地铁灯箱计算书

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结构计算目录主体结构验算 (2)1. 计算软件: (2)2. 设计依据: (2)3. 设计条件: (2)4. 主要结构材料 (2)一、计算简图 (9)二、几何信息 (11)三、荷载信息 (13)(一). (恒、活、风) 节点、单元荷载信息 (13)(二). 其它荷载信息 (23)(三). 荷载组合 (23)四、内力位移计算结果 (24)(一). 内力 (24)(二). 位移 (29)五、设计验算结果 (31)节点验算 (34)1、灯箱在最不利荷载组合作用下支座反力图如下: (34)2、箱体与角码连接计算 (35)玻璃计算 (35)1.玻璃面积 (35)2. 玻璃板块荷载计算 (36)3.玻璃强度计算 (36)4. 玻璃最大挠度校核 (37)结构胶计算 (37)1. 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算 (37)2. 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算 (38)3. 结构胶设计总结 (39)﹒第1页﹒主体结构验算1.计算软件:采用同济大学开发的3D3S软件,其版本号为9.0。

2.设计依据:1.《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)(2006年版);2.《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);3.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002);4.《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205-2001);5.《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规范》(JGJ 82-91);3.设计条件:①前框(恒):0.8X1.75=1.4kN/m。

(作用上框,竖直向下)②后框(恒):0.8X1.75/2=0.7 kN/m。

(作用上、下框,竖直向下)③设备(恒):1.2X1.75/2=1.05 kN/m。

(作用上、下框,竖直向下)④服务荷载(恒):0.75×3.2/2=1.2kN/m。

(作用边框,竖直向下)⑤集群式荷载(活1):3kN/m。

(作用下框、边框,水平,距地1.1m)⑥撞击式荷载(活2):0.5×1.8/0.3=3kN。

(作用下框中点,水平,距地0.7m)4.主要结构材料4.1 钢材主要结构钢材采用Q235B,应符合国家有关规范要求。

钢材强度设计值﹒第2页﹒钢材强度标准值的保证率要求不小于95%4.2 焊接材料手工焊采用E43型或E50型焊条,焊条型号选择与主体金属强度相适应,手工焊接用焊条符合现行国家标准《碳素钢焊条》(GB5117-1995)和《低合金钢焊条》(GB5118-1995)的规定。

自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂选择与主体金属强度相适应,焊丝符合现行国家标准《熔化用焊丝》(GB/T 14957)的规定。

时,抗拉抗剪普通螺栓符合现行国家标准《六角头螺栓—A和B级》(GB 5782)和《六角头螺栓—C级》(GB 5780)锚栓采用Q235或Q345钢制作高强度螺栓符合现行国家标准《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母,垫圈与技术条件》(GB/T 1228-1231)或《钢结构用扭剪型高强螺栓连接副》(GB/T 3632—GB/T 3633)的规定;螺栓连接的强度设计值、高强螺栓的设计预应力值,以及高强螺栓连接的钢材摩擦面抗滑移系数值,符合现行国家《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的规定。

﹒第3页﹒灯箱透视图﹒第4页﹒灯箱左边框截面图﹒第5页﹒灯箱右边框截面图﹒第6页﹒灯箱上边框截面图﹒第7页﹒灯箱下边框截面图灯箱加肋截面图﹒第8页﹒一、计算简图计算简图(圆表示支座,数字为节点号)﹒第9页﹒﹒第10页﹒节点编号图二、几何信息三、荷载信息结构重要性系数: 1.00(一). (恒、活、风) 节点、单元荷载信息1.节点荷载**以下为节点荷载汇总表:节点荷载分布图:节点荷载序号1分布图**以下为节点荷载图(kN.m)第 2 工况节点荷载简图2.单元荷载**以下为单元荷载汇总表:(kN/m);弯距(kN.m);分布弯距(kN.m/m)(1).工况号: 0单元荷载分布图:单元荷载序号1分布图(实粗线表示荷载作用的单元)单元荷载序号2分布图(实粗线表示荷载作用的单元)单元荷载序号3分布图(实粗线表示荷载作用的单元)单元荷载序号4分布图(实粗线表示荷载作用的单元)(2).工况号: 1单元荷载分布图:单元荷载序号1分布图(实粗线表示荷载作用的单元)**以下为单元荷载图:(kN/m);弯距(kN.m);分布弯距(kN.m/m)第0 工况单元荷载简图第 1 工况单元荷载简图(二). 其它荷载信息(1). 地震作用规范:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)地震烈度:7度(0.15g)水平地震影响系数最大值:0.12计算振型数:9建筑结构阻尼比:0.035特征周期值:0.35地震影响:多遇地震场地类别:Ⅱ类地震分组:第一组周期折减系数:1.00地震力计算方法:振型分解法(三). 荷载组合(1) 1.35 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况1(2) 1.35 恒载+ 1.40 x 0.70 活载工况2(3) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况1(4) 1.20 恒载+ 1.40 活载工况2(5) 1.00 恒载+ 1.40 活载工况1(6) 1.00 恒载+ 1.40 活载工况2(7) 1.20 恒载+ 1.20 x 0.50 活载工况1 + 1.30 水平地震(8) 1.20 恒载+ 1.20 x 0.50 活载工况2 + 1.30 水平地震(9) 1.00 恒载+ 1.00 x 0.50 活载工况1 + 1.30 水平地震(10) 1.00 恒载+ 1.00 x 0.50 活载工况2 + 1.30 水平地震(11) 1.20 恒载四、内力位移计算结果(一). 内力轴力N 包络图(单位:kN)弯距M3 包络图(单位:kN.m)轴力N 最小的前10 个单元的内力(单位:M,KN,KN.M)(二). 位移“Y向位移”最小的前10 个节点位移表(单位:mm)五、设计验算结果本工程有1种材料:Q235钢(A3钢)节点验算1、灯箱在最不利荷载组合作用下支座反力图如下:2、箱体与角码连接计算采用规范: GB50017-2003 钢结构设计规范类型及等级: 不锈钢螺栓行向轴力:H=8 kN列向剪力:V=6 kN螺栓采用:M16螺栓群并列布置:1行;1列;螺栓受剪面个数为1个连接板材料类型为Q235螺栓抗剪承载力:N v=n v Af v=1×201.062×140 ×10-3=28.149kN螺栓承压承载力:N c=tdf c=6×16×305 ×10-3=24.4kN 螺栓承载力:N vt=min(N v,N c)=轴向连接长度:l1=(1-1)×70=0 mm<15d0=255,取承载力折减系数为ξ=1.0折减后螺栓抗剪承载力:N vt=24.4×1=24.4 kN计算右上角边缘螺栓承受的力:N v=6/1=6 kNN h=8/1=8 kN螺栓群对中心的坐标平方和:S=∑x2+∑y2=0 mm2N mx=0 kNN my=0 kNN=[(|N mx|+|N h|)2+(|N my|+|N v|)2]0.5=[(0+8)2+(0+6)2]0.5=9.534 kN≤24.4,满足玻璃计算1.玻璃面积1:玻璃板尺寸:宽×高=B×H=3200mm×1750mm;2:玻璃配置:单片玻璃,钢化玻璃10mm;模型简图为:2. 玻璃板块荷载计算(1)玻璃板块自重:GAk:玻璃板块单位面积自重(仅指玻璃)(MPa);t:玻璃板块厚度(mm);γg:玻璃的体积密度(N/mm3);GAk=γgt=0.0000256×10=0.000256MPa(2)垂直于板块平面的分布水平地震作用:qEAk:垂直于板块平面的分布水平地震作用(MPa);βE:动力放大系数,取5.0;αmax:水平地震影响系数最大值,取0.08;GAk:玻璃单位面积自重(MPa);qEAk=βEαmaxGAk ……5.2.5[JGJ133-2001]=5.0×0.08×0.000256=0.000102MPa(3)作用在玻璃上的风荷载及地震作用荷载组合:用于强度计算时,采用Sw+0.5SE设计值组合:……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3qEAk=1.4×0.001+0.5×1.3×0.000102=0.001466MPaSw+0.5SE标准值组合为:qk=wk+0.5×qEAk=0.001+0.5×0.000102=0.001051MPa用于挠度计算时,采用Sw标准值:……5.4.1[JGJ102-2003] wk=0.001MPa3.玻璃强度计算校核依据:σ≤[fg]θ:玻璃的计算参数;η:玻璃的折减系数;qk:作用在玻璃上的荷载组合标准值(MPa);a:分格短边长度(mm);E:玻璃的弹性模量(MPa);t:玻璃厚度(mm);θ=qka4/Et4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003]=0.001051×17504/72000/104=13.691按系数θ,查表6.1.2-2[JGJ102-2003],η=0.945;σ:玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa);q:作用在板块玻璃上的荷载组合设计值(MPa);a:玻璃短边边长(mm);b:玻璃长边边长(mm);t:玻璃厚度(mm);m:玻璃弯矩系数,按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m=0.0938;σ=6mqa2η/t2 ……6.1.2[JGJ102-2003]=6×0.0938×0.001466×17502×0.945/102=23.878MPa23.878MPa≤fg=84MPa(钢化玻璃)玻璃的强度满足要求!4. 玻璃最大挠度校核校核依据:df=ημwka4/D≤df,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中:df:玻璃板挠度计算值(mm);η:玻璃挠度的折减系数,按θ=wka4/Et4查表,为0.948;μ:玻璃挠度系数,按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.00945;wk:风荷载标准值(MPa)a:玻璃板块短边尺寸(mm);D:玻璃的弯曲刚度(N·mm);df,lim:许用挠度,取短边长的1/60,为29.167mm;其中:D=Et3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003]上式中:E:玻璃的弹性模量(MPa);t:玻璃的厚度(mm);υ:玻璃材料泊松比,为0.2;D=Et3/(12(1-υ2))=72000×103/(12×(1-0.22))=6250000N·mmdf=ημwka4/D=0.948×0.00945×0.001×17504/6250000=13.443mm13.443mm≤df,lim=29.167mm(钢化玻璃)玻璃的挠度能满足要求!结构胶计算1. 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算(1)水平力作用下结构胶粘结宽度:Cs1:风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值(mm);wk:风荷载标准值(MPa);qEAk:地震作用标准值(MPa),对于不等片合片的中空玻璃,取外片重量,其它情况,取组成板块的玻璃总重量,按公式5.3.4[JGJ102-2003]计算;a:矩形分格短边长度(mm);f1:结构胶的短期强度允许值,取0.2MPa;Cs1=(1.4×wk+0.5×1.3×qEAk)×a/2f1 ……5.6.3-2[JGJ102-2003] =(1.4×0.001+0.5×1.3×0.000102)×1750/2/0.2=6.415mm(2)自重效应(永久荷载)作用下胶缝宽度的计算:Cs2:自重效应下结构胶粘结宽度最小值(mm);qG:玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa),分项系数取1.35;a:分格短边长(mm);b:分格长边长(mm);f2:结构胶的长期强度允许值,取0.01MPa;Cs2=qGab/2(a+b)f2 ……5.6.3-3[JGJ102-2003]=0.000346×3200×1750/2/(3200+1750)/0.01=19.572mm实际胶缝宽度取20mm.2. 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算(1)温度作用下结构胶粘结厚度:us1:在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm);b:玻璃板块最大边(mm);Δt:年温差:80℃a1:铝型材线膨胀系数,2.3×10-5;a2:玻璃线膨胀系数,1×10-5;us1=bΔt(a1-a2)=3200×80×(2.3-1)×10-5=3.328mmts1:温度作用下结构胶粘结厚度计算值(mm);δ1:温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力:10%ts1=us1/(δ1(2+δ1))0.5=3.328/(0.1×(2+0.1))0.5=7.262mm(2)地震作用下结构胶粘结厚度:us2:在地震作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm);θ:风荷载标准值作用下主体结构层间位移角限值(rad);(取值见表20[GB/T21086-2007]) hg:幕墙玻璃面板高度(mm);us2=θhg ……5.6.5-2[JGJ102-2003]=1/550×1750=3.182mmts2:地震作用下结构胶粘结厚度计算值(mm);δ2:地震作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力:12.5%ts2=us2/(δ2(2+δ2))0.5 ……5.6.5[JGJ102-2003]=3.182/(0.125×(2+0.125))0.5=6.174mm实际胶缝厚度取10mm.3. 结构胶设计总结按5.6.1[JGJ102-2003]规定,硅酮结构胶还需要满足下面要求:1:粘接宽度≥7mm;2:12mm≥粘接厚度≥6mm;3:粘接宽度大于厚度,但不宜大于厚度的2倍,但是在实际情况下,不大于厚度的3倍是可以的;综合上面计算结果,本工程设计满足规范要求。