屋面板抗风计算书
抗风计算书
西南交通大学第三届研究生结构设计竞赛（结构抗风组）设计理论方案目录一设计说明书 (3)1 设计概况 (3)1.1基本概况 (3)1.2加载过程 (3)1.3 设计材料 (3)1.4 设计要求 (3)1.5使用工具 (4)2方案构思 (4)2.1 结构类型简介 (4)2.2结构力学性能简介 (5)2.3结构选型 (5)3 制作流程 (5)4特色处理 (5)二方案设计图 (6)三计算说明书 (7)1模型的整体受力计算 (7)2模型材料参数及风荷载计算 (7)3静力计算结果分析 (8)3.1结构变形图 (8)3.2结构轴力图 (9)3.3.结构弯矩图 (10)3.4.底部剪力图 (12)3.5结构扭转变形图 (12)4结构动力特性 (13)5 结构优化处理方案 (14)参考文献 (14)一设计说明书1 设计概况1.1基本概况本次竞赛题目为“研究生结构抗风竞赛”。
竞赛内容包括：结构设计、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型风洞试验。
其中模型加载项目包括4.5m/s的风速，6.5m/s的风速，9.5m/s的风速，风向垂直于广告牌，在风洞实验室进行加载。
1.2加载过程（1）首先施加4.5m/s的风速作为预载，风向垂直于广告牌。
观察模型的响应。
（2）在预载的基础上，将风速提升至6.5m/s，风向垂直作用于广告牌正面。
采用激光位移计测量模型的动态位移。
位移测试的时间为32s。
（3）在第一阶段6.5m/s的风速基础上，再将风速提升至9.5m/s。
采用激光位移计测量模型的平均位移和动态位移。
位移测试的时间为32s。
1.3 设计材料组委会将统一提供桐木条（4×3mm）、铅发丝线和AB胶，广告牌，底板5种材料，各参赛队设计、制作模型仅限于使用以上材料，除此之外不得自行使用其他材料。
其中桐木条尺寸为：4mm×3mm×97mm，广告牌的规格尺寸为：600mm（长）×300mm （宽）×3mm（厚）；木质底板规格为：250mm（长）×250mm（宽）×10mm（厚）。
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铝镁锰合金屋面板受力分析（65/415铝镁锰合金屋面板65/450镀铝锌压型钢板）受力计算总则1．设计荷载：（1）恒载标准值：屋面板（含避雷系统）自重: 0.025/m2（2）活载标准值：0.5kN/m2（3）雪荷载标准值：0.65kN/m2（4）风荷载：基本风压: 0.45kN/m2高度变化系数：μz=1.184（h≈17m）μz=1.084（h≈13m）风载体型系数,计算点统一取：-1.3风压标准值：-0.585kN/m2 2．设计原则：（1）结构要求：首先满足建筑、结构使用功能要求。
（2）功能要求:考虑结构经济、合理，安全可靠。
（3）结构设计理论：按承载力极限状态和正常使用极限状态设计截面。
（4）结构计算模型：考虑屋面板承受竖向荷载、水平荷载，强度和挠度按受弯构件计算；并考虑温度和地震效应的影响。
强度和挠度按弹性五跨连续梁模型计算内力，按薄壁构件验算截面。
3．设计所采用计算方法及公式:（1）荷载组合:a. 当活荷载≥雪荷载时: 恒荷载＋活荷载b. 当活荷载<雪荷载时: 恒荷载＋活荷载c．考虑风荷载最不利组合: 恒荷载＋风荷载d．考虑检修荷载组合：恒荷载＋检修荷载（2）内力分析:按弹性理论分析，在活荷载作用下考虑活荷载的最不利布置，在雪荷载作用下考虑满跨布置，并考虑积雪效应，检修荷考虑作用在跨计算单元及计算简图：取一板宽作为计算单元，见上图： 均布荷载下的内力计算：21078.0ql M =22033.0ql M =23046.0ql M =2105.0ql M B -=2079.0ql M C -=集中荷载下的内力计算：lF M er 2.01= lF M er B 1.0-=1p re b F q η= 式中：bp 1——压型钢板的波距，对此板取bp 1=b F —— 集中荷载 q re ——折算线荷载η——折算线荷载系数，取η=0.5m kN b F q p re /205.1415.00.15.01=⨯==η（4）截面验算: 按下式验算弯曲强度：f W M efx ≤=maxmax σ 按下式验算板件宽厚比：200100644.041lEI ql f ≤⨯=集中荷载作用：200100456.131lEIFlf≤⨯=4．截面参数：选用铝镁锰合金板屋面，其截面参数如下：截面高：h=65 mm 截面宽：B=415 mm 板厚：t=0.9 mm理论重量： 1.27kg/m(65/415铝镁锰屋面板截面)I x = 295586mm4i x = 23.1 mm4I y = 12783342 mm4 i y = 151.8 mm4A=555mmm2截面惯性矩：I x = 0.296×106 mm4i x = 23.1 mmy0 = 15mm截面抵抗矩：W x1 = 0.52×104 mm 3W x2 = 1.97×104 mm 3钢材钢号：铝f=180. N/mm 2 fu=230～280 N/mm 2 E=69×103 N/mm 2屋面板受力分析与计算1．荷载取值：风荷载考虑风力参与组合为最不利组合，风荷载按满跨布置。
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北京奥运射击馆工程金属屋面系统檐口部分计算书屋面板铝合金板型受向下荷载时截面参数22铝合金板型受向上荷载时截面参数221．荷载计算1) 恒荷载铝合金屋面板自重 KPa 2)活荷载KPa 3)风荷载(地面粗糙度取： 高度取：米)w 0基本风压（按规范取值） KPa阵风系数风压高度系数第一章结构计算0.0350.500ω0 =0.650βz =1.67 1.687B类20μz=1.248一 屋面板采用铝合金直立锁边屋面板，截面特性如下表所示，表中所有数据均建立在欧洲权威检测机构的大量受荷试验基础上，并有该机构的检测报告备查。
风荷载体形系数负风压标准值正风压标准值4)雪荷载 基本雪压 KPa 屋面积雪分布系数 KPa 则雪压标准值 KPa2.荷载组合1)向下受力：标准值： 组合一：恒+风+雪ωk1 =ω0 βz μz μs1=-1.916ωk2 =ω0 βz μz μs2=0.821μs1 =-1.400μs2 =0.600s k =s 0μr =0.400S0 =0.400μr =1.000++×= KPa 组合二：恒+风+活1.136w k d1 =0.0350.8210.4000.7++×=KPa设计值： 组合一：恒+风+雪×+×+××= KPa 组合二：恒+风+活×+×+××=KPa 2)向上受力：标准值：恒+风= KPa 设计值：恒+风××=KPa由以上可知，最不利荷载组合最大值是：3)向下：标准值：KPa 设计值：KPa 4)向上：标准值：KPa 设计值：KPa1.206w k d2 =0.0350.8210.5001.40.400 1.41.584w q d1 =0.0351.20.821 1.41.682w q d2 =0.0351.20.821w k u =0.035-1.916-1.88 1.40.5001.4-2.65w k d = 1.206w q u =0.0351.0-1.916w q u =-2.65w q d = 1.682w k u=-1.880.70.70.73.内力计算及强度验算因屋面板为现场压型，故可按多跨连续构件计算，板跨L=1)受向下作用力时：边跨跨中弯距0.08×w q d ×L 2=××2=KN·m/m< M F,K /λM =KNm/m中间跨支座弯距0.107×w q d ×L 2＝××2＝ KN·m/m< M B，K /λM =KNm/m边支座反力R a =0.4×w q d ×L＝××＝ KN/m< R a,K /λM =KN/m中支座反力R b =1.143×w q d ×L ＝××=KN/m< R b,K /λM =KN/m支座弯距及反力综合验算：M m,f /M 0B，K +R b /R 0B，K =/+/=< 1.02)受向上作用力时：边跨跨中弯距0.08×w q u ×L 2=××2=KN·m/m< M F,K /λM =KNm/m中间跨支座弯距0.107×w q u ×L 2＝××2＝KN·m/m< M B，K /λM =KNm/m1.5Ml,f=Mm,f= 0.107 1.6821.6820.301.50.080.401.143 1.682 1.8820.4 1.6821.0110.911.4911.51.52.8819.180.405 1.9272.8835200.22Ml,f=-2.65由上可知，强度满足要求。
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板模板(木支撑)计算书综合楼工程；属于框架；地上13层，地下2层；建筑高度：49.3m；标准层层高：3.4m；总建筑面积：46740.84平方米；总工期：360天；施工单位：华盛置业集团建设工程有限公司。
本工程由：市场建设营运有限公司投资建设；由建筑设计有限公司设计，工程勘察研究院地质勘察，工程管理有限公司监理，集团建设工程有限公司组织施工；由担任项目经理；担任技术负责人。
模板支架采用木顶支撑，计算根据《木结构设计规范》（GB50005-2003）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《建筑施工计算手册》江正荣著、建筑施工手册》（第四版）等编制。
一、参数信息1、模板支架参数横向间距或排距: 1m；纵距: 1m；立柱长度: 3.2m；立柱采用圆形；立杆圆木大头直径: 100mm；立杆圆木小头直径: 80mm；斜撑截面宽度：40mm；斜撑截面高度：60mm；帽木截面宽度：75mm；帽木截面高度：120mm；斜撑与立柱连接处到帽木的距离: 600mm；板底支撑形式：方木支撑；方木的间隔距离：600mm；方木的截面宽度：60mm；方木的截面高度：80mm；2、荷载参数模板与木板自重：0.35kN/m2；混凝土与钢筋自重：25kN/m3；施工均布荷载标准值：2.5kN/m2；3、楼板参数钢筋级别：Ⅲ级钢筋；楼板混凝土强度等级：C25；每层标准施工天数：8；每平米楼板截面的钢筋面积：1440mm2；楼板的计算跨度：4.5m；楼板的计算宽度：7.2m；楼板的计算厚度：120mm；施工期平均气温：250℃；4、板底方木参数板底方木选用木材：南方松；方木弹性模量E：10000N/mm2；方木抗弯强度设计值fm：15N/mm2；方木抗剪强度设计值fv：1.4N/mm2；5、帽木方木参数帽木方木选用木材：南方松；方木弹性模量E：10000N/mm2方木抗弯强度设计值fm：15N/mm2；方木抗剪强度设计值fv：1.6N/mm2；6、斜撑方木参数斜撑方木选用木材：南方松；方木弹性模量E：10000N/mm2；方木抗压强度设计值fv：13N/mm2；7、立柱方木参数立柱方木选用木材：南方松；方木弹性模量E：10000N/mm2；方木抗压强度设计值fv：13N/mm2；二、模板底支撑方木的验算:本工程模板板底采用方木作为支撑，方木按照简支梁计算；方木截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = b×h2/6 = 60×802/6 = 64.000cm3；I = b×h3/12 = 60×803/12 = 256.000cm4；木楞计算简图1、荷载的计算：(1)钢筋混凝土板自重线荷载(kN/m)：q1 = 25×120/1000×600/1000 = 1.800 kN/m；(2)模板的自重线荷载(kN/m)：q2 = 0.35×600/1000 = 0.210 kN/m；(3)活荷载为施工荷载标准值(kN)：p1 = 2.5×1.000×600/1000 = 1.500 kN；2、抗弯强度验算：最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩之和，计算公式如下:均布荷载 q = 1.2×(q1+q2 ) = 1.2×(1.800+0.210) = 2.412 kN/m；集中荷载 P = 1.4×p1 = 1.4×1.500 = 2.100 kN；最大弯距 M = P×l/4+q×l2/8 = 2.10×1/4+2.41×12/8 = 0.83 kN；最大支座力 N = P/2+q×l/2 = 2.10+2.41×1/2 = 3.306kN ；截面应力σ = M/W = 0.827/0.064 = 12.914 N/mm2；方木的最大应力计算值为12.914N/mm2，小于方木抗弯强度设计值15.000N/mm2，满足要求！3、抗剪强度验算：最大剪力的计算公式如下：截面抗剪强度必须满足下式：其中最大剪力：V = 2.41×1/2+2.100/2 = 2.256 kN；截面受剪应力计算值：T = 3×2.256×103/(2×60×80) = 0.705 N/mm2；截面抗剪强度设计值：[f v] = 1.500 N/mm2；方木的最大受剪应力计算值为0.705N/mm2，小于方木抗剪强度设计值1.500N/mm2，满足要求！4、挠度验算：最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，按规范规定，挠度验算取荷载标准值，计算公式如下：均布荷载 q = q1+q2 = 1.800+0.210 = 2.010 kN/m；集中荷载 p = 1.500 kN最大变形ω = 5×2.010×1×1012/(384×10000.000×256.000×104)+1.500×1×109/(48×10000×256.000×104)= 1.022 mm；L/250 = 1000.000/250 = 4.000方木的最大挠度为1.022mm，小于最大容许挠度4.000mm，满足要求！三、帽木验算:支撑帽木按照集中以及均布荷载作用下的两跨连续梁计算；集中荷载P取纵向板底支撑传递力：P = 2.412×1+2.100 = 4.512 kN；均布荷载q取帽木自重：q = 1.00×75/1000×120/1000×3.870 = 0.035 kN/m；截面抵抗矩：W = b×h2/6 = 75/10×120/102/6 = 180.000 cm3；截面惯性矩：I = b×h3/12 = 75×120/103/12 = 1080.000 cm4；帽木受力计算简图经过连续梁的计算得到帽木剪力图(kN)帽木弯矩图(kN.m)帽木变形图(mm)经过连续梁的计算得到各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为： R[1] = 7.933 kN；R[2] = 12.734 kN；R[3] = 6.209 kN；最大弯矩 Mmax = 0.844 kN.m；最大变形ωmax = 0.0024 mm；最大剪力 Vmax = 6.232 kN；截面应力σ = 4.689 N/mm2。
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西南交通大学第四届研究生结构设计竞赛设计理论方案作品名称参赛编号组长姓名武玉兴班级13级桥梁2班学号队员姓名易敬班级13级桥梁2班学号******** 队员姓名李豹班级13级桥梁2班学号******** 联系电话目录一设计说明书 (3)1 设计概况 (3)1.1设计题目 (3)1.3 设计材料 (3)1.4 设计要求 (3)1.5使用工具 (3)2方案构思 (4)2.1 结构类型简介 (4)2.2 结构受力特点 (4)2.3结构选型 (4)3 制作流程 (5)4特色处理 (5)二方案设计图 (5)三计算说明书 (7)1模型的整体受力计算 (7)3静力计算结果分析 (8)3.1结构变形图 (8)3.2结构轴力图 (8)3.3.结构弯矩图 (9)3.4.底部弯矩图 (9)4结构动力特性 (10)5 结构优化处理方案 (11)一设计说明书1 设计概况1.1设计题目本次竞赛题目为以高墩大跨桥梁为工程背景的T型悬臂刚构模型的结构设计与制作。
竞赛内容包括：结构设计、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型风洞试验。
其中模型加载项目包括0.5kg的悬臂配重，风洞试验的风速分三级，分别为5.0m/s、7.5m/s、9.5m/s。
风向垂直于悬臂墩侧面。
1.3 设计材料提供的材料为桐木条（4×3mm）、铅发丝线和AB胶，另有挡风板和支座底板。
其中桐木条尺寸为：4mm×3mm×1200mm，挡风板规格尺寸为：200mm×200mm×3mm；木质底板规格为：250mm×250mm×10mm。
1.4 设计要求结构为高度1.2m（从结构顶面到模型底面），纵向长度1.2m的T型刚构，正负误差不超过1cm。
悬臂根部高度为12.6cm，悬臂末端高度为3cm，高度沿主梁长度直线变化。
梁宽B应满足80mm≤B≤160mm；桥墩沿纵桥向宽度（即迎风宽度）为100mm，横向向宽度与梁的宽度一致。
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抗风倾覆稳定性计算书案例一：广告牌计算书SAP2000案例二：广告牌计算书PKPM-STS案例三：单柱或多柱广告塔主要结构造型计算附件一：螺栓强度核算表附件二：基础抗风稳定性简易计算附件三：广告牌地脚螺栓强度简易核算广告牌计算书SAP2000一、工程概况本工程为一广告牌，该广告牌为立体桁架组成的结构体系，桁架采用角钢连接。
二、设计所依据的规范1、户外广告设施钢结构技术规程(CECS148-2003)2、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）3、钢结构设计规范（GB50017-2003）4、钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程（JGJ82-91）三、荷载情况1、恒载：结构自重程序自动计入2、活载：0.35kN/m23、基本雪压：0.3kN/m24、基本风压:Wo=0.35kN/m，地面粗糙度:C类。
5、抗震设防烈度:8度，设计基本地震加速度:0.20g，设计地震分组:第三组6、水平地震影响系数最大值:0.167、建筑物场地类别:Ⅱ类，特征周期值:0.35s，结构阻尼比:0.058、抗震等级:三级。
四、总体结构布置形式1、喷绘图案广告位高度h＝4.68m2、广告牌高H=5m3、广告牌全长L=30m五、风荷载计算1、基本风压ω0＝0.35KN/m22、标准风压ω＝β×K×Kz×ω0＝0.77KN/m2其中：风振系数β=2.3；体型系数K=1.3；风压高度变化系数Kz=0.74六、计算过程1、SAP2000整体模型：2、SAP2000计算喷绘广告位每个柱脚迎风面一根（即轴2处，其他轴线处均等于或小于该轴线）方钢管最大弯矩、剪力、挠度：由分析可得：最大剪力为32.362KN；最大弯矩为M J=14.9655KN·M；最大挠度为7.86mm由于喷绘广告位每个柱脚背风面方钢管弯矩、剪力、挠度均小于每个柱脚迎风面方钢管弯矩、剪力、挠度，所以此处不再示明。
其中上图局部放大图如下：3、地脚螺栓强度核算1）、由于地脚螺栓没有明确采用什么型号钢材，这里采用4Φ28的圆钢制作制的地脚螺栓Q235A进行核算。
金属屋面板计算书
黄泥川金属屋面板结构计算多跨连续板受风吸压力的情况(采用三跨连续进行计算)屋面板采用0.9mm厚S65/400铝合金直立锁边板型，板跨为1.5m，(1) 荷载取值1) 恒荷载 0.25 KN/m22) 活荷载（按不上人屋面，但施工或维修荷载较大） 0.50 KN/m23) 风荷载按50年一遇基本风压ω0 = 0.65 KN/m2，正风压标准值ωk2＝0.325KN/m2，负风压标准值ωk1＝－0.65KN/m24) 雪荷载基本雪压(50年重现期)S0＝0.40 KN/m2，屋面积雪分布系数μr＝0.40，S k＝S0⋅μr ＝0.16 KN/m2(2) 荷载计算1) 恒荷载 0.25 KN/m2小计 0.25 KN/m2×0.4m＝0.1 KN/m2) 活荷载 0.5 KN/m2×0.4m＝0.20 KN/m3) 风荷载－0.65 KN/m2×0.4m＝－0.26KN/m 0.325 KN/m2×0.4m＝0.13 KN/m4) 雪荷载 0.16 KN/m2×0.4m＝0.064 KN/m5) 荷载组合向下最不利组合值：恒＋活＋风＝0.25×1.2＋0.20×1.4×1.0＋0.13×1.4×0.7＝0.71KN/m恒＋风＋活＝0.25×1.2＋0.13×1.4×1.0＋0.20×1.4×0.7＝0.68KN/m向下最不利标准值：恒＋风＋活＝0.25＋0.13＋0.20＝0.58 KN/m向上最不利组合值：恒+风＝0.25×1.0－0.26×1.4＝－0.114KN/m向上最不利标准值：恒+风＝0.25－0.26＝－0.01KN/m所以最不利的荷载为：向下:最不利荷载设计值为：q f=0.71 KN/m最不利荷载标准值为：q K=0.58KN/m向上:最不利荷载设计值为：q f=-0.114 KN/m最不利荷载标准值为：q k=-0.01KN/m可知以上起控制作用的为向下的荷载,本计算以向下的荷载组合进行验算(3) 按连续屋面板受向下荷载时内力计算（查建筑结构静力计算手册三跨连续梁系数表）得跨中弯距M f=0.08×q f×L2=0.08×0.71×1.52=0.1278KNm中间支座弯距M f=0.11×q f×L2=0.11×0.71×1.52=0.1757KNm边支座反力R a=0.4×q f×L=0.4×0.71×1.5=0.426KN中支座反力R b=1.1×q f×L=1.1×0.71×1.5=1.17KN(4) 按连续屋面板受向下荷载时有效截面特性计算1）有效厚度计算(按偏保守考虑取一块中间加劲板件计算)b=75mm,t=0.9mm,b/t=83.33.详见附图:根据《铝合金结构设计规范》GB50429-2007中第11.1.3-2确定S65/400板型应按第5.2.3计算有效厚度由于Ø=σmin/σmax=M f边/M f中=0.1278/0.1757=0.73<1,根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.2.5-1公式: K=8.2/(Ø+1.05)=4.6根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.2.4公式:σcr=3.142kE/12(1-ν2)(b/t)2=3.142× 5.29×70000/12×(1-0.32) ×83.332=56.2 N/mm2λ=(f0.2/σcr)1/2=(145/89.42)1/2=1.61查《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中表5.2.3得系数(强硬化铝合金非焊接):α1=0.9和α2=0.9根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.2.3-1公式:t e=(α1/λ-0.22α2/λ2)t=0.9×(0.9/1.273-0.22×0.9/1.2732)=0.4mm2)有效截面计算根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.4.1-1要求将有效厚度取代厚度t进行有效截面计算:(采用CAD程度自动计算得)I X=116780.81738281 mm4 I Y=5115825.02075195 mm4i x= 22.03 mm i y= 145.8 mm则W ex= I X/ e x =7849.5598mm3, W ey= I y/ e y =23754.58500010mm3,3)承载力计算根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.2.2-2公式得截面承受的最小弯矩为M u=W ex f=7849.5598×145=1.14KNm>M f=0.1757 KNm 满足要求4)稳定计算考虑面板的腹板稳定性计算:腹板的剪切屈曲计算因h/t=36.7/0.9=40.78<875/f0.21/2=72.67根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.3.1-1公式τ=R b/A=1.17×103/0.9×36.7=35.4 N/mm 2<τcr =320 f 0.21/2/(h/t)=127.23 N/mm 2 满足要求 支座处腹板的局部受压承载计算根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.3.1-1公式R w =αt 2(Ef 1/2)(0.5+(0.02l c /t)1/2)(2.4+(θ/90)2)=5.281> R b =1.17KN 满足要求 5)组合作用计算根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.4.1公式可知: M/M u =0.1757/1.14=0.154<1 R/R w =1.17/5.281=0.221<1 0.94(M/M u )2+( R/R w )2=0.071<1 综述,以上各项验算都满足要求。
屋面板计算书模板详解
活3)
风基
w0
本阵
风风
压风
荷负
风正
4) 风
雪基
本屋
面则
雪
弹 性
自重
铝
合
70000
N /
=
惯性矩
跨中允 许弯矩
允许支 座反力
7E+07
kN /m
连续板支座允许弯矩
M/M0B，K+R/R0B，K ≤1
g
Jef,k
MF,K
RA,K
M0B,K R0B,K MaxMB,K MaxRB,K
(KN/m2) 0.0352
1.709
KN m/
1.482
KN m/
13.45
KN /m
Rb 1.
= 14
＝ 1.143 × -2.65 × 1.5
支
= -4.54 KN
< Rb
座 Mm
8.67
KN /m
,f
= -0.64 / 1.709 + -4.54 / 43.45455
=
-0.48
< 1.
由上可知， 强度满足要求。
4.
因
[T ][=Q ]=
2.77 6.17
/2= /2=
1.385 KN
3.085 KN 满
为
足
三
屋 面屋
面 F=
L ·
= 2.505 KN
因为0.7KN＜F＜1.5KN，所以该屋面板需要采用Φ6mm的不锈钢螺栓作为屋面板的固定 点。
四
屋 面基
本屋
面屋
面由
屋平
均
L/
q5= 6.76
(s
n= 0.0125
火车站改造项目屋盖钢结构及金属屋面板工程结构计算书
风荷载标准值 W K下(Kpa)W kβgzμz⨯μs⨯w0⨯=1.4968×2.1028×(0.6)×0.55=1.039Kpa4、雪荷载基本雪压 S0（Kpa）0.4 Kpa (100年一遇)积雪分布系数μr1.00雪荷载标准值 S (Kpa)= S0×μr=0.4×1.00=0.4Kpa屋面活荷载与雪荷载取较大值:0.50Kpa(活荷载控制)二、荷载组合1、荷载效应的基本组合基本组合1： 1.2恒载+1.4(活载+0.6风载(压力)基本组合2： 1.2恒载+1.4(0.7活载+风载(压力)基本组合3： 1.0恒载+1.4风载(吸力)2、荷载效应的标准组合标准组合1：恒载+(活载+0.6风载(压力)标准组合2：恒载+(0.7活载+风载(压力)标准组合3：恒载+风载(吸力)3、屋面板计算设计依据及理论：建筑结构荷载规范：GB50009—2001屋面板采用: 1mm厚,AA3004铝镁锰合金直立锁边压型板,板宽400mm，计算截面特性取板宽400mm,高65mm；计算模型：多跨连续梁（每跨1.5米）屋面自重标准值: 0.04 Kpa （A.C.D区）风荷载标准值: 0.87Kpa(正) -1.45Kpa(负)（B区）风荷载标准值: 1.039Kpa(正) -3.463Kpa(负)活荷载标准值: 0.5Kpa雪荷载标准值 : 0.4Kpa屋面活荷载与雪荷载取较大值：0.5Kpa (活荷载控制) 截面及材料物理性能和力学特性：AA3004铝镁锰合金强度设计值：f=180Mpa弹性模量：E＝69×103Mpab=400mm h=65mm t=1mm c=2.1cmI压力=27.4cm4/m I吸力=41.9cm4/m α= 0～3°W压力=6.23 cm3/m W吸力=9.52 cm3/m截面验算：（A.C.D区）：(1) 1.2恒载+1.4(活载+0.6风载(压力))组合q=1.2×0.04+1.4x(0.5+0.6×0.87)= 1.48Kpa经查FLEXLOK板荷载表强度计算满足。
屋面板计算书
铝镁锰屋面系统屋面设计验算：铝镁锰屋面板计算书重中之重根据规范要求，本屋面分为2个区间进行计算。
区间1为室内屋面，采用该屋面顶端最危险部位进行计算。
区间2为室外屋面，采用该屋面最危险的檐口部位进行计算。
(一) 区间1屋顶标高为37.0m最大风压为负风压Wk =βgz x μz x μs x W0=1.61x1.52 x（-0.8）x0.4=-0.78kN/m21. 屋面板验算：屋面板采用0.9mm厚65/400型型立边咬合铝板，铝支座80mm,截面特性如下表所示：65/400型立边咬合铝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＜1 Tmm Jef,kcm4/m MF,k KNm/m Ra,k KN/m M0B,k KNm/m R0B,k KN/m MaxMB,k KNm/m MaxRB,k KN/m0.9 45.1 1.88 14.8 1.88 47.8 1.63 9.54[$#61548]m＝1 [$#61548]m＝1.1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1m的宽度进行单位宽度的验算，在强度验算是，考虑结构重要性系数为1.1（[$#61548]＝1.1）。
其计算模型为：屋面板自重为0.035KN/m2，屋面风荷载为-0.78KN/m2，屋面板跨度1.5m。
(1)荷载统计及组合：负向荷载（受力方向向上）：标准值：qk＝0.035＋(－0.78) KN/m＝－0.745KN/m设计值：q＝1.0×0.035＋1.4×(－0.78) KN/m＝－1.057KN/m(2)负向荷载下屋面板的强度和挠度的综合验算：a)屋面板强度验算：i. 屋面板跨中最大弯矩：Mf1＝0.078[$#61548]ql2＝0.078×1.1×(－1.057)×1.52＝－0.204 KN[$#8226]m|Mf1|＜1.88 KN[$#8226]m满足要求。
特盾铝镁锰直立锁边屋面系统抗风能力计算书
=0.213KN.m/m 满足要求
<Mf,k/入 m=1.64/1.1=1.491KN.m/m>
中间跨弯矩：Mm,f=k1×wy2×L2 =0.107x1.04x1.6~2
=0.285KN.m/m<mf.k/入 m=2.12/1.1=1.882 KN.m/m 满足要求
边支座反力：Ra=r1×Wy2×L =0.4×1.04×1.6
《碳素结构钢》
GB700-88
《低合金高强度结构钢》
GB/T1591-94
《优质碳素结构钢技术条件》
GB699-88
《热轧薄钢板与钢带》
GB/T912-1989
《热轧厚钢板与钢带》
GB/T3274-1988
《冷轧钢板及钢带》
GB708-89
《建筑用压型钢板
GB/T12755-91
《金属面硬质聚氨酯荚芯板》
1.64
12
2.12
572
2.07
21.1
M=1.0
入 M=1.1
铝合金板型受向上荷载时截面参数
弹性模量（E）=70000Mpa
板厚
t （mm）
0.9
跨中允 允许支 惯性矩
许弯矩 座反力
Jr.k Cm4/m
45.1
MFX KNm/m
1.88
RA.K KN/M
14.8
连续板支座允许弯矩
M/M0B，K+R/R0B，K≤≤1
10
专注建筑之顶
由此可见，刚度在向上和向下组合下均能满足要求。
技术分享 推动发展
2.2.6）固定座及不锈钢螺钉验算
根据厂家提供的资料，每个固定座采用两面三刀颗不锈钢螺钉与檩条固定，
每颗螺钉的最大抗拔力，为 16KN，最大抗剪力为 12KN。计算模型如下：
轻钢结构屋面围护的抗风设计
轻钢结构屋面围护的抗风设计[摘要]轻钢结构屋面围护的风荷载设计规定和方法, 并对国内轻钢结构设计提出一些建议。
文章先介绍轻钢结构建筑屋面围护结构受风破坏的成因，再论述结构抗风设计，从而不断改善房屋抗风效果。
[关键词]台风，低层房屋，屋面荷载，连接计算，薄弱区域，抗风夹每当各地有大的台风，尤其是南方沿海地区，轻钢结构房屋相比与其它结构，往往会遭受更严重的破坏，影响到人们的生产和生活，造成不可挽回的损失。
通过对轻钢建筑围护结构现场破坏情况进行分析发现，刚架和檩条部分并未见严重的破坏，破坏严重的往往是屋墙面板、屋面扣件支座和泛水收边。
其主要原因是设计没有充分考虑抗风的复杂性和施工质量普遍没有达到要求，从而引发质量事故。
由于轻钢结构自重较轻，风荷载是其主要的破坏因素，更应当给予足够的重视。
屋面围护设计普遍存在以下问题: 一、彩钢板的厚度和强度不足，这与屋面板板型、檩条间距、风压系数等有密切关系；二、暗扣安装形式构造差，暗扣数量偏少或忘记漏设，在风力作用下的暗扣被直接拉直或脱开；三、采用螺钉安装形式的屋面围护，不但螺钉数量偏少，而且螺帽下又未设置钢板垫片。
彩钢板螺钉在风荷载集中应力的反复作用下，孔洞不断地扩大，产生疲劳破坏或被撕裂。
四、轻钢结构房屋的端部角部等薄弱部位没有加强抗风处理，在台风袭击过程中，往往这些薄弱部位先行破坏，从而导致整个厂房的围护被破坏。
从以上情况可以看出台风灾害根本问题就是轻钢围护系统的抗风能力不足，设计及施工都存在缺陷。
如果这种情况得不到纠正，必定会对轻钢结构行业带来负面影响。
美国研究发展轻钢结构最早，技术最成熟。
同时美国也是飓风灾害频发的国家，其关于钢结构房屋抗风设计技术和经验是非常先进和丰富的。
美国的MBMA规范设计，<<低层房屋建筑系统手册>>是由美国的钢结构房屋制造商协会(METALBUILDING MANUFACTURE ASSOCIATION)编撰的钢结构技术规程。
屋面板计算书
调整后基本风压ω0:0.32kN/㎡屋面檩条间距L 1.50m活 荷 载q 活:0.5kN/㎡压型钢板板型YX51-380-760恒 荷 载q 恒:0.2kN/㎡压型钢板板厚1mm计算高度Z:39m 压型截面模量W 0.00002048m 3体型系数μs :-2.9压型截面惯性矩I 6.211E-07m 4地面粗糙度:B类压型钢板板宽B0.760m高度变化系数μz ： 1.546阵风系数βgz :1.604风压设计值ωk ：-2.301kN/㎡1.5mm Q235205N/mm 8.6mm 5.5mm2.614kN7.272kN 2.614kN/㎡-3.161kN/㎡0.901kN0.714kN/m 2.266kN/m 2.025kN/m2.838kN/m 2.838kN/m 24.943N/mm 31.179N/mm0.00146m 0.006m由于屋面板挠度ω<(L/250)，故满足要求σ2=M/W=0.10*qmax*L^2/W=0.08*2.838*1.5^2/0.00002048=31179kN/m =31.179N/mm由于σ1<F σ2<F，故屋面板强度满足要求5、屋面板挠度验算为简化计算，按简支梁计算屋面板挠度ωω=(5*qmax*L^4)/(384*E*I)=(5*2.838*1.5^4)/(384*2.06*10^8*0.0000006211)=0.00146m屋面板挠度限值L/250D、恒载+风载(+)q4=（1.0*1.2*q恒+1.0*1.4*ωk）*B=(1.0*1.2*0.2+1.0*1.4*2.301)*0.82=2.838取值A、B、C、D组合最大值q max 屋面板正弯曲(边跨跨中)σ1σ1=M/W=0.08*qmax*L^2/W=0.08*2.838*1.5^2/0.00002048=24943kN/m =24.943N/mm 屋面板负弯曲(中间支座)σ2q1=（1.0*1.2*q恒+1.0*1.4*q活）*B=(1.0*1.2*0.2+1.0*1.4*0.5)*0.76=0.714B、恒载+风载(-)q2=（1.0*1.2*q恒+1.0*1.4*ωk）*B=(1.0*1.2*0.2+1.0*1.4*-2.301)*0.76=-2.266C、恒载+检修荷载（检修荷载取1.0KN）qre=ηF/(B/2)=0.5*1.0/(0.76/2)=1.316q3=1.0*1.2*q恒*B+1.0*1.4*qre=1.0*1.2*0.2*0.76+1.0*1.4*1.316=2.025q=1.0*1.2*q恒+1.0*1.4*ωk=1.0*1.2*0.2+1.0*1.4*-2.301=-3.161 kN/㎡一个自攻螺钉所受拉力NN=q*(B/2)*L/2=-3.161*0.76/2*1.5/2=-0.901 kN由于N<Ntf，故自攻螺钉强度满足设计要求4、屋面板强度验算A、恒载+活载Ntf=8.5*t*f=8.5*1.5*205=2613.75N=2.614 kN按<<冷弯薄壁型钢结构技术规范>>公式(6.1.7-3)计算一个自攻螺钉的抗拉承载力设计值N t fNtf=0.75*tc*d*f=0.75*8.6*5.5*205=7272.375N=7.272 kN比较两个公式取其中较小值N t f 屋面板风吸力作用组合荷载q 被连接钢板钢板的材质被连接钢板的抗拉强度设计值f钉杆的圆柱状螺纹部分钻入基材中的深度tc 自攻螺钉的直径d按<<冷弯薄壁型钢结构技术规范>>公式(6.1.7-3)计算一个自攻螺钉的抗拉承载力设计值N tf3.7.7屋面板计算1、基本信息:ωk=βgz*μs*μz*ωo=1.604*-2.9*1.546*0.32=-2.3012、自攻螺钉验算紧挨钉头侧的压型钢板厚度t。
工区活动板房计算书
工区活动板房计算书一工区活动板房计算书根据厂家提供的彩钢板活动房设计资料，彩钢板工程设计荷载如下：屋面活荷载：㎡屋面板：㎡屋面单层板活荷载：㎡屋面檀条：㎡地震设防烈度为：7度抗风力：10级屋面雪荷载：120㎏/㎡屋面风荷载：80㎏/㎡楼面自重：80㎏/㎡楼面负载：230㎏/㎡风荷载：《荷载规范》运城地区取值300N/㎡，本设计根据相关要求按10级大风考虑取值443N/㎡彩钢板有效宽度W：300mm有效抗弯模量wef：4043mm3/m活动板房设计验算：取一个房间：3500*5700mm为计算单位。
1、屋面荷载：静载：Q3=（+）**=*=屋面：**=*=活载：q3=*=屋面：*=2、楼面荷载：静载：Q2=*=活载：q2=*=3、基础节点承受的上部荷载静载：Q3+ Q2=+= KN活载：q3+q2=+=F=+=4、计算基底面积A：地基承载力设计值f：130kPa，（简化计算，取天然地基承载力），场地硬化按*考虑，底面积=*=㎡。
则基底压力：f=F/A= < f=130kPa地基承载力满足要求。
5、抗风力地脚螺栓规定确定：风荷载化成节点荷载：估算抗拔力R按下式计算：R=（*6+*3）÷3=采用4Ф12螺栓，A=452mm2，校核应力：?=R/A=*1000÷452=mm2<215N/mm2故：满足要求6、彩钢板抗风计算风荷载强度:Q=K1×K2×K3×P=×1×1×443=(N/㎡)彩钢板受到最大风力时产生的均布荷载（彩钢板有效宽度300mm）:q=*=(N/m)其最大弯矩：8** maxl lqM==×8=(N/m)ef maxww M05.1?=σ=*×10-3=<195Mpa(合格)?因运城地区抗风压基数大于抗雪压，故不再计算。
通过对活动板房各部位进行强度和抗风计算，活动板房满足今后自然条件的影响。
HBY屋面平天窗抗风压性能计算书
HBY屋面平天窗抗风压性能计算书I、计算依据：《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ 113-2009《钢结构设计规范》 GB 50017-2003《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001 2006版《建筑门窗洞口尺寸系列 GB/T 5824-2008》《建筑外门窗保温性能分级及检测方法 GB/T 8484-2008》《建筑外门窗空气声隔声性能分级及检测方法 GB/T 8485-2008》《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106-2008》《铝合金门窗》 GB/T 8478-2008《铝合金结构设计规范 GB 50429-2007》《铝合金建筑型材第一部分：基材 GB 5237.1-2008》《铝合金建筑型材第二部分：阳极氧化型材 GB 5237.2-2008》《铝合金建筑型材第三部分：电泳涂漆型材 GB 5237.3-2008》《铝合金建筑型材第四部分：粉末喷涂型材 GB 5237.4-2008》《铝合金建筑型材第五部分：氟碳漆喷涂型材 GB 5237.5-2008》《铝合金建筑型材第六部分：隔热型材 GB 5237.6-2008》II、详细计算工程位于广东省台山市，不考虑雪压荷载，仅考虑50年一遇最大风荷载。
一、风荷载计算1)工程所在省市：广东2)工程所在城市：台山3)天窗安装最大高度z：20 米4)天窗尺寸：天窗宽度W＝1500 mm 天窗全长L＝4000 mm 单片长度L’=2000mm支撑结构采用凤铝155型材，三条支撑梁相同5)天窗样式图：1 风荷载标准值计算:W k = βgz*μS1*μZ*W0(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 2006版 7.1.1-2)1.1 基本风压 W0= 1000 N/m2(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 2006版规定,采用50年一遇的风压，但不得小于0.3 KN/m21.2 阵风系数βgz 计算:1)A类地区：βgz=0.92*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(-0.04))*(z/10)^(-0.12),z为安装高度；2)B类地区：βgz=0.89*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0))*(z/10)^(-0.16),z为安装高度；3)C类地区：βgz=0.85*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0.06))*(z/10)^(-0.22),z为安装高度；4)D类地区：βgz=0.80*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0.14))*(z/10)^(-0.30),z为安装高度；安装高度z＜5米时,按5米时的阵风系数取值。
外墙保温抗风压计算书
外墙外保温工程附件抗风压计算书一、拉伸粘结强度验算根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）等规范，外保温粘贴面单位面积的系统组合荷载的理论数据仅为3.0KN/㎡。
耐水状态下EPS板与专用粘结砂浆之间28天拉伸粘结强度为0.1Mpa=100KN/㎡。
考虑粘结砂浆在EPS板上的粘结面积为70%，则600x1200单张板拉伸粘结力为：0.6x1.2x0.7x100=50.4KN面层重量及可变荷载引起的剪切力为3.0KN/㎡。
600x1200单张板所受剪切力为3.0x0.6x1.2=2.16KN项目所在地100m高处最大负风压值为2.74KN安全系数K=拉伸粘接力/（剪切力+负风压引起拉拔力）K=50.4/（2.16+2.74）=10.3二、机械锚固强度验算本工程结构类型为剪力墙结构，层数为17～21层，其中最高高度为67.2米。
根据国家行业标准JGJ149-2003的规定及天津地标DB29-88-2007《节能检测技术规程》要求，单个锚栓至少能提供不少于0.3KN的抗拉强度，在不可预见的情况下，对确保系统的安全性起一定的辅助作用。
（一）、计算参数项目相关信息如下：项目所在地：天津地面粗糙度：C类设计年限：50年基本风压：0.5KN/㎡（50年一遇）抗震烈度：7度保温板挂高：20m、50m、100m保温板分格尺寸：a=宽度=1200mm；b=高度=600mm（二）、20m处保温系统锚栓力学计算1、20m高度处风荷载计算由于保温板质量较轻，因此不用考虑地震产生的水平荷载。
计算荷载时只考虑负风压产生的拉拔力。
1）、水平风荷载标准值βgz：阵风系数，取βgz=1.92，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.5.1μs：风荷载体型系数，取μs=2.0，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.3.3μz：风压高度变化系数，取μz=0.84，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1 Wo：作用在幕墙上的风荷载标准值0.5KN/㎡，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4Wk：作用在幕墙上的风荷载标准值Wk=βgz*μs*μz* Wo=1.92x2.0x0.84x0.5=1.61KN/㎡2）、水平风荷载设计值rw：风荷载分项系数，取rw=1.4，由于保温系统属于是建筑外维护结构，因此参照相关的幕墙规范风荷载分项系数取值为1.4.W：作用在幕墙上的风荷载设计值W= rw*Wk=1.4x1.61=2.25KN/㎡2、20m处保温锚栓强度校核由上述风压设计值以及保温板分格尺寸（1200x600mm）可以计算出单块保温板所受的风荷载的大小：F=a*b*W=1.2x0.6x2.25=1.62KN普通锚栓强度校核n=1.25F/0.80=1.25x1.62/0.8=2.5个/㎡基材为实心混凝土砌块时，单块保温板所需要保温锚栓数量：n=1.25F/0.59=1.25x1.62/0.59=3.4个/㎡基材为实心混凝土砌块时，单块保温板所需要保温锚栓数量：n=1.25F/0.59=1.25x1.62/0.48=4.2个/㎡根据单块保温板边缘锚固情况，实际使用个数为5个/㎡，满足要求。
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１） 屋面板抗风计算书
A. 屋面板基本参数
基材：350n/m ㎡，厚度t=0.6mm ，板型：468，有效宽度：468mm ，波高：75mm ， 波距：468mm ，檩条间距 1.5m 43212.66,11.12/,350/I c m m W c m m f n m m ===
B ．荷载组合
a 基本荷载
屋面板自重 0.06 kn/ ㎡
屋面恒载标准值DB 0.06 kn/ ㎡
屋面活荷载 0.50 kn/ ㎡
活荷载标准值LB 0.50 kn/ ㎡
基本风压 0.50 kn/ ㎡
屋面风压体形系数 -2.2
地面粗糙度分类 A 类
风压高度系数 1.80 h=32.8m
风阵系数 1.54
风压标准值 -3.05 kn/ ㎡ h=32.8m
屋面雪荷载 0.5kn/ ㎡
积雪分布系数 1.4
雪荷载标准值 0.5 kn/ ㎡
检修集中荷载换算值 0.15 kn/ ㎡
b 屋面板上标准线荷载
恒载 0.468*0.08=0.028kn/m
活荷载 0.468*0.50=0.23kn/m
负风压 0.468*(-3.05)=-1.43 kn/m h=32.8m
雪压 0.468*0.5=0.23 kn/m
检修集中荷载换算值 0.468*0.15=0.07 kn/m
c 荷载组合
1.2*恒载＋1.4*max(活荷载、雪压、检修荷载)＝1.2*0.028+1.4*0.23=0.36kn/m 1.0*恒载+1.4*负风压＝1.0*0.028+1.4*(-1.43)=-
2.03kn/m h=32.8m
C. 弯曲应力验算
屋面板为一坡通长板，为连续使用
223222322
1/(8)0.361500/(811.1210)8.95/350/1500/(811.1210)46.4/350/c k e f c c q W f n m m
f n m m n m m f n m m σ
σσ=⨯⨯<=⨯⨯⨯=<=⨯⨯⨯=<=满足＝-2.03满足 h =32.8m 经验算，板材弯曲应力满足要求，满足抗风要求
D.挠度验算
44344341/(384)||1500/25060.361500/(2061038412.6610)0.18||1500/25062.031500/(2061038412.6610) 1.03||1500/2506k e f q E I m m
m m m m m m m m ωωωωωω⨯<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===满足
满足
h =32.8m 经验算，板材挠度满足要求
2) 墙面板抗风计算书
A.墙面板基本参数
基材：300n/m ㎡，厚度t=0.6mm ，板型：860，有效宽度：860mm ，波高：25mm ， 波距：215mm ，檩条间距 1.5m 4327.98, 5.73/,300/I c m m W c m m f n m m ===
B ．荷载组合
a 基本荷载
墙面板自重 0.055 kn/ ㎡
墙面恒载标准值DB 0.055 kn/ ㎡
基本风压 0.50 kn/ ㎡
墙面风压体形系数 0.8
地面粗糙度分类 A 类
风压高度系数 1.80 h=32.8m
风阵系数 1.54
风压标准值 -1.11kn/ ㎡ h=32.8m
b 墙面板上标准线荷载
恒载 0.86*0.055=0.047kn/m
风压 0.86*1.11=0.95 kn/m h=32.8m
c 荷载组合
1.0*恒载＋1.4*max(活荷载、雪压、检修荷载)＝1.2*0.047+1.4*0=0.056kn/m 1.0*恒载+1.4*风压＝1.0*0.047+1.4*0.95=1.377kn/m h=3
2.8m
C. 弯曲应力验算
墙面板为一坡通长板，为连续使用
223222322
1/(8)0.0561500/(8 5.7310) 2.8/300/1500/(8 5.7310)67.6/300/c k e f c c q W f n m m
f n m m n m m f n m m σ
σσ=⨯⨯<=⨯⨯⨯=<=⨯⨯⨯=<=满足＝1.377满足 h =32.8m 经验算，板材弯曲应力满足要求
D.挠度验算
44344341/(384)||1500/25060.0561500/(206103847.9810)0.05||1500/25061.3771500/(206103847.9810) 1.1||1500/2506k e f q E I m m
m m m m m m m m ωωωωωω⨯<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===满足
满足
h =32.8m 经验算，板材挠度满足要求。