ansys计算钢结构玻璃雨篷计算书
ansys计算-钢结构玻璃雨篷计算书
第一部分、雨篷计算
第一章、雨篷面板计算
一、计算说明
玻璃雨篷面板选用TP8+1.14PVB+TP8双钢化夹胶玻璃。
参数如下：
计算标高：4.095 m
玻璃分格： a×b=1.50 ×1.8 m
a：玻璃分最大格短边
b：玻璃最大分格长边
设计地震烈度：8度
地面粗糙度类别：C类
二、荷载计算
1、雨篷构件重量荷载
雨篷钢构件自重由ANSYS有限元计算程序自动加载，这里只计算雨篷玻璃自重。
G AK：玻璃面板自重面荷载标准值
玻璃采用TP8+1.14PVB+TP8钢化夹胶玻璃
G AK=（8+8）×10-3×25.6=0.410 KN/m2
G GK：考虑各种零部件后的雨篷构件自重面荷载标准值
G GK=0.6 KN/m2
G G: 考虑各种零部件后的雨篷构件自重面荷载设计值
自重荷载分项系数：1.2
G G =1.2×G GK
=1.2×0.60
=0.72 KN/m2
2、雪荷载作用
S0: 基本雪压 0.4 KN/m2
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001附表D.4取值
μr:积雪分布系数1.0
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001 表6.2.1第1项取值
S K: 雪荷载标准值 S K=μr×S0 =0.4 KN/m2
S: 雪荷载设计值S =1.4×S K =0.56 KN/m2
3、风荷载作用（负风压）
W K：作用在雨蓬上的风荷载标准值
βgz：瞬时风压的阵风系数， 2.3686
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001表7.5.1条取值μs：风荷载体型系数， -2.0
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001第7.3.3条取值μZ：风荷载高度变化系数，0.74
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001表7.2.1条取值W0：基本风压,0.45 KN/m2
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001附表D.4取值
W K：风荷载标准值
W K =βgzμsμz W0
=2.3686×(-2.0)×0.74×0.45
=-1.5775 KN/m2（方向垂直向上）
W：风荷载设计值
R：风荷载作用效应的分项系数，1.4
W=γ·W k
=1.4×（-1.5775）
=-2.2085 KN/m2
三、荷载效应组合
1、由负风荷载效应控制的组合（向上）
r G: 重力荷载分项系数，《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001第3.2.5条规定：对结构的倾覆、滑移或飘浮验算，应取0.9
r W ：风荷载分项系数
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001第3.2.5条取1.4
ψW：风荷载组合系数
G K：重力荷载标准值
W K：风荷载标准值
组合标准值：
q K =G K+ψW·W K
=0.6+1.0×(-1.5775)
=-0.9775 KN/m2
组合设计值：
q =r G G K+ψW·r W·W K
=0.9×0.6+1.0×1.4×（-1.5775）
=-1.6685 KN/m2
2、由自重荷载效应控制的组合（向下）
r G: 重力荷载分项系数
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001规定取1.35
r s：雪荷载分项系数
按《建筑结构荷载规范》（2006版）GB50009-2001第3.2.5条取1.4
ψs：雪荷载组合系数
G K：重力荷载标准值
S K：雪荷载标准值 S K=μr×S0 =0.4 KN/m2
荷载组合：
雨篷活荷载按q活 =0.5 KN/m2计算，活荷载大于雪荷载，验算时取恒载+活载载。
标准值 q K=ψG G K+ψ活·q活k
=1.0×0.60+1.0×0.5
=1.10 KN/m2
设计值 q=ψG r G G K+ψ活 r活 q活k
=1.0×1.35×0.60+1.0×1.4×0.5
=1.51 KN/m2
经过以上计算得知，作用在雨篷上的荷载组合后分为荷载向上和荷载向下两种情况，需要计算雨篷构件在垂直向上风荷载控制的组合设计值作用下的强度和垂直向下风荷载控制的标准值作用下的挠度。
第二章、雨篷钢结构构件计算
一、计算说明
雨篷钢结构采用拉杆式，工字钢梁刚接在主体钢结构上外侧悬挑；钢梁选用100×(200-100)×8×6的工字钢，次龙骨选用Φ50×2圆钢管，拉杆Φ50×2圆钢管。雨篷钢结构计算采用有限元程序ANSYS和手算检验相结合的计算方法，程序自动加载雨篷钢构件的自重荷载，根据最不利原则，计算钢结构在风荷载效应控制的荷载组合作用下的强度和挠度。
雨篷钢结构图二、雨篷钢结构ANSYS计算
挠度计算荷载图
应力计算荷载图
作用在雨篷上的荷载组合后分为荷载向上和荷载向下两种情况，需要计算雨篷构件在垂直向上风荷载控制的组合设计值作用下的强度和垂直向下风荷载控制的标准值作用下的挠度。
强度计算 q =r G G K+ψW·r W·W K
=2.3686×(-2.0)×0.74×0.45=-1.5775 KN/m2 (垂直向上) 挠度计算 q K=ψG G K+ψ活·q活k
=1.0×0.60+1.0×0.5=1.10 KN/m2
三、雨篷钢结构强度校核
1、雨篷钢结构应力
应力计算结果云图2、主龙骨100×(200-100)×8×6的工字钢校核
根据ANSYS的计算结果显示:
主龙骨应力计算结果云图
σ= N/mm2＜215 N/mm2 由图可知,主龙骨最大的100.131
主龙骨构件强度满足设计要求。
3、次龙骨Φ50×2圆钢管校核
根据ANSYS的计算结果显示:
次龙骨应力计算结果云图
σ= N/mm2＜215 N/mm2 由图可知,次龙骨最大的135.611
次龙骨构件强度满足设计要求。
4、拉杆Φ50×2 圆钢管校核
根据ANSYS的计算结果显示:
拉杆应力计算结果云图
σ= N/mm2＜215 N/mm2
由图可知,拉杆最大的51.688
拉杆构件强度满足设计要求。
三、雨篷挠度计算
1、雨篷钢结构挠度位移
雨篷在自重荷载效应作用下，采用软件计算得出结构体系的最大挠度,根据ANSYS的计
算结果显示:
挠度位移计算结果云图
u=10.155mm
u=10.155 mm ≤L/250=3265/250=13.06 mm。
雨篷挠度设计满足要求。
2、主龙骨100×(200-100)×8×6的工字钢校核
根据ANSYS的计算结果显示:
主龙骨挠度位移计算结果云图
u=10.155mm
u=10.155 mm ≤L/250=3265/250=13.06 mm。
主龙骨挠度设计满足要求。
3、次龙骨Φ50×2圆钢管校核
根据ANSYS的计算结果显示:
次龙骨挠度位移计算结果云图u=9.419mm
u=11.812 mm ≤L/250=17870/250=71.48 mm。
次龙骨挠度设计满足要求。
4、拉杆Φ50×2 圆钢管校核
根据ANSYS的计算结果显示:
拉杆挠度位移计算结果云图
u=0.05mm
u=0.05 mm ≤L/250=2702/250=10.808 mm。
拉杆挠度设计满足要求。
第四章、钢结构连接处焊缝计算
根据钢结构设计规范,此钢结构连接处的焊缝为直角焊缝,焊条为E43型,手工焊。根据《钢结构设计规范》GB50017-2003规定, 焊脚尺寸现取h f1 =8 mm, h f2 =6 mm。下图为钢结构连接图和焊缝有效截面图。
根据ANSYS 计算可知:V=8911.2 N M=0.17e8 N.mm(详见后面的ANSYS 计算结果输出) 全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为:
Iw=2×4.2×1683/12 + 2×100×5.6×8.8
2
+4×47×5.6×86.82=11337923.07 mm
4 翼缘焊缝的最大应力: 1×2f M h Iw σ=80.1710105.6×11337923.07
2?= =158.34 N/mm 2 ＜f ×w
f f β=1.22×160=195 N/mm 2 腹板焊缝中由于弯矩M 引起的最大应力:
2
21×f f h h σσ==158.34×84/105.6=125.95 N/mm 2
由于剪力V 在腹板焊缝中产生的平均剪应力:
22()
f e w V h l τ=∑=8911.2/(2×0.7×6×168)=6.31 N/mm 2
则腹板焊缝的强度(A 点为设计控制点)为
f σ2＜w f f =160 N/mm 2 w f f :角焊缝强度设计值(现取160 N/mm 2)
f β:正面角焊缝的强度增大系数(现取1.22)
h :上下翼缘有效截面最外纤维之间的距离
2h :腹板焊缝的实际长度
f h :角焊缝的焊角尺寸
e h :焊缝有效厚度 w l :焊缝的计算长度
e2w2h l :腹板焊缝的有效截面积
w I :全部焊缝有效截面积对中和轴的惯性矩
经上面计算,钢结构连接处的焊缝满足《钢结构设计规范》GB50017-2003要求.
第五章、ANSYS 计算结果输出
一、雨篷计算结果
1、雨篷钢结构ANSYS 挠度计算结果:
PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE
***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****
LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE UX UY UZ USUM
1 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
2 -0.98144E-01 0.6813
3 -4.2068 4.2627
3 -0.85833E-03 0.51540E-02-0.34963E-01 0.35351E-01
4 -0.33755E-02 0.20015E-01-0.1255
5 0.12718
5 -0.74112E-02 0.43829E-01-0.26910 0.27275
6 -0.12784E-01 0.75840E-01-0.46215 0.46851
7 -0.19347E-01 0.11530 -0.69919 0.70889
8 -0.26980E-01 0.16144 -0.97890 0.99249
9 -0.35467E-01 0.21353 -1.2981 1.3160
10 -0.44530E-01 0.27080 -1.6524 1.6750
11 -0.53812E-01 0.33251 -2.0370 2.0647
12 -0.62856E-01 0.39790 -2.4454 2.4783
13 -0.71708E-01 0.46622 -2.8664 2.9049
14 -0.80680E-01 0.53674 -3.3018 3.3461
15 -0.89577E-01 0.60869 -3.7495 3.7996
23 -0.11708 0.83104 -5.3810 5.4461
24 -0.10812 0.75618 -4.7939 4.8544
26 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
27 -0.28735E-01 0.38422 -0.57888 0.69538
28 -0.19272E-02 0.16426E-02-0.15594E-01 0.15799E-01
29 -0.43208E-02 0.66833E-02-0.48136E-01 0.48790E-01
30 -0.70257E-02 0.15265E-01-0.89913E-01 0.91470E-01
31 -0.99726E-02 0.27530E-01-0.14189 0.14488
32 -0.13043E-01 0.43621E-01-0.20198 0.20704
33 -0.16088E-01 0.63682E-01-0.26753 0.27547
34 -0.18926E-01 0.87854E-01-0.33560 0.34743
35 -0.21330E-01 0.11628 -0.40250 0.41950
36 -0.23015E-01 0.14911 -0.46405 0.48796
37 -0.23628E-01 0.18648 -0.51500 0.54823
38 -0.23681E-01 0.22853 -0.54378 0.59032
39 -0.24213E-01 0.27541 -0.56022 0.62472
40 -0.25695E-01 0.32726 -0.56956 0.65739
48 -0.31691E-01 0.53334 -0.64795 0.83982
49 -0.31226E-01 0.45878 -0.61340 0.76663
51 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
52 -0.17997 0.97922E-01 -7.5474 7.5502
53 -0.15340E-02 0.19203E-02-0.61726E-01 0.61775E-01
***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****
LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES NODE UX UY UZ USUM
54 -0.59985E-02 0.71795E-02-0.22169 0.22189
55 -0.13147E-01 0.15140E-01-0.47524 0.47567
56 -0.22661E-01 0.25164E-01-0.81627 0.81697
57 -0.34300E-01 0.36611E-01 -1.2347 1.2357
58 -0.47896E-01 0.48843E-01 -1.7291 1.7305
59 -0.63106E-01 0.61220E-01 -2.2945 2.2962
60 -0.79490E-01 0.73099E-01 -2.9241 2.9261
61 -0.96473E-01 0.83839E-01 -3.6101 3.6123
62 -0.11332 0.92797E-01 -4.3422 4.3446
63 -0.13005 0.99330E-01 -5.1028 5.1054
64 -0.14702 0.10279 -5.8937 5.8965
65 -0.16384 0.10254 -6.7106 6.7133
73 -0.21482 0.10977 -9.6994 9.7024
74 -0.19841 0.10385 -8.6234 8.6263
76 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
77 -0.17998 0.63927 -7.5565 7.5856
78 -0.15287E-02 0.53203E-02-0.61808E-01 0.62055E-01
79 -0.59918E-02 0.20545E-01-0.22199 0.22302
80 -0.13142E-01 0.44749E-01-0.47588 0.47816
81 -0.22662E-01 0.77007E-01-0.81736 0.82130
82 -0.34309E-01 0.11639 -1.2363 1.2423
83 -0.47915E-01 0.16198 -1.7315 1.7397
84 -0.63137E-01 0.21285 -2.2976 2.3083
85 -0.79532E-01 0.26808 -2.9280 2.9414
86 -0.96526E-01 0.32674 -3.6149 3.6309
87 -0.11339 0.38791 -4.3479 4.3667
88 -0.13011 0.45066 -5.1095 5.1310
89 -0.14708 0.51409 -5.9013 5.9255
90 -0.16389 0.57726 -6.7190 6.7457
98 -0.21486 0.76435 -9.7101 9.7425
99 -0.19844 0.70181 -8.6333 8.6641
101 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
102 -0.34308E-01 0.56345 -0.76517 0.95086
103 -0.20904E-02-0.99648E-03-0.17858E-01 0.18007E-01
104 -0.48183E-02-0.26116E-02-0.57923E-01 0.58182E-01
105 -0.79709E-02-0.31064E-02-0.11603 0.11634
106 -0.11287E-01-0.74134E-03-0.18702 0.18736
***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****
LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE UX UY UZ USUM
107 -0.14611E-01 0.62240E-02-0.26204 0.26252
108 -0.17899E-01 0.19531E-01-0.34160 0.34262
109 -0.20977E-01 0.40920E-01-0.42295 0.42544
110 -0.23634E-01 0.72136E-01-0.50261 0.50831
111 -0.25605E-01 0.11492 -0.57670 0.58860
112 -0.26559E-01 0.17102 -0.64030 0.66327
113 -0.27038E-01 0.24217 -0.68222 0.72444
114 -0.28118E-01 0.33013 -0.71280 0.78604
115 -0.30319E-01 0.43664 -0.73784 0.85790
123 -0.38030E-01 0.89097 -0.88425 1.2559
124 -0.37182E-01 0.72721 -0.82469 1.1002
126 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
127 -0.17635 0.47927E-01 -7.3995 7.4017
128 -0.15133E-02 0.17444E-02-0.60756E-01 0.60800E-01
129 -0.59062E-02 0.64485E-02-0.21808 0.21825
130 -0.12933E-01 0.13439E-01-0.46732 0.46769
131 -0.22276E-01 0.22043E-01-0.80240 0.80301
132 -0.33699E-01 0.31584E-01 -1.2133 1.2141
133 -0.47034E-01 0.41389E-01 -1.6986 1.6997
134 -0.61944E-01 0.50780E-01 -2.2533 2.2548
135 -0.77993E-01 0.59081E-01 -2.8709 2.8726
136 -0.94615E-01 0.65612E-01 -3.5435 3.5454
137 -0.11109 0.69696E-01 -4.2610 4.2630
138 -0.12742 0.70651E-01 -5.0060 5.0081
139 -0.14403 0.67797E-01 -5.7804 5.7826
140 -0.16050 0.60450E-01 -6.5801 6.5823
148 -0.21053 0.44493E-01 -9.5079 9.5104
149 -0.19445 0.46210E-01 -8.4537 8.4561
151 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
152 -0.18393 0.63168 -7.7088 7.7368
153 -0.15550E-02 0.52005E-02-0.62777E-01 0.63011E-01
154 -0.60959E-02 0.20095E-01-0.22561 0.22659
155 -0.13375E-01 0.43795E-01-0.48384 0.48600
156 -0.23073E-01 0.75410E-01-0.83131 0.83505
157 -0.34947E-01 0.11405 -1.2579 1.2636
158 -0.48825E-01 0.15883 -1.7623 1.7701
159 -0.64361E-01 0.20887 -2.3392 2.3494
***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****
LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE UX UY UZ USUM
160 -0.81109E-01 0.26326 -2.9819 2.9946
161 -0.98487E-01 0.32114 -3.6825 3.6978
162 -0.11575 0.38161 -4.4305 4.4484
163 -0.13290 0.44378 -5.2082 5.2288
164 -0.15028 0.50677 -6.0172 6.0404
165 -0.16748 0.56970 -6.8528 6.8785
173 -0.21952 0.75815 -9.9089 9.9403
174 -0.20274 0.69492 -8.8088 8.8385
176 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
177 -0.34408E-01 0.47247 -0.73454 0.87405
178 -0.21066E-02-0.25330E-02-0.17544E-01 0.17851E-01
179 -0.48362E-02-0.83749E-02-0.56802E-01 0.57620E-01
180 -0.79776E-02-0.15305E-01-0.11363 0.11494
181 -0.11271E-01-0.21101E-01-0.18292 0.18447
182 -0.14564E-01-0.23542E-01-0.25582 0.25732
183 -0.17814E-01-0.20403E-01-0.33293 0.33403
184 -0.20852E-01-0.94633E-02-0.41154 0.41217
185 -0.23471E-01 0.11503E-01-0.48824 0.48894
186 -0.25411E-01 0.44720E-01-0.55923 0.56159
187 -0.26350E-01 0.92412E-01-0.61969 0.62710
188 -0.26836E-01 0.15681 -0.65856 0.67751
189 -0.27960E-01 0.24013 -0.68633 0.72766
190 -0.30255E-01 0.34461 -0.70897 0.78887
198 -0.38081E-01 0.81725 -0.85046 1.1801
199 -0.37257E-01 0.64486 -0.79248 1.0224
201 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
202 -0.17068 0.32869E-01 -7.1757 7.1779
203 -0.14794E-02 0.18587E-02-0.59321E-01 0.59369E-01
204 -0.57625E-02 0.68376E-02-0.21272 0.21290
205 -0.12604E-01 0.14178E-01-0.45555 0.45595
206 -0.21690E-01 0.23121E-01-0.78177 0.78242
207 -0.32784E-01 0.32904E-01 -1.1814 1.1823
208 -0.45724E-01 0.42768E-01 -1.6531 1.6542
209 -0.60176E-01 0.51950E-01 -2.1919 2.1934
210 -0.75714E-01 0.59686E-01 -2.7914 2.7930
211 -0.91780E-01 0.65212E-01 -3.4438 3.4457
212 -0.10766 0.67764E-01 -4.1393 4.1412
***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****
LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE UX UY UZ USUM
213 -0.12340 0.66573E-01 -4.8606 4.8626
214 -0.13940 0.60873E-01 -5.6098 5.6119
215 -0.15532 0.49895E-01 -6.3833 6.3854
223 -0.20383 0.18650E-01 -9.2165 9.2188
224 -0.18827 0.25759E-01 -8.1961 8.1983
226 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
227 -0.18524 0.60460 -7.7577 7.7834
228 -0.15667E-02 0.49751E-02-0.63089E-01 0.63304E-01
229 -0.61358E-02 0.19225E-01-0.22678 0.22768
230 -0.13460E-01 0.41899E-01-0.48640 0.48839
231 -0.23218E-01 0.72149E-01-0.83581 0.83924
232 -0.35168E-01 0.10912 -1.2649 1.2701
233 -0.49138E-01 0.15197 -1.7722 1.7794
234 -0.64778E-01 0.19985 -2.3526 2.3620
235 -0.81643E-01 0.25191 -2.9993 3.0109
236 -0.99147E-01 0.30730 -3.7042 3.7183
237 -0.11655 0.36518 -4.4571 4.4735
238 -0.13383 0.42469 -5.2400 5.2589
239 -0.15135 0.48500 -6.0545 6.0757
240 -0.16868 0.54525 -6.8958 6.9194
248 -0.22106 0.72755 -9.9727 10.002
249 -0.20416 0.66607 -8.8652 8.8925
251 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
252 -0.55513E-01 0.50005 -0.86829 1.0035
253 -0.22183E-02 0.33904E-03-0.14967E-01 0.15135E-01
254 -0.49814E-02 0.21413E-02-0.48654E-01 0.48956E-01
255 -0.81133E-02 0.64004E-02-0.97616E-01 0.98162E-01
256 -0.11398E-01 0.14111E-01-0.15759 0.15863
257 -0.14738E-01 0.26266E-01-0.22071 0.22275
258 -0.18154E-01 0.43862E-01-0.28872 0.29259
259 -0.21559E-01 0.67894E-01-0.36022 0.36720
260 -0.24844E-01 0.99358E-01-0.43346 0.44539
261 -0.27874E-01 0.13925 -0.50643 0.52597
262 -0.30476E-01 0.18857 -0.57660 0.60742
263 -0.33389E-01 0.24831 -0.63548 0.68308
264 -0.37939E-01 0.31947 -0.69676 0.76745
265 -0.44959E-01 0.40305 -0.77012 0.87037