一、
采光頂荷載計算
1.
玻璃采光頂的荷載作用說明：
玻璃采光頂承受的荷載包括：自重、
風荷載、
雪荷載以及
活荷載。
(1)自重。包括玻璃、
桿件、
連接件、附件等的自重，可以按照以下值估算：
當采用單層玻璃（
陽光板）時： 取400N/m2；
當采用
中空及
夾層玻璃時： 取500N/m2；
(2)風荷載。是垂直作用于采光頂表面的荷載，按GB50009采用；
(3)雪荷載。是指采光頂水平投影面上的雪荷載，按GB50009采用；
(4)活荷載。是指采光頂水平投影面上的活荷載，按GB50009，對不上人屋面可按500N/m2采用；
在實際工程中，對上面的幾種荷載，考慮最不利組合，且雪荷載與活荷載不同時考慮。
分項系數(shù)按以下參數(shù)取值：
永久荷載分項系數(shù)取：γg：1.2
風荷載的分項系數(shù)取：γw：1.4
雪荷載的分項系數(shù)取：γs：1.4
活荷載的分項系數(shù)取：γh：1.4
組合值系數(shù)為：
永久
荷載組合值系數(shù)取：ψg：1.0
風荷載的組合值系數(shù)取：ψw：0.6
雪荷載的組合值系數(shù)取：ψs：0.7
活荷載的組合值系數(shù)取：ψh：0.7
2.風荷載
標準值計算：
按
建筑結構荷載規(guī)范(
GB50009-2001)計算：
wk=βgzμzμsw0 ……7.1.1-2
[GB50009-2001]
上式中：
wk：作用在采光頂上的風荷載標準值( kN/m2)；
Z：計算點
標高：6m；
βgz：瞬時
風壓的
陣風系數(shù)；
根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算:
βgz=K(1+2μf)
其中K為地區(qū)粗糙度調(diào)整系數(shù)，μf為脈動系數(shù)
A類場地: βgz=0.92×(1+2μf) 其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12
B類場地: βgz=0.89×(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)-0.16
C類場地: βgz=0.85×(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)-0.22
D類場地: βgz=0.80×(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3
對于B類地區(qū)，6m高度處瞬時風壓的陣風系數(shù)：
βgz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.22))= 1.857
μz：風壓高度變化系數(shù)；
根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算:
A類場地: μz=1.379×(Z/10)0.24
當Z>300m時，取Z=300m，當Z<5m時，取Z=5m；
B類場地: μz=(Z/10)0.32
當Z>350m時，取Z=350m，當Z<10m時，取Z=10m；
C類場地: μz=0.616×(Z/10)0.44
當Z>400m時，取Z=400m，當Z<15m時，取Z=15m；
D類場地: μz=0.318×(Z/10)0.60
當Z>450m時，取Z=450m，當Z<30m時，取Z=30m；
對于B類地區(qū)，6 m高度處風壓高度變化系數(shù)：
B類：μzB=1.000×(Z/10)0.32= 0.849
μs：風荷載體型系數(shù)，根據(jù)計算點體型位置取0.267；
w0：
基本風壓值( kN/m2)，根據(jù)現(xiàn)行<<建筑結構荷載規(guī)范>>
GB50009-2001附表D.4(全國基本風壓分布圖)中數(shù)值采用，按重現(xiàn)期50年，洛陽地區(qū)取0.4 kN/m2；
wk=βgzμzμsw0
=1.857×0.849×0.267×0.4
=0.168 kN/m2
2.風
荷載設計值計算：
w：作用在采光頂上的風荷載設計值( kN/m2)；
wk：作用在采光頂上的風荷載標準值( kN/m2)；
w=1.4×wk
=1.4×0.168
=0.235 kN/m2
3.雪荷載標準值計算：
Sk：作用在采光頂上的雪荷載標準值( kN/m2)
S0：
基本雪壓，根據(jù)現(xiàn)行<<建筑結構荷載規(guī)范>>
GB50009-2001取值，洛陽地區(qū)50年一遇最大積雪的自重: 0.35kN/m2.
μr：屋面積雪分布系數(shù)，按表6.2.1
[GB50009-2001]，為0.4。
根據(jù)<<建筑結構荷載規(guī)范>>
GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷載標準值為：
Sk=μr×S0
=0.4×0.35
=0.14 kN/m2
4.雪荷載設計值計算：
S：雪荷載設計值( kN/m2)；
S=1.4×Sk
=1.4×0.14
=0.196kN/m2
5.采光頂
構件自重荷載設計值：
G：采光頂構件自重荷載設計值( kN/m2)；
Gk：采光頂結構平均自重取0. 4 kN/m2；
G=1.2×Gk
=1.2×0. 4
=0.48 kN/m2
6.采光頂坡面活荷載設計值：
Q：采光頂坡面活荷載設計值( kN/m2)；
Qk：采光頂坡面活荷載標準值取：400N/m2
Q=1.4×Qk
=1.4×400/1000000
=0.56 kN/m2
7.選取計算
荷載組合：
雪荷載與活荷載不同時考慮，按上面的計算結果，在本工程中取自重、活荷載和風荷載組合：
第一
可變荷載為：活荷載
第二可變荷載為：風荷載
所以，組合值系數(shù)依次為：
永久荷載組合值系數(shù)取：ψg：1.0
風荷載的組合值系數(shù)取：ψw：0.6
雪荷載的組合值系數(shù)取：ψs：0
活荷載的組合值系數(shù)取：ψh：1
二、拋物線形采光頂桿件計算
基本參數(shù)：
1：采光頂跨度：L=8100mm；
2：采光頂拱高：h=3800mm；
3：采光頂分格寬度：B=1200mm；
拋物線形采光頂?shù)臈U件設計計算，應采用雙鉸拱分析
內(nèi)力（可近似采用三鉸拱分析），并按壓彎構件驗算
截面強度。
計算模型如下：
1.桿件荷載計算：
(1)參數(shù)計算：
α：計算截面處桿件與水
平面的夾角：
L：采光頂跨度(mm)；
h：采光頂拱高(mm)；
tanα=4h/L
α=61.957°
Ls：拋物線的弧長；
Ls=(L2+3×h2)0.5
=14535mm
(2)荷載計算：
計算取自重和風荷載設計值組合。
qA：作用在采光頂表面的荷載設計值組合(MPa)；
q：作用在采光頂桿件上的
線荷載設計值組合(N/mm)；
qA=0.48×14535/8100+0.6×0.168×14535/8100
=1.163 kN/m2
q=qA×B
=1.163×1200/1000
=1.396kN/m
2.桿件的強度計算：
校核依據(jù)：
σ=N/A+M/λW≤f
本工程采用Q235
不銹鋼鋼管（組合）
（截面面積 271 mm，
截面抵抗矩15150 mm2）
驗算截面處的受力分析：
Mc0：跨中
彎矩(N•mm)；
H：推力(N)；
Mc0=qL2/8
=1.396×8.12/8
=11.449kN•m
H=Mc0/h
=11.449/3.8
=3.013 m
V0：驗算截面的代梁剪力(N)；
V0=qL/2
=1.396×8.1/2
=5.654kN
N0：驗算截面軸力(N)；
N0=-V0sinα-Hcosα
=-5.654×0.767-3.013×0.641
=-6.268kN
驗算截面處的強度計算：
σ：計算截面的強度計算值(MPa)；
f：選擇的
龍骨材料的
強度設計值(MPa)；
A：選取材料的截面面積(mm2)；
W：選取材料的截面抗彎矩(mm3)；
σ=N0/A+Mc0/λW
=6.268*1000/271+11.449*100000/1.05/15150
=98.7N/MM2≤f=215N/MM2(Q235)
所以，材料的強度滿足設計要求！
