送风井临时防雨封堵 · 结构计算书
工程地点：张家口-怀来（怀来县） | 日期：2026-11-13 | 版本：V1.0
编制依据：GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》、GB 50017-2017《钢结构设计标准》、
GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、GB 50205《钢结构工程施工质量验收规范》。
1 工程概况与设计条件
本计算书针对送风井洞口上方瓦楞板临时防雨封堵体系（对应图纸 SF-01~SF-05）进行结构验算，重点保证彩钢板（屋面面板）与结构梁（檩条、主梁、边梁）满足风压、雪压作用下的承载力与变形要求。
- 送风井洞口净尺寸 3000 × 8000 mm；覆盖外廓 3640 × 9340 mm（四周挑出 250 mm）。
- 屋面形式：双坡，坡度 i = 5%（约 2.86°），脊高 78.5 mm。
- 面板：0.6 mm YX28-205-820 彩钢压型板（镀铝锌彩涂 PE），肋顺坡，侧搭一个波 205，坐于檩条之上。
- 骨架：檩条 40×60×2 方管 Q235B（沿坡向 @≤800）；主梁 40×80×2 方管 Q235B（人字，沿长向 @≤1000，竖放 h=80）；边梁 L75×50×6 热镀锌角钢（通长）。
- 锚固：M10×110 化学锚栓 @600，植入既有混凝土压顶。
- 钢材 Q235B，设计强度 f = 215 MPa；弹性模量 E = 206000 MPa。
2 荷载标准值（怀来，GB 50009 附录 D.4）
| 项目 | 符号 | 取值 | 说明 |
|---|
| 基本风压（50 年） | w₀ | 0.35 kN/m² | 怀来，海拔 536.8 m |
| 基本雪压（50 年） | s₀ | 0.20 kN/m² | 雪荷载分区 Ⅱ |
| 风压高度变化系数（B 类，z≈21.5 m） | μ_z | 1.25 | 取 z=20 m 插值 |
| 风振系数（主体结构） | β_z | 1.00 | 低矮刚性结构 |
| 阵风系数（围护/面板） | β_gz | 1.60 | 围护结构取阵风 |
| 屋面体型系数（外吸，α<5°） | μ_s | 1.2 / 2.0 | 中间区 1.2；边缘/角部 2.0 |
| 内压系数（封闭体，最不利） | μ_si | +0.20 | 增大净风吸 |
2.1 雪荷载
s = μ_r · s₀ = 1.0 × 0.20 = 0.20 kN/m² （双坡 2.86°<25°，μ_r 取 1.0）
2.2 风荷载（净风吸，上抬）
w = β · μ_z · w₀ · (μ_s + μ_si)
| 部位 | 公式 | 标准值 |
|---|
| 主体结构·中间区 | 1.0×1.25×0.35×(1.2+0.2) | 0.61 kN/m² |
| 主体结构·边缘/角部 | 1.0×1.25×0.35×(2.0+0.2) | 0.96 kN/m² |
| 围护(面板)·中间区 | 1.6×1.25×0.35×(1.2+0.2) | 0.98 kN/m² |
| 围护(面板)·边缘/角部 | 1.6×1.25×0.35×(2.0+0.2) | 1.54 kN/m² |
面板按围护结构取阵风系数 β_gz=1.6，故风吸标准值显著大于主体结构；边缘/角部区（檐口、山墙端）按 μ_s=2.0 控制。
2.3 永久荷载（自重）汇总
| 分项 | 标准值 kN/m² |
|---|
| 0.6 彩钢板面板 | 0.047 |
| 檩条 40×60×2 @800 | 0.037 |
| 主梁 40×80×2 @1000 | 0.036 |
| 边梁 L75×50×6（折算） | 0.042 |
| 锚栓/连接件 | 0.010 |
| 合计 g | 0.172 |
2.4 荷载组合（承载力，GB 50009 3.2.4）
- 雪控下压：1.3D + 1.5S
- 风控上抬（D 取有利）：1.0D + 1.5W（净风吸）
- 组合三：1.3D + 1.5×0.7(S+W)
- 检修：1.3D + 1.5L_v（L_v=0.5 kN/m²）
下列构件验算直接采用各工况标准值比较（σ≤f=215 MPa），与组合值相比更保守；组合值因 D 系数放大，结论不变。
3 彩钢板（YX28-205-820, t=0.6）验算
3.1 截面特性（薄壁梯形肋，按中线积分；应取厂家实测值校核）
| 参数 | 数值 |
|---|
| 波高 h / 波距 p | 28 mm / 205 mm（每米 4.88 波） |
| 每米宽惯性矩 I_x | 126,487.9893882164 mm⁴/m |
| 顶缘截面模量 W_top（毛） | 7567 mm³/m |
| 底缘截面模量 W_bot（毛） | 11210 mm³/m |
| 顶缘有效截面模量 W_eff（受压×0.8） | 6053 mm³/m |
3.2 内力与强度（板跨 L=800 mm，连续支撑）
| 工况 | 弯矩 M (N·m/m) | 应力 σ (MPa) | 挠度 mm | 限值 mm | 结论 |
|---|
| 雪压(下压) | 23.81 | 3.93 | 0.076 | 3.20 | 满足 |
| 风吸中间区 | 51.71 | 6.83 | 0.076 | 3.20 | 满足 |
| 风吸边区/角部 | 87.55 | 11.57 | 0.076 | 3.20 | 满足 |
结论：彩钢板在雪压下压与风吸上抬（含边缘/角部区 1.54 kN/m²）下，σ 最大约 11.6 MPa，远小于 f=215 MPa；挠度 0.076 mm ≪ L/250=3.2 mm，满足风压、雪压要求。
4 檩条（40×60×2 方管 Q235B）验算
4.1 截面特性
| 参数 | 数值 |
|---|
| 截面积 A | 384 mm² |
| 强轴惯性矩 I_x / 截面模量 W_x | 193,152.0 mm⁴ / 6,438.4 mm³ |
4.2 内力与强度（跨度 L=1000 mm，连续；受荷宽度 800 mm）
| 工况 | 弯矩 M (N·m) | 应力 σ (MPa) | 挠度 mm | 限值 mm | 结论 |
|---|
| 雪压(下压) | 27.01 | 4.20 | 0.088 | 5.00 | 满足 |
| 风吸-中间区(βz) | 60.01 | 9.32 | 0.088 | 5.00 | 满足 |
| 风吸-边区(βz) | 88.01 | 13.67 | 0.088 | 5.00 | 满足 |
结论：檩条在雪压与风吸（含边缘区 0.96 kN/m²）下 σ 最大约 13.7 MPa ≪ 215 MPa；挠度 0.088 mm ≪ L/200=5 mm，满足。
5 主梁（40×80×2 方管 Q235B，人字）验算
5.1 截面特性
| 参数 | 数值 |
|---|
| 截面积 A | 464 mm² |
| 强轴惯性矩 I_x / 截面模量 W_x | 389,738.6666666667 mm⁴ / 9,743.466666666667 mm³ |
5.2 内力与强度（每根斜梁跨度 L=1500 mm，简支；受荷宽度 1000 mm）
| 工况 | 弯矩 M (N·m) | 应力 σ (MPa) | 挠度 mm | 限值 mm | 结论 |
|---|
| 雪压(下压) | 104.65 | 10.74 | 0.306 | 7.50 | 满足 |
| 风吸-中间区(βz) | 220.67 | 22.65 | 0.306 | 7.50 | 满足 |
| 风吸-边区(βz) | 319.11 | 32.75 | 0.306 | 7.50 | 满足 |
结论：主梁 σ 最大约 32.8 MPa ≪ 215 MPa；挠度 0.306 mm ≪ L/200=7.5 mm，满足。构件长细比 λ 小、闭口截面，整体稳定与局部屈曲均不起控制。
6 边梁（L75×50×6）与锚固验算
6.1 边梁（连续，支座@600；受荷宽度 1000 mm）
| 工况 | 弯矩 M (N·m) | 应力 σ (MPa) | 结论 |
|---|
| 雪压(下压) | 13.40 | 1.46 | — | — | 满足 |
| 风吸-中间区 | 28.25 | 3.08 | — | — | 满足 |
| 风吸-边区 | 40.85 | 4.46 | — | — | 满足 |
6.2 M10×110 化学锚栓抗拔（植入混凝土压顶）
| 项目 | 数值 |
|---|
| 覆盖平面面积 | 34.0 m² |
| 周边总长 / 锚栓数 @600 | 26 m / 43 根 |
| 整盖风上抬总力（中间区） | 20.82 kN |
| 单栓需求（中间区均值） | 0.484 kN |
| 单栓需求（边缘区保守） | 0.924 kN |
| 锚栓设计抗拉 N_Rd（保守取） | 4.0 kN |
单栓需求（≤0.93 kN）远小于 N_Rd=4.0 kN，满足。整盖总上抬力 20.8 kN，约为锚栓群总承载力（43×4≈172 kN）的 12%，安全储备充足。
7 整体抗风抬升 / 抗倾覆
封堵体系为低矮浅坡轻屋面，上抬由周边锚栓群承担。风上抬标准值（中间区 0.61 kN/m²）作用下整盖总力约 20.8 kN，由 43 根 M10 化学锚栓抵抗，单栓需求约 0.48 kN；即便按边缘区翻倍，仍可安全承担。雪荷载为下压，对锚固有利。结论：整体抗风抬升满足要求。
8 结论汇总
| 构件 | 控制工况 | 最大 σ (MPa) | 限值 | 挠度/变形 | 结论 |
|---|
| 彩钢板 0.6 YX28-205-820 | 风吸边区 1.54 | 11.6 | 215 | 0.076 mm | 满足 |
| 檩条 40×60×2 | 风吸边区 0.96 | 13.7 | 215 | 0.088 mm | 满足 |
| 主梁 40×80×2 | 风吸边区 0.96 | 32.8 | 215 | 0.306 mm | 满足 |
| 边梁 L75×50×6 | 风吸边区 0.96 | 4.5 | 215 | — | 满足 |
| M10×110 化学锚栓 | 风上抬 | 需求≤0.93 / N_Rd 4.0 kN | — | 满足 |
综上，在张家口-怀来地区（w₀=0.35、s₀=0.20 kN/m²）的风压、雪压作用下，本临时封堵的彩钢板与结构梁均满足承载力与变形要求，且留有较大安全储备。
9 假设、注意事项与需现场确认项
- 风压/雪压按 GB 50009 附录 D.4 怀来县取值（50 年）。若为重要数据机房或按 100 年复核，风压可取 0.40 kN/m²（计算显示仍满足）。
- 彩钢板截面特性按梯形肋示意几何推算，应以厂家检测报告为准；若改用以现场 0.5 mm 旧板，檩条间距须由 800 加密至 600 mm。
- 面板风吸按围护结构取 β_gz=1.6；边缘/角部区（檐口、山墙端）μ_s=2.0 控制，施工时该区域锚固与搭接须重点检查。
- 锚栓植入深度 110 mm，须确认既有混凝土压顶（或结构板）厚度 ≥130 mm、强度 ≥C25、钢筋保护层满足，且锚栓边距/间距 ≥60 mm；否则应改为穿板螺栓或加深锚固。
- 本体系为临时设施，使用期建议 ≤5 年；每年雨季/雪前复查板面、搭接胶带、钉帽胶及锚栓紧固。
- 实际施工前应按现场实测复核洞口与压顶尺寸。
注：本计算书为临时封堵专项结构验算，供施工与监理参考；最终以设计负责人签认为准。