R1|9.54 KN满足要求。iv. 屋面板边支座反力:R2 0.394ql0.394*(-1.73)*1.5*1.11.12 KN|R2|14.8 KN满足要求。v. Mf2/M0B,k R1/R0B,k0.29 /1.882.5/47.80.21满足要求。b)屋面板挠度验算：f1 0.64ql4/100EI 0.64*1.73*1.24/（100*0.7*105*45.1

11、 *104） 0.82mmL/2504.8mm满足要求2、次檩条验算：2.1、屋面次檩条采用100x60x3的方通型钢，屋面次檩条的截面特性参数如下：100x60x3 方通檩条截面特性T(mm)G(kg/m)Ix(cm4)Wx(cm3)37.25126.2425.25屋面次檩条通与主檩条连接在一起，根据次檩条的连接方式，确定次檩条的受力特性为简支梁，其计算模型见下图：次檩条承受除主檩条以外的全部荷载， 次檩条的受荷宽度1.2m，跨度为3.0m，次檩条承担的屋面系统自重为0.22KN/m2，风荷载按0.95KN/m2计。2.2、最不利荷载统计及组合： 标准值：qk0.220.950.50.7 K

12、N/m2 1.52KN/m2设计值：q 1.20.221.4(0.950.50.7) KN/m2 2.1KN/m22.3、次檩条强度和挠度的综合验算： a)次檩条强度验算：次檩条跨中最大弯矩：Mmaxql2/82.11.232/8 KNm2.84KNm对应的最大应力为：s Mmax/Wx2.84103/25.25 N/mm2112.2N/mm2 f/l186.36 N/mm2（l为结构重要性系数）满足要求。 b)次檩条挠度验算：次檩条跨中最大挠度：fmax 5ql4/384EI51.521.2(3103)4/(3842.06105139104) mm6.75 mml/25012mm满足要求。3

13、、 主檩条验算：3.1、屋面主檩条采用120x80x3型钢，屋面主檩条的截面特性参数如下：120x80x3方通檩条截面特性T(mm)G(kg/m)Ix(cm4)Wx(cm3)39.14238.3839.73屋面主檩条固定在屋盖支撑钢檩条上，檩条跨度按4m计算，受力形式为简支梁，承受的荷载为整个屋面系统的荷载。其计算模型见下图： 主檩条承受屋面系统的全部荷载， 主檩条的受荷宽度3.0m，跨度为4m，主檩条承担的屋面系统自重为0.25KN/m2，风荷载按0.95KN/m2计。3.2、最不利荷载统计及组合：标准值：qk0.250.950.50.7 KN/m2 1.55KN/m2设计值：q 1.20.

14、251.4(0.950.50.7) KN/m2 2.12KN/m23.3、主檩条强度和挠度的综合验算： a)主檩条强度验算：主檩条跨中最大弯矩：Mmaxql2/82.121.542/8 KNm6.36KNm对应的最大应力为：s Mmax/Wx6.36103/39.73 N/mm2160.1N/mm2 f/l186.36 N/mm2（l为结构重要性系数）满足要求。b)主檩条挠度验算：主檩条跨中最大挠度：fmax 5ql4/384EI51.551.5(4103)4/(3842.06105703.76104) mm6.7mml/25020mm满足要求。三、 屋面系统防雷设计普通金属屋面的防雷处理是在

15、屋面板上设置网络状避雷带，这种做法影响屋面的美观性，同时由于固定避雷带物要在屋面板上打螺钉，增加防水隐患。根据国家建筑物防雷设计规范（GB50057-94）第4.1.4条的规定，除第一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器，但应符合下列要求：金属板之间采用搭接时，其搭接长度不应小于100mm；金属板下面无易燃物品时，其厚度不应小于0.5mm;金属板下面有易燃物品时，其厚度，钢板不应小于4mm，铜板不应小于5mm，铝板不应小于7mm；金属板无绝缘被覆层。本方案采用的铝镁锰屋面板 满足上述所有条件，因此可以将屋面板作为接闪器，从而使屋面整洁美观。避雷引下线采用镀锌扁钢从支座连接到檩条（与支座螺栓连接，与檩条焊接）。避雷引下线间距10米。