黄泥川金属屋面板结构计算
多跨连续板受风吸压力的情况(采用三跨连续进行计算)
屋面板采用0.9mm厚S65/400铝合金直立锁边板型，板跨为1.5m，
(1) 荷载取值
1) 恒荷载 0.25 KN/m2
2) 活荷载 （按不上人屋面，但施工或维修荷载较大） 0.50 KN/m2
3) 风荷载
按50年一遇基本风压 ?2
2
0 = 0.65 KN/m，正风压标准值 ?k2＝0.325KN/m，负
风压标准值 ?k1＝－0.65KN/m2
4) 雪荷载
基本雪压(50年重现期)S2
0＝0.40 KN/m ，屋面积雪分布系数?r＝0.40，Sk＝S0??r
＝0.16 KN/m2
(2) 荷载计算
1) 恒荷载 0.25 KN/m2
小计 0.25 KN/m2
×0.4m＝0.1 KN/m
2) 活荷载 0.5 KN/m2
×0.4m＝0.20 KN/m
3) 风荷载 －0.65 KN/m2×0.4m＝－0.26KN/m
0.325 KN/m2×0.4m＝0.13 KN/m
4) 雪荷载 0.16 KN/m2×0.4m＝0.064 KN/m
5) 荷载组合
向下最不利组合值：
恒＋活＋风＝0.25×1.2＋0.20×1.4×1.0＋0.13×1.4×0.7
1
＝0.71KN/m
恒＋风＋活＝0.25×1.2＋0.13×1.4×1.0＋0.20×1.4×0.7
＝0.68KN/m
向下最不利标准值：
恒＋风＋活＝0.25＋0.13＋0.20＝0.58 KN/m
向上最不利组合值：
恒+风＝0.25×1.0－0.26×1.4＝－0.114KN/m
向上最不利标准值：
恒+风＝0.25－0.26＝－0.01KN/m
所以最不利的荷载为：
向下:
最不利荷载设计值为：qf=0.71 KN/m
最不利荷载标准值为：qK=0.58KN/m
向上:
最不利荷载设计值为：qf=-0.114 KN/m
最不利荷载标准值为：qk=-0.01KN/m
可知以上起控制作用的为向下的荷载,本计算以向下的荷载组合进行验算
(3) 按连续屋面板受向下荷载时内力计算（查建筑结构静力计算手册三跨连续梁
系数表）得
跨中弯距Mf=0.08×qf×L2
=0.08×0.71×1.52
=0.1278KNm
中间支座弯距Mf=0.11×qf×L2 =0.11×0.71×1.52
=0.1757KNm
边支座反力Ra=0.4×qf×L =0.4×0.71×1.5
=0.426KN
中支座反力Rb=1.1×qf×L =1.1×0.71×1.5
=1.17KN
按连续屋面板受向下荷载时有效截面特性计算
1）有效厚度计算(按偏保守考虑取一块中间加劲板件计算) b=75mm,t=0.9mm,b/t=83.33.详见附图:
根据《铝合金结构设计规范》GB50429-2007中第11.1.3-2确定S65/400板型应按第5.2.3计算有效厚度
由于?=σ
min
/σ
max
=Mf边/Mf中=0.1278/0.1757=0.73<1,
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.2.5-1公式: K=8.2/(?+1.05)=4.6
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.2.4公式:
σ
22
cr
=3.14kE/12(1-ν
)(b/t)2=3.142×5.29×70000/12×(1-0.32
) ×
2
83.332=56.2 N/mm2
λ=(f0.2/σ1/2cr)1/2=(145/89.42)=1.61
查《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中表5.2.3得系数(强硬化铝合金非焊接):
α1=0.9和α2=0.9
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.2.3-1公式: te=(α1/λ-0.22α2/λ2)t=0.9×(0.9/1.273-0.22×0.9/1.2732)=0.4mm 2)有效截面计算
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中5.4.1-1要求将有效厚度取代厚度t进行有效截面计算:(采用CAD程度自动计算得)
IX= 116780.81738281 mm4 I4Y= 5115825.02075195 mm ix= 22.03 mm iy= 145.8 mm
则Wex= I3X/ ex =7849.5598mm, Wey= Iy/ ey =23754.58500010mm3, 3)承载力计算
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.2.2-2公式
得截面承受的最小弯矩为Mu=Wexf=7849.5598×145=1.14KNm>Mf=0.1757 KNm 满足要求
4)稳定计算
考虑面板的腹板稳定性计算:腹板的剪切屈曲计算 因h/t=36.7/0.9=40.78<875/f1/20.2=72.67
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.3.1-1公式
τ=Rb/A
(4)
=1.17×103/0.9×36.7=35.4 N/mm2<τ支座处腹板的局部受压承载计算
cr
=320 f0.21/2/(h/t)=127.23 N/mm2 满足要求 故σ
max
< [f]，满足要求。
(2) 连续屋面板受向下荷载时固定座稳定的验算
查《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中附录B可得:Ф=1.0 根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.3.3公式可知: 根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.3.1-1公式
Rw=αt2(Ef1/2)(0.5+(0.02lc/t)1/2)(2.4+(θ/90)2)=5.281> Rb =1.17KN满足要求 5)组合作用计算
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.4.1公式可知: M/Mu=0.1757/1.14=0.154<1 R/Rw=1.17/5.281=0.221<1 0.94(M/M2u)2+( R/Rw)=0.071<1 综述,以上各项验算都满足要求。 2.LT铝合金固定座
(1) 连续屋面板受向下荷载时固定座强度的验算
L50支座 高105mm 5 5 0011
根据《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中11.2.3-1~2公式可知: Aen=t1L2s=2.5×105=262.5mm
σ=R/ Aen=1.17×103/262.5=4.457N/ mm2 A=tLs=((2.5+3.3)/2)×105=304.5mm2 σ=R/ФA=1.17×103/304.5=3.84N/ mm2 螺钉所受的最大的力是: Fd=1.17/2=0.585kN/个。 根据螺钉厂家提供的资料，螺钉拔断所受的最大的力[Fb]=16 KN/个；螺钉拔出所受的最大的力[Fz]=7.92 KN/个。考虑安全系数为3则[Fbf]=5.33KN/个、[Fzf]=2.64 KN/个。 因为Fd< [Fbf] 和 Fd< [Fzf]，故螺钉连接是安全的。 3