塔樓屋頂隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算書全墻角區(qū)

1、七、塔樓屋頂隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算書（墻角區(qū)）目錄1 基本參數(shù)11.1 幕墻所在地區(qū)11.2 地面粗糙度分類等級(jí)11.3 抗震設(shè)防12 幕墻承受荷載計(jì)算12.1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法12.2 計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值32.3 計(jì)算面板材料時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值32.4 垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值32.5 作用效應(yīng)組合33 幕墻立柱計(jì)算43.1 立柱型材選材計(jì)算53.2 確定材料的截面參數(shù)63.3 選用立柱型材的截面特性73.4 立柱的抗彎強(qiáng)度計(jì)算73.5 立柱的撓度計(jì)算83.6 立柱的抗剪計(jì)算84 幕墻橫梁計(jì)算94.1 橫梁型材選材計(jì)算104.2 確定材料的截面參數(shù)114.3 選用橫

2、梁型材的截面特性124.4 幕墻橫梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算134.5 橫梁的撓度計(jì)算134.6 橫梁的抗剪計(jì)算135 玻璃板塊的選用與校核155.1 玻璃板塊荷載計(jì)算：155.2 玻璃的強(qiáng)度計(jì)算：165.3 玻璃最大撓度校核：176 連接件計(jì)算186.1 橫梁與角碼間連接196.2 角碼與立柱連接206.3 立柱與主結(jié)構(gòu)連接217 幕墻埋件計(jì)算(土建預(yù)埋)227.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算237.2 埋件計(jì)算247.3 錨板總面積校核247.4 錨筋長(zhǎng)度計(jì)算258 幕墻轉(zhuǎn)接件強(qiáng)度計(jì)算258.1 受力分析258.2 轉(zhuǎn)接件的強(qiáng)度計(jì)算259 幕墻焊縫計(jì)算269.1 受力分析269.2 焊縫特性參數(shù)計(jì)算269.3

3、焊縫校核計(jì)算2710 全隱框玻璃幕墻膠類及伸縮縫計(jì)算2710.1 結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的寬度計(jì)算2710.2 結(jié)構(gòu)硅酮密封膠粘接厚度的計(jì)算2810.3 結(jié)構(gòu)膠設(shè)計(jì)總結(jié)2910.4 立柱連接伸縮縫計(jì)算2910.5 耐侯膠膠縫計(jì)算2911 幕墻板塊壓板計(jì)算3011.1 壓板的彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算3011.2 壓板的應(yīng)力計(jì)算3011.3 螺栓抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算31全隱框玻璃幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書1 基本參數(shù)1.1 幕墻所在地區(qū) 駐馬店地區(qū)；1.2 地面粗糙度分類等級(jí) 幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001) 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

4、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)；依照上面分類標(biāo)準(zhǔn)，本工程按B類地形考慮。1.3 抗震設(shè)防 按建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)，建筑工程應(yīng)分為以下四個(gè)抗震設(shè)防類別： 1.特殊設(shè)防類：指使用上有特殊設(shè)施，涉及國(guó)家公共安全的重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等特別重大災(zāi)害后果，需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑，簡(jiǎn)稱甲類； 2.重點(diǎn)設(shè)防類：指地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑，以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果，需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑，簡(jiǎn)稱乙類； 3.標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類：指大量的除1、2、4款以外按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)防的建筑，簡(jiǎn)稱丙類

5、； 4.適度設(shè)防類：指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑，簡(jiǎn)稱丁類； 在維護(hù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算中： 1.特殊設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，同時(shí)，應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)的結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其地震作用； 2.重點(diǎn)設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，同時(shí)，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用； 3.標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用； 4.適度設(shè)防類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用； 根據(jù)國(guó)家規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010，駐馬店地

6、區(qū)地震基本烈度為：6度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，由于本工程是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，因此實(shí)際抗震計(jì)算中的水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度選取，也就是?。簃ax=0.04；2 幕墻承受荷載計(jì)算2.1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法 幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001 2006年版)計(jì)算： wk=gzzs1w0 -2GB50009-2001 2006年版上式中： wk：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； Z：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：65m； gz：瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)； 根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)算(高度不足5m按5m計(jì)算)： gz=K(1+2f) 其中K為地面粗糙度調(diào)整系數(shù)

7、，f為脈動(dòng)系數(shù) A類場(chǎng)地： gz=0.92×(1+2f) 其中：f=0.387×(Z/10)-0.12 B類場(chǎng)地： gz=0.89×(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C類場(chǎng)地： gz=0.85×(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D類場(chǎng)地： gz=0.80×(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3對(duì)于B類地形，65m高度處瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)： gz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.16)=1.5497 z：風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式

8、計(jì)算： A類場(chǎng)地： z=1.379×(Z/10)0.24 當(dāng)Z>300m時(shí)，取Z=300m，當(dāng)Z<5m時(shí)，取Z=5m； B類場(chǎng)地： z=(Z/10)0.32 當(dāng)Z>350m時(shí)，取Z=350m，當(dāng)Z<10m時(shí)，取Z=10m； C類場(chǎng)地： z=0.616×(Z/10)0.44 當(dāng)Z>400m時(shí)，取Z=400m，當(dāng)Z<15m時(shí)，取Z=15m； D類場(chǎng)地： z=0.318×(Z/10)0.60 當(dāng)Z>450m時(shí)，取Z=450m，當(dāng)Z<30m時(shí)，取Z=30m；對(duì)于B類地形，65m高度處風(fēng)壓高度變化系數(shù)： z=1.000

9、5;(Z/10)0.32=1.8203 s1：局部風(fēng)壓體型系數(shù)； 按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版)第條：驗(yàn)算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強(qiáng)度時(shí)，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1： 一、外表面 1. 正壓區(qū) 按表采用； 2. 負(fù)壓區(qū) -對(duì)墻面， 取-1.0 -對(duì)墻角邊， 取-1.8 二、內(nèi)表面 對(duì)封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2。 本計(jì)算點(diǎn)為轉(zhuǎn)角位置。 按JGJ102-2003第條文說明：風(fēng)荷載在建筑物表面分布是不均勻的，在檐口附近、邊角部位較大。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果和國(guó)外的有關(guān)資料，在上述區(qū)域風(fēng)吸力系數(shù)可取-1.8，其余墻面可考慮-1.0，由于維護(hù)結(jié)構(gòu)有開啟

10、的可能，所以還應(yīng)考慮室內(nèi)壓-0.2。對(duì)無(wú)開啟的結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范條文說明第7.3.3條指出“對(duì)封閉建筑物，考慮到建筑物內(nèi)實(shí)際存在的個(gè)別洞口和縫隙，以及機(jī)械通風(fēng)等因素，室內(nèi)可能存在正負(fù)不同的氣壓，參照國(guó)外規(guī)范，大多取±(0.2-0.25)的壓力系數(shù)，現(xiàn)取±0.2”。即不論有無(wú)開啟扇，均要考慮內(nèi)表面的局部體型系數(shù)。 另注：上述的局部體型系數(shù)s1(1)是適用于圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A小于或等于1m2的情況，當(dāng)圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A大于或等于10m2時(shí)，局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1(10)可乘以折減系數(shù)0.8，當(dāng)構(gòu)件的從屬面積小于10m2而大于1m2時(shí)，局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1(A)可按面積的對(duì)

11、數(shù)線性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中： 當(dāng)A10m2時(shí)，取A=10m2； 當(dāng)A1m2時(shí)，取A=1m2； s1(10)=0.8s1(1) w0：基本風(fēng)壓值(MPa)，根據(jù)現(xiàn)行<<建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范>>GB50009-2001附表D.4(全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖)中數(shù)值采用，但不小于0.3KN/m2，按重現(xiàn)期100年，駐馬店地區(qū)取0.00045MPa；2.2 計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的構(gòu)件從屬面積： A=1.31×6=7.86m2 LogA=0.895 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)lo

12、gA =1.478 s1=1.478+0.2 =1.678 wk=gzzs1w0 =1.5497×1.8203×1.678×0.00045 =0.00213MPa 2.3 計(jì)算面板材料時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 計(jì)算面板材料時(shí)的構(gòu)件從屬面積： A=1.31×1.75=2.2925m2 LogA=0.36 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1.67 s1=1.67+0.2 =1.87 wk=gzzs1w0 =1.5497×1.8203×1.87×0.00045 =0.002374MPa 2.4 垂直于幕墻平面的

13、分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 qEAk=EmaxGk/A JGJ102-2003 qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； E：動(dòng)力放大系數(shù),取5.0； max：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04； Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)； A：幕墻構(gòu)件的面積(mm2)；2.5 作用效應(yīng)組合荷載和作用效應(yīng)按下式進(jìn)行組合： S=GSGk+wwSwk+EESEk JGJ102-2003上式中： S：作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值； SGk：重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； Swk、SEk：分別為風(fēng)荷載，地震作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； G、w、E：各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)； w、E：分別為風(fēng)

14、荷載，地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)。上面的G、w、E為分項(xiàng)系數(shù)，按、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003規(guī)定如下：進(jìn)行幕墻構(gòu)件強(qiáng)度、連接件和預(yù)埋件承載力計(jì)算時(shí)： 重力荷載：G：1.2； 風(fēng) 荷 載：w：1.4； 地震作用：E：1.3；進(jìn)行撓度計(jì)算時(shí)； 重力荷載：G：1.0； 風(fēng) 荷 載：w：1.0； 地震作用：可不做組合考慮；上式中，風(fēng)荷載的組合系數(shù)w為1.0； 地震作用的組合系數(shù)E為0.5；3 幕墻立柱計(jì)算基本參數(shù)： 1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：65m； 2：力學(xué)模型：雙跨梁； 3：立柱跨度：L=6000mm，短跨長(zhǎng)L1=400mm，長(zhǎng)跨長(zhǎng)L2=5600mm； 4：立柱左分格寬：1310mm；立柱右分

15、格寬：1310mm； 5：立柱計(jì)算間距：B=1310mm； 6：板塊配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：立柱材質(zhì)：Q235； 8：安裝方式：偏心受拉；本處幕墻立柱按雙跨梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：3.1 立柱型材選材計(jì)算(1)風(fēng)荷載作用的線荷載集度(按矩形分布)： qwk：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)； wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)； qwk=wkB =0.00213×1310 =2.79N/mm qw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×2.79 =3.906N/mm(2)水平

16、地震作用線荷載集度(按矩形分布)： qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； E：動(dòng)力放大系數(shù)，取5.0； max：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04； Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)，(含面板和框架)； A：幕墻平面面積(mm2)； qEAk=EmaxG/A JGJ102-2003 =5×0.04×0.0005 =0.0001MPa qEk：水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)； B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)； qEk=qEAkB =0.0001×1310 =0.131N/mm qE：水平地震作用線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)； qE

17、=1.3qEk =1.3×0.131 =0.17N/mm(3)幕墻受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合： JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =3.906+0.5×0.17 =3.991N/mm用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值： JGJ102-2003 qk=qwk =2.79N/mm(4)求支座反力R1及最大彎矩： 由雙跨梁彎矩圖可知，兩支點(diǎn)0，2處彎矩為零，中支點(diǎn)彎矩最大為M1，而在均布荷載作用下，最大撓度在長(zhǎng)跨內(nèi)出現(xiàn)。 M1：中支座彎矩(N·mm)； R1：中支座反力(N)； M1=-q(L13+L23)/8L =-3.99

18、1×(4003+56003)/8/6000 =-14607060N·mm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2 =3.991×400/2-(-14607060/400)+3.991×5600/2-(-14607060/5600) =51099.054N3.2 確定材料的截面參數(shù)(1)截面的型材慣性矩要求： k2=0 k1=4M1/(qL22) =4×14607060/(3.991×56002) =0.467查建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)第二版表3-9附注說明： x0=A/4+2R1/3cos(+240)其中： A=2+k1-k

19、2=2.467 R=(A/4)2-k1/2)3/2=0.056 =1/3arccos(A3-12k1A-8(1-2k1-k2)/64R)=26.46 x0=A/4+2R1/3cos(+240) =2.467/4+2×0.0561/3cos(26.46+240) =0.57 =x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1415代入df,lim=qkL24/24EIxmin上式中： df,lim：按規(guī)范要求，立柱的撓度限值(mm)； qk：風(fēng)荷載線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)； L2：長(zhǎng)跨長(zhǎng)度(mm)； E：型材的彈性模量(MPa)，對(duì)Q235取206000MPa

20、； Ixmin：材料需滿足的繞X軸最小慣性矩(mm4)； L2/250=5600/250=22.4 按.2建筑幕墻GB/T21086-2007的規(guī)定，對(duì)于構(gòu)件式玻璃幕墻或單元幕墻（其它形式幕墻或外維護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)絕對(duì)撓度限制）： 當(dāng)跨距4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于20mm； 當(dāng)跨距4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于30mm；對(duì)本例?。?df,lim=22.4mm代入上式： Ixmin=qkL24/24Edf,lim =0.1415×2.79×56004/24/206000/22.4 =3505793.01mm4(2)截面的型材抵抗矩要求： Wnx：立柱凈截面抵抗矩預(yù)選值(m

21、m3)； Mx：彎矩組合設(shè)計(jì)值即M1(N·mm)； ：塑性發(fā)展系數(shù)： 對(duì)于冷彎薄壁型鋼龍骨，按冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB 50018-2002，取1.00；對(duì)于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05； 對(duì)于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50429-2007，取1.00； fs ：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)，對(duì)Q235取215； Wnx=Mx/fs =14607060/1.05/215 =64704.585mm33.3 選用立柱型材的截面特性 按上一項(xiàng)計(jì)算結(jié)果選用型材號(hào)：矩形鋼管160×80×5 型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：215MPa

22、 型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：s=125MPa 型材彈性模量：E=206000MPa 繞X軸慣性矩：Ix=7619200mm4 繞Y軸慣性矩：Iy=2539200mm4 繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx1=95240mm3 繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx2=95240mm3 型材凈截面面積：An=2300mm2 型材線密度：g=0.18055N/mm 型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：t=10mm 型材受力面對(duì)中性軸的面積矩：Sx=59130mm3 塑性發(fā)展系數(shù)：=1.053.4 立柱的抗彎強(qiáng)度計(jì)算(1)立柱軸向拉力設(shè)計(jì)值： Nk：立柱軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值(N)； qGAk：幕墻單位面積的自重標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；

23、A：立柱單元的面積(mm2)； B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL =0.0005×1310×6000 =3930N N：立柱軸向拉力設(shè)計(jì)值(N)； N=1.2Nk =1.2×3930 =4716N(2)抗彎強(qiáng)度校核：按雙跨梁(受拉)立柱強(qiáng)度公式，應(yīng)滿足： N/An+Mx/Wnxfs JGJ102-2003上式中： N：立柱軸力設(shè)計(jì)值(N)； Mx：立柱彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)； An：立柱凈截面面積(mm2)； Wnx：在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩(mm3)； ：塑性發(fā)展系數(shù)： 對(duì)于冷彎薄壁型鋼龍骨，

24、按冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB 50018-2002，取1.00；對(duì)于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05； 對(duì)于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50429-2007，取1.00； fs：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取215MPa；則： N/An+Mx/Wnx=4716/2300+14607060/1.05/95240 =148.118MPa215MPa立柱抗彎強(qiáng)度滿足要求。3.5 立柱的撓度計(jì)算 因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計(jì)算的，所以只要選擇的立柱慣性矩大于預(yù)選值，撓度就滿足要求： 實(shí)際選用的型材慣性矩為：Ix=7619200mm4 預(yù)選值為：Ixmin=3505

25、793.01mm4 實(shí)際撓度計(jì)算值為： df=qkL24/24EIx =0.1415×2.79×56004/24/206000/7619200 =10.307mm 而df,lim=22.4mm所以，立柱撓度滿足規(guī)范要求。3.6 立柱的抗剪計(jì)算校核依據(jù)： maxs=125MPa (立柱的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)(1)求中支座剪力設(shè)計(jì)值：采用Vw+0.5VE組合 Vw1左=-(qL1/2-M1/L1) =-(3.991×400/2-(-14607060/400) =-37315.85N Vw1右=qL2/2-M1/L2 =3.991×5600/2-(-1460706

26、0/5600) =13783.204N取V=37315.85N(2)立柱剪應(yīng)力： max：立柱最大剪應(yīng)力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)； Sx：立柱型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)； Ix：立柱型材截面慣性矩(mm4)； t：型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)； max=VSx/Ixt =37315.85×59130/7619200/10 =28.96MPa 28.96MPa125MPa立柱抗剪強(qiáng)度滿足要求!4 幕墻橫梁計(jì)算基本參數(shù)： 1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：65m； 2：橫梁跨度：B=1310mm； 3：橫梁上分格高：1750mm；橫梁下分格高：1750mm； 4：橫梁計(jì)

27、算間距：H=1750mm； 5：力學(xué)模型：三角荷載簡(jiǎn)支梁； 6：板塊配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：橫梁材質(zhì)：6063-T6；因?yàn)锽H，所以本處幕墻橫梁按三角形荷載簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：4.1 橫梁型材選材計(jì)算(1)橫梁在風(fēng)荷載作用下的線荷載集度(按三角形分布)： qwk：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)； wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； B：橫梁跨度(mm)； qwk=wkB =0.00213×1310 =2.79N/mm qw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×2.79 =3.906N/mm(2

28、)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用的線荷載集度(按三角形分布)： qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(MPa)； E：動(dòng)力放大系數(shù)，取5.0； max：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04； Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)，(主要指面板組件)； A：幕墻平面面積(mm2)； qEAk=EmaxGk/A JGJ102-2003 =5.0×0.04×0.0004 =0.00008MPa qEk：橫梁受水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)； B：橫梁跨度(mm)； qEk=qEAkB =0.00008×1310 =0.105N/mm qE：橫梁受水平地震

29、作用線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3×0.105 =0.136N/mm(3)幕墻橫梁受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合： JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =3.906+0.5×0.136 =3.974N/mm用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值： JGJ102-2003 qk=qwk =2.79N/mm(4)橫梁在風(fēng)荷載及地震組合作用下的彎矩值(按三角形分布)： My：橫梁受風(fēng)荷載及地震作用彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)； Mw：風(fēng)荷載作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N·mm)； ME：地震作用下橫梁產(chǎn)生

30、的彎矩(N·mm)； B：橫梁跨度(mm)； Mw=qwB2/12 ME=qEB2/12采用Sw+0.5SE組合： My=Mw+0.5ME =qB2/12 =3.974×13102/12 =568315.117N·mm(5)橫梁在自重荷載作用下的彎矩值(按矩形分布)： Gk：橫梁自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)； H1：橫梁自重荷載作用高度(mm)，對(duì)掛式結(jié)構(gòu)取橫梁下分格高，對(duì)非掛式結(jié)構(gòu)取橫梁上分格高； Gk=0.0004×H1 =0.0004×1750 =0.7N/mm G：橫梁自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)； G=1.2Gk =1.2×

31、0.7 =0.84N/mm Mx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)； B：橫梁跨度(mm)； Mx=GB2/8 =0.84×13102/8 =180190.5N·mm4.2 確定材料的截面參數(shù)(1)橫梁抵抗矩預(yù)選： Wnx：繞X軸橫梁凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3)； Wny：繞Y軸橫梁凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3)； Mx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)； My：風(fēng)荷載及地震作用彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)； x，y：塑性發(fā)展系數(shù)： 對(duì)于冷彎薄壁型鋼龍骨，按冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB 50018-2002，取1.00；對(duì)于

32、熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05； 對(duì)于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50429-2007，均取1.00； fa：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)，對(duì)6063-T6取150；按下面公式計(jì)算： Wnx=Mx/xfa =180190.5/1.00/150 =1201.27mm3 Wny=My/yfa =568315.117/1.00/150 =3788.767mm3(2)橫梁慣性矩預(yù)選： df1,lim：按規(guī)范要求，橫梁在水平力標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度限值(mm)； df2,lim：按規(guī)范要求，橫梁在自重力標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度限值(mm)； B：橫梁跨度(mm)； 按相關(guān)

33、規(guī)范，鋼材橫梁的相對(duì)撓度不應(yīng)大于L/250，鋁材橫梁的相對(duì)撓度不應(yīng)大于L/180； 建筑幕墻GB/T21086-2007還有如下規(guī)定： 按.2，對(duì)于構(gòu)件式玻璃幕墻或單元幕墻（其它形式幕墻或外維護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)絕對(duì)撓度限制）： 當(dāng)跨距4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于20mm； 當(dāng)跨距4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于30mm； 按，b，自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下?lián)隙炔粦?yīng)超過其跨度的1/500，并且不應(yīng)大于3mm； B/180=1310/180=7.278mm B/500=1310/500=2.62mm對(duì)本例取： df1,lim=7.278mm df2,lim=2.62mm qk：風(fēng)荷載作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/

34、mm)； E：型材的彈性模量(MPa)，對(duì)6063-T6取70000MPa； Iymin：繞Y軸最小慣性矩(mm4)； B：橫梁跨度(mm)； df1,lim=qkB4/120EIymin (受風(fēng)荷載與地震作用的撓度計(jì)算) Iymin=qkB4/120Edf1,lim =2.79×13104/120/70000/7.278 =134399.622mm4 Ixmin：繞X軸最小慣性矩(mm4)； Gk：橫梁自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)； df2,lim=5GkB4/384EIxmin (自重作用下產(chǎn)生的撓度計(jì)算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim =5×0.7&

35、#215;13104/384/70000/2.62 =146360.091mm44.3 選用橫梁型材的截面特性 按照上面的預(yù)選結(jié)果選取型材： 選用型材號(hào)：駐馬店隱橫 型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：150MPa 型材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：85MPa 型材彈性模量：E=70000MPa 繞X軸慣性矩：Ix=325550mm4 繞Y軸慣性矩：Iy=407690mm4 繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx1=10472mm3 繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx2=7957mm3 繞Y軸凈截面抵抗矩：Wny1=12308mm3 繞Y軸凈截面抵抗矩：Wny2=12993mm3 型材凈截面面積：An=732.679mm2 型材線密度：g=0

36、.019782N/mm 橫梁與立柱連接時(shí)角片與橫梁連接處橫梁壁厚：t=2.5mm 橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：tx=5mm 橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度：ty=5mm 型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞X軸)：Sx=6635mm3 型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞Y軸)：Sy=8001mm3 塑性發(fā)展系數(shù)：x=y=1.004.4 幕墻橫梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算按橫梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式，應(yīng)滿足： Mx/xWnx+My/yWnyfa JGJ102-2003上式中： Mx：橫梁繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)； My：橫梁繞Y軸方向(垂直于幕墻平面方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N&

37、#183;mm)； Wnx：橫梁繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的凈截面抵抗矩(mm3)； Wny：橫梁繞Y軸方向(垂直于幕墻平面方向)的凈截面抵抗矩(mm3)； x，y：塑性發(fā)展系數(shù)： 對(duì)于冷彎薄壁型鋼龍骨，按冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB 50018-2002，取1.00；對(duì)于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05； 對(duì)于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50429-2007，取1.00； fa：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取150MPa。采用SG+Sw+0.5SE組合，則： Mx/xWnx+My/yWny=180190.5/1.00/7957+568315.117/1.0

38、0/12308 =68.82MPa150MPa橫梁抗彎強(qiáng)度滿足要求。4.5 橫梁的撓度計(jì)算 因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計(jì)算的，所以只要選擇的橫梁慣性矩大于預(yù)選值，撓度就滿足要求： 實(shí)際選用的型材慣性矩為： Ix=325550mm4 Iy=407690mm4 預(yù)選值為： Ixmin=146360.091mm4 Iymin=134399.622mm4 橫梁撓度的實(shí)際計(jì)算值如下： df1=qkB4/120EIy =2.79×13104/120/70000/407690 =2.399mm df2=5GkB4/384EIx =5×0.7×13104/384/70000/3

39、25550 =1.178mm df1,lim=7.278mm df2,lim=2.62mm所以，橫梁撓度滿足規(guī)范要求。4.6 橫梁的抗剪計(jì)算校核依據(jù)： maxa=85MPa (型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)(1)Vwk：風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)： Vwk=qwkB/4 =2.79×1310/4 =913.725N(2)Vw：風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)： Vw=1.4Vwk =1.4×913.725 =1279.215N(3)VEk：地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)： VEk=qEkB/4 =0.105×1310/4 =34.387N(4)VE：地震作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：

40、 VE=1.3VEk =1.3×34.387 =44.703N(5)Vx：水平總剪力(N)； Vx：橫梁受水平總剪力(N)： 采用Vw+0.5VE組合： Vx=Vw+0.5VE =1279.215+0.5×44.703 =1301.566N(6)Vy：垂直總剪力(N)： Vy=1.2×0.0004×BH1/2 =1.2×0.0004×1310×1750/2 =550.2N(7)橫梁剪應(yīng)力校核： x：橫梁水平方向剪應(yīng)力(MPa)； Vx：橫梁水平總剪力(N)； Sy：橫梁型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞Y軸)； Iy：

41、橫梁型材截面慣性矩(mm4)； ty：橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度(mm)； x=VxSy/Iyty JGJ102-2003 =1301.566×8001/407690/5 =5.109MPa 5.109MPa85MPa y：橫梁垂直方向剪應(yīng)力(MPa)； Vy：橫梁垂直總剪力(N)； Sx：橫梁型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞X軸)； Ix：橫梁型材截面慣性矩(mm4)； tx：橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)； y=VySx/Ixtx JGJ102-2003 =550.2×6635/325550/5 =2.243MPa 2.243MPa85MPa

42、橫梁抗剪強(qiáng)度能滿足!5 玻璃板塊的選用與校核基本參數(shù)： 1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：65m； 2：玻璃板尺寸：寬×高=B×H=1310mm×1750mm； 3：玻璃配置：中空玻璃，外片鋼化玻璃6mm,內(nèi)片鋼化玻璃6mm；模型簡(jiǎn)圖為：5.1 玻璃板塊荷載計(jì)算：(1)外片玻璃荷載計(jì)算： t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：內(nèi)片玻璃厚度(mm)； wk：作用在板塊上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； GAk1：外片玻璃單位面積自重標(biāo)準(zhǔn)值(僅指玻璃)(MPa)； qEAk1：外片玻璃地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； g1：外片玻璃的體積密度(N/mm3)； wk1：分配到外片上的風(fēng)荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值(

43、MPa)； qk1：分配到外片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； q1：分配到外片玻璃上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)； GAk1=g1t1 =0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk1=EmaxGAk1 =5×0.04×0.000154 =0.000031MPa wk1=1.1wkt13/(t13+t23) =1.1×0.002374×63/(63+63) =0.001306MPa qk1=wk1+0.5qEAk1 =0.001306+0.5×0.000031 =0.001322MPa q1=1.4wk1+0.5

44、15;1.3qEAk1 =1.4×0.001306+0.5×1.3×0.000031 =0.001849MPa(2)內(nèi)片玻璃荷載計(jì)算： t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：內(nèi)片玻璃厚度(mm)； wk：作用在板塊上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； GAk2：內(nèi)片玻璃單位面積自重標(biāo)準(zhǔn)值(僅指玻璃)(MPa) qEAk2：內(nèi)片玻璃地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa) g2：內(nèi)片玻璃的體積密度(N/mm3)； wk2：分配到內(nèi)片上的風(fēng)荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； qk2：分配到內(nèi)片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； q2：分配到內(nèi)片玻璃上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)； GAk2=g2t2 =

45、0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk2=EmaxGAk2 =5×0.04×0.000154 =0.000031MPa wk2=wkt23/(t13+t23) =0.002374×63/(63+63) =0.001187MPa qk2=wk2+0.5qEAk2 =0.001187+0.5×0.000031 =0.001202MPa q2=1.4wk2+0.5×1.3qEAk2 =1.4×0.001187+0.5×1.3×0.000031 =0.001682MPa(3)玻璃板塊整體荷載組

46、合計(jì)算：用于強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合： JGJ102-2003 q=1.4wk+0.5×1.3(qEAk1+qEAk2) =1.4×0.002374+0.5×1.3×(0.000031+0.000031) =0.003364MPa用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值： JGJ102-2003 wk=0.002374MPa5.2 玻璃的強(qiáng)度計(jì)算： 校核依據(jù)：fg(1)外片校核： 1：外片玻璃的計(jì)算參數(shù)； 1：外片玻璃的折減系數(shù)； qk1：作用在外片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； a：分格短邊長(zhǎng)度(mm)； E：玻璃的彈性模量(MPa)； t

47、1：外片玻璃厚度(mm)； 1=qk1a4/Et14 -3JGJ102-2003 =0.001322×13104/72000/64 =41.723按系數(shù)1，查表-2JGJ102-2003，1=0.835； 1：外片玻璃在組合荷載作用下的板中最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值(MPa)； q1：作用在板塊外片玻璃上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)； a：玻璃短邊邊長(zhǎng)(mm)； b：玻璃長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)(mm)； t1：外片玻璃厚度(mm)； m1：外片玻璃彎矩系數(shù)， 按邊長(zhǎng)比a/b查表-1JGJ102-2003得m1=0.0685； 1=6m1q1a21/t12 JGJ102-2003 =6×0.0685&#

48、215;0.001849×13102×0.835/62 =30.249MPa 30.249MPafg1=84MPa(鋼化玻璃)外片玻璃的強(qiáng)度滿足要求!(2)內(nèi)片校核： 2：內(nèi)片玻璃的計(jì)算參數(shù)； 2：內(nèi)片玻璃的折減系數(shù)； qk2：作用在內(nèi)片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； a：分格短邊長(zhǎng)度(mm)； E：玻璃的彈性模量(MPa)； t2：內(nèi)片玻璃厚度(mm)； 2=qk2a4/Et24 -3JGJ102-2003 =0.001202×13104/72000/64 =37.936按系數(shù)2，查表-2JGJ102-2003，2=0.848 2：內(nèi)片玻璃在組合荷載作用下的板中最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值(MPa)； q2：作用在板塊內(nèi)片玻璃上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)； a：玻璃短邊邊長(zhǎng)(mm)； b：玻璃長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)(mm)； t2：內(nèi)片玻璃厚度(mm)； m2：內(nèi)片玻璃彎矩系數(shù)， 按邊長(zhǎng)比a/b查表-1JGJ102-2003得m2=0.0685； 2=6m2q2a22/t22 JGJ102-2003 =6×0.0685×0.001682×13102×0.848/62 =27.945MPa 27.945MPafg2=84MPa(鋼化玻璃)內(nèi)片玻璃