计算书

第 1 页 共 6 页 北京市XXXX广告牌结构

结构计算书

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XXXXXXXXXX有限公司

第 2 页 共 6 页 一 工程概述

工程名称：XXXXXXXXXXXXXX

工程地点：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

工程概况： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

二 屋顶中英文发光字支架工程设计依据

1、设计的基本资料

基本风压： W0＝0.45KN/m2；

地区粗糙度： C类；

2、结构设计和计算应遵循的理论和标准及相应的计算方法：

2.1、屋顶中英文发光字支架按照维护结构设计，

2.2、屋顶中英文发光字支架构件在风荷载作用下结构具有安全性。

2.3、屋顶中英文发光字支架构件内力计算采用弹性计算方法，其截面最大应力设计值不超过材料强度设计值：

σ

式中： σ——荷载和作用产生的截面最大应力；

f——材料强度设计值。

3、基本计算公式

（1）场地类别:

--A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

--B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；

--C 类指有密集建筑群的城市市区；

--D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

本工程按 C 类地区计算风压。

(2) 风荷载计算(WK)

屋顶中英文发光字支架属于外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 规定采用 风荷载计算公式: Wk＝βgZ·μs·μz·Wo

（7.1.1-2）

式中： 第 3 页 共 6 页 Wk——垂直作用在屋顶中英文发光字支架表面上的风荷载标准值（KN/m2）；

βgZ——高度Z处的阵风系数，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》第7.5.1条规定。根据不同场地类型，按照下列公式计算：βgZ＝K(1+2μf)

其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经简化得：

A类场地：βgZ＝0.92×[1+35-0.072×（Z/10）-0.12]；

B类场地：βgZ＝0.89×[1+（Z/10）-0.16]；

C类场地：βgZ＝0.85×[1+350.108×（Z/10）-0.22]；

D类场地：βgZ＝0.80×[1+350.252×（Z/10）-0.30]；

本工程为C类，故取βgZ＝0.85×[1+350.108×（Z/10）-0.22]。

μz——风压高度变化系数，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》第7.2.1条规定。根据不同场地类型，按照下列公式计算：

A类场地：μz＝1.379×（Z/10）0.24；

B类场地：μz＝1.000×（Z/10）0.32；

C类场地：μz＝0.616×（Z/10）0.44；

D类场地：μz＝0.318×（Z/10）0.60；

本工程为C类，故取μz＝0.616×（Z/10）0.44。

μs——风荷载体型系数，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》第7.3.3条规定大面为-1.2（考虑0.2的内压），檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件，取-2.0。

W0——基本风压，按照《建筑荷载设计规范（GB50009-2001）》附表D.4给出的50年一遇的风压采用，北京地区取0.45KN/m2。

（3）作用效应组合：

结构设计时，根据构件受力特点，荷载（作用）的情况和产生的应力（内力）方向，选用最不利的组合，作用效应组合设计值应按照下式采用：

s＝rGSGk+rwφwSwk+rEφESEk

式中： SGk—重力荷载作用为永久荷载产生的效应；

Swk、SEk—分别为风荷载、地震作用作为可变荷载和作用产 第 4 页 共 6 页 生的效应。按不同的组合情况，二者可分别作为第一、第二个可变荷载和作用产生的效应；

rG、rw、rE—各效应的分项系数；

φw、φE—分别为风荷载、地震作用的组合系数。

作用的分项系数，按照以下规定采用：

1.一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数rG、rw、rE应分别取1.2、1.4和1.3；

2.当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数rG取1.35，此时，参与组合的可变荷载尽为竖向荷载效应。

3.当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数rG取值不应大于1.0。

可变荷载的组合值系数应按下列规定采用：

一般情况下，风荷载的组合值系数φw应取1.0，地震作用的组合值系数φE应取0.5；

4、结构设计所依据的文件及相关规范

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2003版）

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

《公共建筑节能设计规范》DBJ01-621-2005

《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002

《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002

《建筑结构静力计算手册》第二版

5、屋顶广告牌结构支架所用主要材料的力学性能

钢材的强度设计值fS(N/mm2)

钢材牌厚度或直径d（mm） 抗拉、抗弯、抗抗剪 端面承 第 5 页 共 6 页 号 压 压

Q235 d≤16 215 125 325 16＜d≤40 205 120

Q345 d≤16 310 180 400 16＜d≤35 295 170

三 结构支架竖框的设计计算

每根支架竖框承担的分格宽度为4米。竖框采用钢型材组合格构架，材质为Q235-B，规格为4L40*4的。

1.力学模型

竖框简化为4m跨的外伸静定梁力学模型。

2.荷载计算、楼层几何参数

作用在支架上的风荷载标准值按下式计算(标高20米)。

局部风压体型系数μs1

μs1=1.8

Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo

＝1.4X2.3×2×1.8×0.45

＝5.2KN／m

竖框横截面规格：4L40*4组成格构柱

竖框横截面主惯性矩：I＝368cm4

竖框横截面积：A0＝1236mm2

竖框横截面最小抵抗矩：W＝325.6cm3

竖框材料： Q235－B钢

3.受力分析

a 竖框简化为5m跨的外伸静定梁力学模型，梁上作用有5.2KN／m的水平均布风荷载，

c梁水平风荷载对竖杆后部斜杆产生的水平作用力：V1=（2X4+1/2X

42 X5.2）/6=8KN

4.竖杆强度计算

强度校核原则

最大正应力满足: 第 6 页 共 6 页 σmax＝N/A0＋M/(γ×W)≤f

式中： σmax——竖框中的最大正应力(N/mm2)；

N——竖杆中的拉力设计值(N)；

A0——竖杆的截面积(mm2)；

M——竖杆弯矩设计值(N.mm)；

γ——材料塑性发展系数，取为1.05；

W——竖杆在弯矩作用方向的最小抗弯模量(mm3)；

σmax＝1000X1.05X2.8/1236+5.2X1000000/32560=161≤f=215 N/mm2

由上可知，所选格构柱的截面满足要求。

竖杆后部斜杆设计计算

斜杆材质为Q235-B，规格为4L40的格构柱。

1.力学模型

斜杆简化为两端铰接的拉压杆力学模型，计算长度为4.45m。

2.荷载计算、楼层几何参数

斜杆作用力来自于竖杆： N=8*2.8/=22.4KN

斜杆横截面规格：1236mm2

斜杆材料： Q235－B钢

3.受力分析

斜杆作用力来自于竖杆：N=8*2.8=22.42KN

4. 斜杆强度计算

斜杆计算长度:l=6.5m

截面的回转半径：r=42.15mm

长细比：K=6500/39.15=154

查表M=1.35

稳定验算：22.4x1000/1236x1.35=24.46≤f=215 N/mm2

由上可知，所选斜杆的截面满足要求