钢结构采光顶计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1幕墙相关设计规范：《铝合金结构设计规范》 GB50429-2007《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2009《建筑幕墙》 GB/T21086-2007《建筑玻璃采光顶》 JG/T231-2007《建筑用玻璃与金属护栏》 JG/T342-2012《建筑幕墙工程技术规范》 DGJ08-56-20121.2建筑设计规范：《地震震级的规定》 GB/T17740-1999《钢结构设计规范》 GB50017-2003《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB50018-20021.3《建筑结构静力计算手册》(第二版)1.4土建图纸：2 基本参数2.1采光顶所在地区番禺地区；2.2地面粗糙度分类等级按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)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B类地形考虑。
3 采光顶荷载计算3.1采光顶的荷载作用说明玻璃采光顶承受的荷载包括：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，可以按照以下值估算：当采用单层玻璃时：取400N/m2；当采用中空及夹层玻璃时：取500N/m2；当采用中空夹层玻璃时：取650N/m2；当由于玻璃较厚或龙骨较重，按上面估算不适合的时候，由人工计算给定；本例计算取：0.0004MPa(按假设)；(2)风荷载：是垂直作用于采光顶表面的荷载，按GB50009采用；(3)雪荷载：是指采光顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指采光顶水平投影面上的活荷载，按GB50009采用；在实际工程的采光顶结构计算中，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.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：S A+=1.35G k+0.7×1.4S k(或Q k)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：S A+=1.2G k+1.4S k(或Q k)考虑负风压时：c．按下面公式进行荷载组合：S A-=1.0G k+1.4w k3.2风荷载标准值计算按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算：w k+=βgzμzμs1+w0……8.1.1-2[GB50009-2012]w k-=βgzμzμs1-w0上式中：w k+：正风压下作用在采光顶上的风荷载标准值(MPa)；w k-：负风压下作用在采光顶上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：28m；βgz：高度z处的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算：βgz=1+2gI10(z/10)-α……条文说明部分8.6.1[GB50009-2012]其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m；A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m；也就是：对A类场地：当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m；对B类场地：当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m；对C类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m；对D类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m；g：峰值因子，取2.5；I10：10m高名义湍流度，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23和0.39；α：地面粗糙度指数，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.15、0.22和0.30；对于B类地形，28m高度处的阵风系数为：βgz=1+2×2.5×0.14×(Z/10)-0.15=1.5998μz：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按《建筑结构荷载规范》条文说明部分8.2.1提供的公式计算：A类场地：μz A=1.284×(z/10)0.24B类场地：μz B=1.000×(z/10)0.30C类场地：μz C=0.544×(z/10)0.44D类场地：μz D=0.262×(z/10)0.60公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同，也就是：对A类场地：当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m；对B类场地：当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m；对C类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m；对D类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m；对于B类地形，28m高度处风压高度变化系数：μz=1.000×(Z/10)0.30=1.3619μs1：局部风压体型系数；按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μs1：1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用；2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0；3 其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；2 当从属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0；3 当从属面积大于1m2且小于25m2时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 ……8.3.4[GB50009-2012] 考虑到采光顶的特殊性质：该处的建筑结构比较复杂，作为屋面结构又与人们的生命安全密切相关，很难每个工程都做风洞实验来准确决定荷载，而常规采光结构的风载本身就不大，所以在计算中没有按从属面积进行插值折减，而采用了μs1(1)值。
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用：1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2；2 仅一面墙有主导洞口的建筑物：—当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μs1；—当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μs1；—当开洞率大于0.30时，取0.8μs1；3 其它情况，应按开放式建筑物的μs1取值；注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比；2：μs1应取主导洞口对应位置的值；按如上说明，根据计算点体型位置对本例，分别取-0.6；μs1=-0.6-0.2=-0.8w0：基本风压值(MPa)，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中数值采用，按重现期50年，番禺地区取0.00055MPa；风荷载标准值：w kA-=βgzμzμsA1-w0=1.5998×1.3619×0.8×0.00055=0.000958MPa3.3雪荷载标准值计算S k：作用在采光顶上的雪荷载标准值(MPa)；S0：基本雪压，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取值：0MPa；μr：屋面积雪分布系数，按表7.2.1[GB50009-2012]，为2.0；根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012公式7.1.1屋面雪荷载标准值为： S k=μr×S0=2.0×0=0MPa3.4面活荷载标准值Q k：面活荷载标准值取：500N/m2因为S k≤Q k，所以计算时活荷载参与正压组合！3.5选取计算荷载组合w kA-：负风压风荷载标准值Q k：活荷载标准值G k：面板自重荷载标准值COMB1=1.4w kA-+1.0G k（强度校核）COMB2=1.4Q k +1.2G k（强度校核）COMB3=1.4×0.7 Q k +1.35G k（强度校核）COMB4=1.0w kA-+1.0G k（挠度校核）COMB5=1.0Q k +1.0G k（挠度校核）4 杆件布置图图4-1结构简图如下：图4-2计算模图如下：型材截面：杆件1：600*300*16*16箱型梁杆件2：400*250*16*16箱型梁4.1杆件计算对面板施加荷载，通过面导载形式将荷载导到框架截面上，施加荷载大小分别为：w kA-=0.958KN/m2Q k =0.5 KN/m2G k=0.4 KN/m2图4.1-1应力比显示图最大应力比0.468＜1图4.1-2杆件弯矩表图4.1-3杆件剪力表由图4.1-2、图4.1-3可知最大弯矩Mx=438655266N·mm、最大剪力Vx=107947.18N其中最大弯矩出现在杆件600*300*16*16箱型梁，有Wx=4358023mm3、Sx=2692096mm3、Ix=1307407020mm4杆件抗弯强度公式,应满足：M/γW≤fσ=Mx/1.05Wx=438655266/1.05×4358023=95.861N/mm2＜215N/mm2（抗弯满足要求）杆件抗剪强度公式,应满足：VS/It≤f1τ=VS/It=107947.18×2692096/1307407020×16=13.89N/mm2＜125N/mm2（抗剪满足要求）图4.1-4杆件位移表由图4.1-4可知杆件最大位移值d f=21.016mmd f,lim：杆件挠度限值(mm)；d f,lim=22000/400=55mm21.016mm＜d f,lim=55mm 杆件的挠度满足要求!。