一、設(shè)計(jì)依據(jù)

1.1規(guī)范
1.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001
2.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003
3.鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50429-2007
4.冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范
5.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范

1.2材料力學(xué)性能
1.2.1鋼材
碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235-B
重力密度ρ=78.5 kN/m3
彈性模量 E=2.06×10^5N/mm2
線膨脹系數(shù)α=1.2×10-5
泊松比 ν=0.3
抗拉/壓/彎強(qiáng)度 fs=215 N/mm2
抗剪強(qiáng)度 fsv=125 N/mm2
端面承壓強(qiáng)度 fsce=325 N/mm2

二、設(shè)計(jì)過(guò)程

1、荷載組合中風(fēng)荷載確定過(guò)程。
(1)Wk=βz*Ms*Mz*W0
Wk-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2），βz-高度z處的風(fēng)振系數(shù)，Ms-風(fēng)荷載體型系數(shù)，Mz-風(fēng)壓高度變化系數(shù)，W0-基本風(fēng)壓(kN/m2)。
注：基本風(fēng)壓應(yīng)按本規(guī)范附錄D.4 中附表D.4 給出的50 年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于0.3kN/m2。風(fēng)荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)可分別取0.6、0.4 和0。
全國(guó)各站臺(tái)重現(xiàn)期為10 年、50 年和100 年的雪壓和風(fēng)壓值見附表D.4
風(fēng)振系數(shù)取值為1。
風(fēng)荷載體型系數(shù)如下表：

根據(jù)組件與地面所成角度，插入法計(jì)算風(fēng)荷載體型系數(shù)a＝15
正風(fēng)壓荷載體型系數(shù)μs＝1.325 (根據(jù)GB50009-2001 表7.3.1)
負(fù)風(fēng)壓荷載體型系數(shù)μs＝-1.325 (根據(jù)GB50009-2001表7.3.1)
風(fēng)壓高度變化系數(shù)：

地面粗糙度類別 : B
Mz=1
地貌描述 :
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)和城市郊區(qū)
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)
基本風(fēng)壓:
Wo=ρVo2/2
Wo-基本風(fēng)壓，ρ-空氣密度，Vo-平均50年一遇的基本風(fēng)速m/s。

使用風(fēng)杯式測(cè)風(fēng)儀時(shí)，必須考慮空氣密度受溫度、氣壓影響的修正，可按下述公式確定空氣密度:

（t/m3）
t-空氣溫度（oC），P-氣壓（Pa），e-水氣壓(Pa)。
根據(jù)所在地的海拔高度z(m)按下述公式近似估算空氣密度:
=0.00125e-0.0001z（t/m3）
z—風(fēng)速儀實(shí)際高度(m).

2、荷載組合

?

3.梁的彎曲強(qiáng)度計(jì)算

計(jì)算組合截面形心坐標(biāo)公式：

根據(jù)截面形心，求出慣性矩：

平行移軸公式：

根據(jù)公式бmax=Mmax×Ymax/Iz 校核正應(yīng)力強(qiáng)度
Mmax表示最大壓力，Ymax表示形心最大距離，Iz表示慣性矩

撓度計(jì)算：
均布荷載下的最大撓度在梁的跨中,其計(jì)算公式:
Ymax = 5ql^4/(384EI).
式中: Ymax 為梁跨中的最大撓度(mm).
q 為均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kn/m).
E 為鋼的彈性模量,對(duì)于工程用結(jié)構(gòu)鋼,E = 2100000 N/mm^2.
I 為鋼的截面慣矩,可在型鋼表中查得(mm^4).

跨間等間距布置三個(gè)相等的集中荷載下的最大撓度,其計(jì)算公式:
Ymax = 6.33pl^3/(384EI).
式中: Ymax 為梁跨中的最大撓度(mm).
p 為各個(gè)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和(kn).
E 為鋼的彈性模量,對(duì)于工程用結(jié)構(gòu)鋼,E = 2100000 N/mm^2.
I 為鋼的截面慣矩,可在型鋼表中查得(mm^4).

三、風(fēng)荷載
基本風(fēng)壓:
WP=ro*v2/2=1.225×242/2=352.8N/m2
其中WP為風(fēng)壓、ro為空氣密度kg/m3、v為風(fēng)速m/s
風(fēng)荷載取值為0.353KN/m2
高度z處的風(fēng)振系數(shù):結(jié)構(gòu)高寬比小于1.5,所以本工程高度處的風(fēng)振系數(shù)βz =1.0
(根據(jù)GB50009-2001，表7.2.1）
μz =1
結(jié)構(gòu)體形類別: 斜坡面，組件與地面的角度θ＝15度
正風(fēng)壓荷載體型系數(shù)μs＝1.325 (根據(jù)GB50009-2001 表7.3.1)
負(fù)風(fēng)壓荷載體型系數(shù)μs＝-1.325 (根據(jù)GB50009-2001表7.3.1)

作用在組件上的順風(fēng)風(fēng)荷載Wk1 = βz×μz×μs1×Wo = 1×1×1.325×0.353=0.47KN/m2
S=1.954x0.982x42=80.6m2
標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)荷載F=0.47x1000x80.6=37882N
垂直于組件的風(fēng)荷載F1=37.882×cos75°=9.8KN
組件單重：23kg
組件總重：23×42=966kg
組件自重：G=996×9.8=9.47KN
垂直于斜梁、橫梁的自重：G1=9.47×cos15°=9.15KN
支架的計(jì)算應(yīng)考慮組合效應(yīng)：載荷=1.2G1+1.4F1 (G是恒載，如重力；F是可變載荷，如風(fēng)載等)
F總=1.2×9.15+1.4×9.8=24.7KN
斜梁強(qiáng)度校核:
正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算：бmax=Mmax×Ymax/Iz=472000×21.9/111500=92.7Mpa＜215Mpa；組件斜梁強(qiáng)度滿足要求
橫梁強(qiáng)度校核：
正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算：бmax=Mmax×Ymax/Iz=636600×18.4/115900=101Mpa＜215Mpa；組件梁強(qiáng)度滿足要求
撓度計(jì)算：
均布荷載作用下的撓度：Ymax=5ql^4/(384EI)=5×0.119×2950^4/（384×206000×132700）=4.3mm；
集中荷載作用下的撓度：Ymax=6.33Pl^3/(384EI)=6.33×0.339×10^3×2950×10^3/(384×206000×132700)=5.2mm
Ymax=4.3+5.2=9.5mm
撓度允許值=2950/250=11.8mm，撓度小于允許值，組件梁剛度滿足要求
前立柱強(qiáng)度校核：
Ix=2.2cm μ=0.7 λ=μl/i=0.7×86.8/2.2=27.6
查表 ψ=0.924 ψ「σ」=0.924×215=199Mpa
σ=P/A=1490/564=2.65Mpa＜ψ「σ」
滿足要求
后立柱強(qiáng)度校核:
Ix=2.2cm μ=0.7 λ=μl/i=0.7×154.4/2.2=49
查表 ψ=0.833 ψ「σ」=0.833×215=180Mpa
σ=P/A=1490/564=2.65Mpa＜ψ「σ」?jié)M足要求