《钢结构隐框玻璃幕墙计算书2013年3月》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构隐框玻璃幕墙计算书2013年3月（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、00设计计算书00设计计算书计算:校核:审核:设计公司名称：克莱斯科（北京）门窗有限公司二一三年三月二十一日目 录第一部分、 计算书1第一部分、 强度计算信息产品结构一、 计算依据及说明1、 工程概况说明 工程名称:00 工程所在城市:北京市 工程所属建筑物地区类别:C类 工程所在地区抗震设防烈度:八度(0.2g) 工程基本风压:0.45kN/m2 工程强度校核处标高:110m 2、 设计依据 序号标准名称标准号1建筑工程用索JG T 330-20112铝合金门窗工程技术规范JGJ 214-20103混凝土结构设计规范GB 50010-20104吊挂式玻幕墙支承装置JG 139-20105建筑
2、抗震设计规范GB 50011-20106点支式玻幕墙支承装置JG 138-20107天然花岗石建筑板材GB/T 18601-20098石材幕墙接缝用密封胶GB/T 23261-20099铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求YS/T 437-200910浮法玻璃GB11614.2-200911建筑抗震加固技术规程JGJ/T116-200912公共建筑节能改造技术规范JGJ176-200913建筑用安全玻璃 防火玻璃GB 15763.1-200914建筑陶瓷薄板应用技术规程JGJ/T 172-200915夹层玻璃GB15763.3-200916建筑玻璃应用技术规程JGJ 113-200917平板
3、玻璃GB11614-200918铝合金建筑型材 阳极氧化、着色型材GB/T 5237.2-200819耐候结构钢GB/T4171-200820干挂空心陶瓷板JC/T1080-200821搪瓷用冷轧低碳钢板及钢带GB/T13790-200822铝合金建筑型材 隔热型材GB/T 5237.6-200823铝合金建筑型材 氟碳漆喷涂型材GB/T 5237.5-200824半钢化玻璃GB/T17841-200825铝合金建筑型材 电泳涂漆型材GB/T 5237.3-200826陶瓷板GB/T23266-200827铝合金建筑型材 基材GB/T 5237.1-200828中空玻璃稳态U值（传热系数）的计
4、算和测定GB/T 22476-200829塑料门窗工程技术规程JGJ 103-200830建筑玻璃采光顶JG/T 231-200831建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T 151-200832铝合金建筑型材 粉末喷涂型材GB/T 5237.4-200833热轧型钢GB/T706-200834建筑物防雷检测技术规范GB/T21434-200835小单元建筑幕墙JG/T 217-200836铝合金门窗GB/T 8478-200837冷弯型钢GB/T6725-200838建筑外门窗保温性能分级及检测方法GB/T8484-200839中国地震烈度表GB/T17742-200840普通装饰用铝塑复板G
5、B/T22412-200841不锈钢棒GB/T 1220-200742不锈钢和耐热钢 牌号及化学成份GB/T20878-200743民用建筑能耗数据采集标准JG/T 154-200744建筑用不锈钢绞线JG/T 200-200745建筑幕墙GB/T 21086-200746铝合金结构设计规范GB 50429-200747百页窗用铝合金带材YS/T621-200748建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法JGJ/T 211-200749中空玻璃用复合密封胶条JC/T 1022-200750建筑幕墙用瓷板JG/T217-200751建筑结构荷载规范GB 50009-200652混凝土加固设计规
6、范GB50367-200653铝及铝合金轧制板材GB/T 3880-200654建筑设计防火规范GB 50016-200655绿色建筑评价标准GB/T50378-200656建筑用硬质塑料隔热条JG/T 174-200557钢化玻璃 GB15763.2-200558公共建筑节能设计标准GB 50189-200559建筑隔声评价标准GB/T50121-200560建筑结构用冷弯矩形钢管JG/T 178-200561干挂饰面石材及其金属挂件JC83018302-200562建筑用隔热铝合金型材 穿条式JG/T 175-200563混凝土结构后锚固技术规程JGJ 145-200464混凝土用膨胀型、
7、扩孔型建筑锚栓JG 160-200465玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-200366钢结构设计规范GB 50017-200367建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-200268中空玻璃GB/T11944-200269建筑幕墙抗震性能振动台试验方法GB/T 18575-200170玻璃幕墙工程质量检验标准JGJ/T 139-200171混凝土接缝用密封胶JC/T 881-200172全玻璃幕墙工程技术规程DBJ/CT 014-200173幕墙玻璃接缝用密封胶JC/T 882-200174中空玻璃用弹性密封胶JC/T 486-200175建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-200176点
8、支式玻璃幕墙工程技术规程CECS 127-200177建筑制图标准GB/T 50104-200178建筑用铝型材、铝板氟碳涂层JC 133-200079紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱GB 3098.6-200080紧固件机械性能 自攻螺钉GB 3098.5-200081建筑幕墙平面内变形性能检测方法GB/T 18250-200082紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 GB 3098.4-200083紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱GB 3098.1-200084紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹GB 3098.2-200085紧固件机械性能 不锈钢 螺母GB 3098.15-200086螺纹紧
9、固件应力截面积和承载面积GB/T 16823.1-19973、 基本计算公式(1).场地类别划分: 根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别: A类近海面,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; 00按C类地区计算风压(2).风荷载计算: 幕墙属于薄壁外围护构件，根据建筑结构荷载规范GB50009-2012 8.1.1-2 采用 风荷载计算公式: = 其中: -作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) -瞬时风压的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012 条文
10、说明8.6.1取定 根据不同场地类型,按以下公式计算:=1+2g()(-) 其中g为峰值因子取为2.5，I10为10米高名义湍流度,为地面粗糙度指数 A类场地: =0.12 ,=0.12 B类场地: =0.14 ,=0.15 C类场地: =0.23 ,=0.22 D类场地: =0.39 ,=0.30 -风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012取定, 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: =1.284()0.24 B类场地: =1.000()0.30 C类场地: =0.544()0.44 D类场地: =0.262()0.60 本工程属于C类地区 -风荷载体型系数,按
11、建筑结构荷载规范GB50009-2012取定 -基本风压,按全国基本风压图,北京市地区取为0.45kN/m2(3).地震作用计算: = 其中: -水平地震作用标准值 -动力放大系数,按 5.0 取定 -水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 6度(0.05g): =0.04 7度(0.1g): =0.08 7度(0.15g): =0.12 8度(0.2g): =0.16 8度(0.3g): =0.24 9度(0.4g): =0.32 北京市地区设防烈度为八度(0.2g),根据本地区的情况,故取=0.16 -幕墙构件的自重(N/m2)(4).荷载组合: 结构设计时，根据构件受力特点，荷载或
12、作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用： + 各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震 水平荷载标准值: =+0.5，维护结构荷载标准值不考虑地震组合 水平荷载设计值: q=1.4+0.51.3 荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用: 对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足： a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对有永久荷载效应控制的组合，取1.35 b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0； 可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4二、 荷载计算1、 风
13、荷载标准值计算 : 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) z : 计算高度110m : 110m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2012 条文说明8.2.1) =0.544()0.44=1.56247 : 10米高名义湍流度,对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23、0.39。 (GB50009-2012 条文说明8.4.6) : 阵风系数 : (GB50009-2012 8.1.1-2) = 1 + 2g()(-) (GB50009-2012 条文说明8.6.1) = 1 + 22.50.23()(-0.22) = 1.67856 :局
14、部正风压体型系数 :局部负风压体型系数,通过计算确定 :建筑物表面正压区体型系数，按照(GB50009-2012 8.3.3)取1 :建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-2012 8.3.3-2)取-1 对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，按照(GB50009-2012 8.3.5)取-0.2或0.2 :立柱构件从属面积取9m2 :横梁构件从属面积取3m2 :维护构件面板的局部体型系数 =+0.2 =1.2 =-0.2 =-1.2 维护构件从属面积大于或等于25m2的体型系数计算 =0.8+0.2 (GB50009-2012 8.3.4) =1 =0.8-0.2 (GB50009-2
15、012 8.3.4) =-1 对于直接承受荷载的面板而言，不需折减有 =1.2 =-1.2 同样，取立柱面积对数线性插值计算得到 =+(0.8-)+0.2 =1+(0.8-1)+0.2 =1.06368 =+(0.8-)-0.2 =-1+(-0.8)-(-1)-0.2 =-1.06368 同样，取横梁面积对数线性插值计算得到 =+(0.8-)+0.2 =1+(0.8-1)+0.2 =1.13184 =+(0.8-)-0.2 =-1+(-0.8)-(-1)-0.2 =-1.13184 按照以上计算得到 对于面板有: =1.2 =-1.2 对于立柱有: =1.06368 =-1.06368 对于横
16、梁有: =1.13184 =-1.13184 面板正风压风荷载标准值计算如下 = (GB50009-2012 8.1.1-2) =1.678561.21.562470.45 =1.41626 kN/m2 面板负风压风荷载标准值计算如下 = (GB50009-2012 8.1.1-2) =1.67856(-1.2)1.562470.45 =-1.41626 kN/m2 同样，立柱正风压风荷载标准值计算如下 = (GB50009-2012 8.1.1-2) =1.678561.063681.562470.45 =1.25537 kN/m2 立柱负风压风荷载标准值计算如下 = (GB50009-20
17、12 8.1.1-2) =-1.25537 kN/m2 同样，横梁正风压风荷载标准值计算如下 = (GB50009-2012 8.1.1-2) =1.33582 kN/m2 横梁负风压风荷载标准值计算如下 = (GB50009-2012 8.1.1-2) =-1.33582 kN/m2 2、 风荷载设计值计算 W: 风荷载设计值: kN/m2 w : 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003 5.1.6条规定采用 面板风荷载作用计算 Wp=wWkp=1.41.41626=1.98277kN/m2 Wn=wWkn=1.4(-1.41626)=-1.9827
18、7kN/m2 立柱风荷载作用计算 Wvp=wWkvp=1.41.25537=1.75752kN/m2 Wvn=wWkvn=1.4(-1.25537)=-1.75752kN/m2 横梁风荷载作用计算 Whp=wWkhp=1.41.33582=1.87015kN/m2 Whn=wWkhn=1.4(-1.33582)=-1.87015kN/m2 3、 水平地震作用计算 GAK: 面板和构件平均平米重量取0.3072kN/m2 max: 水平地震影响系数最大值:0.16 qEk: 分布水平地震作用标准值(kN/m2) qEk=EmaxGAK (JGJ102-2003 5.3.4) =50.160.30
19、72 =0.24576kN/m2 rE: 地震作用分项系数: 1.3 qEA: 分布水平地震作用设计值(kN/m2) qEA=rEqEk =1.30.24576 =0.319488kN/m24、 荷载组合计算 幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震荷载组合: Szkp=Wkp =1.41626kN/m2 Szp=Wkpw+qEkEE =1.416261.4+0.245761.30.5 =2.14251kN/m2 考虑负风压、地震荷载组合: Szkn=Wkn =-1.41626kN/m2 Szn=Wknw-qEkEE =-1.416261.4-0.245761.30.5 =-2.
20、14251kN/m2 综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算 采用面板荷载组合标准值为1.41626kN/m2 面板荷载组合设计值为2.14251kN/m2 立柱荷载组合标准值为1.25537kN/m2 横梁荷载组合标准值为1.33582kN/m2 三、 玻璃计算1、 玻璃面积 B: 该处玻璃幕墙分格宽: 1.5m H: 该处玻璃幕墙分格高: 2m A: 该处玻璃板块面积: A=BH =1.52 =3m2 2、 玻璃板块自重 :中空玻璃板块平均自重(不包括铝框): 玻璃的体积密度为: 25.6(kN/m3) (JGJ102-2003 5.3.1) BL_w:中空玻璃外层玻璃厚度: 6mm
21、 BL_n:中空玻璃内层玻璃厚度: 6mm =25.6 =25.6 =0.3072kN/m23、 玻璃强度计算 选定面板材料为:6(TP)+12+6(TP)中空玻璃 校核依据: q: 玻璃所受组合荷载: 2.14251kN/m2 a: 玻璃短边边长: 1.5m b: 玻璃长边边长: 2m :中空玻璃外层玻璃厚度: 6mm :中空玻璃内层玻璃厚度: 6mm E: 玻璃弹性模量 : 72000N/mm2 m: 玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表 6.1.2-1得: 0.0683 : 折减系数,根据参数查表6.1.2-2 : 玻璃所受应力: q=2.14251kN/m2 荷载分配计算: =1.
22、1q =1.12.14251 =1.17838 =q =2.14251 =1.07126 =1.1 =1.11.41626 =0.778943 = =1.41626 =0.70813 参数计算: = (JGJ102-2003 6.1.2-3) = =42.2604 查表6.1.2-2 得o = 0.833219 = = =38.4185 查表6.1.2-2 得 = 0.846326 玻璃最大应力计算: = (JGJ102-2003 6.1.2-1) =0.833219 =25.1476N/mm2 =i =0.846326 =23.2211N/mm2 25.1476N/mm2=84N/mm2 2
23、3.2211N/mm2=84N/mm2 玻璃的强度满足 4、 玻璃跨中挠度计算 校核依据: =1000=25mm D: 玻璃刚度(Nmm) : 玻璃泊松比: 0.2 E: 玻璃弹性模量 : 72000N/mm2 : 中空玻璃的等效厚度 =0.95 =0.95 =7.18155mm D= = =2.31491e+006Nmm : 玻璃所受组合荷载标准值:1.41626kN/m2 : 挠度系数,按边长比a/b查 表6.1.3得: 0.00663 参数计算: = (JGJ102-2003 6.1.2-3) =109 =37.4371 : 折减系数,根据参数查表6.1.2-2 得 = 0.850251
24、 : 玻璃组合荷载标准值作用下挠度最大值 = (JGJ102-2003 6.1.3-2) =0.850251109 =17.4596mm 17.4596mm=25mm 玻璃的挠度满足四、 结构胶计算1、 结构胶宽度计算(1)组合荷载作用下结构胶粘结宽度的计算: : 组合荷载作用下结构胶粘结宽度 (mm) W: 风荷载设计值: 2.14251kN/m2 a: 矩形分格短边长度: 1.5m : 结构胶的短期强度允许值:0.2N/mm2 按5.6.2条规定采用 = (JGJ102-2003 5.6.3-1) = =8.03441mm 取9mm(2)自重效应胶缝宽度的计算: : 自重效应胶缝宽度 (m
25、m) B: 幕墙分格宽: 1.5m H: 幕墙分格高: 2m :玻璃板块自重:0.3072 : 结构胶的长期强度允许值: 0.01N/mm2 按5.6.2条规定采用 = (JGJ102-2003 5.6.3-3) =1000 =15.7989mm 取16mm (3)结构硅酮密封胶的最小计算宽度: 16mm2、 结构胶厚度计算(1)温度变化效应胶缝厚度的计算: : 温度变化效应结构胶的粘结厚度: mm : 结构硅酮密封胶的温差变位承受能力: 0.125 : 年温差: 0 : 玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量: mm 铝型材线膨胀系数: al=2.3510-5 玻璃线膨胀系数: aw=
26、110-5 = = =0mm = (JGJ102-2003 5.6.5) = =0mm(2)地震作用下胶缝厚度的计算: : 地震作用下结构胶的粘结厚度: mm H: 幕墙分格高: 2m :幕墙层间变位设计变位角1/550 : 结构硅酮密封胶的地震变位承受能力: 0.41 = = =3.65819mm (3)结构硅酮密封胶的最小计算厚度: 4mm3、 结构胶强度计算(1)设计选定胶缝宽度和厚度: 胶缝选定宽度为: 16 mm 胶缝选定厚度为: 8 mm 幕墙玻璃相对于铝合金框的位移: Us = = 21000 = 3.63636mm(2)短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力: W: 风荷载以及地
27、震荷载组合设计值: 2.14251kN/m2 a: 矩形分格短边长度: 1.5m : 结构胶粘结宽度: 16 mm = = =0.10043N/mm2(3)永久荷载和作用在结构胶中产生的剪应力: H: 幕墙分格高: 2m B: 幕墙分格宽: 1.5m = = =0.00987429N/mm20.01N/mm2 结构胶长期强度满足要求 (4)短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力: = = =0.100914N/mm20.2N/mm2 结构胶短期强度满足要求 五、 立柱计算1、 立柱荷载计算(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布) qw: 风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m) rw:
28、 风荷载作用效应的分项系数：1.4 Wk: 风荷载标准值: 1.25537kN/m2 Bl: 幕墙左分格宽: 1.5m Br: 幕墙右分格宽: 1.5m qwk=Wk =1.25537 =1.88306kN/m qw=1.4qwk =1.41.88306 =2.63628kN/m(2)分布水平地震作用设计值 GAkl: 立柱左边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 0.5kN/m2 GAkr: 立柱右边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 0.5kN/m2 qEAkl=5maxGAkl (JGJ102-2003 5.3.4) =50.160.5 =0.4kN/m2 qEAkr=5maxGAkr
29、 (JGJ102-2003 5.3.4) =50.160.5 =0.4kN/m2 qek= = =0.6kN/m qe=1.3qek =1.30.6 =0.78kN/m(3)立柱荷载组合 立柱所受组合荷载标准值为: qk=qwk =1.88306kN/m 立柱所受组合荷载设计值为: q =qw+Eqe =2.63628+0.50.78 =3.02628kN/m 立柱计算简图如下: (4)立柱弯矩: 通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如下: 立柱弯矩分布如下表: 列表条目12345678910偏移(m)0.0000.5631.1251.6882.2502.7503.3133.8754.4385.
30、000弯矩(kN.m)0.0003.7776.5968.4589.3639.3638.4586.5963.7770.000 最大弯矩发生在2.5m处 M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kNm) M=9.45712kNm 立柱在荷载作用下的轴力图如下: 立柱在荷载作用下的支座反力信息如下表: 支座编号X向反力(kN)Y向反力(kN)转角反力(kN.m)n0-7.566-n1-7.566-4.500-2、 选用立柱型材的截面特性 选定立柱材料类别: 钢-Q235 选用立柱型材名称: 钢管140x80x4 型材强度设计值: 215N/mm2 型材弹性模量: E=206000N/mm2 X轴
31、惯性矩: Ix=445.053cm4 Y轴惯性矩: Iy=185.343cm4 X轴上部抵抗矩: Wx1=63.579cm3 X轴下部抵抗矩: Wx2=63.579cm3 Y轴左部抵抗矩: Wy1=46.3357cm3 Y轴右部抵抗矩: Wy2=46.3357cm3 型材截面积: A=16.8736cm2 型材计算校核处抗剪壁厚: t=4mm 型材截面面积矩: Ss=38.8791cm3 塑性发展系数: =1.05 3、 立柱强度计算 校核依据: +a Bl: 幕墙左分格宽: 1.5m Br: 幕墙右分格宽: 1.5m Hv: 立柱长度 GAkl: 幕墙左分格自重: 0.5kN/m2 GAKr
32、: 幕墙右分格自重: 0.5kN/m2 幕墙自重线荷载: Gk= = =0.75kN/m rG: 结构自重分项系数: 1.2 G:幕墙自重线荷载设计值0.9kN/m f: 立柱计算强度(N/mm2) A: 立柱型材截面积: 16.8736cm2 Nl: 当前杆件最大轴拉力(kN) Ny: 当前杆件最大轴压力(kN) Mmax:当前杆件最大弯矩(kN.m) Wz: 立柱截面抵抗矩(cm3) : 塑性发展系数: 1.05 立柱通过有限元计算得到的应力校核数据表格如下: 编号NlNyMmaxWzAfzb04.5000.0009.45763.57916.8736144.330 通过上面计算可知,立柱杆
33、件b0的应力最大,为144.33N/mm2a=215N/mm2,所以立柱承载力满足要求4、 立柱的刚度计算 校核依据: Umax 且 Umax30mm Dfmax: 立柱最大允许挠度: 通过有限元分析计算得到立柱的挠度图如下: 立柱挠度分布如下表: 列表条目12345678910偏移(m)0.0000.5631.1251.6882.2502.7503.3133.8754.4385.000挠度(mm)0.0005.87410.95314.63416.51516.51514.63410.9535.8740.000 最大挠度发生在2.5m处,最大挠度为16.7149mm30mm Dfmax=1000
34、 =1000 =20mm 立柱最大挠度Umax为: 16.7149mm20mm 挠度满足要求5、 立柱抗剪计算 校核依据: max=125N/mm2 通过有限元分析计算得到立柱的剪力图如下: 立柱剪力分布如下表: 列表条目12345678910偏移(m)0.0000.5631.1251.6882.2502.7503.3133.8754.4385.000剪力(kN)-7.566-5.863-4.161-2.459-0.7570.7572.4594.1615.8637.566 最大剪力发生在0m处 : 立梃剪应力: Q: 立梃最大剪力: 7.56569kN Ss: 立柱型材截面面积矩: 38.87
35、91cm3 Ix: 立柱型材截面惯性矩: 445.053cm4 t: 立柱抗剪壁厚: 4mm = = =16.5232N/mm2 16.5232N/mm2125N/mm2 立柱抗剪强度可以满足六、 立柱与主结构连接计算1、 立柱与主结构连接计算 连接处角码材料 : 钢-Q235 连接螺栓材料 : C级普通螺栓-4.8级 : 连接处角码壁厚: 8mm : 连接螺栓直径: 12mm : 连接螺栓有效直径: 10.36mm : 连接处水平总力(N): =Q =-7.56571kN : 连接处自重总值设计值(N): =-4.5kN N: 连接处总合力(N): N= =1000 =8802.84N :
36、螺栓的承载能力: : 连接处剪切面数: 2 =23.14140 (GB 50017-2003 7.2.1-1) =23.14140 =23603N : 立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数: = = =0.372954个 取2个 : 立梃型材壁抗承压能力(N): : 连接处剪切面数: 22 t: 立梃壁厚: 4mm =2325t (GB 50017-2003 7.2.1-3) =12232542 =62400N 8802.84N 62400N 立梃型材壁抗承压能力满足 : 角码型材壁抗承压能力(N): =2325 (GB 50017-2003 7.2.1-3) =12232582 =124800N
37、 8802.84N 124800N 角码型材壁抗承压能力满足七、 横梁计算1、 选用横梁型材的截面特性 选定横梁材料类别: 钢-Q235 选用横梁型材名称: 钢管80*80*4 型材强度设计值: 215N/mm2 型材弹性模量: E=206000N/mm2 X轴惯性矩: Ix=146.226cm4 Y轴惯性矩: Iy=146.226cm4 X轴上部抵抗矩: Wx1=36.5566cm3 X轴下部抵抗矩: Wx2=36.5566cm3 Y轴左部抵抗矩: Wy1=36.5566cm3 Y轴右部抵抗矩: Wy2=36.5566cm3 型材截面积: A=15.7753cm2 型材计算校核处抗剪壁厚:
38、t=4mm 型材截面绕X轴面积矩: Ss=22.0251cm3 型材截面绕Y轴面积矩: Ssy=22.0251cm3 塑性发展系数: =1.05 2、 横梁的强度计算 校核依据: + =215 (JGJ102-2003 6.2.4) (1)横梁在自重作用下的弯矩(kNm) : 幕墙分格高: 2m : 幕墙分格宽: 1.5m : 横梁上部面板自重: 0.5kN/m2 : 横梁下部面板自重: 0.5kN/m2 : 横梁自重荷载线分布均布荷载集度标准值(kN/m): =0.5 =0.52 =1kN/m : 横梁自重荷载线分布均布荷载集度设计值(kN/m) = =1.21 =1.2kN/m(2)横梁承
39、受的组合荷载作用计算 横梁承受风荷载作用 =1.33582kN/m2 : 横梁平面外地震荷载: : 动力放大系数: 5 : 地震影响系数最大值: 0.16 =0.5 (JGJ102-2003 5.3.4) =50.160.5 =0.4kN/m2 =0.5 (JGJ102-2003 5.3.4) =50.160.5 =0.4kN/m2 荷载组合: 横梁承受面荷载组合标准值: = = 1.33582kN/m2 横梁承受面荷载组合设计值: =+0.5 =1.41.33582+0.51.30.4 =2.13015kN/m2 =+0.5 =1.41.33582+0.51.30.4 =2.13015kN/
40、m2 (3)横梁在组合荷载作用下的弯矩(kNm) 分横梁上下部分别计算 : 横梁上部面板高度 2m : 横梁下部面板高度 2m : 横梁上部面板荷载计算有效高度为1m : 横梁下部面板荷载计算有效高度为1m = =2.130151 =2.13015kN/m = =2.130151 =2.13015kN/m 组合荷载作用产生的线荷载标准值为: = =1.335821 =1.33582kN/m = =1.335821 =1.33582kN/m(4)横梁荷载计算: =+ =2.67164kN/m q =+ =4.2603kN/m(5)横梁强度计算信息: 横梁荷载作用简图如下: 横梁在荷载作用下的弯矩
41、图如下: 横梁在荷载作用下的弯矩以及正应力数据如下表所示: 编号条目123456789101偏移0.0000.1690.3370.5060.6750.8250.9941.1631.3311.500My0.000-0.479-0.836-1.072-1.186-1.186-1.072-0.836-0.4790.000Mz0.000-0.135-0.235-0.302-0.334-0.334-0.302-0.235-0.135-0.000y0.000-12.467-21.773-27.919-30.904-30.904-27.919-21.773-12.4670.000z0.000-3.512-6
42、.133-7.864-8.705-8.705-7.864-6.133-3.512-0.0000.000-15.978-27.906-35.783-39.609-39.609-35.783-27.906-15.9780.000说明：偏移单位为m；弯矩单位为kN.m；应力单位为N/mm2。 横梁在组合荷载作用下的支座反力信息如下表所示: 支座编号Y向反力(kN)Z向反力(kN)Y向转角反力(kN.m)Z向转角反力(kN.m)n0-3.195-0.900-n1-3.195-0.900-3、 横梁的刚度计算 横梁在荷载作用下的挠度图如下: 横梁在荷载作用下的挠度数据如下表所示: 编号条目1234567
43、89101偏移0.0000.1690.3370.5060.6750.8250.9941.1631.3311.500Dy0.000-0.205-0.383-0.512-0.578-0.578-0.512-0.383-0.2050.000Dz0.000-0.077-0.143-0.192-0.216-0.216-0.192-0.143-0.0770.000D0.0000.2190.4090.5470.6170.6170.5470.4090.2190.000说明：偏移单位为m；挠度单位为mm。4、 横梁的抗剪强度计算 横梁在荷载作用下的剪力图如下: 横梁在荷载作用下的剪力以及剪应力数据如下表所示:
44、编号条目123456789101偏移0.0000.1690.3370.5060.6750.8250.9941.1631.3311.500Qy3.1952.4761.7571.0380.320-0.320-1.038-1.757-2.476-3.195Qz0.9000.6980.4950.2930.090-0.090-0.293-0.495-0.698-0.900y12.0329.3256.6183.9101.203-1.203-3.910-6.618-9.325-12.032z3.3892.6271.8641.1010.339-0.339-1.101-1.864-2.627-3.38912.5
45、009.6886.8754.0631.2501.2504.0636.8759.68812.500说明：偏移单位为m；剪力单位为kN；剪应力单位为N/mm2。5、 横梁的各种强度效核及构造 校核依据: UmaxL/250 且 Umax20mm,且满足重力作用下UgmaxL/500,Ugmax3mm 横梁在各种荷载组和作用下的强度效核表格如下: 编号长度(m)(N/mm2)(N/mm2)D(mm)最大值位置(m)最大值位置(m)最大值位置(m)D/LenDgDgPos(m)Dg/Len11.50040.0090.75012.5000.0000.5850.7500.000390.2190.7500.
46、00015说明：强度验算不合格的数据以红色标明 横梁正应力强度满足要求 横梁抗剪强度满足要求 横梁挠度满足要求 八、 横梁与立柱连接件计算1、 横梁与角码连接计算 Q: 连接部位受总剪力: 采用+0.5组合 Q=3.19522kN 横梁与角码连接螺栓材料:C级普通螺栓-4.8级 螺栓连接的抗剪强度计算值: 140N/mm2 : 剪切面数: 1 D : 螺栓公称直径: 6mm : 螺栓有效直径: 5.06mm : 螺栓受剪承载能力计算: =3.14140 (GB50017-2003 7.2.1-1) =13.14140 =2815.26N : 螺栓个数: = = =1.13496 横梁与角码连接
47、螺栓取2个 : 连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力计算: t: 幕墙横梁抗剪壁厚:4mm =Dt325 =643252 =15600N 3195.22N 15600N 横梁与角码连接强度满足要求2、 角码与立柱连接计算 : 自重荷载(N): =0.9kN N: 连接处组合荷载: 采用+ N= = =3.31955kN : 剪切面数: 1 : 螺栓公称直径: 6mm : 螺栓有效直径: 5.06mm 角码与立柱连接螺栓材料:C级普通螺栓-4.8级 : 螺栓受剪承载能力计算: =3.14140 (GB 50017-2003 7.2.1-1) =13.14140 =2815.26N : 螺栓个数: =
48、N/ =1.17913 立柱与角码连接螺栓取2个 : 连接部位角码壁抗承压能力计算: : 角码壁厚:4mm =D325 (GB 50017-2003 7.2.1-3) =643252 =15600N 3319.55N 15600N 立柱与角码连接强度满足要求九、 幕墙固定压块强度计算1、 固定压块计算信息 qw: 作用在幕墙上的组合荷载设计值2.14251kN/m2 qwk: 作用在幕墙上的组合荷载标准值1.41626kN/m2 b1: 固定压块长度50mm h: 固定压块宽度42mm t: 固定压块厚度6.5mm D: 压块连接螺栓直径6mm 幕墙面板尺寸为2m1.5m,压块安装间距不超过2
49、30mm,共有32个双面固定压块,每个压块需要1个M6螺栓固定 固定压块材料为铝-6063-T5 固定压块的截面抵抗折减系数取=1 I: 固定压块的截面惯性矩 I = = =823.875mm4 W: 固定压块的截面抵抗矩 W =2 =21 =253.5mm3 A: 固定压块的承受荷载面积 Dist: 压块安装间距230mm A =BwDist =1.5230 =0.345m2 固定压块承受荷载作用 : 荷载作用安全系数1.5 F =Aqw1000 =0.3452.1425110001.5 =1108.75N Fk=Aqwk1000 =0.3451.4162610001.5 =732.915N
50、 Zf:集中作用力作用点到固定压块螺栓中心的距离20mm M: 固定压块承受的弯矩 M =FZf =1108.7520 =22175N.mm2、 压块强度计算 固定压块的应力设计值为 = = = 87.4753N/mm2 a=90N/mm2 固定压块强度满足要求3、 压块刚度计算 固定压块的最大挠度为 u = = = 0.0338893mm = = 0.133333mm 固定压块刚度满足要求4、 螺栓抗拉强度计算 固定压块连接螺栓承受拉力 单个螺栓最大承受能力 Nt=PI Ft =PI 280 =5630.53N Num:每个压块上面的螺栓数量 Po= = = 2217.5N Nt=5630.
51、53N 压块连接螺栓强度满足要求十、 化学锚拴计算1、 锚栓计算信息描述 V: 剪力设计值: V=4500N N: 法向力设计值: N=7565.71N e2: 锚栓中心与锚板平面距离: 60mm M: 弯矩设计值(N.mm): M=Ve2 =450060 =270000N.mm T: 扭矩设计值(N.mm): 0N.mm 当前计算锚栓类型: 慧鱼-化学锚栓 FHB-A 10*60/10 锚栓材料类型: 不锈钢锚栓-A2-70 锚栓直径: 12mm 锚栓底板孔径: 13mm 锚栓处混凝土开孔直径: 14mm 锚栓有效锚固深度: 120mm 锚栓底部混凝土级别: 混凝土-C25 底部混凝土为未开
52、裂混凝土 底部混凝土基材厚度: 400mm 混凝土开裂及边缘配筋情况: 边缘为无筋的开裂混凝土 锚栓锚固区混凝土配筋描述: 其它情况2、 锚栓承受拉力计算 锚栓布置示意图如下: d :锚栓直径12mm df:锚栓底板孔径13mm 在拉力和弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式。 首先假定锚栓群绕自身的中心进行转动，经过分析得到锚栓群形心坐标为150,100，各锚栓到锚栓形心点的Y向距离平方之和为 y2=10000 y坐标最高的锚栓为4号锚栓，该点的y坐标为150，该点到形心点的y向距离为 y1= 150-100 = 50mm y坐标最低的锚栓为1号锚栓，该点的y坐标为50，该点到形心点的y
53、向距离为 y2= 50-100 = -50mm 所以锚栓群的最大和最小受力为： = + = + =541.428N = + = + =3241.43N 所以单个锚栓承受的最大拉力为3241.43N 各锚栓承受的拉力如下表: 编号XYN15050541.428225050541.4283501503241.4342501503241.43 所有锚栓承受的拉力总和为7565.71N3、 锚栓承受剪力计算 单独考虑剪力作用, V :4500N :参与V受剪的化学锚栓数目为4个 单个化学锚栓承受的剪力为(x方向 = 0) = (JGJ145-2004 5.3.2-2) = =1125N 所以锚栓群在剪
54、力V作用下,化学锚栓的最大剪力设计值为 = = 1125N 故 = = 1125N4、 锚栓受拉承载力校核 校核依据 (JGJ145-2004 6.1.1) 其中 : 锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值,根据上面计算取3241.43N : 锚栓钢材破坏受拉力设计值 D : 锚栓直径为12mm : 锚栓截面面积为113.097mm2 :锚栓极限抗拉强度标准值 :锚栓钢材破坏受拉承载力标准值 :锚栓钢材破坏受拉承载力分项系数,按表4.2.6采用 = 700N/mm2 = 450N/mm2 = = 2.022221.55 按表4.2.6取2.02222 = = 113.097700 = 79168.
55、1N = = = 39149.1N 由于 =3241.43N,所以锚栓钢材满足强度要求 考虑拉拔安全系数2,则锚栓拉拔试验强度值最少要求达到6.48285kN5、 锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 校核依据 (JGJ145-2004 6.1.1) 其中 : 锚栓群受拉区总拉力设计值,根据上面计算取7565.71N : 混凝土锥体破坏受拉承载力设计值 因锚固点位于普通混凝土结构受拉面，故锚固区基材为开裂混凝土。混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值Nrdc应按下列公式计算： = = 在上面公式中： ：混凝土锥体破坏时的受拉承载力设计值； ：混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值； k：地震作用下锚固
56、承载力降低系数，按表7.0.5JGJ145-2004选取； ：混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004采用，取3； ：开裂混凝土单锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值； =3.0(-30)1.5 (化学锚栓) (JGJ145-2004 6.1.6条文说明)其中： ：混凝土立方体抗压强度标准值，当其在45-60MPa间时，应乘以降低系数0.95；本处混凝土为混凝土-C25,取25N/mm2 ：锚栓有效锚固深度，对于膨胀型及扩孔型锚栓，为膨胀锥体与孔壁最大挤压点的深度；取120mm =3.0(-30)1.5 =3.0250.5(120-30)1.5 =
57、12807.2N：混凝土破坏锥体投影面面积，按6.1.5JGJ145-2004取； ：混凝土锥体破坏情况下，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间矩。 = =120mm=2 =1202 =14400mm2：混凝土破坏锥体投影面积，按6.1.6JGJ145-2004取, 其中： c1、c2：方向1及2的边矩； s1、s2：方向1及2的间距； ：混凝土锥体破坏时的临界边矩，取=0.5=0.5120=60mm；且要求满足 c1 c2 c3 c4 s1 s2=52800mm2 具体示意图如下: ：边矩c对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.7条文说明JGJ145-2004采用对于化
58、学锚栓，取1。：表层混凝土因为密集配筋的剥离作用对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.8JGJ145-2004采用，当锚固区钢筋间距s150mm或钢筋直径d10mm且s100mm时，取1.0； 当前锚固区属于其它类型,需要按照下式计算=0.5 + 1 =0.5 + =1.11,取1.0：荷载偏心eN对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.9JGJ145-2004采用； = =1：未裂混凝土对受拉承载力的提高系数，对于膨胀型锚栓和扩孔型锚栓取1.44；对化学锚栓取2.44；把上面所得到的各项代入，得： = =12807.2 1 1 1 1 =46959.8N =k =1 =15653.3N 由于
59、=7565.71,所以群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求！6、 锚栓钢材受剪破坏校核 校核依据 (JGJ145-2004 6.2.1) 其中 : 锚栓群中剪力最大的锚栓的剪力设计值,根据上面计算取1125N : 锚栓钢材破坏受剪承载力设计值 : 锚栓应力截面面积为113.097mm2 :锚栓极限抗拉强度标准值 :锚栓钢材破坏受剪承载力标准值 :锚栓钢材破坏受剪承载力分项系数,按表4.2.6采用 =1.3 (JGJ145-2004 4.2.6) 按规范，该系数要求不小于1.4、800MPa、 0.8； = 700N/mm2 = 450N/mm2 对本例， =1.3 (JGJ145-2004
60、 4.2.6) =1.3 =2.02222 实际选取=2.02222； 不考虑杠杆臂的作用有 = 0.5 = 0.5113.097700 = 39584.1N = = = 19574.5N 由于 =1125N,所以锚栓钢材满足抗剪强度要求7、 构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 c: 锚栓到混凝土边距,取c=120mm :锚栓有效锚固深度为120mm h: 混凝土基材厚度为400mm 由于c10,所以需要效核混凝土承载力 校核依据 (JGJ145-2004 6.2.1) 其中 : 锚栓群总剪力设计值,根据上面计算取4500N : 混凝土楔形体破坏时的受剪承载力设计值 = k (JGJ145-20
61、04 6.2.3-1) = (JGJ145-2004 6.2.3-2) 上式中 k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5(JGJ145-2004)选取； :构件边缘混凝土破坏时受剪承载力标准值 :构件边缘混凝土破坏时受剪承载力分项系数,按4.2.6取用,对于结构构件,取2.5 :开裂混凝土,单根锚筋垂直构件边缘受剪,混凝土理想破坏时的受剪承载力标准值 :单根锚筋受剪,混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积 :群锚受剪,混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积 :边距比对受剪承载力的降低影响系数 :边距与厚度比对受剪承载力的提高影响系数 :剪力角度对受剪承载力的影响系数 :荷载偏心对群锚受
62、剪承载力的降低影响系数 :未开裂混凝土及锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数,当前为边缘为无筋的开裂混凝土,取1 以下分别对各参数进行计算 :锚栓外径取12mm :剪切荷载作用下锚栓的有效长度,给定值为120mm,按照规范要求8d,故取=8d=96mm :混凝土立方体抗压强度标准值,当前级别混凝土-C25 = (JGJ145-2004 6.2.4) = = 15529.7N = 4.5c12 (JGJ145-2004 6.2.5) = 4.51202 = 64800mm2 本处通常考虑群锚作用,故 s2 :垂直于剪力作用方向的外层锚栓距离取200mm = (1.5c1+s2+c2)h (JGJ1
63、45-2004 6.2.6-3) = (1.5120+200+120)400 = 200000mm2 = 0.7+ (JGJ145-2004 6.2.7) = 0.7+ =0.9 = (JGJ145-2004 6.2.8) = = 0.7663091,按照规范取1 由于剪力与垂直于构件自由边方向轴线的夹角为0,所以,按照规范JGJ145-2004 6.2.9有 = 1.0 :剪力合力点到受剪锚筋重心的距离为0mm ecv = (JGJ145-2004 6.2.10) = = 1 所以得到 = (JGJ145-2004 6.2.3-2) =15529.7 0.91111 =43138N = k
64、(JGJ145-2004 6.2.3-1) = 1 = 17255.2N 由于 =4500N,所以混凝土楔形体破坏强度满足要求8、 混凝土剪撬破坏承载能力计算 =K (JGJ145-2004 6.2.12-1)= (JGJ145-2004 6.2.12-2) 在上面公式中： K：地震作用下承载力降低系数； ：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设计值； ：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值；：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力分项系数，按表4.2.6取2.5； ：锚固深度对的影响系数，当100mm (JGJ145-2004 8.0.1) 对于化学锚栓,h + 2 且 h100mm , 为锚孔直径 (JGJ1
65、45-2004 8.0.2) 当前,h为400mm+2=146mm,满足构造要求 且 h 100mm,满足构造要求 2)群锚最小间距值以及最小边距值构造要求: 对于膨胀型锚栓: 10, 12; (JGJ145-2004 8.0.2-1) 对于扩孔型锚栓: 8, 10; (JGJ145-2004 8.0.2-2) 对于化学锚栓: 5d, 5d; (JGJ145-2004 8.0.2-3) 所以 : 锚栓最小间距100mm d : 锚栓直径 12mm 5d = 60mm ,满足构造要求 =120mm 5d = 60mm ,满足构造要求 所以群锚最小间距值满足构造要求 群锚最小边距值满足构造要求十一、 伸缩缝计算1、 立柱伸缩缝设计计算 为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过芯套连接 : 立柱材料的线膨胀系数，取1.2e-005 T: 年最大温差，取0 L:立柱跨度 5000mm :实际伸缩调整系数，取1 d1:施工误差，取3mm d2:主体结构的轴向压缩变形，取3mm L:伸缩缝 L=T.L+d1+d2 =1.2e-005050001+3+3 =6mm 实际伸缩空隙d取20mm 6mm 满足设计要求第1页
