钢结构雨棚设计
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雨棚设计
13.1雨篷的荷载作用说明
雨篷承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。
(1)自重：包括面板、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照500N/m2估算：
(2)风荷载：是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采用；
(3)雪荷载：是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；
(4)活荷载：是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用；
A：考虑正风压时：
a.当永久荷载起控制作用的时
SA+=1.35Gk+0.6×1.4wk+0.7×1.4Sk
B：考虑负风压时：
按下面公式进行荷载组合：
SA-=1.0Gk+1.4wk
13.1.1风荷载标准值计算
(1)计算龙骨构件的风荷载标准值：
龙骨构件的从属面积：
A=5.18×1.525=7.8995m2
LogA=0.898
μsA1+(A)=μs1+(1)+[μs1+(25)-μs1+(1)]logA/1.4
=0.5
μsA1-(A)=μs1-(1)+[μs1-(25)-μs1-(1)]logA/1.4
=1.487
wkA+=βgzμzμsA1+w0
=1.7×1×0.5×0.0004
=0.00034MPa
wkA-=βgzμzμsA1-w0
=1.7×1×1.487×0.0004
=0.001011MPa
(2)计算面板部分的风荷载标准值：
μsB1+(A)=0.5
μsB1-(A)=2
wkB+=βgzμzμsB1+w0
=1.7×1×0.5×0.0004
=0.00034MPa
wkB-=βgzμzμsB1-w0
=1.7×1×2×0.0004
=0.00136MPa
13.1.2风荷载设计值计算
wA+=1.4×wkA+
=1.4×0.00034
=0.000476MPa
wA-=1.4×wkA-
=1.4×0.001011
=0.001415MPa
wB+=1.4×wkB+
=1.4×0.00034
=0.000476MPa
wB-=1.4×wkB-
=1.4×0.00136
=0.001904MPa
13.1.3雪荷载标准值计算
Sk：作用在雨篷上的雪荷载标准值(MPa)；
S0：基本雪压，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取值：0.0004MPa；
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：Sk=μr×S0
=2.0×0.0004
=0.0008MPa
13.1.4雨篷面活荷载设计值
Q：雨篷面活荷载设计值(MPa)；
Qk：雨篷面活荷载标准值取：500N/m2
Q=1.4×Qk
=1.4×500/1000000
=0.0007MPa
因为Sk>Qk，所以计算时雪荷载参与正压组合！
G+=1.2×Gk
=1.2×0.0005
=0.0006MPa
G-=Gk
=0.0005MPa
13.1.5选取计算荷载组合
(1)正风压的荷载组合计算：
SkA+=Gk+Sk+0.6wkA+
=0.001504MPa
SA+=G++S+0.6wA+
=0.002006MPa
(2)负风压的荷载组合计算：
SkA-=Gk+wkA-
=0.000511MPa
SA-=G-+wA-
=1.0Gk+1.4wkA-
=0.000915MPa
(3)最不利荷载选取：
SkA=0.001504MPa
SA=0.002006MPa
13.2雨篷杆件计算
基本参数：
荷载作用：均布荷载(有拉杆作用)；
悬臂总长度：L=5500mm，受力模型图中a=1200mm，b=4300mm；分格宽度：B=1438mm；
板块配置：夹层玻璃8+8mm；
悬臂梁：变截面工字钢，Q235；
本处杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
13.2.1结构的受力分析
(1)荷载集度计算：
qk=SkB
=0.001504×1525
=2.294N/mm
q=SB
=0.002006×1525
=3.059N/mm
(2)拉杆轴力计算：
由于拉杆在雨篷外力作用下在铰接点产生的位移量在垂直方向上的矢量代数和等于拉杆在轴力作用下产生的位移量在垂直方向上的矢量即：P：拉杆作用力在垂直方向上的分力(N)；
qL4(3-4a/L+(a/L)4)/24EI-Pb3/3EI=PL拉杆/EA
E：材料的弹性模量，为206000MPa；
L拉杆：拉杆的长度；
A：拉杆截面面积(mm2)；
P=qL4A(3-4a/L+(a/L)4)/8(Ab3+3L拉杆I)
=6418.485N
拉杆的轴向作用力为：
N=P/sinα
=10429.837N
(3)雨篷杆件截面最大弯矩处(距悬臂端距离为x处)的弯矩设计值计算：
Mmax：悬臂梁最大弯矩设计值(N·mm)；
x：距悬臂端距离为x处(最大弯矩处)；
q：组合荷载作用下的线荷载集度设计值(按矩形分布)(N/mm)；
L：悬臂总长度(mm)；
a、b：长度参数，见模型图(mm)；
经过计算机的优化计算，得：
x=5180mm
|Mmax|=|P(x-a)-qx2/2|=9397024.75000001N·mm