计算书

地下车库汽车坡道（一）雨篷

计 算 书

2015年8月

鄂尔多斯炜业房地产富庭和苑项目

地下车库汽车坡道（一）雨篷工程设计计算书

一、基本参数

1、建筑所在地区

鄂尔多斯市东胜区

2、地面粗糙度分类等级

地下车库雨篷属于外围护结构，按《建筑荷载规范》（GB50009-2010）

A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

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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地区；

D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；

依照上面分类标准，本工程按C类地区考虑。

3、抗震烈度

按照国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2010）规定，鄂尔多斯地区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.3g水平地震影响系数最大值为：amax=0.16

二、设计计算依据：

风荷载计算:

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：

1 当计算主要承重结构时

Wk=βzμsμzW0 （GB50009 7.1.1-1）

1

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2 当计算围护结构时

Wk=βgzμs1μzW0 （GB50009 7.1.1-2）

式中：

其中: Wk---垂直作用在雨篷表面上的风荷载标准值(kN/m2)；

βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。

根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)

其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经化简，得：

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

B类场地: βgz=0.×[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]

μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条取定。

根据不同场地类型,按以下公式计算:

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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

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条 验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：

1、鄂尔多斯炜业房地产富庭和苑项目地下车库汽车坡道（一）雨篷工程

2、规范：

《玻璃雨篷工程技术规范》JGJ 102-96；

《建筑雨篷》JG 3035-1996；

《建筑玻璃幕墙应用技术规程》JGJ 113-97；

《建筑结构荷载规范》GBJ 50009-01；

《钢结构设计规范》GBJ 17-88。

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3、工程基本条件

(1)、地区类别：C类

(2)、基本风压：Wo =0.60 kN/m2

(3)、风力取值按规范要求考虑。

(4)、地震烈度：8度，设计基本地震加速度值0.30g

(5)、年最大温差：20摄氏度

(6)、建筑结构类型：Du/H的限值=1/300。

三、设计荷载确定原则:

在作用于地下车库雨篷上的各种荷载中，主要有风荷载、地震作用、地下车库雨篷结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等等。在地下车库雨篷的节点设计中通过预留一定的间隙，消除了由各种构件和饰面材料热胀冷缩引起的作用效应。所以，作用于垂直立面地下车库雨篷的荷载主要是风荷载、地震作用，地下车库雨篷平面内主要是地下车库雨篷结构自重，其中风荷载引起的效应最大。

在进行地下车库雨篷构件、连接件和预埋件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时，各分项系数均取1.0，即采用其标准值。

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1、风荷载

根据规范，垂直于地下车库雨篷表面上的风荷载标准值，按下列公式(2.1)计算：

W k = bz ms mz Wo ·(2.1)

式中: W k ---风荷载标准值( KN/m2)；

bz---瞬时风压的阵风系数；

ms---风荷载体型系数；

mz---风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关；按《建筑结构荷载规范》GBJ9取值；

W o---基本风压( KN/m2)。

按规范要求，进行建筑地下车库雨篷构件、连接件和锚固件承载力计算时，风荷载分项系数应取γw= 1.4，即风荷载设计值为：

W= γw W k = 1.4W k ·(2.2)

2、地震作用

地下车库雨篷平面外地震作用标准值计算公式如下：

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qEK =bEamax GkA ·(2.3)

式中, qEK为垂直地下车库雨篷平面的分布水平地震作用；( KN/m2)

bE为地震动力放大系数；

amax为水平地震影响系数最大值；

GkA为单位面积的地下车库雨篷结构自重( KN/m2)。

按规范要求，地震作用的分项系数取γE= 1.3，即地震作用设计值为：

qE= γE qEK = 1.3 qEK ·(2.4)

3、地下车库雨篷结构自重

按规范要求，地下车库雨篷结构自重的分项系数取γG=1.2。

4、荷载组合

按规范要求对作用于地下车库雨篷同一方向上的各种荷载应作最不利组合。对垂直立面上的地下车库雨篷，其平面外的荷载最不利荷载组合为：

WK合=1.0 WK + 0.6 qEK ·(2.5)

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W合 =1.0 W + 0.6 qE ·(2.6)

其中, WK合为组合荷载的标准值( KN/m2)；

W合 为组合荷载的设计值( KN/m2)。

四、挑梁计算

根据鄂尔多斯炜业房地产富庭和苑项目地下车库汽车坡道（一）雨篷工程的建筑结构特点，地下车库雨篷挑梁悬挂在建筑主体结构上。综合考虑地下车库雨篷标高、地下车库雨篷的横向分格宽度、所选挑梁型材、楼层高度以及对挑梁的固定方式，以下列情况最为不利，须作挑梁强度和刚度的校核。

1、部位要素

该处玻璃地下车库雨篷位于主楼，最大计算标高按3.3 m计，地下车库雨篷结构自重Gk/A=500 N/m2，地下车库雨篷横向计算分格宽度B=1518 mm。

2、力学模型

该处每条挑梁通过后置预埋钢板进行连接，最大跨距跨高L=8.50m；采用简支梁力学模型

3、荷载确定

按该处地下车库雨篷横向分格宽度B，取出一个纵向的计算单元，挑梁受均布载作用，荷载

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取最大值(标高最高处的值)，对C类地区，该处风压高度变化系数为：mz=1.13，阵风系数bz=1.77

根据公式(2.1)~(2.6)可得：

WK=1.13×2×1.77×0.30=1.2(KN/m2)

取WK =1.2(KN/m2)

W=1.4WK=1.68(KN/m2)

qEk=3.0×0.08×500/1000

=0.12(KN/m2)

qE=1.3qEK=0.156(KN/m2)

WK合=1.0×1.2+0.6×0.12

=1.272(KN/m2)

W合=1.0×1..68+0.6×0.156

=1.7736(KN/m2)

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从而，作用于挑梁上的线荷载标准值和设计值分别为:

qK=1200/1000×1.072=1.52(N/mm)

q=1200/1000×1.7736=2.12832(N/mm)

4、地下车库雨篷挑梁(CDSL-1)参数:

该处地下车库雨篷的挑梁的横截面参数如下:

横截面主惯性矩： I=4219187 mm4

横截面积： A=1734.749 mm2

弯矩作用方向的净截面抵抗矩： W=58751.5 mm3

横截面静矩： Sz=61454.12 mm3

型材壁厚： t=3.5 mm

强度设计值为： f=85.5N/mm2；

弹性模量为： E=70000 N/mm2。

5、挑梁强度校核

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根据JGJ102-96地下车库雨篷挑梁截面最大应力满足：

smax= NA0 + MgW ≤f

式中： smax ¾ 挑梁中的最大应力 (N/mm2)

N ¾ 挑梁中的拉力设计值 (N)

A0 ¾ 挑梁净截面面积 (mm2)

M ¾ 挑梁弯矩设计值 (N.mm)

g ¾ 塑性发展系数，取为1.05；

W ¾ 弯矩作用方向的净截面抵抗矩；(mm3)

该处挑梁跨中弯矩值最大，为：

M= qL28

=3075393.5(N.mm)

挑梁承受拉力设计值为：

N = 1.2GkA×L×B

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= 1.2×500×3300×1518/1000000

=2448 (N)

则： smax=NA0 + MgW

= 24481734.749 + 3075393.51.05×58751.5

=51.3(N/mm2)

可见：smax ≤ f

所选挑梁的“人”字型强度满足设计要求，无需增加水平横梁支撑。

6、挑梁刚度校核

地下车库雨篷挑梁最大挠度：

umax = 5qkL4384E.I

=5×1.52×34004384×70000×4219187

=8.982(mm)

式中： umax ¾ 挑梁最大挠度；(mm)

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qk ¾ 挑梁承受的标准线荷载；(N/mm)

L ¾ 挑梁长度；(mm)

E ¾ 挑梁材料的弹性模量；(N/mm2)

I ¾ 挑梁横截面主惯性矩；(mm4)

根据规范对挑梁刚度要求， 挑梁的最大允许挠度为[u]=L180 且不大于20mm,

即， [u]=20 mm

可见， umax≤[u]

所选挑梁的刚度满足设计要求。

五、玻璃计算（ 6+6钢化夹胶玻璃）

综合考虑玻璃所处位置的标高、玻璃分格宽度和高度以及玻璃的厚度等因素，以下列情况最为不利，须作玻璃的强度校核。

该处钢化夹胶玻璃位于顶面；标高取为3.3m；地下车库雨篷自重按500N/m2计，垂直于玻璃面的组合荷载设计值为1.7736 kN/m2，组合荷载标准值为1.2721kN/m2，所用玻璃长宽尺寸分别为a=1540mm，b=1518mm，玻璃厚度为6+6 (mm)；玻璃跨中的强度设计值为fg=84 N/mm2。

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1、强度校核：

玻璃板中最大应力

根据《规范》，玻璃在垂直于地下车库雨篷平面的风荷载和地震的作用下，其最大应力按下式计算：

s max = 6.y.W合.a2t2

式中： smax ¾ 玻璃中的最大应力 (N/mm2)

ψ ¾¾ 跨中弯矩系数,0.1046

W合 ¾¾ 组合荷载设计值, kN/m2

a ¾¾ 玻璃短边边长, mm

t ¾¾ 玻璃的厚度, mm

则：smax= 6.y.W合.a2t2

= 6×0.1046×1.7736×92021000×62

=26.17(N/mm2)

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可见：smax ≤ fg

因此所选玻璃跨中的强度满足设计要求。

玻璃中部与边缘温度差产生的温度应力，按下式计算：

s边=0.74.E.a.m1.m2.m3.m4.(TC-TS)£fg边

式中，E¾¾玻璃的弹性模量，取为70000N/mm2；

a¾¾玻璃的线膨胀系数，取为0.00001；

m1¾¾阴影系数，取为1.3；

m3¾¾玻璃面积系数，取为1.0604；

m4¾¾边缘嵌缝材料温度系数，取为0.4；

(TC-TS) ¾¾玻璃中间部分与边缘部分的温度差，取为50℃；

fg边 ¾¾玻璃边缘强度设计值，为19.5N/mm2。

s边=0.74.E.a.m1.m2.m3.m4.(TC-TS)

=0.74×70000×0.00001

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×1.3×1.1×1.0604×0.4×50

=15.7096(N/mm2)

可见，s边 £fg边

因此玻璃由于与边缘温差所产生的应力满足设计要求。

六、结构胶胶形计算

综合考虑地下车库雨篷所处位置的标高、分格宽度和高度等因素，对下列不利处进行结构胶胶形设计(胶厚和胶宽)。

该处玻璃地下车库雨篷位于建筑结构柱上，属玻璃地下车库雨篷；标高为3.3m；风荷载标准值为WK= 1.272kN/m2。年最大温差为DT = 80oC，建筑结构的最大层间变位角为q= 1/267。

玻璃体积密度按gG=2.56吨/米3计，线胀系数为a=0.00001，厚度为t=15mm，垂直安装 ，最大宽高尺寸分别为 1518mm，1383mm。

采用D.C.983结构胶，结构硅酮密封胶短期强度设计值f1=0 .14N/mm2，结构硅酮密封胶长期强度设计值f2= 0.007N/mm2，结构胶完全固化后在温差效应作用下的最大变位承受能力dT=0.15，结构胶完全固化后在地震效应作用下的最大变位承受能力dE=0.4。

1、胶缝宽度

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(1)、风荷载作用所需胶缝宽度：

Cs1=WK.短边2000.f1

=1.272×1200/2000×0.14

= 5.45(mm)

(2)、自重作用所需胶缝宽度：

Cs1=t.gG.a.b2000.(a+b).f2

=6×0.001×10×2.56×1200×1800/2000× (1200+1800)×0.007

=5.93 (mm)

取打胶宽度10mm。

2、胶缝厚度

(1)、温度效应作用所需胶缝厚度：

ts1 =DLdT.(2+dT)

=1.620.1×(2+0 .15)

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= 3.494(mm)

其中, ts1 ¾¾ 温度效应作用所需打胶厚度

DL ¾¾ 玻璃的相对位移量(以长边计)

DL=L×|a铝-a| × DT

=1800×|0.0000235 -0.00001| ×80

=1.62 (mm)

(2)、地震作用所需胶缝厚度：

ts2 =y.b.qdE.(2+dE)

=0.6×1800×1/3000.4×(2+0.4)

=3.76 (mm)

其中，y ¾¾ 胶缝变形折减系数,取0.6

取打胶厚度为12mm。

所以，结构胶胶形设计为：宽度10mm×厚度12mm。

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七、挑梁与支座连接计算

综合考虑地下车库雨篷所处位置的标高、分格尺寸等因素，对下列不利处进行挑梁与支座连接强度设计计算。

该处地下车库雨篷位于主楼，标高取为3.3m，地下车库雨篷自重按GK/A=500N/m2计；设计荷载为W合= 1.7736k N/m2。

地下车库雨篷分格宽度B=1518mm，挑梁的固定方式为双系点，即挑梁左右两侧均与支座连接。

挑梁与支座的连接螺栓：2个M12 。

1、荷载计算

水平荷载：

N1=1.7736×1518×3300×10-3=7236.88(N)

垂直荷载：

N2=1.2×500×1540×3300×10-6=2448(N)

组合荷载：

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N= 7236.8822 + 24482=7638.8(N)

2、螺栓个数计算

每个螺栓的承载力：

NbV=2×p×10.105624×120

=19249.75(N)

n=6117.9 19249.75 =0.317(个)，取2个。

3、局部承受能力校核

挑梁局部承压能力：

NbC=2×2×12×5×120

=28800(N)>6117.9(N)

支座承局部压能力：

NbC=2×2×12×6×320

=92160(N)>6117.9(N)

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可见挑梁与支座的连接设计安全。

八、地下车库雨篷预埋件计算

综合考虑地下车库雨篷所处位置的标高、分格尺寸、预埋件的埋设位置、砼标号等因素，对下列不利处进行预埋件设计计算。

该处地下车库雨篷位于主楼，使用的砼标号为C30，标高取为3.3m，地下车库雨篷自重按500N/m2计；标准组合荷载为WK合=1.2721kN/m2；设计组合荷载为W合=1.7736kN/m2。

垂直剪力为:

V= B×H×1.2GK/A

=1518×3300×10-6×1.2×500

=2448(N)

水平拉力为:

N= B×H×W合

=1518×3300×10-6×1.7736×103

=7236.288(N)

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弯矩为:

M=V.d1+N.d2

=2448×250 +7236.288

=612000(N.mm)

2.膨胀丝最小截面积计算:

当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时,预埋件锚栓按下两式计算,并应大于其最大值：

AS=V ar. aV. fY+ N 0.8 ab. fY+M ar. ab. fY.z

AS= N 0.8 ab. fY+M 0.4 ar. ab. fY.z

式中V¾¾剪力设计值(N);

N¾¾法向压力设计值(N);

M¾¾弯矩设计值(N.mm);

ar ¾¾膨胀丝层数影响系数;

av ¾¾膨胀丝受剪承载力系数;

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ab ¾¾锚板弯曲变形折减系数;

d¾¾膨胀丝直径(mm);

t ¾¾锚板厚度(mm);

z¾¾外层锚栓中心线之间的距离(mm);

fc ¾¾混凝土轴心受压强度设计值15(N/mm2);

fY ¾¾钢栓抗拉强度设计值210(N/mm2);

膨胀丝层数影响系数

ar =1 ；

锚板弯曲变形折减系数

ab=0.6+0.25td ；

=0.6+0.25×8 10

=0.8

膨胀丝受剪承载力系数(aV >0.7时,取0.7)

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aV=(4.0-0.08d)fcfY

=(4.0-0.08×10)15210

=0.8552

从而，取aV=.7

AS=V ar. aV. fY+ N 0.8 ab. fY+M ar. ab. fY.z

=2448 1×0.7×210+ 7236.288 0.8×0.8×210+612000 1×0.8×210×90

=106.22(mm2)

AS= N 0.8 ab. fY+M 0.4 ar. ab. fY.z

=7236.288 0.8×0.8×210 +612000 0.4×1×0.8×210×90

=134.81(mm2)

可见，所需锚栓最小截面积为：134.81(mm2)

3.法向压力校核

按规范要求法向压力N<0.5fc.A，即：

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7236.288 (N)<0.5×15 ×45000 =337500(N)

4.预埋件锚栓确定

选择4f10，锚栓总面积为：

4×p×1024 =314.1593(mm2)> 134.81(mm2)

九、挑梁伸缩缝设计计算

挑梁材料为方管

挑梁在年温差影响下的最大变形量为：

DL =a.DT.L

=0.0000235×80×3380

=6.3544(mm)

其中，a¾¾ 为钢材的线膨胀系数，0.0000235；

DT¾¾年最大温差80℃；

L¾¾ 挑梁最大长度2473mm。

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考虑误差为5mm， 20-5=15mm>DL=6.3544mm

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