入口钢结构设计计算_钢结构设计计算方法
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入口钢结构设计计算
一、基本技术数据
1、济南市50年一遇基本风压：0.45kN/m^22、济南市50年一遇基本雪压：0.30kN/m^23、地面粗糙度：B类
4、地震设防烈度：6度
5、计算标高：9.000m6、设计使用年限：50年
二、荷载计算
1、恒荷载
结构恒荷载包括：
A.钢结构（输入钢材密度和重力加速度由计算程序自动考虑）B.立面幕墙玻璃自重：恒荷载标准值GAK=0.50KN/m2（考虑附件重量）C.顶面采光顶玻璃自重：恒荷载标准值GAK=0.60KN/m2（考虑附件重量）D.雨篷玻璃自重：恒荷载标准值GAK=0.50KN/m2（考虑附件重量）
2、地震荷载
A.立面幕墙地震荷载
地震荷载按GB50009-2001及JGJ102-2003 地震荷载标准值取 qEAk=βE×αmax×GAK =5.0×0.04×0.50=0.10KN/m
2其中: qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按 5.0 取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 本工程为6度: αmax=0.04 GAK---幕墙构件的自重(N/m^2)B.顶面采光顶地震荷载
地震荷载按GB50009-2001及JGJ102-2003 地震荷载标准值取 qEAk=βE×αmax×GAK =5.0×0.04×0.60=0.12KN/m2
其中: qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按 5.0 取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 本工程为6度: αmax=0.04 GAK---幕墙构件的自重(N/m^2)C.雨篷玻璃地震荷载
地震荷载按GB50009-2001及JGJ102-2003 地震荷载标准值取 qEAk=βE×αmax×GAK =5.0×0.04×0.50=0.10KN/m2
其中: qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按 5.0 取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 本工程为6度: αmax=0.04 GAK---幕墙构件的自重(N/m^2)
3、风荷载
A．立面幕墙风荷载计算： 标高为9.0m处风荷载计算(1).风荷载标准值计算: W0:基本风压 W0=0.45 kN/m2
βgz: 9.0m高处阵风系数(按B类区计算)βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.795 μz: 9.0m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2001)μz=(Z/10)0.32(B类区，在10米以下按10米计算)=(10.0/10)0.32=1.000 μs:风荷载体型系数 μs=-1.20 Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)=1.795×1.000×1.2×0.450 =0.969 kN/m2
因为Wk≤1.0kN/m2，取Wk=1.0 kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。(2).风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2)γw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=γw×Wk=1.4×1.000=1.400kN/m2 B．顶面采光顶风荷载计算：
标高为9.0m处风荷载计算
(1).风荷载标准值计算: W0:基本风压 W0=0.45 kN/m2
βgz: 9.0m高处阵风系数(按B类区计算)βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.795 μz: 9.0m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2001)μz=(Z/10)0.32(B类区，在10米以下按10米计算)=(10.0/10)0.32=1.000 μs:风荷载体型系数
μs=-2.00 Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)=1.795×1.000×(-2.0)×0.450 =-1.615 kN/m2(2).风荷载设计值: W: 风荷载设计值: kN/m2
rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=rw×Wk=1.4×(-1.615)=-2.261kN/m2 C．雨篷风荷载计算： 标高为4.4m处风荷载计算(1).风荷载标准值计算: W0:基本风压 W0=0.45 kN/m2
βgz: 4.4m高处阵风系数(按B类区计算)βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.905 μz: 4.4m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2001)μz=(Z/10)0.32(B类区，在10米以下按10米计算)=(10.0/10)0.32=1.000 μs:风荷载体型系数
μs=-2.00 Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)=1.905×1.000×(-2.0)×0.450 =-1.713 kN/m2(2).风荷载设计值: W: 风荷载设计值: kN/m2
rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=rw×Wk=1.4×(-1.713)=-2.398kN/m24、雪荷载
顶面采光顶及雨篷积雪荷载Sk=μr×So=1.0×0.30=0.30kN/m^2，立面幕墙不考虑雪荷载
5、活荷载
顶面采光顶及雨篷活荷载按规范取Hk=0.50kN/m^2，立面幕墙不考虑活荷载 说明：雪荷载和活荷载取较大值组合三、荷载工况组合 工况1（有风状态）A、立面幕墙荷载组合1.0×1.2恒载+1.0×1.4风荷载+0.5×1.3地震荷载
(水平向：y方向及x方向)钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为： P=(1.0*1.4*1.0+0.5*1.3*0.1)*1.8*3=7.911KN(竖向：z方向)钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为： G=(1.0*1.2*0.5)*1.8*3=3.24KN B、采光顶荷载组合1.0×1.0恒载+1.0×1.4负风荷载(竖向：z方向)钢横梁上施加集中荷载为：
G=[1.0*1.0*0.6+1.0*1.4*(-1.615)]*1.8*1.45=4.335KN C、雨篷荷载组合1.0×1.0恒载+1.0×1.4负风荷载(竖向：z方向)钢横梁上施加集中荷载为：
G=[1.0*1.0*0.5+1.0*1.4*(-1.713)]*1.8*1.5/2=2.562KN 工况2（无风状态）A、立面幕墙荷载组合1.0×1.35恒载+1.0×1.3地震荷载
(水平向：y方向及x方向)钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为： P=(1.0*1.3*0.1)*1.8*3=0.702KN(竖向：z方向)钢立柱上固定铝合金立柱处施加集中荷载为： G=(1.0*1.35*0.5)*1.8*3=3.645KN B、采光顶荷载组合1.0×1.2恒载+1.0×1.4活荷载+0.5×1.3地震荷载(竖向：z方向)钢横梁上施加集中荷载为：
G=(1.0*1.2*0.6+1.0*1.4*0.5+0.5*1.3*0.12)*1.8*1.45=3.910KN C、雨篷荷载组合1.0×1.2恒载+1.0×1.4活荷载+0.5×1.3地震荷载(竖向：z方向)钢横梁上施加集中荷载为：
G=(1.0*1.2*0.5+1.0*1.4*0.5+0.5*1.3*0.10)*1.8*1.5/2=1.843KN
四、结构描述
1．立面幕墙及采光顶横竖主梁：100*200*5*5（Q235B）
2．立面幕墙拐角竖梁及采光顶采光顶边部横梁：200*200*5*5（Q235B）3．雨篷梁：60*120*5*5（Q235B）4．结构示意图
五、计算结果
1、工况1计算结果 A、支座及荷载加载见下图
B、结构整体位移图
C、幕墙钢框水平位移图
最大位移量(34.115/1.3)/9000=1/343＜1/300,位移满足要求。
D、雨篷钢梁竖向位移图
最大位移量(6.22/1.3)/(1800*2)=1/752＜1/300,位移满足要求。
E、结构应力图
最大应力125.21＜215Mpa，应力满足要求。
F、支座反力清单
PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE
***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING *****
LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE FX FY FZ MX MY MZ 357-5851.1-793.38 6634.4 397-5812.0-673.83 4944.5 586-12168.-7983.0 180.58 682-1841.3-4427.9 19805.812-28.130-13460.-9570.8 815 11.679-13851.-7681.0 948 20.900-8811.6 8519.0 1129-14.988-7617.3 10624.1263-1.7010-15324.-10673.1266-4.3094-15208.-10410.1399-0.14771-9352.8 7524.5 1580 8.1729-9302.0 7582.0 1713 4.3094-15208.-10410.1716 1.7010-15324.-10673.1849-8.1729-9302.0 7582.0 2030 0.14771-9352.8 7524.5 2313 5812.0-673.83 4944.5 2353 5851.1-793.38 6634.4 2489 28.130-13460.-9570.8 2583-20.900-8811.6 8519.0 2765 14.988-7617.3 10624.2900-11.679-13851.-7681.0 2936 12168.-7983.0 180.58 3031 1841.3-4427.9 19805.TOTAL VALUES VALUE-0.24885E-05-0.21361E+06 54958.0.0000 0.0000 0.00002、工况2计算结果 A、支座及荷载加载见下图
B、结构整体位移图
C、幕墙钢框水平位移图
最大位移量(3.228/1.3)/9000=1/3625＜1/300,位移满足要求。
D、雨篷钢梁竖向位移图
最大位移量(8.131/1.3)/(1800*2)=1/576＜1/300,位移满足要求。
E、结构应力图
最大应力86.351＜215Mpa，应力满足要求。
F、支座反力清单
PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE
***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING *****
LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE FX FY FZ MX MY MZ 357-520.98-59.489 12337.397-505.44-57.922 5905.7 586-996.36-539.23 8469.4 682-174.85-358.38 13526.812-0.24518-992.48 3428.7 815 2.5465-1333.4 3419.3 948 0.73181-1079.9 17841.1129-4.2856-758.25 15372.1263 0.72553E-01-762.15 3487.1 1266 0.50804-856.98 3465.3 1399 0.49766E-01-1382.0 19550.1580 0.38653-1297.9 19271.1713-0.50804-856.98 3465.3 1716-0.72553E-01-762.15 3487.1 1849-0.38653-1297.9 19271.2030-0.49766E-01-1382.0 19550.2313 505.44-57.922 5905.7 2353 520.98-59.489 12337.2489 0.24518-992.48 3428.7 2583-0.73181-1079.9 17841.2765 4.2856-758.25 15372.2900-2.5465-1333.4 3419.3 2936 996.36-539.23 8469.4 3031 174.85-358.38 13526.TOTAL VALUES VALUE 0.96617E-06-18956.0.25215E+06 0.0000 0.0000 0.0000
