屋面受力计算

中山博览中心综合馆、常年馆屋面板、底板

及连接件受力计算

一、构造层说明及相关参数

1、构造层说明：

面层：0.9mm厚铝镁锰合金屋面板，展开宽度575mm；由185mm高T型铝合金支座咬合连接，T型铝合金支座通过4颗ST5.5*35六角法兰钻尾钉固定在帽型檩条上。

65/400型立边咬合铝、锰、镁合金板受向下荷载时的截面参数

65/400型立边咬合铝、锰、镁合金板受向上荷载时的截面参数

支撑层：2.0mm厚60*70*40帽型檩条，横截面积：552mm2间距1500mm；通过ST5.5*35六角法兰钻尾钉固定在0.8mm厚W130-550型彩涂压型钢底板

波峰上，钉距275mm。

帽型檩条截面特性

保温层：100mm厚保温玻璃棉，容重16k，满铺在0.8mm厚W130-550型彩涂压型钢底板之上。

底层：0.8mm厚W130-550型彩涂压型钢底板，展开宽度850mm，在两个侧边通过两颗ST5.5*35六角法兰钻尾钉固定在2.5mm厚Z型支座上，支座间距550mm。

压型钢板截面特性

支座：2.5mm厚Z型支座，长度100mm。间距550mm（底板宽度）*3000mm（檩条间距）及550mm（底板宽度）*1500mm（加密区檩条间距），支座通过三颗ST5.5*35六角法兰钻尾钉交错固定在钢结构檩条上。

屋面构造层如下

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

铝密度：27 KN/m3

玻璃棉容重：0.16 KN/m3

底板强度等级为：345级

帽型檩条、支座钢材材质为：Q235

强度设计值：

冷弯薄壁型钢的f(拉、压、弯)设计值为：205N/mm2

屋面铝板铝合金牌号为： 3004H14，抗拉强度σ

≥220(N/mm2)

b

≥170(N/mm2)

非比例伸长应力σ

RP0.2

≥160(N/mm2) T码铝合金牌号为6063-T5 抗拉强度σ

b

非比例伸长应力σ

≥110(N/mm2)

RP0.2

ST5.5*35六角法兰钻尾钉材质为SWRCH22A，最小破坏力矩为10Nm

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：

0.9厚65/400型直立锁边氟碳涂层铝镁锰合金屋面板 0.035 KN/m2

100mm厚玻璃棉 0.016 KN/m2

2.0mm厚60x70x40帽型檩条 0.042 KN/m

0.8mm厚W130-550型彩涂压型钢底板 0.1 KN/m2

其他连接附件 0.002 KN/m2

合计 0.195 KN/m2

4.2、活荷载（按钢结构设计取值）： 2.0 KN/m2

4.3、风荷载：

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001,计算中山地区的风载为：

50年一遇基本风压：w0 = 0.70 kN/m2，地面粗糙类别 B类，建筑物高度按28m计算，按封闭式锯齿屋面取体形系数，最大负风压风荷载标准值为

W k =β

gz

*μ

z

*μ

s

*W

=1.64*1.42*（-0.9）*0.7

=-1.467kN/m2

中山博览中心风洞实验数据见下表

风荷载取值按荷载规范及风洞试验报告的结果取值，取两者的大值。

二、屋面设计验算：

1、0.9mm厚铝合金400/65型屋面板计算

1.1、荷载计算：

恒荷载：

0.9厚65/400型直立锁边氟碳涂层铝镁锰合金屋面板 0.035 KN/m2

合计 S

GK

= 0.035 KN/m2

活荷载：S

Qi

= 2.0 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0.97 kN/m2

所有风向角下最高负风压风值-2 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*2.0+1.4*0.7*0.97

=3.79 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=γ

G S

GK

+γ

Q1

S

Q1

K+γ

Q2

ψ

c2

S

Q2k

=0.9*0.035+1.4*(-2.0)+0 =-2.768 KN/m 2 1.2、屋面计算模型

屋面板通过T 型支座连接在上，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，在强度验算时，考虑结构重要性系数为1.1，其计算模型为：

(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 2λ

＝0.078*3.79*1.52*1.1 ＝0.732 KN ·m ＜1.64 KN ·m 满足要求。

ii. 屋面板在支座处最大弯矩：

M f2＝0.105ql 2λ

＝0.105*3.79*1.52*1.1