單索幕墻計(jì)算書參考(9.17)

1、單索點(diǎn)支式玻璃幕墻計(jì)算第一章、計(jì)算說明點(diǎn)支式玻璃幕墻采用豎向單索受力形式，面板采用TP12LOW-E+12A+ TP12鋼化中空玻璃。玻璃面板采用夾板式支撐結(jié)構(gòu)形式。受力結(jié)構(gòu)將通過通用有限元計(jì)算軟件Ansys建立模型進(jìn)行計(jì)算。玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范 JGJ102-2003建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-2001（2006年版）建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-2001鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ50017-2003相關(guān)圖紙第二章、荷載計(jì)算一、幕墻自重荷載計(jì)算玻璃采用TP12LOW-E+12A+ TP12鋼化中空玻璃，根據(jù)玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表5.3.1條規(guī)定。玻璃重力密度：25

2、.6 KN/m3玻璃自重面荷載標(biāo)準(zhǔn)值：GGK=（12+12）10-325.6=0.615 KN/m2考慮到其他構(gòu)件，玻璃幕墻自重面荷載標(biāo)準(zhǔn)值?。篏GK=0.7 KN/m2幕墻面板自重面荷載設(shè)計(jì)值：GG=GGGK=1.20.7=0.84 KN/m2自重作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取G =1.2，按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.4.2.1條規(guī)定。二、水平地震荷載計(jì)算抗震設(shè)防烈度：8度max：水平地震影響系數(shù)最大值，取max=0.16按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表5.3.4條規(guī)定動(dòng)力放大系數(shù)：=5.0qEK：作用在幕墻上的地震荷載標(biāo)準(zhǔn)值qEK=GGK=0.165.00.7=0.

3、56 KN/m2qE：作用在幕墻上的地震荷載設(shè)計(jì)值：qE=EqEK=1.30.56=0.728 KN/m2地震荷載作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，取E=1.3，按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.4.2.1條規(guī)定。三、風(fēng)荷載計(jì)算計(jì)算說明：索網(wǎng)幕墻高9.31m，經(jīng)過綜合考慮計(jì)算高度取10 m。地面粗糙程度：C唐山地區(qū)基本風(fēng)壓：W0=0.4KN/m2（按50年一遇）計(jì)算高度：HMAX=10 m局部風(fēng)壓體形系數(shù)S1 ：正風(fēng)壓大面，取1.2；負(fù)風(fēng)壓大面，取-1.2；瞬時(shí)風(fēng)壓陣風(fēng)系數(shù)：gz=2.0978高度變化系數(shù)：Z=0.74作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：正風(fēng)壓： WK=gzZS1W0= 2.09780

4、.741.20.4=0.745 KN/m2 1.0 KN/m2取WK=1.0 KN/m2負(fù)風(fēng)壓： WK=gzZS1W0= 2.09780.741.20.4=0.745 KN/m2 1.0 KN/m2取WK=-1.0 KN/m2風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：W=GWK=1.41.0=1.400 KN/m2風(fēng)荷載作用分項(xiàng)系數(shù)G=1.4，按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.4.2.1條規(guī)定。四、溫度荷載 索施工時(shí)處于室外，正常工作處于室內(nèi)，按80攝氏度溫差考慮，溫度作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)取1.4；線膨脹系數(shù)：不銹鋼索1.2010-5，鋼材1.210-5。溫度作用標(biāo)準(zhǔn)值： TK=80 oC溫度作用設(shè)計(jì)值： T

5、=1.480 oC=112 oC五、荷載工況組合綜合考慮各種荷載工況，選取最不利的荷載工況如下： 撓度計(jì)算荷載組合： 恒載標(biāo)準(zhǔn)值+1.0預(yù)應(yīng)力+風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.2溫度升高引起的荷載 強(qiáng)度計(jì)算荷載組合： 1.2恒載標(biāo)準(zhǔn)值+1.0預(yù)應(yīng)力+1.4風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.51.3地震荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.21.4溫度下降引起的荷載第三章、索結(jié)構(gòu)計(jì)算一、計(jì)算說明力學(xué)模型說明：本工程采用豎向單索支撐玻璃，采用16(119)和19.5(137)不銹鋼索，豎向單索屬于柔性結(jié)構(gòu)，靠較大變形來平衡水平方向的荷載。豎索同時(shí)還要承受幕墻自重。1.來自堅(jiān)朗供應(yīng)商提供索的資料拉索斷面參數(shù)與力學(xué)性能名稱直徑材質(zhì)彈性模量（N/mm2）

6、鋼絲強(qiáng)度（N/mm2）斷面積（mm2）最小破斷力（KN）豎索16不銹鋼1.15e51320152.81181.52豎索19.5不銹鋼1.3e51320225.51255.6豎索16(1X19)拉索拉力設(shè)計(jì)值： F=181.52/1.8100.8 KN豎索19.5(1X37)拉索拉力設(shè)計(jì)值：F=255.6/1.8142 KN 根據(jù)玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.2.5條的規(guī)定2.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼構(gòu)件材質(zhì)為Q235B，拉索上部鋼梁為熱軋工字鋼22b,門框兩側(cè)立柱和門框橫梁為H型鋼HW400X400,門框中部立柱為箱形構(gòu)件400X150X10。二、建立Ansys模型1.模型計(jì)算采用有限元

7、計(jì)算軟件Ansys9.02.模型單元：鋼構(gòu)件部分采用BEAM189；不銹鋼拉索部分采用LINK10。3.構(gòu)件截面參數(shù)根據(jù)幕墻施工圖建立有限元模型，有限元模型中各對(duì)應(yīng)部位的構(gòu)件截面尺寸根據(jù)幕墻施工圖所示。4.支座條件根據(jù)幕墻施工圖拉索上端通過22b工字鋼與主體結(jié)構(gòu)連接，下端與門框橫梁連接；門框立柱下端與主體結(jié)構(gòu)連接。5.荷載施加幕墻恒荷載、風(fēng)荷載、地震作用按節(jié)點(diǎn)荷載施加；幕墻溫度作用按均布溫度施加，幕墻鋼索預(yù)應(yīng)力按初始應(yīng)變施加。6. 各種梁?jiǎn)卧孛嫣匦匀缦拢汗ぷ咒?2b HW400X400箱形構(gòu)件400X150X10。7. 有限元模型具體模型見下圖兩邊較長(zhǎng)豎索采用19.5(137)不銹鋼索，中部

8、短索采用16(119)不銹鋼索。單索幕墻有限元模型三維圖單索幕墻有限元模型立面圖三、單索撓度計(jì)算選取正常使用時(shí)控制工況進(jìn)行計(jì)算：恒載標(biāo)準(zhǔn)值+1.0預(yù)應(yīng)力+風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.2溫度升高80 索撓度按L/50進(jìn)行控制，鋼結(jié)構(gòu)撓度按L/250進(jìn)行控制；在豎索中施加預(yù)拉力，16(1X19)拉索施加的預(yù)應(yīng)變值均為：0.0026；19.5(1X37)拉索施加的預(yù)應(yīng)變值均為：0.003。 計(jì)算模型荷載圖：運(yùn)行后的撓度圖如下：豎索擾度計(jì)算結(jié)果（單位：mm）：最大位移：f=136.005 mm9310/50=186.2 mm，滿足變形要求。兩邊長(zhǎng)索19.5(1X37)擾度計(jì)算結(jié)果（單位：mm）：最大位移：f=1

9、36.005 mm9310/50=186.2 mm，滿足變形要求。中部短索16(1X19)擾度計(jì)算結(jié)果（單位：mm）：最大位移：f=115.265 mm5850/50=117 mm，滿足變形要求。鋼結(jié)構(gòu)擾度計(jì)算結(jié)果（單位：mm）：最大位移：f=12.546 mm8150/250=32.6 mm，滿足變形要求。頂部鋼結(jié)構(gòu)擾度計(jì)算結(jié)果（單位：mm）：最大位移：f=0.560936 mm400/250=1.6 mm，滿足變形要求。底部鋼結(jié)構(gòu)擾度計(jì)算結(jié)果（單位：mm）：最大位移：f=12.546 mm8150/250=32.6 mm，滿足變形要求。單索體系擾度滿足設(shè)計(jì)要求。四、單索強(qiáng)度計(jì)算選取結(jié)構(gòu)承載

10、能力極限狀態(tài)控制工況進(jìn)行計(jì)算：1.2恒載標(biāo)準(zhǔn)值+1.0預(yù)應(yīng)力+1.4風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.51.3地震荷載標(biāo)準(zhǔn)值+0.21.4溫度下降引起的荷載 16(1X19)拉索拉力設(shè)計(jì)值按F=181.52/1.8100.8 KN進(jìn)行控制，19.5(1X37)拉索拉力設(shè)計(jì)值按F=255.6/1.8142 KN進(jìn)行控制；鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度按215N/mm2進(jìn)行控制。在豎索中施加預(yù)拉力，16(1X19)拉索施加的預(yù)應(yīng)變值均為：0.0026；19.5(1X37)拉索施加的預(yù)應(yīng)變值均為：0.003。 計(jì)算模型荷載圖：運(yùn)行后的強(qiáng)度圖如下：豎索軸力內(nèi)力圖（單位N）：豎索的最大拉力N=127.734 KN255.6/1.8142

11、KN兩邊長(zhǎng)索19.5(1X37)軸力內(nèi)力圖（單位：N）：19.5(1X37) 豎索的最大拉力N=127.734 KN255.6/1.8142 KN中部短索16(1X19)軸力內(nèi)力圖（單位N）：16(1X19)豎索的最大拉力N=70.225 KN181.52/1.8100.8 KN鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖（單位：N/mm2）：鋼結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力為160.491 N/mm2215 N/mm2單索體系強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。五、支座反力 計(jì)算模型支座節(jié)點(diǎn)編號(hào)圖：支座個(gè)節(jié)點(diǎn)的反力如下表（單位：N.mm）： PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE * POST1 TOTAL REACTION

12、SOLUTION LISTING * LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN GLOBAL COORDINATES NODE FX FY FZ MX MY MZ 1 -0.57396E-01-0.12004E+06 -6523.8 82 0.57396E-01-0.12004E+06 -6523.8 87 -0.12372E+06-0.25189E+06 -32398. -0.10882E+09 76360. 0.16877E+09 108 5348.3 -0.

13、29916E+06 -32832. -0.11007E+09-0.29735E+07-0.55015E+07 122 0.86565E-07 49356. -29572. -0.10275E+09 0.48846E-05-0.22460E-04 136 -5348.3 -0.29916E+06 -32832. -0.11007E+09 0.29735E+07 0.55015E+07 150 0.12372E+06-0.25189E+06 -32398. -0.10882E+09 -76360. -0.16877E+09 315 0.22368E-01 0.12744E+06 -10197. -

14、0.50968E+08 66.685 561.05 318 -26.786 69568. -5587.3 -0.27825E+08 -10694. 211.59 321 -21.364 67169. -5873.0 -0.26865E+08 -8528.0 171.81 324 -17.204 62046. -5892.3 -0.24817E+08 -6867.7 128.18 327 -13.863 58439. -5902.1 -0.23374E+08 -5534.2 97.418 330 -11.294 57061. -5903.4 -0.22823E+08 -4508.7 77.425

15、 333 -9.2238 58065. -5897.4 -0.23224E+08 -3682.2 64.197 336 -7.3261 61353. -5885.3 -0.24540E+08 -2924.5 53.786 339 -5.2736 66349. -5869.3 -0.26538E+08 -2105.1 41.906 342 -2.9301 69022. -5599.0 -0.27607E+08 -1169.8 23.091 345 -0.11210E-08 70121. -5593.0 -0.28046E+08-0.40682E-07-0.89277E-09 348 2.9301

16、 69022. -5599.0 -0.27607E+08 1169.8 -23.091 351 5.2736 66349. -5869.3 -0.26538E+08 2105.1 -41.906 354 7.3261 61353. -5885.3 -0.24540E+08 2924.5 -53.786 357 9.2238 58065. -5897.4 -0.23224E+08 3682.2 -64.197 360 11.294 57061. -5903.4 -0.22823E+08 4508.7 -77.425 363 13.863 58439. -5902.1 -0.23374E+08 5

17、534.2 -97.418 366 17.204 62046. -5892.3 -0.24817E+08 6867.7 -128.18 369 21.364 67169. -5873.0 -0.26865E+08 8528.0 -171.81 372 26.786 69568. -5587.3 -0.27825E+08 10694. -211.59 375 -0.22363E-01 0.12744E+06 -10197. -0.50968E+08 -66.685 -561.05 TOTAL VALUES VALUE 0.18076E-04 0.13563E+06-0.30551E+06-0.1

18、0854E+10 0.19180E-02-0.23536E-04第二章、中空玻璃面板1計(jì)算一、計(jì)算說明玻璃面板選用TP12LOW-E+12A+ TP12mm鋼化中空玻璃。玻璃幕墻的分格尺寸為， a=1050mm，b=2100mm。該玻璃幕墻的玻璃屬于點(diǎn)支承體系，面板四點(diǎn)固定，可將其簡(jiǎn)化為四點(diǎn)支撐的面板計(jì)算模型。二、玻璃面板強(qiáng)度校核校核依據(jù)：fg按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第8.1.5條1、計(jì)算說明根據(jù)玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第6.1.5條的規(guī)定，中空玻璃的內(nèi)外片玻璃承受的荷載分別為、。外片玻璃承受的荷載較大，由于內(nèi)外片玻璃的厚度相同，所以我們只需要驗(yàn)算外片玻璃

19、的強(qiáng)度。2、外片玻璃承受的水平風(fēng)荷載t1、t2：中空玻璃內(nèi)外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmW K1：外片玻璃承受的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值=0.55 KN/m2W1：外片玻璃承受的水平風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值=0.77 KN/m23、外片玻璃承受的水平地震荷載t1、t2：中空玻璃內(nèi)外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmGAK1：外片玻璃面板自重面荷載標(biāo)準(zhǔn)值GAK1=1210-325.6=0.3072 KN/m2取GAK1=0.35 KN/m2q K1：外片玻璃承受的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值max：水平地震影響系數(shù)最大值，取max=0.16 （按8度考慮）查玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表5.3.4

20、E：動(dòng)力放大系數(shù)，取E=5.0按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.3.4條規(guī)定q K1：外片玻璃承受的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值qEK=maxEGGK=0.165.00.35=0.28 KN/m2q1：外片玻璃承受的水平地震作用設(shè)計(jì)值=0.364 KN/m24、外片玻璃風(fēng)荷載和水平地震作用組合計(jì)算W：風(fēng)荷載的組合值系數(shù)，取W=1.0按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.4.3條E：地震作用的組合值系數(shù)，取E=0.5按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.4.3條qK1：外片玻璃風(fēng)荷載和水平地震作用組合標(biāo)準(zhǔn)值qK1=WWK1+EqEK1=1.00.55+0.50.28

21、=0.69 KN/m2q1：外片玻璃風(fēng)荷載和水平地震作用組合設(shè)計(jì)值q1=WW1+EqE1=1.00.77+0.50.364=0.952 KN/m25、外片玻璃的強(qiáng)度折減系數(shù)：參數(shù)t：外片玻璃厚度，取t=12 mm=8.77：折減系數(shù)，取=0.97由=8.77，查玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表6.1.2得6、外片玻璃強(qiáng)度校核m：彎矩系數(shù)，取m=0.13由=0.5，查玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表8.1.5得：外片玻璃產(chǎn)生的最大應(yīng)力=21.54 N/mm2fg=84.0 N/mm2外片玻璃面板強(qiáng)度符合規(guī)范要求。由于外片玻璃承受的荷載大與內(nèi)片玻璃承受的荷載，內(nèi)外片玻璃的厚

22、度相同，可知內(nèi)片片玻璃的強(qiáng)度符合規(guī)范要求。玻璃面板強(qiáng)度符合規(guī)范要求。三、玻璃面板撓度校核校核依據(jù)：df=df,lim=按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第8.1.5條t0:玻璃等效厚度t0=0.95=0.95=14.36D：玻璃剛度D=1.85107 Nmm：撓度系數(shù)，取=0.0142由=0.5，查玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表8.1.5得：折減系數(shù)，取=0.989：參數(shù)=6.35由=3.35，查玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表6.1.2得df：在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，玻璃產(chǎn)生的最大撓度df=14.89 mmdf=14.72 mmdf,lim=35 mm玻璃面

23、板撓度符合規(guī)范要求。第三章、中空玻璃面板2計(jì)算一、計(jì)算說明玻璃面板選用TP12LOW-E+12A+ TP12mm鋼化中空玻璃。玻璃幕墻的分格尺寸為，a=1400mm，b=3160mm。該玻璃幕墻的玻璃屬于一點(diǎn)兩邊支承體系。二、玻璃面板強(qiáng)度校核1、計(jì)算說明根據(jù)玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第6.1.5條的規(guī)定，中空玻璃的內(nèi)外片玻璃承受的荷載分別為、。外片玻璃承受的荷載較大，由于內(nèi)外片玻璃的厚度相同，所以我們只需要驗(yàn)算外片玻璃的強(qiáng)度。2、外片玻璃承受的水平風(fēng)荷載t1、t2：中空玻璃內(nèi)外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmW K1：外片玻璃承受的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值=0.55 KN/m2W

24、1：外片玻璃承受的水平風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值=0.77 KN/m23、外片玻璃承受的水平地震荷載t1、t2：中空玻璃內(nèi)外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmGAK1：外片玻璃面板自重面荷載標(biāo)準(zhǔn)值GAK1=1210-325.6=0.3072 KN/m2取GAK1=0.35 KN/m2q K1：外片玻璃承受的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值max：水平地震影響系數(shù)最大值，取max=0.16 （按8度考慮）查玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003表5.3.4E：動(dòng)力放大系數(shù)，取E=5.0按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.3.4條規(guī)定q K1：外片玻璃承受的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值qEK=maxEGGK=0.

25、165.00.35=0.28 KN/m2q1：外片玻璃承受的水平地震作用設(shè)計(jì)值=0.364 KN/m24、外片玻璃風(fēng)荷載和水平地震作用組合計(jì)算W：風(fēng)荷載的組合值系數(shù)，取W=1.0按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.4.3條E：地震作用的組合值系數(shù)，取E=0.5按玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003第5.4.3條qK1：外片玻璃風(fēng)荷載和水平地震作用組合標(biāo)準(zhǔn)值qK1=WWK1+EqEK1=1.00.55+0.50.28=0.69 KN/m2q1：外片玻璃風(fēng)荷載和水平地震作用組合設(shè)計(jì)值q1=WW1+EqE1=1.00.77+0.50.364=0.952 KN/m25、ansys程序?qū)ν馄Ａ?qiáng)度的分析5.1建立模型5.2模型荷載圖5.3計(jì)算結(jié)果玻璃的最大強(qiáng)度為28.311 Mpa84.0Mpa。外片玻璃面板強(qiáng)度符合規(guī)范要求。6、ansys程序?qū)ΣＡ?qiáng)度的分析6.1玻璃面板承受荷載標(biāo)準(zhǔn)值為W=-1.0 KN/m26.2中空玻璃等效計(jì)算