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一、设计依据
1.1规范
1.建筑结构荷载规范GB50009-2001
2.钢结构设计规范GB50017-2003
3.铝合金结构设计规范GB50429-2007
4.冷弯薄壁型钢结构技术规范
5.建筑抗震设计规范
1.2材料力学性能
1.2.1钢材
碳素结构钢 Q235-B
重力密度ρ=78.5 kN/m3
弹性模量 E=2.06×10^5N/mm2
线膨胀系数α=1.2×10-5
泊松比ν=0.3
抗拉/压/弯强度fs=215 N/mm2
抗剪强度 fsv=125N/mm2
端面承压强度 fsce=325N/mm2
设计过程：
1、荷载组合中风荷载确定过程。
(1) Wk=βz*Ms*Mz*W0
根据组件与地面所成角度，插入法计算风荷载体型系数
a＝15
正风压荷载体型系数μs＝1.325 (根据GB50009-2001 表7.3.1)
负风压荷载体型系数μs＝-1.325 (根据GB50009-2001表7.3.1)
风压高度变化系数：
地面粗糙度类别: B
Mz=1
地貌描述 :
A类, 指近海海面和海岛,海岸,湖岸及沙漠地区。
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市区
D 类，指有密集建筑群且房屋较高的城市市区
基本风压:
Wo-基本风压，ρ-空气密度，Vo-平均50年一遇的基本风速m/s。
使用风杯式测风仪时，必须考虑空气密度受温度、气压影响的修正，可按下述公式确定空气密度:
t-空气温度（oC），P-气压（Pa），e-水气压(Pa)。
根据所在地的海拔高度z(m)按下述公式近似估算空气密度:
z—风速仪实际高度(m).
2、荷载组合
3.梁的弯曲强度计算
计算组合截面形心坐标公式：
根据截面形心，求出惯性矩
平行移轴公式：
根据公式бmax=Mmax×Ymax/Iz 校核正应力强度
Mmax表示最大压力，Ymax表示形心最大距离，Iz表示惯性矩
挠度计算：
均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式:
Ymax= 5ql^4/(384EI).
式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).
q为均布线荷载标准值(kn/m).
E为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E= 2100000 N/mm^2.
I为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).
跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式:
Ymax =6.33pl^3/(384EI).
式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).
p 为各个集中荷载标准值之和(kn).
E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E= 2100000 N/mm^2.
I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).
风荷载
基本风压:
WP=ro*v²/2=1.225×24²/2=352.8N/m²
其中WP为风压、ro为空气密度kg/m³、v为风速m/s
风荷载取值为0.353KN/m2
高度z处的风振系数:结构高宽比小于1.5,所以本工程高度处的风振系数βz=1.0
(根据GB50009-2001，表7.2.1）
μz=1
结构体形类别: 斜坡面，组件与地面的角度θ＝15度
正风压荷载体型系数μs＝1.325(根据GB50009-2001表7.3.1)
负风压荷载体型系数μs＝-1.325(根据GB50009-2001表7.3.1)
作用在组件上的顺风风荷载Wk1 = βz×μz×μs1×Wo = 1×1×1.325×0.353=0.47KN/m2
S=1.954x0.982x42=80.6m2
标准风荷载F=0.47x1000x80.6=37882N
垂直于组件的风荷载F1=37.882×cos75°=9.8KN
组件单重：23kg
组件总重：23×42=966kg
组件自重：G=996×9.8=9.47KN
垂直于斜梁、横梁的自重：G1=9.47×cos15°=9.15KN
支架的计算应考虑组合效应：载荷=1.2G1 1.4F1(G是恒载，如重力；F是可变载荷，如风载等)
F总=1.2×9.15 1.4×9.8=24.7KN
斜梁强度校核:
正应力强度计算：бmax=Mmax×Ymax/Iz=472000×21.9/111500=92.7Mpa＜215Mpa；组件斜梁强度满足要求
横梁强度校核：
正应力强度计算：бmax=Mmax×Ymax/Iz=636600×18.4/115900=101Mpa＜215Mpa；组件梁强度满足要求
挠度计算：
均布荷载作用下的挠度：Ymax=5ql^4/(384EI)=5×0.119×2950^4/（384×206000×132700）=4.3mm；
集中荷载作用下的挠度：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
挠度允许值=2950/250=11.8mm，挠度小于允许值，组件梁刚度满足要求
前立柱强度校核：
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」
满足要求
后立柱强度校核:
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」满足要求
来源：阳光工匠网
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