框支承采光顶玻璃设计计算书工程所在地：，地区类型：C ，采光顶标高= 5.0mⅠ.设计依据:《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001《建筑结构荷载规》GB 50009-2012《建筑抗震设计规》GB 50011-2010《混凝土结构设计规》GB 50010-2002《钢结构设计规》GB 50017-2003《铝合金建筑型材第1部分：基材》GB/T 5237.1-2008《铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材》GB 5237.2-2008《平板玻璃》GB 11614-2009《半钢化玻璃》GB/T 17841-2008《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》GB 15763.2-2005《镀膜玻璃第1部分控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002《镀膜玻璃第2部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB 3098.1-2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB 3098.2-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》GB 3098.5-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB 3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB 3098.15-2000《建筑结构静力计算手册(第二版) 》《现代建筑装饰-铝合金玻璃幕墙与玻璃采光顶》Ⅱ.设计方法和指标:本工程设计采用概率极限状态设计法,根据<<建筑结构荷载规>>GB50009-2012规定各种载荷的分项系数如下：1.永久载荷分项系数r g：1)当其效应对结构不利时①对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；②对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；2)当其效应对结构有利时①一般情况下应取1.0；②对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。

2.可变荷载的分项系数：①一般情况下应取1.4；②对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。

对于某些特殊情况，可按建筑结构有关设计规的规定确定。

在设计中采用可变荷载效应控制的组合，各项的分项系数取值如下永久载荷分项系数r g为： 1.2风载荷分项系数r w为： 1.4雪载荷分项系数r s为： 1.4活载荷分项系数r q为： 1.3在设计中采用永久荷载效应控制的组合，各项的分项系数取值如下永久载荷分项系数r g为： 1.35风载荷分项系数r w为： 1.4雪载荷分项系数r s为： 1.4活载荷分项系数r q为： 1.33.采光顶顶标高Z：A类地区，在5米以下按5米计算，300以上按300算；B类地区，在10米以下按10米计算，350以上按350算；C类地区，在15米以下按15米计算，450以上按450算；D类地区，在30米以下按30米计算，550以上按550算；一、采光顶承受荷载计算1. 风荷载标准值计算:W k: 作用在采光顶上的风荷载标准值(kN/m2)W0 : 50年一遇的风压基本值: 0.300kN/m2根据现行<<建筑结构荷载规>>GB50009-2012取值βgz: 瞬时风压的阵风系数，根据校核处标高取定。

βgz: 5.0m高处阵风系数(按C类区计算): (GB50009-2012)βgz=1+1.15×(Z/10)-0.22=2.050 (15米以下按15米计算)μz: 5.0m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2012) μz=0.544×(Z/10)0.44(C类区，在15米以下按15米计算) =0.544×(15.0/10)0.44=0.650μs: 风荷载体型系数: 1.600W k=βgz×μz×μs×W0(5.2.2)=2.050×0.650×1.600×0.300=0.640 kN/m2因为W k<=1.0kN/m2,取W k=1.000 kN/m22. 风荷载设计值:W: 风荷载设计值(kN/m2)r w: 风荷载作用效应的分项系数：1.4按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表3-1 各种荷载分顶系数采用W=r w×W k=1.4×1.000=1.400kN/m23. 雪载荷标准值计算:S k: 作用在采光顶上的雪荷载标准值(kN/m2)S0: 基本雪压,50年一遇最大积雪的自重: 0.150kN/m2根据现行<<建筑结构荷载规>>GB50009-2012取值μr: 屋面积雪分布系数为 1.000根据<<建筑结构荷载规>>GB50009-2012公式7.1.1屋面雪载荷按下式计算S k=μr×S0=1.000×0.150=0.150kN/m24. 雪载荷设计值计算:S: 雪载荷设计值(kN/m2)r s: 雪载荷分项系数为 1.4按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表3-1 各种荷载分顶系数采用S=r s×S k=1.4×0.150=0.210kN/m25.采光顶玻璃自重荷载设计值计算:G1、G2: 采光顶玻璃自重荷载设计值(kN/m2)G k: 采光顶玻璃自重标准值为0.461kN/m2r g: 恒载荷分项系数，在可变载荷效应控制的组合中，取1.2；在永久载荷效应控制的组合中，取1.35。

按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表3-1 各种荷载分顶系数采用(1)由可变载荷效应起控制作用时:G1=r g×G k=1.2×0.461=0.553kN/m2(2)由永久载荷效应起控制作用时:G2=r g×G k=1.35×0.461=0.622kN/m26. 采光顶坡面活荷载设计值计算:Q: 采光顶坡面活载荷设计值(kN/m2)r q: 活载荷分项系数为1.3Q k: 采光顶坡面活载荷标准值为0.500kN/m2Q=r q×Q k=1.3×0.500=0.650kN/m27. 采光顶玻璃计算中最不利荷载组合确定:计算采光顶玻璃和结构应力时的载荷组合(沿坡面分布)根据<<建筑结构荷载规>>GB50009-2012规定(见第3章3.2节),计算载荷如下:(在载荷组合中，雪载荷与活载荷二者只取较大者参与组合)由以上计算可知：S<Q，故在载荷组合中考虑活载荷，雪载荷不予考虑。

(1)由可变载荷效应控制的组合:1)计算恒载荷+风载荷+活载荷组合:计算荷载为恒载荷+风载荷+活载荷组合:W: 风载荷设计值1.400kN/m2G1: 采光顶结构平均自重设计值为0.553kN/m2Q: 活载荷设计值为0.650kN/m2α: 采光顶坡面水平夹角为35.000°Z k1: 载荷组合之一(kN/m2)Z k1=[(G1+W)×1/cosα+0.7×Q]×cosα=[(0.553+1.400)×1/cos35.000°+0.7×0.650]×cos35.000°=2.326kN/m22)计算恒载荷+活载荷+风载荷组合:计算荷载为恒载荷+活载荷+风载荷组合:W: 风载荷设计值1.400kN/m2G1: 采光顶结构平均自重设计值为0.553kN/m2Q: 活载荷设计值为0.650kN/m2α: 采光顶坡面水平夹角为35.000°Z k2: 载荷组合之二(kN/m2)Z k2=[(G1+Q)×1/cosα+0.6×W]×cosα=[(0.553+0.650)×1/cos35.000°+0.6×1.400]×cos35.000°=1.891kN/m2(2)由永久载荷效应控制的组合:计算恒载荷+风载荷+活载荷组合:计算荷载为恒载荷+风载荷+活载荷组合:W: 风载荷设计值1.400kN/m2G2: 采光顶结构平均自重设计值为0.622kN/m2Q: 活载荷设计值为0.650kN/m2α: 采光顶坡面水平夹角为35.000°Z k3: 载荷组合之三(kN/m2)Z k3=[(G2+0.6×W)×1/cosα+0.7×Q]×cosα=[(0.622+0.6×1.400)×1/cos35.000°+0.7×0.650]×cos35.000°=1.835kN/m2(3)设计荷载取上述组合中的最大者,即:由可变载荷效应起控制作用时，恒载荷+风载荷+活载荷为最大载荷组合(载荷组合之一) Z1=MAX(Z k1,Z k2,Z k3)=MAX(2.326,1.891,1.835)=2.326kN/m2二、玻璃的选用与校核1. 本处采用:夹层中空玻璃玻璃种类为: 片外层：钢化玻璃，片层：钢化玻璃，外片：钢化玻璃玻璃的重力密度为: 25.6(kN/m3)B T_LI: 夹层中空玻璃片层玻璃厚度为: 6.000(mm)B T_LO: 夹层中空玻璃片外层玻璃厚度为: 6.000(mm)B T_W: 夹层中空玻璃外片玻璃厚度为: 6.000(mm)外片玻璃自重标准值: G AK1=25.6×B T_W/1000=25.6×6.000/1000=0.154kN/m2片玻璃自重标准值: G AK2=25.6×(B T_LI+B T_LO)/1000=25.6×(6.000+6.000)/1000=0.307kN/m22. 玻璃验算荷载组合:W k: 风载荷标准值1.000kN/m2W: 风载荷设计值1.400kN/m2G bk: 玻璃平均自重标准值为0.461kN/m2G b1: 玻璃平均自重设计值为0.553kN/m2Q k: 活载荷标准值为0.500kN/m2Q: 活载荷设计值为0.650kN/m2α: 采光顶坡面水平夹角为35.000°计算由可变载荷效应起控制作用时，恒载荷+风载荷+活载荷为最大载荷组合1) 载荷标准值组合:Z bk=[(G bk+W k)×1/cosα+0.7×Q k]×cosα=[(0.461+1.000)×1/cos35.000°+0.7×0.500]×cos35.000°=1.748kN/m22) 载荷设计值组合:Z b=[(G b1+W)×1/cosα+0.7×Q]×cosα=[(0.553+1.400)×1/cos35.000°+0.7×0.650]×cos35.000°=2.326kN/m23. 玻璃的强度计算:Z bk: 作用于玻璃平面的荷载标准值(kN/m2)σ: 荷载作用下玻璃截面的最大应力设计值(N/mm2)θ: 参数η: 折减系数，可由参数θ按JGJ102-2003表6.1.2-2采用a: 玻璃纵向边边长: 600.000mmb: 玻璃横向边边长: 600.000mm四边简支玻璃简图：m: 玻璃板的弯矩系数查JGJ102-2003表6.1.2-1，按边长比b/a=600.000/600.000=1.00，采用: 0.0422玻璃片夹层玻璃的等效厚度t e2=(B T_LI3+B T_LO3)^(1/3)=(6.0003+6.0003)^(1/3)=7.560 mmZ bk1: 分配到外侧玻璃的荷载标准值(kN/m2)Z bk2: 分配到侧玻璃的荷载标准值(kN/m2)Z bk1=[(G AK1+1.1×W k×B T_W3/(B T_W3+t e23))×1/cosα+0.7×1.1×Q k×B T_W3/(B T_W3+t e23)]×cosα=[(0.154+1.1×1.000×6.0003/(6.0003+7.5603))×1/cos35.000°+0.7×1.1×0.500×6.0003/(6.0003+7.5603)]×cos35.000°=0.625 (kN/m2)Z bk2=[(G AK2+W k×t e23/(B T_W3+t e23))×1/cosα+0.7×Q k×t e23/(B T_W3+t e23)]×cosα=[(0.307+1.000×7.5603/(6.0003+7.5603))×1/cos35.000°+0.7×0.500×7.5603/(6.0003+7.5603)]×cos35.000°=1.165 (kN/m2)Z b1: 分配到外侧玻璃的荷载设计值(kN/m2)Z b2: 分配到侧玻璃的荷载设计值(kN/m2)Z b1=[(1.2×G AK1+1.1×W×B T_W3/(B T_W3+t e23))×1/cosα+0.7×1.1×Q×B T_W3/(B T_W3+t e23)]×cosα=[(1.2×0.154+1.1×1.400×6.0003/(6.0003+7.5603))×1/cos35.000°+0.7×1.1×0.650×6.0003/(6.0003+7.5603)]×cos35.000°=0.834 (kN/m2)Z b2=[(1.2×G AK2+W×t e23/(B T_W3+t e23))×1/cosα+0.7×Q×t e23/(B T_W3+t e23)]×cosα=[(1.2×0.307+1.400×7.5603/(6.0003+7.5603))×1/cos35.000°+0.7×0.650×7.5603/(6.0003+7.5603)]×cos35.000°=1.550 (kN/m2)折减计算系数θ=Z bk1×b4/(E×t4)=0.625×10^(-3)×600.0004/(0.72×105×6.0004)=0.9η: 折减系数，按θ=0.9查6.1.2-2表得:η=1.00荷载作用下外片玻璃最大应力设计值σ=6×m×Z b1×b2×η/t2=6×0.0422×0.834×10^(-3)×600.0002×1.00/6.0002=2.112N/mm2bk21Z bk21=Z bk2×B T_LO3/(B T_LI3+B T_LO3)=1.165×6.0003/(6.0003+6.0003)=0.583 (kN/m2)折减计算系数θ=Z bk21×b4/(E×t4)=0.583×10^(-3)×600.0004/(0.72×105×6.0004)=0.8η: 折减系数，按θ=0.8查6.1.2-2表得:η=1.00Z bk22: 分配到片层玻璃上的荷载组合标准值(kN/m2)Z bk22=Z bk2×B T_LI3/(B T_LI3+B T_LO3)=1.165×6.0003/(6.0003+6.0003)=0.583 (kN/m2)折减计算系数θ=Z bk22×b4/(E×t4)=0.583×10^(-3)×600.0004/(0.72×105×6.0004)=0.8η: 折减系数，按θ=0.8查6.1.2-2表得:η=1.00Z b21: 分配到片外层玻璃上的荷载组合设计值(kN/m2)Z b21=Z b2×B T_LO3/(B T_LI3+B T_LO3)=1.550×6.0003/(6.0003+6.0003)=0.775 (kN/m2)b22Z b22=Z b2×B T_LI3/(B T_LI3+B T_LO3)=1.550×6.0003/(6.0003+6.0003)=0.775 (kN/m2)荷载作用下片外层玻璃最大应力设计值σ=6×m×Z b21×b2×η/t2=6×0.0422×0.775×10^(-3)×600.0002×1.00/6.0002=1.963N/mm2荷载作用下片层玻璃最大应力设计值σ=6×m×Z b22×b2×η/t2=6×0.0422×0.775×10^(-3)×600.0002×1.00/6.0002=1.963N/mm2外片玻璃最大应力设计值σ=2.112N/mm2 < ｆg=84.000N/mm2 (短期作用) 片外层玻璃最大应力设计值σ=1.963N/mm2 < ｆg=84.000N/mm2 (短期作用) 片层玻璃最大应力设计值σ=1.963N/mm2 < ｆg=84.000N/mm2 (短期作用) 玻璃强度满足要求!4. 玻璃的挠度计算:d f: 在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm)D: 玻璃的刚度(N.mm)玻璃片夹层玻璃的等效厚度t e2=(B T_LI3+B T_LO3)^(1/3)=(6.0003+6.0003)^(1/3)=7.560 mmt e: 夹层中空玻璃等效厚度t e=0.95×(t e23+B T_W3)^(1/3)=0.95×(7.5603+6.0003)^(1/3)=8.221mmν: 泊松比，按JGJ102-2003 5.2.9条采用，取值为0.20μ: 挠度系数:查JGJ102-2003表6.1.3，按边长比b/a=600.000/600.000=1.00，采用μ=0.00406θ=Z bk×b4/(E×t e4)=1.748×10^(-3)×600.0004/(0.72×105×8.2214)=0.7η: 折减系数，按θ=0.7查JGJ102-2003表6.1.2-2得:η=1.00D=(E×t e3)/(12×(1-ν2))=(0.72×105×8.2213)/(12×(1-0.202))=3472368.81 (N.mm)d f=μ×Z bk×b4×η/D=0.00406×1.748×10^(-3)×600.0004×1.00/3472368.81 =0.265 (mm)d f/b < 1/60【玻璃的挠度满足!】钢结构计算书中荷载工况及分项、组合系数恒荷载0.5 kN/m2 荷载工况0 分项系数1.2 组合系数1.0活荷载0.5 kN/m2 荷载工况1 分项系数1.3 组合系数1.0风荷载1.0 kN/m2 荷载工况2 分项系数1.4 组合系数1.0。