校區(qū)圖書科技大樓改造項(xiàng)目•設(shè)計(jì)計(jì)算書 -CEP鋁復(fù)合板幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書

重慶醫(yī)科大學(xué)袁家崗校區(qū)圖書科技大樓改造設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)：批準(zhǔn)：

目錄9178CEP鋁復(fù)合板幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書 基本參數(shù)雨篷所在地區(qū)重慶地區(qū)；地面粗糙度分類等級(jí)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)A類：指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類：指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)；C類：指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類：指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)；依照上面分類標(biāo)準(zhǔn)，本工程按B類地形考慮。雨篷荷載計(jì)算雨篷的荷載作用說明雨篷承受的荷載包括：自重、風(fēng)荷載、雪荷載以及活荷載。(1)自重：包括面板、桿件、連接件、附件等的自重，可以按照400N/m2估算：(2)風(fēng)荷載：是垂直作用于雨篷表面的荷載，按GB50009采用；(3)雪荷載：是指雨篷水平投影面上的雪荷載，按GB50009采用；(4)活荷載：是指雨篷水平投影面上的活荷載，按GB50009采用；在實(shí)際工程的雨篷結(jié)構(gòu)計(jì)算中，對(duì)上面的幾種荷載，考慮最不利組合，有下面幾種方式，取用其最大值：1：考慮正風(fēng)壓時(shí)：a.當(dāng)永久荷載起控制作用的時(shí)候，按下面公式進(jìn)行荷載組合：S+=1.35Gk+0.6×1.5wk+0.7×1.5Sk(或Qk)式①b.當(dāng)永久荷載不起控制作用的時(shí)候，按下面公式進(jìn)行荷載組合：S+=1.3Gk+1.5wk+0.7×1.5Sk(或Qk)(風(fēng)荷載為第一可變荷載時(shí))；式②S+=1.3Gk+1.5Sk(或Qk)+0.6×1.5wk(風(fēng)荷載非第一可變荷載時(shí))；式③正壓情況下，需要判斷永久荷載是否起控制作用，以此確定荷載組合，在如上三個(gè)公式中，當(dāng)S+①≥S+②且S+①≥S+③時(shí)，永久荷載起控制作用，否則永久荷載不起控制作用，對(duì)此可進(jìn)行簡(jiǎn)化推導(dǎo)：因?yàn)镾+①≥S+②，即：1.35Gk+0.6×1.5wk+0.7×1.5Sk(或Qk)≥1.3Gk+1.5wk+0.7×1.5Sk(或Qk)簡(jiǎn)化后為：Gk≥12wk再因?yàn)镾+①≥S+③，即：1.35Gk+0.6×1.5wk+0.7×1.5Sk(或Qk)≥1.3Gk+1.5Sk(或Qk)+0.6×1.5wk簡(jiǎn)化后為：Gk≥9Sk(或Qk)因此：當(dāng)Gk≥12wk且Gk≥9Sk(或Qk)同時(shí)滿足時(shí)，永久荷載起控制作用，否則永久荷載不起控制作用。2：考慮負(fù)風(fēng)壓時(shí)：按下面公式進(jìn)行荷載組合：S-=1.0Gk+1.5wk式④風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)計(jì)算：wk+=βgzμzμs1+w0……8.1.1-2[GB50009-2012]wk-=βgzμzμs1-w0上式中：wk+：正風(fēng)壓下作用在雨篷上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；wk-：負(fù)風(fēng)壓下作用在雨篷上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；Z：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：15.7m；βgz：高度z處的陣風(fēng)系數(shù)；根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)算：βgz=1+2gI10(z/10)-α……條文說明部分8.6.1[GB50009-2012]其中A、B、C、D四類地貌類別截?cái)喔叨确謩e為：5m、10m、15m、30m；A、B、C、D四類地貌類別梯度高度分別為：300m、350m、450m、550m；也就是：對(duì)A類場(chǎng)地：當(dāng)z>300m時(shí)，取z=300m，當(dāng)z<5m時(shí)，取z=5m；對(duì)B類場(chǎng)地：當(dāng)z>350m時(shí)，取z=350m，當(dāng)z<10m時(shí)，取z=10m；對(duì)C類場(chǎng)地：當(dāng)z>450m時(shí)，取z=450m，當(dāng)z<15m時(shí)，取z=15m；對(duì)D類場(chǎng)地：當(dāng)z>550m時(shí)，取z=550m，當(dāng)z<30m時(shí)，取z=30m；g：峰值因子，按GB50009-2012取2.5；I10：10m高名義湍流度，對(duì)應(yīng)A、B、C、D地面粗糙度，可分別取0.12、0.14、0.23和0.39；α：地面粗糙度指數(shù)，對(duì)應(yīng)A、B、C、D地面粗糙度，可分別取0.12、0.15、0.22和0.30；對(duì)于B類地形，15.7m高度處的陣風(fēng)系數(shù)為：βgz=1+2×2.5×0.14×(Z/10)-0.15=1.6542μz：風(fēng)壓高度變化系數(shù)；根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》條文說明部分8.2.1提供的公式計(jì)算：A類場(chǎng)地：μzA=1.284×(z/10)0.24B類場(chǎng)地：μzB=1.000×(z/10)0.30C類場(chǎng)地：μzC=0.544×(z/10)0.44D類場(chǎng)地：μzD=0.262×(z/10)0.60公式中的截?cái)喔叨群吞荻雀叨扰c計(jì)算陣風(fēng)系數(shù)時(shí)相同，也就是：對(duì)A類場(chǎng)地：當(dāng)z>300m時(shí)，取z=300m，當(dāng)z<5m時(shí)，取z=5m；對(duì)B類場(chǎng)地：當(dāng)z>350m時(shí)，取z=350m，當(dāng)z<10m時(shí)，取z=10m；對(duì)C類場(chǎng)地：當(dāng)z>450m時(shí)，取z=450m，當(dāng)z<15m時(shí)，取z=15m；對(duì)D類場(chǎng)地：當(dāng)z>550m時(shí)，取z=550m，當(dāng)z<30m時(shí)，取z=30m；對(duì)于B類地形，15.7m高度處風(fēng)壓高度變化系數(shù)：μz=1.000×(Z/10)0.30=1.1449μs1：局部風(fēng)壓體型系數(shù)；按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012第8.3.3條：計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其連接的風(fēng)荷載時(shí)，可按下列規(guī)定采用局部體型系數(shù)μs1：1封閉矩形平面房屋的墻面及屋面可按表8.3.3-1的規(guī)定采用；2檐口、雨篷、遮陽板、邊棱處的裝飾條等突出構(gòu)件，取-2.0；3其它房屋和構(gòu)筑物可按本規(guī)范第8.3.1條規(guī)定體型系數(shù)的1.25倍取值。按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012第8.3.4條：計(jì)算非直接承受風(fēng)荷載的圍護(hù)構(gòu)件風(fēng)荷載時(shí)，局部體型系數(shù)可按構(gòu)件的從屬面積折減，折減系數(shù)按下列規(guī)定采用：1當(dāng)從屬面積不大于1m2時(shí)，折減系數(shù)取1.0；2當(dāng)從屬面積大于或等于25m2時(shí)，對(duì)墻面折減系數(shù)取0.8，對(duì)局部體型系數(shù)絕對(duì)值大于1.0的屋面區(qū)域折減系數(shù)取0.6，對(duì)其它屋面區(qū)域折減系數(shù)取1.0；3當(dāng)從屬面積大于1m2且小于25m2時(shí)，墻面和絕對(duì)值大于1.0的屋面局部體型系數(shù)可采用對(duì)數(shù)插值，即按下式計(jì)算局部體型系數(shù)：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4……8.3.4[GB50009-2012]考慮到雨篷結(jié)構(gòu)的特殊性，從安全角度出發(fā)，計(jì)算中體型系數(shù)不予折減，即：正壓情況下：μs1+=0.5負(fù)壓情況下：μs1-=-2.0w0：基本風(fēng)壓值(MPa)，根據(jù)現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012附表E.5中數(shù)值采用，按重現(xiàn)期50年，重慶地區(qū)取0.0004MPa；wk+=βgzμzμs1+w0=1.6542×1.1449×0.5×0.0004=0.000379MPawk-=βgzμzμs1-w0=1.6542×1.1449×2×0.0004=0.001515MPa風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算w+：正風(fēng)壓作用下作用在雨篷上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；wk+：正風(fēng)壓作用下作用在雨篷上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；w-：負(fù)風(fēng)壓作用下作用在雨篷上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；wk-：負(fù)風(fēng)壓作用下作用在雨篷上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；w+=1.5×wk+=1.5×0.000379=0.000568MPaw-=1.5×wk-=1.5×0.001515=0.002272MPa雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算Sk：作用在雨篷上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；S0：基本雪壓，根據(jù)現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012取值：0MPa；μr：屋面積雪分布系數(shù)，按表7.2.1[GB50009-2012]，為2.0；根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012公式7.1.1屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：Sk=μr×S0=2.0×0=0MPa雪荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算S：雪荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；S=1.5×Sk=1.5×0=0MPa雨篷面活荷載設(shè)計(jì)值Q：雨篷面活荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；Qk：雨篷面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；Q=1.5×Qk=1.5×0.0005=0.00075MPa因?yàn)镾k≤Qk，所以計(jì)算時(shí)活荷載參與正壓組合！雨篷構(gòu)件恒荷載設(shè)計(jì)值G+：正壓作用下雨篷構(gòu)件恒荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；G-：負(fù)壓作用下雨篷構(gòu)件恒荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；Gk：雨篷結(jié)構(gòu)平均自重取0.0004MPa；按上面介紹的正、負(fù)壓組合及永久荷載是否起控制作用的判斷方法，帶入相關(guān)參數(shù)，可發(fā)現(xiàn)在正壓情況下，永久荷載不起控制作用，所以：G+=1.3×Gk=1.3×0.0004=0.00052MPaG-=Gk=0.0004MPa選取計(jì)算荷載組合(1)正風(fēng)壓的荷載組合計(jì)算：Sk+：正風(fēng)壓作用下的龍骨的荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合(MPa)；S+：正風(fēng)壓作用下的龍骨的荷載設(shè)計(jì)值組合(MPa)；Sk+=Gk+Qk+0.6wk+=0.001127MPaS+=G++Q+0.6w+=0.001611MPa(2)負(fù)風(fēng)壓的荷載組合計(jì)算：Sk-：負(fù)風(fēng)壓作用下的龍骨的荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合(MPa)；S-：負(fù)風(fēng)壓作用下的龍骨的荷載設(shè)計(jì)值組合(MPa)；Sk-=Gk+wk-=0.001115MPaS-=G-+w-=1.0Gk+1.5wk-=0.001873MPa(3)最不利荷載選?。篠k：作用在龍骨上的最不利情況下荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合(MPa)；S：作用在龍骨上的最不利情況下荷載設(shè)計(jì)值組合(MPa)；按上面2項(xiàng)結(jié)果，選最不利因素(負(fù)風(fēng)壓情況下出現(xiàn))：Sk=0.001115MPaS=0.001873MPa雨篷桿件計(jì)算基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：15.7m；2：力學(xué)模型：懸臂梁；3：荷載作用：均布荷載；4：懸臂長(zhǎng)度：a=2600mm；5：分格寬度：B=1200mm；6：板塊配置：CEP鋁復(fù)合板；7：懸臂梁：矩形鋼管140×70×5，Q235，熱軋；本處桿件按懸臂梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：懸臂梁的受力分析(1)荷載集度計(jì)算：qk：組合荷載作用下的線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(按矩形分布)(N/mm)；q：組合荷載作用下的線荷載集度設(shè)計(jì)值(按矩形分布)(N/mm)；Sk：組合荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；S：組合荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；B：分格寬度(mm)；qk=SkB=0.001115×1200=1.338N/mmq=SB=0.001873×1200=2.248N/mm(2)雨篷桿件截面最大彎矩(根部處)的彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算：M：懸臂梁彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；q：組合荷載作用下的線荷載集度設(shè)計(jì)值(按矩形分布)(N/mm)；a：懸臂長(zhǎng)度(mm)；M=qa2/2=2.248×26002/2=7598240N·mm選用材料的截面特性材料的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=215MPa材料彈性模量：E=206000MPa主力方向慣性矩：I=4818130mm4主力方向截面抵抗矩：W=68830mm3塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.05梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算按懸臂梁抗彎強(qiáng)度公式,應(yīng)滿足：M/γW≤f上式中：M：懸臂梁的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；W：在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05；f：材料的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取215MPa；則：M/γW=7598240/1.05/68830=105.135MPa≤215MPa懸臂梁抗彎強(qiáng)度滿足要求。梁的撓度計(jì)算qk：組合荷載作用下的線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(按矩形分布)(N/mm)；E：材料的彈性模量(MPa)；I：材料的慣性矩(mm4)；a：懸臂長(zhǎng)度(mm)；df：懸臂桿件的撓度計(jì)算值(mm)；df,lim：按規(guī)范要求，懸臂桿件的撓度限值(mm)；df,lim=2a/250=20.8mmdf=qka4/8EI=1.338×26004/(8×206000×4818130)=7.7mmdf=7.7mm≤df,lim=20.8mm懸臂梁桿件的撓度滿足要求!雨篷焊縫計(jì)算基本參數(shù)：1：焊縫高度：hf=6mm；2：焊縫有效截面抵抗矩：W=76970mm3；3：焊縫有效截面積：A=2532.4mm2；受力分析V：剪力(N)a：懸臂長(zhǎng)度(mm)：B：分格寬度(mm)；M：彎矩(N·mm)V=SaB=0.001873×2600×1200=5843.76NM=7598240N·mm焊縫校核計(jì)算校核依據(jù)：((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw11.2.2-3[GB50017-2017]上式中：σf：按焊縫有效截面計(jì)算，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力(MPa)；βf：正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，取1.22；τf：按焊縫有效截面計(jì)算，沿焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力(MPa)；ffw：角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)；((σf/βf)2+τf2)0.5=((M/1.22W)2+(V/A)2)0.5=((7598240/1.22/76970)2+(5843.76/2532.4)2)0.5=80.948MPa80.948MPa≤ffw=160MPa焊縫強(qiáng)度能滿足要求。CEP鋁復(fù)合板的選用與校核基本參數(shù)：1：上層板塊短邊尺寸a：1200mm；上層板塊長(zhǎng)邊尺寸b：1500mm；2：下層板塊短邊尺寸a：1200mm；下層板塊長(zhǎng)邊尺寸b：1500mm；3：CEP鋁復(fù)合板厚度t：2.5mm；上層板塊模型簡(jiǎn)圖為：下層板塊模型簡(jiǎn)圖為：板塊自重荷載Gk：板塊單位面積自重(MPa)；Gk=0.0000675MPa板塊荷載組合金屬板雨篷是由兩層金屬板組成的，對(duì)于上層板來說，承受的是自重、雪荷載(或活荷載)以及風(fēng)荷載，對(duì)于下層板來說，承受的是自重以及負(fù)風(fēng)壓，因此兩處應(yīng)分別計(jì)算。(1)上層板塊總荷載計(jì)算：當(dāng)自重起控制作用時(shí)：自重分項(xiàng)系數(shù)取1.35；風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)取0.6；雪荷載和活荷載的分項(xiàng)系數(shù)為0.7，但是不同時(shí)考慮；當(dāng)自重不起控制作用時(shí)：自重分項(xiàng)系數(shù)取1.3；第一可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)是1.0；當(dāng)風(fēng)荷載作為第二可變荷載時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)取0.6；當(dāng)雪荷載和活荷載作為第二可變荷載時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)為0.7，但是不同時(shí)考慮；對(duì)比本計(jì)算中自重、雪荷載、活荷載以及風(fēng)荷載，我們可以看出：自重荷載不起控制作用，因此它的分項(xiàng)系數(shù)取1.3；第一可變荷載是活荷載，其分項(xiàng)系數(shù)取1；第二可變荷載是風(fēng)荷載，其分項(xiàng)系數(shù)取0.6；qk1：上層金屬板所受荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；q1：上層金屬板所受荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；qk1=Gk+ψwwk+ψQQk=0.000795MPaq1=1.2Gk+ψw×1.5×wk+ψQ×1.5×Qk=0.001179MPa(2)下層板塊總荷載計(jì)算：對(duì)下層板塊來說，需要考慮的有風(fēng)和無風(fēng)兩種可能，無風(fēng)時(shí)候板塊只承受自重荷載，有風(fēng)的時(shí)候則為自重與風(fēng)壓組合：Gk：無風(fēng)時(shí)候板塊的荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；G：無風(fēng)時(shí)候板塊的荷載設(shè)計(jì)值(MPa)；Gk=0.0000675MPaG=1.35Gk=1.35×0.0000675=0.000091MPa因?yàn)橄聦佑昱袷秦?fù)壓，因此：有風(fēng)時(shí)候其荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合為：Gk+1.0wk=0.0000675-0.001515=0.0014475MPa有風(fēng)時(shí)候(風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0)其荷載設(shè)計(jì)值組合為：G+1.0w=0.0000675-0.0022725=0.002205MPa對(duì)比無風(fēng)與有風(fēng)兩種情況，可以看出最危險(xiǎn)的情況下的下層金屬板總荷載為：qk2=0.0014475MPaq2=0.002205MPa雨篷上層金屬板-B板的強(qiáng)度、撓度校核Lx=500mm，Ly=1200mm(1)強(qiáng)度校核：校核依據(jù)：σ=6mqa2η/t2≤f……5.4.3[JGJ133-2001]上式中：σ：板塊在組合荷載作用下的板中最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值(MPa)；m：彎矩系數(shù)，按邊長(zhǎng)比a/b查表，因?yàn)橄噜弮砂逯С袟l件不同，需要采用下面方式平衡折算求彎矩系數(shù)：B區(qū)隔長(zhǎng)寬比為L(zhǎng)x/Ly=0.417查表得B區(qū)隔彎矩系數(shù)為mB0=0.1212C區(qū)隔長(zhǎng)寬比為L(zhǎng)x/Ly=0.417查表得C區(qū)隔彎矩系數(shù)為mC0=0.0843支座彎矩系數(shù)為m=(mB0+mC0)/2=0.10275；q：作用在板面上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)；a：板分格的短邊邊長(zhǎng)(mm)；b：板分格的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)(mm)；η：板塊的折減系數(shù)；t：板的厚度(mm)；f：CEP鋁復(fù)合板抗彎強(qiáng)度(MPa)；首先按下面公式計(jì)算θ值：θ=qka4/Et4……5.4.3-3[JGJ133-2001]其中：θ：計(jì)算參數(shù)；qk：作用在板塊上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；a：分格短邊長(zhǎng)度(mm)；E：CEP鋁復(fù)合板的彈性模量(MPa)；t：CEP鋁復(fù)合板的厚度(mm)；θ=qka4/Et4=0.000795×5004/70000/2.54=18.171按系數(shù)θ，查表5.4.3[JGJ133-2001]，η=0.90914；σ=6mqa2η/t2……5.4.3[JGJ133-2001]=6×0.10275×0.001179×5002×0.90914/2.52=26.432MPa26.432MPa≤f=54MPa(CEP鋁復(fù)合板)金屬板的強(qiáng)度滿足要求!(2)撓度校核：校核依據(jù)：df=ημqka4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中：df：CEP鋁復(fù)合板撓度計(jì)算值(mm)；η：CEP鋁復(fù)合板撓度的折減系數(shù)，按θ=qka4/Et4查表，為0.90914；μ：CEP鋁復(fù)合板撓度系數(shù)，按邊長(zhǎng)比a/b查表，得μ=0.00504；qk：荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合(MPa)a：短邊尺寸(mm)；D：彎曲剛度(N·mm)；df,lim：許用撓度，取短邊長(zhǎng)的1/60，為8.333mm；其中：D=Et3/(12(1-υ2))……6.1.3-1[JGJ102-2003]上式中：E：CEP鋁復(fù)合板的彈性模量(MPa)；t：CEP鋁復(fù)合板的厚度(mm)；υ：CEP鋁復(fù)合板材料泊松比，為0.3；D=Et3/(12(1-υ2))=70000×2.53/(12×(1-0.32))=100160.256N·mmdf=ημqka4/D=0.90914×0.00504×0.000795×5004/100160.256=2.273mm2.273mm≤df,lim=8.333mm(CEP鋁復(fù)合板)金屬板的撓度滿足要求!雨篷下層金屬板-B板的強(qiáng)度、撓度校核Lx=500mm，Ly=1200mm(1)強(qiáng)度校核：校核依據(jù)：σ=6mqa2η/t2≤f……5.4.3[JGJ133-2001]上式中：σ：板塊在組合荷載作用下的板中最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值(MPa)；m：彎矩系數(shù)，按邊長(zhǎng)比a/b查表，因?yàn)橄噜弮砂逯С袟l件不同，需要采用下面方式平衡折算求彎矩系數(shù)：B區(qū)隔長(zhǎng)寬比為L(zhǎng)x/Ly=0.417查表得B區(qū)隔彎矩系數(shù)為mB0=0.1212C區(qū)隔長(zhǎng)寬比為L(zhǎng)x/Ly=0.417查表得C區(qū)隔彎矩系數(shù)為mC0=0.0843支座彎矩系數(shù)為m=(mB0+mC0)/2=0.10275；q：作用在板面上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)；a：板分格的短邊邊長(zhǎng)(mm)；b：板分格的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)(mm)；η：板塊的折減系數(shù)；t：板的厚度(mm)；f：CEP鋁復(fù)合板抗彎強(qiáng)度(MPa)；首先按下面公式計(jì)算θ值：θ=qka4/Et4……5.4.3-3[JGJ133-2001]其中：θ：計(jì)算參數(shù)；qk：作用在板塊上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；a：分格短邊長(zhǎng)度(mm)；E：CEP鋁復(fù)合板的彈性模量(MPa)；t：CEP鋁復(fù)合板的厚度(mm)；θ=qka4/Et4=0.0014475×5004/70000/2.54=33.086按系數(shù)θ，查表5.4.3[JGJ133-2001]，η=0.84111；σ=6mqa2η/t2……5.4.3[JGJ133-2001]=6×0.10275×0.002205×5002×0.84111/2.52=45.736MPa45.736MPa≤f=54MPa(CEP鋁復(fù)合板)金屬板的強(qiáng)度滿足要求!(2)撓度校核：校核依據(jù)：df=ημqka4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中：df：CEP鋁復(fù)合板撓度計(jì)算值(mm)；η：CEP鋁復(fù)合板撓度的折減系數(shù)，按θ=qka4/Et4查表，為0.84111；μ：CEP鋁復(fù)合板撓度系數(shù)，按邊長(zhǎng)比a/b查表，得μ=0.00504；qk：荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合(MPa)a：短邊尺寸(mm)；D：彎曲剛度(N·mm)；df,lim：許用撓度，取短邊長(zhǎng)的1/60，為8.333mm；其中：D=Et3/(12(1-υ2))……6.1.3-1[JGJ102-2003]上式中：E：CEP鋁復(fù)合板的彈性模量(MPa)；t：CEP鋁復(fù)合板的厚度(mm)；υ：CEP鋁復(fù)合板材料泊松比，為0.3；D=Et3/(12(1-υ2))=70000×2.53/(12×(1-0.32))=100160.256N·mmdf=ημqka4/D=0.84111×0.00504×0.0014475×5004/100160.256=3.829mm3.829mm≤df,lim=8.333mm(CEP鋁復(fù)合板)金屬板的撓度滿足要求!雨篷埋件計(jì)算校核處埋件受力分析V：剪力設(shè)計(jì)值(N)；N：軸向拉(壓)力設(shè)計(jì)值(N)，本處無軸向拉、壓力；M：根部彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；根據(jù)前面的計(jì)算，得：N=0NV=4723.68NM=6141460N·mm本工程選用的錨栓為：慧魚特殊柱錐化學(xué)錨栓FHB-A16x125HDG錨栓排數(shù)×列數(shù)：3×2；錨栓最外排間距×最外列間距：200mm×220mm；混凝土等級(jí)：C30；；錨栓群中錨栓的拉力計(jì)算按5.2.2[JGJ145-2013]規(guī)定，在軸心拉力和彎矩共同作用下(下圖所示)，進(jìn)行彈性分析時(shí)，受力最大錨栓的拉力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：1：當(dāng)N/n-My1/Σyi2≥0時(shí)：5.2.2-1[JGJ145-2013]Nsdh=N/n+My1/Σyi25.2.2-2[JGJ145-2013]2：當(dāng)N/n-My1/Σyi2<0時(shí)：Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/25.2.2-3[JGJ145-2013]在上面公式中：M：彎矩設(shè)計(jì)值；Nsdh：群錨中受拉力最大錨栓的拉力設(shè)計(jì)值；y1，yi：錨栓1及i至群錨形心軸的垂直距離；y1/，yi/：錨栓1及i至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離；L：軸力N作用點(diǎn)至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離；在本例中：N/n-My1/Σyi2=0/6-6141460×100/40000=-15353.65因?yàn)椋?15353.65<0所以：Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/2=12282.92N按JGJ102-2003的5.5.7中第七條規(guī)定，這里的Nsdh再乘以2[=24565.84N]就是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際拉拔應(yīng)該達(dá)到的值。另外，我們接著分析一下錨栓群受拉區(qū)的總拉力：當(dāng)N/n-My1/Σyi2≥0時(shí)：螺栓群中的所有錨栓在組合外力作用下都承受拉力，中性軸在錨栓群形心位置，這種情況下群錨受拉區(qū)總拉力為：Nsdg=N+MΣyi/Σyi2=N而當(dāng)N/n-My1/Σyi2＜0時(shí)：最下排的錨栓底部埋板部分為結(jié)構(gòu)受壓區(qū)，螺栓群的中性軸取最下一排錨栓位置，這種情況下群錨受拉區(qū)總拉力為：Nsdg=ΣNsi5.2.3-1[JGJ145-2013]Nsi=Nsdh·yi//y1/5.2.3-2[JGJ145-2013]對(duì)上兩個(gè)公式整理后，得：Nsdg=(NL+M)Σyi//Σyi/2本例中，因?yàn)椋?15353.65<0所以：Nsdg=(NL+M)Σyi//Σyi/2=36848.76N群錨受剪內(nèi)力計(jì)算按5.3.1[JGJ145-2013]的規(guī)定，計(jì)算鋼材破壞或混凝土剪撬破壞時(shí)，應(yīng)按群錨中所有錨栓均承受剪力進(jìn)行計(jì)算，也就是：Vsdh=4723.68/6=787.28N錨栓鋼材破壞時(shí)的受拉承載力計(jì)算NRd,s=kNRk,s/γRS,N6.1.2-1[JGJ145-2013]NRk,s=fykAs6.1.2-2[JGJ145-2013]上面公式中：NRd,s：錨栓鋼材破壞時(shí)的受拉承載力設(shè)計(jì)值；NRk,s：錨栓鋼材破壞時(shí)的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表4.3.9[JGJ145-2013]選取；As：錨栓應(yīng)力截面面積；fyk：機(jī)械錨栓屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；γRS,N：錨栓鋼材受拉破壞承載力分項(xiàng)系數(shù),按規(guī)范表4.3.10，?。害肦S,N=1.2；NRk,s=Asfyk=157×640=100480NNRd,s=kNRk,s/γRS,N=1×100480/1.2=83733.333N≥Nsdh=12282.92N錨栓鋼材受拉破壞承載力滿足設(shè)計(jì)要求！混凝土錐體受拉破壞承載力計(jì)算因錨固點(diǎn)位于結(jié)構(gòu)受拉面，而該結(jié)構(gòu)為普通混凝土結(jié)構(gòu)，故錨固區(qū)基材應(yīng)判定為開裂混凝土。混凝土錐體受拉破壞時(shí)的受拉承載力設(shè)計(jì)值NRd,c應(yīng)按下列公式計(jì)算：NRd,c=kNRk,c/γRc,N6.1.3-1[JGJ145-2013]NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,N6.1.3-2[JGJ145-2013]對(duì)于開裂混凝土土：NRk,c0=7.0×fcu,k0.5×hef1.56.1.3-3[JGJ145-2013]對(duì)于不開裂混凝土土：NRk,c0=9.8×fcu,k0.5×hef1.56.1.3-4[JGJ145-2013]在上面公式中：NRd,c：混凝土錐體破壞時(shí)的受拉承載力設(shè)計(jì)值；NRk,c：混凝土錐體破壞時(shí)的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表4.3.9[JGJ145-2013]選取；γRc,N：混凝土錐體破壞時(shí)的受拉承載力分項(xiàng)系數(shù)，按表4.3.10[JGJ145-2013]采用，取1.8；NRk,c0：開裂混凝土單錨栓受拉，理想混凝土錐體破壞時(shí)的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值；fcu,k：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)其在45-60MPa間時(shí)，應(yīng)乘以降低系數(shù)0.95；hef：錨栓有效錨固深度；NRk,c0=7.0×fcu,k0.5×hef1.5=7.0×300.5×1251.5=53582.588NAc,N0：混凝土理想錐體破壞投影面面積，按6.1.4[JGJ145-2013]取；scr,N：混凝土錐體破壞情況下，無間距效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，確保每根錨栓受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的臨界間矩。scr,N=3hef=3×125=375mmAc,N0=scr,N26.1.4[JGJ145-2013]=3752=140625mm2Ac,N：混凝土實(shí)際錐體破壞投影面積，按6.1.5[JGJ145-2013]取：當(dāng)N/n-My1/Σyi2≥0時(shí)：Ac,N=(min(c1,ccr,N)+s1+min(c1a,ccr,N))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)……情況一當(dāng)N/n-My1/Σyi2<0時(shí)：若錨栓共有2排，則：Ac,N=(min(c1a,ccr,N)+min(c1+s1,ccr,N))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)……情況二若錨栓共有3-4排(下面公式中參數(shù)n為錨栓層數(shù))，則：Ac,N=(min(c1a,ccr,N)+s1×(n-2)/(n-1)+min(ccr,N,c1+s1/(n-1)))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)……情況三其中：c1、c1a、c2：方向1及2的邊矩；s1、s2：方向1及2的間距；ccr,N：混凝土錐體破壞時(shí)的臨界邊矩，取ccr,N=1.5hef=1.5×125=187.5mm；c1≤ccr,Nc1a≤ccr,Nc2≤ccr,Ns2≤scr,N所以，本計(jì)算為：Ac,N=(min(c1a,ccr,N)+s1×(n-2)/(n-1)+min(ccr,N,c1+s1/(n-1)))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)=(187.5+100+187.5)×(187.5+220+0.5×375)=282625mm2ψs,N：邊矩c對(duì)受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.6[JGJ145-2013]采用：ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,N≤16.1.6[JGJ145-2013]其中c為邊矩，當(dāng)為多個(gè)邊矩時(shí)，取最小值；ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,N≤1=0.7+0.3×220/187.5=1.052所以，ψs,N取1。ψre,N：表層混凝土因?yàn)槊芗浣畹膭冸x作用對(duì)受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.7[JGJ145-2013]采用，當(dāng)錨固區(qū)鋼筋間距s≥150mm或鋼筋直徑d≤10mm且s≥100mm時(shí)，取1.0；ψre,N=0.5+hef/200≤1=0.5+125/200=1.125所以，ψre,N取1。ψec,N：荷載偏心eN對(duì)受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.8[JGJ145-2013]采用；ψec,N=1/(1+2eN/scr,N)=1把上面所得到的各項(xiàng)代入，得：NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,N=53582.588×282625/140625×1×1×1=107689.095NNRd,c=kNRk,c/γRc,N=0.8×107689.095/1.8=47861.82N≥Nsdg=36848.76N所以，群錨混凝土錐體受拉破壞承載力滿足設(shè)計(jì)要求！混凝土劈裂破壞承載力計(jì)算當(dāng)不滿足6.2.14[JGJ145-2013]規(guī)定時(shí)，混凝土劈裂破壞承載力按下面公式計(jì)算：NRd,sp=kNRk,sp/γRsp6.2.15-1[JGJ145-2013]NRk,sp=ψh,spNRk,c6.2.15-2[JGJ145-2013]ψh,sp=(h/hmin)2/36.2.15-3[JGJ145-2013]上面公式中：NRd,sp：混凝土劈裂破壞受拉承載力設(shè)計(jì)值；NRk,sp：混凝土劈裂破壞受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表4.3.9[JGJ145-2013]選??；NRk,c：混凝土錐體破壞時(shí)的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值；γRsp：混凝土劈裂破壞受拉承載力分項(xiàng)系數(shù)，按表4.3.10[JGJ145-2013]取1.8；ψh,sp：構(gòu)件厚度h對(duì)劈裂承載力的影響系數(shù)，不應(yīng)大于(2hef/hmin)2/3；h：基材厚度厚度；hmin：錨栓安裝過程中，不產(chǎn)生基材劈裂破壞的最小厚度，取為2hef，且不小于100mm；NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,N6.1.3-2[JGJ145-2013]其中：NRk,c0=53582.588按6.2.14[JGJ145-2013]：ccr,sp=2hef=250按6.2.15[JGJ145-2013]：scr,sp=2ccr,sp=500當(dāng)N/n-My1/Σyi2≥0時(shí)：Ac,N=(min(c1,ccr,sp)+s1+min(c1a,ccr,sp))×(min(c2,ccr,sp)+s2+0.5scr,sp)……情況一當(dāng)N/n-My1/Σyi2<0時(shí)：若錨栓共有2排，則：Ac,N=(min(c1a,ccr,sp)+min(c1+s1,ccr,sp))×(min(c2,ccr,sp)+s2+0.5scr,sp)……情況二若錨栓共有3-4排(下面公式中參數(shù)n為錨栓層數(shù))，則：Ac,N=(min(c1a,ccr,sp)+s1×(n-2)/(n-1)+min(ccr,sp,c1+s1/(n-1)))×(min(c2,ccr,sp)+s2+0.5scr,sp)……情況三其中：c1、c2：方向1及2的邊矩；s1、s2：方向1及2的間距；c1≤ccr,spc1a≤ccr,spc2≤ccr,sps2≤scr,sp所以，本計(jì)算為：Ac,N=(min(c1a,ccr,sp)+s1×(n-2)/(n-1)+min(ccr,sp,c1+s1/(n-1)))×(min(c2,ccr,sp)+s2+0.5scr,sp)=(220+100+250)×(250+220+0.5×500)=410400mm2Ac,N0=(scr,sp)2=(500)2=250000mm2ψs,N：邊矩c對(duì)受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.6[JGJ145-2013]采用：ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,sp≤16.1.6[JGJ145-2013]其中c為邊矩，當(dāng)為多個(gè)邊矩時(shí)，取最小值；ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,sp≤1=0.7+0.3×220/250=0.964<1所以，ψs,N取0.964。ψec,N=1把上面所得到的各項(xiàng)代入，得：NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,N=53582.588×410400/250000×0.964×1×1=84794.574Nψh,sp=(h/2hef)2/3=(400/2/125)2/3=1.368≥(2hef/hmin)2/3=1；所以，ψh,sp=1NRk,sp=ψh,spNRk,c=1×84794.574=84794.574NNRd,sp=kNRk,sp/γRsp=0.8×84794.574/1.8=37686.477N≥Nsdg=36848.76N當(dāng)滿足6.2.14[JGJ145-2013]規(guī)定的兩個(gè)條件之一時(shí)，可不考慮荷載條件下的劈裂破壞，這兩條分別是：(1)c≥1.5ccr,sp、h≥2hmin且hmin≥100mm，其中hmin=2hef；(2)采用適合于開裂混凝土的錨栓，按照開裂混凝土計(jì)算承載力，且考慮劈裂力時(shí)基材裂縫寬度不大于0.3mm；這里的第二條很難定性判斷，因此我們僅考慮滿足第一條的時(shí)候可不考慮計(jì)算劈裂，在本例中：c=220mm<1.5ccr,sp=1.5×250=375mm；h=400mm<max(4hef=4×125=500,200)mm；綜上所述，本處需要進(jìn)行混凝土劈裂破壞計(jì)算，混凝土劈裂破壞承載力滿足設(shè)計(jì)要求！錨栓鋼材受剪破壞承載力計(jì)算VRd,s=kVRk,s/γRs,V6.1.14-1[JGJ145-2013]其中：VRd,s：鋼材破壞時(shí)的受剪承載力設(shè)計(jì)值；VRk,s：鋼材破壞時(shí)的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)群錨，錨栓鋼材斷后伸長(zhǎng)率不大于8%時(shí)，應(yīng)乘以0.8的降低系數(shù)；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表4.3.9[JGJ145-2013]選?。沪肦s,V：鋼材破壞時(shí)的受剪承載力分項(xiàng)系數(shù)，按表4.3.10[JGJ145-2013]，?。害肦s,V=1.2；VRk,s=0.5Asfyk6.1.14-2[JGJ145-2013]=0.5×157×640=50240NVRd,s=kVRk,s/γRs,V=1×0.8×50240/1.2=33493.333N≥Vsdh=787.28N所以，錨栓鋼材受剪破壞承載力滿足設(shè)計(jì)要求！混凝土楔形體受剪破壞承載力計(jì)算按6.2.18[JGJ145-2013]的規(guī)定，錨栓邊距c≤10hef或c≤60d時(shí)，混凝土邊緣破壞承載力設(shè)計(jì)值按如下公式計(jì)算：VRd,c=kVRk,c/γRc,V6.2.18-1[JGJ145-2013]VRk,c=VRk,c0×Ac,V/Ac,V0×ψs,Vψh,Vψα,Vψre,Vψec,V6.2.18-2[JGJ145-2013]在上面公式中：VRd,c：構(gòu)件邊緣混凝土破壞時(shí)的受剪承載力設(shè)計(jì)值；VRk,c：構(gòu)件邊緣混凝土破壞時(shí)的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值；k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表4.3.9[JGJ145-2013]選?。沪肦c,V：構(gòu)件邊緣混凝土破壞時(shí)的受剪承載力分項(xiàng)系數(shù)，按表4.3.10[JGJ145-2013]采用，取1.5；VRk,c0：混凝土理想楔形體破壞時(shí)的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值，按6.2.19[JGJ145-2013]采用；Ac,V0：?jiǎn)五^受剪，混凝土理想楔形體破壞時(shí)在側(cè)向的投影面積，按6.1.17[JGJ145-2013]采用；Ac,V：群錨受剪，混凝土理想楔形體破壞時(shí)在側(cè)向的投影面積，按6.1.18[JGJ145-2013]采用；ψs,V：邊距比c2/c1對(duì)受剪承載力的影響系數(shù)，按6.1.19[JGJ145-2013]采用；ψh,V：邊厚比c1/h對(duì)受剪承載力的影響系數(shù)，按6.1.20[JGJ145-2013]采用；ψα,V：剪切角度對(duì)受剪承載力的影響系數(shù)，按6.1.21[JGJ145-2013]采用；ψec,V：偏心荷載對(duì)群錨受剪承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.22[JGJ145-2013]采用；ψre,V：錨固區(qū)配筋對(duì)受剪承載力的影響系數(shù)，按6.1.23[JGJ145-2013]采用；下面依次對(duì)上面提到的各參數(shù)計(jì)算：c1=220mmc2=330mmψs,V=0.7+0.3×c2/1.5c1≤16.1.19[JGJ145-2013]=0.7+0.3×330/1.5/220=1≥1?。害譻,V=1VRk,c0=1.35dαhefβ(fcu,k)0.5c11.5(對(duì)開裂混凝土)6.2.19-1[JGJ145-2013]α=0.1(hef/c1)0.56.2.19-3[JGJ145-2013]β=0.1(d/c1)0.26.2.19-4[JGJ145-2013]其中：α、β：系數(shù)；d：錨栓桿公稱直徑(mm)；fcu,k：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；hef：錨栓有效錨固深度(mm)；c1：錨栓與混凝土基材邊緣的距離(mm)；α=0.1(hef/c1)0.5=0.1×(125/220)0.5=0.075β=0.1(d/c1)0.2=0.1×(16/220)0.2=0.059VRk,c0=1.35dαhefβ(fcu,k)0.5c11.5=1.35×160.075×1250.059×(30)0.5×2201.5=39496.181NAc,V0=4.5c126.1.17[JGJ145-2013]=4.5×2202=217800mm2因?yàn)椋篽≤1.5c1；s2≤3c1；c2≤1.5c1所以：Ac,V=(1.5c1+s2+c2)×h6.1.18-3[JGJ145-2013]=(1.5×220+220+330)×330=290400ψh,V=(1.5c1/h)1/2≥16.1.20[JGJ145-2013]=(1.5×220/330)1/2=1≥1取：ψh,V=1ψα,V=1.0按規(guī)范6.1.23[JGJ145-2013]要求：(1)不開裂混凝土或邊緣為無筋或少筋的開裂混凝土，ψre,V應(yīng)取為1.0；(2)邊緣配有直徑d不小于12mm縱筋的開裂混凝土，ψre,V應(yīng)取為1.2；(3)邊緣配有直徑d不小于12mm縱筋及間距不大于100mm箍筋的開裂混凝土，ψre,V應(yīng)取為1.4；本處計(jì)算書中，按規(guī)范根據(jù)錨固區(qū)混凝土和配筋情況取ψre,V=1.2；ψec,V=1/(1+2eV/3c1)≤16.1.22[JGJ145-2013]=1/(1+2×0/3/220)=1.0取ψec,V=1把上面各結(jié)果代入，得到群錨砼楔形體破壞時(shí)的受剪承載能力標(biāo)準(zhǔn)值為：VRk,c=VRk,