屋面板檩条受力计算

金属屋面受力计算书
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500mm；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
25/430型立边咬合铝、锰、镁合金板受向上荷载时的截面参数
降噪层：6mm厚通风降噪丝网；
防水层：自粘性防水卷材；
找平层：1mm厚镀锌找平钢带（间距400~450mm）；
支撑层：0.5mm厚VP125型压型钢承板；
保温层：100厚12k保温棉满铺；
檩条：□40x40x4.0方通檩条，横截面积：576mm2；间距1000mm；
□40x40x4.0 方通檩条截面特性
2、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
铝合金密度：28 KN/m3
玻璃棉容重：0.12 KN/m3
檩条钢材材质为：Q235
强度设计值：
冷弯薄壁型钢的f(拉、压、弯)设计值为：205N/mm2
≥220(N/mm2) 屋面铝板铝合金牌号为： 3004H14，抗拉强度σ
b
≥170(N/mm2)
非比例伸长应力σ
RP0.2
T码铝合金牌号为6063-T5 抗拉强度σ
≥160(N/mm2)
b
≥110(N/mm2)
非比例伸长应力σ
RP0.2
ST5.5*35六角法兰钻尾钉材质为SWRCH22A，最小破坏力矩为10N·m
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 2.35
结构重要性系数：λ=1.1
4、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/m2
6mm厚通风降噪丝网 0.005 KN/m2
自粘性防水卷材 0.05KN/㎡
1mm厚找平钢板 0.08 KN/m2
0.5mm厚压型钢板 0.04 KN/m2
□40x40x4檩条 0.05 KN/m
其他连接附件 0.005 KN/m2
合计 0.265 KN/m2
4.2、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,计算嘉兴地区的风载为：
50年一遇基本风压：w0 = 0.50 kN/m2，地面粗糙类别 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
W k =β
gz
*μ
z
*μ
s
*W
=1.70*1.25*（-0.8）*0.50
=-0.85kN/m2
4.3.2、屋面最大正风压风荷载标准值为
W k =β
gz
*μ
z
*μ
s
*W
=1.70*1.25*（+0.6）*0.50
=0.64kN/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 S
GK
= 0.035 KN/m2
活荷载：S
Qi
= 0.5 KN/m2风荷载：风压峰值（局部风压）
所有风向角下最高正风压风值0.64 kN/m2
所有风向角下最高负风压风值-0.85 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=γ
G S
GK
+γ
Q1
S
Q1
K+γ
Q2
ψ
c2
S
Q2k
=1.2*0.035+1.4*0.64+1.4*0.7*0.5 =1.43 KN/m2
b)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=γG S GK +γ
Q1
S Q1K+γ
Q2
ψc2S Q2k
=0.9*0.035+1.4*(-0.85)+0 =-1.16 KN/m 2 1.2、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： M f1＝0.078ql 2
λ
＝0.078*1.43*1.02*1.1 ＝0.12 KN ·m ＜1.64 KN ·m 满足要求。

ii.屋面板在支座处最大弯矩：M
f2
＝0.105ql2λ
＝0.105*1.43*1.02*1.1
＝0.17 KN·m
＜2.07 KN·m
满足要求。

iii.屋面板中间支座反力：
R
1
＝1.132qlλ
＝1.132*1.43*1.0*1.1
＝1.78 KN
＜21.1 KN
满足要求。

iv.屋面板边支座反力：
R
2
＝0.394qlλ
＝0.394*1.43*1.0*1.1
＝0.62KN
＜12.0KN
满足要求。

v.M
f2/M0
B,k
＋ R
1
/R0
B,k
＝0.17/2.12＋1.78/572
＝0.08＜1
满足要求。

b)屋面板挠度验算：
f
1
＝0.64ql4/100EI
＝0. 64*1.43*10004/（100*0.7*105*53.9*104 ）＝0.24mm＜L/250＝4.8mm
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：
＝0.078ql2λ
M
f1
＝0.078*(-1.16)*1.02*1.1
＝－0.10 KN·m
|＜1.88 KN·m
|M
f1
满足要求。

ii.屋面板在支座处最大弯矩：
＝0.105ql2λ
M
f2
＝0.105*(-1.16)*1.02*1.1
＝－0.13 KN·m
|＜1.63 KN·m
|M
f2
满足要求。

iii.屋面板中间支座反力：
＝1.132qlλ
R
1
＝1.132*(-1.16)*1.0*1.1
＝－1.45 KN
|＜9.54 KN
|R
1
满足要求。

iv.屋面板边支座反力:
＝0.394qlλ
R
2
＝0.394*(-1.16)*1.0*1.1
＝－0.5 KN
|R
|＜14.8 KN
2
满足要求。

v.M
f2/M0
B,k
＋ R
1
/R0
B,k
＝0.13/1.88＋1.45/47.8
＝0.1＜1
满足要求。

b)屋面板挠度验算：
f
1
＝0.64ql4/100EI
＝0.64*1.16*10004/（100*0.7*105*45.1 *104）
＝0.24mm＜L/250＝4.8mm
满足要求
2、檩条验算：
2.1、屋面次檩条采用□40x40x4.0的方通型钢，屋面次檩条的截面特性参数如下：
□40x40x4.0 方通檩条截面特性
屋面檩条与屋面采用膨胀螺栓连接在一起，檩条受力按简支梁考虑，其计算模型见下图：
檩条承受其上的全部荷载，檩条的受荷宽度1.0m，跨度为1.0m，檩条承担的屋面系统自重为0.265KN/m2，风荷载按0.64KN/m2计。

2.2、最不利荷载统计及组合：
标准值：q k＝0.265＋0.64＋0.5×0.7 KN/m2
＝1.255KN/m2
设计值：q＝1.2×0.265＋1.4×(0.64＋0.5×0.7) KN/m2
＝1.704KN/m2
2.3、檩条强度和挠度的综合验算：
a)檩条强度验算：
檩条跨中最大弯矩：
＝ql2/8
M
max
＝1.704×1.0×12/8 KN·m
＝0.22KN·m
对应的最大应力为：
σ ＝M max/W x
＝0.22×103/25.25 N/mm2
＝8.5N/mm2
＜f/λ＝186.36 N/mm2（λ为结构重要性系数=1.1）
满足要求。

b)檩条挠度验算：
檩条跨中最大挠度：
f max ＝5ql4/384EI
＝5×1.704×1.0×(1×103)4/(384×2.06×105×139×104) mm ＝0.08 mm＜l/250＝12mm，满足要求。