呼和浩特东客运站无柱风雨棚金属屋面工程设计计算书设计：______________审核：______________审批：______________目录一、设计依据： (3)二、材料数据： (3)2.1、材料重力体积密度： (3)2.2、材料力学性能： (3)2.3、材料弹性模量及线膨胀系数： (3)三、屋面板设计验算： (3)3.1、屋面板力学性能： (3)3.2、金属屋面构造层次自重荷载统计： (4)3.3、屋面活荷载： (5)3.4、站台无柱风雨棚金属屋面板强度设计验算： (6)四、金属屋面檩条强度及刚度设计计算： (9)4.1、荷载组合Ⅰ[正向荷载]: (10)4.2、荷载组合Ⅱ[负向荷载]: (10)五、天沟龙骨强度及刚度设计计算: (11)六、附件强度计算： (11)6.1、铝合金T码强度验算： (11)6.2、T码ST5.5*35六角法兰钻尾钉连接计算： (12)七、温度变形的控制： (12)八、屋面降噪性能: (12)8.1、隔声原理： (12)8.2、隔声量计算数据对照表 (13)九、屋面排水计算： (13)9.1屋面板排水计算： (13)9.2檐口天沟排水计算： (14)一、设计依据：1、“呼和浩特东客运站无柱风雨棚——金属屋面工程”招标文件及答疑文件；2、中南建筑设计院提供的相关建筑与结构图纸；3、国家相关的标准、规范及国外相关标准《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）[2006年版]《钢结构设计规范》（GB50017－2003）《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018－2002）《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）《屋面工程技术规范》（GB50207）《金属屋面的设计和安装规范》（AS1562）《压型金属板设计施工规范》（YBG216）《建筑物防雷设计规范》 (GB50057－94)《室外排水规范》 (GBJ14－87)《民用建筑热工设计规范》 (GB50176－93)《民用建筑隔声设计规范》 (GBJ118－88)等二、材料数据：2.1、材料重力体积密度：铝： 27.0 KN/m3钢材： 78.5 KN/m32.2、材料力学性能：Q235B钢材强度设计值：f(拉、压、弯)＝215N/mm2f v(剪) ＝120N/mm2f ce(端面承压)＝325N/mm2注：冷弯薄壁型钢的f(拉、压、弯)设计值为：205N/mm2E43型焊条手工焊，焊缝强度设计值：f(拉、压、弯、剪)＝160N/mm2 (角焊缝)螺栓连接的强度设计值：f(拉、压)＝170N/mm2f(剪) ＝130N/mm22.3、材料弹性模量及线膨胀系数：材料弹性模量 E(N/mm2)线胀系数(10-5 )铝合金 0.70×105 2.35钢、不锈钢 2.06×105 1.2三、屋面板设计验算：3.1、屋面板力学性能：呼和浩特东站位于呼和浩特市城区东侧哈拉沁沟与内蒙古正大饲料厂之间的京包线上，距既有呼和站8.7公里，车站中心里程K644+950。
呼和浩特东站站台雨棚是呼和浩特东站工程的重要部分，它在主站房的东西两侧对称布置。
投影面积39900m2，最高点高度18.8m，东西18跨，总长502.243m，南北两跨，总长102.5m，最大柱间距54m。
站台风雨棚屋面板采用0.85mm厚直立锁边白色氟碳喷涂压型镀铝锌钢板（高强铝质支座H=105mm），其截面特性如下表所示：65/400型直立锁边压型镀铝锌钢板受向下压力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M B/M0B,k＋R B/R0B,k＜1T mmGKN/m2J ef,kcm4/mM F,kKNm/mR a,kKN/mM0B,kKNm/mR0B,kKN/mMaxM B,kKNm/mMaxR B,kKN/m0.85 0.0967 43.3 1.45 10.7 1.81 175 1.76 17.565/400型直立锁边压型镀铝锌钢板受向上压力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,k＋R/R0B,k＜1T mmJ ef,kcm4/mM F,kKNm/mR a,kKN/mM0B,kKNm/mR0B,kKN/mMaxM B,kKNm/mMaxR B,kKN/m0.85 39.3 1.71 12.9 1.68 54.6 1.53 8.8屋面板通过T型支座连接在檩条上，由T型支座支撑，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，屋面板按五跨连续进行计算，取1.0m 的宽度进行单位宽度的验算，屋面板的计算跨度取1.2m，在强度验算时，考虑结构重要性系数为1.1（γo=1.1）。
其结构计算简图如下：3.2、金属屋面构造层次自重荷载统计：金属屋面构造层次轴侧图如下：金属屋面构造层次：(1)屋面板：0.85mm厚直立锁边白色氟碳喷涂压型镀铝锌钢板规格：65/400 0.0967 kN/m2 (2)高强铝质支架（H=105mm）下垫隔热垫 0.010 kN/m2MqL L LL L(3) 30mm厚玻璃吸音棉 0.0036KN/m2（容重：12 kg/m3）(4)防潮层：PE防潮膜忽略不计(5)支撑层：22×50×2.5镀锌钢板网 0.041KN/m2(6)檩条：C220×75×20×3.0mm间距1.2m 0.074KN/m2[屋面P5—P8/PA轴线（P16—P27/PA轴线）内5500mm部分檩条采用C120×60×20×2.5mm@1200] 0.044KN/m2(7)吊顶底板：不在本次设计范围内，故不予考虑(8)其它附件 0.010KN/m2屋面荷载总计：0.236KN/m2〈0.4 KN/m2(站台雨棚屋面上弦恒载最大值)，满足设计要求。
除檩条外屋面各构造层次恒荷载为0.162 KN/m2。
3.3、屋面活荷载：A、屋面活荷载： 0.50 KN/m2B、屋面雪荷载：基本雪压 S0=0.45 KN/m2（重现期为100年）S k=μr x S0=1.4x0.45=0.63 kN/m2其中 S k —屋面水平投影上的雪荷载标准值μr—屋面积雪分布系数，取1.4S0 —基本雪压。
以上均为标准值。
屋面活荷载应取屋面活荷载、雪荷载中的较大值：0.63 kN/m2。
C、风荷载：本工程站台无柱风雨棚横向为两跨简支张弦梁结构，纵向为钢框架结构。
站台风雨棚分为两部分，对称布置；每一部分沿纵向设置一道伸缩缝，纵向钢框架梁在伸缩缝处断开。
站台无柱风雨棚分为两部分，两侧雨棚对称分布，并且为开敞性建筑。
在屋面外维护结构计算中选取站房雨棚中部及外檐口区域作为研究对象，由于其自身的屋盖曲面形状并不复杂，屋盖在风荷载作用下基本风压与风振系数的取值根据《建筑荷载规范》结合当地的风气象资料以及项目所在地的地形、地貌和建筑结构本身的动力学特性合理选用。
风荷载：基本风压值W o=0.60KN/m2（按100年重现期取值）；雪荷载：基本雪压值S o=0.45KN/m2（按100年重现期取值）；地面粗糙度为B类；温度作用：屋面设计应考虑温差变化，按-35℃降温、25℃升温考虑。
计算围护结构风荷载时所运用的公式：W k =βgz·μsl·μz·W oβgz——高度z处的阵风系数μsl——局部风压体型系数μz——风压高度变化系数W o——基本风压（KN/m2）D、站台无柱风雨棚中部屋面荷载组合[18.8m处]：W k=βgz·μsl·μz·W o[18.8m处]=1.68×（-0.575）×1.22×0.60=-0.707 KN/m2E、外檐口部分：外檐口区域负风压产生的作用效应对于屋面板强度及刚度设计最为不利。
高度系数μz（按15.351米取值）取为1.15风荷载体型系数取μsl =-2.015.351m处的阵风系数βgz =1.72向上的风吸力：W k=1.72×1.15×（-2.0）×0.6=-2.37 KN/m23.4、站台无柱风雨棚金属屋面板强度设计验算：站台无柱风雨棚采用0.85mm厚直立锁边白色氟碳喷涂压型镀铝锌钢板，规格：65/400。
金属屋面板断面如下：3.4.1、荷载计算：恒荷载：0.85mm厚直立锁边白色氟碳喷涂压型镀铝锌钢板，规格：65/400 0.0967 KN/m23.4.2荷载组合[站台无柱风雨棚中部屋面]：a）正向荷载设计值（受力方向向下）：控制作用的为屋面雪荷载，屋面荷载控制效应组合为：1）正向荷载（受力方向向下）荷载组合公式：1.2恒载+1.4{雪荷载+0.9[积灰+风载(压力)] }标准值：q k=0.0967+0.63 KN/m2=0.727KN/m2设计值：q＝1.2×0.0967+1.4×0.63 KN/m2=0.998KN/m22)负向荷载（受力方向向上）荷载组合公式：1.0恒载+1.4风载(吸力)标准值：q k＝0.0967+ (-0.707) KN/m2＝-0.610KN/m2设计值：q＝1.0×0.0967+1.4×(-0.707)＝-0.893KN/m23.4.3、外檐口区域荷载组合：负风压起控制作用。
1.0恒载+1.4风载(吸力)标准值：q k=0.0967+（-2.37) KN/m2=-2.273KN/m 2设计值：q =1.0×0.0967+ 1.4×(-2.37) KN/m 2=-3.221KN/m 23.4.4、屋面计算模型：屋面板通过T 型支座连接在次檩条上，由T 型支座支撑，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，屋面板按五跨连续进行计算，取1m 的宽度进行单位宽度的验算，计算跨度按1.2m 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)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：M f1＝0.078ql 2λ＝0.078×0.998×1.22×1.1 ＝0.123 KN ·m ＜1.45 KN ·m满足要求。
ii. 屋面板在支座处最大弯矩：M f2＝0.105ql 2λ＝0.105×0.998×1.22×1.1 ＝0.166 KN ·m ＜1.76KN ·m 满足要求。
iii. 屋面板中间支座反力：R 1 ＝1.132ql λ＝1.132×0.998 ×1.2×1.1 ＝1.492 KN ＜10.7KN满足要求。