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1、建筑幕墙结构计算基础企业内部培训讲座第四部分第一章 概述1、幕墙计算现状传统的计算原理手工计算各类计算软件发展迅速大型软件受青睐手工计算与软件联合、互补。应用规范2、目前存在问题计算人员实际经验不足过渡依赖计算软件形式主义距离优化设计很远。3、今后发展趋势有限元软件功能细化计算人员更专业。计算规范与标准更详细、准确。第二章 杆件计算第一节、概述与计算对象（1）单根杆件-框架幕墙的立柱、横梁选用横梁型材的截面特性: 选用型材材质: 铝合金6063-T5，断面如图： 型材强度设计值: 85.500N/mm2 型材弹性模量: E=0.7105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=156.662cm4 Y轴
2、惯性矩: Iy=85.870cm4 X轴抵抗矩: Wx1=30.412cm3 X轴抵抗矩: Wx2=32.311cm3 Y轴抵抗矩: Wy1=23.424cm3 Y轴抵抗矩: Wy2=13.243cm3 型材截面积: A=11.383cm2 型材计算校核处壁厚: t=2.000mm 型材截面面积矩: Ss=19.604cm3 塑性发展系数: =1.05幕墙横梁的强度计算 校核依据: M x / W x+ M y/ W yf a=85.5 (N/mm2)幕墙横梁的抗剪强度计算 校核依据: max=49.6N/mm2幕墙横梁的刚度计算 校核依据: U maxL/180 横梁承受呈三角形分布线荷载作
3、用.（2）多根杆件组成的结构体系：-框架窗、单元板（立柱、横梁、中挺）立柱公料材质: 铝合金6063-T5，型材断面如图： 型材强度设计值: 85.500N/mm2 型材弹性模量: E=0.7105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=401.788cm4 Y轴惯性矩: Iy=76.622cm4 X轴抵抗矩: Wx1=55.325cm3 X轴抵抗矩: Wx2=38.866cm3 型材截面积: A=15.945cm2 型材计算校核处壁厚: t=3.000mm 型材截面面积矩: Sx=36.070cm3 塑性发展系数: =1.05公立柱母立柱立柱母料材质: 铝合金6063-T5，型材断面如图： 型材强度
4、设计值: 85.500N/mm2 型材弹性模量: E=0.7105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=381.848cm4 Y轴惯性矩: Iy=26.989cm4 X轴抵抗矩: Wx1=52.397cm3 X轴抵抗矩: Wx2=37.028cm3 型材截面积: A=14.111cm2 型材计算校核处壁厚: t=3.000mm 型材截面面积矩: Sx=33.158cm3 塑性发展系数: =1.05连续梁内力表 ：M=系数*qL2; Q=系数*qL ; f=系数*qL4/100EI简支梁均布荷载 作用内力公式简支梁梯形荷载 作用内力公式简支梁三角形荷 载作用内力公式简支梁集中荷载 作用内力公式-分段比
5、 1/4-桁架钢桁架、异型桁架、网架一般采用有限元分析软件计算。1、3D3S2、Sap20003、Ansys4、Staad -刚架-壳体第二节、单根杆件计算框架式幕墙：立柱1）荷载-风荷载Wk=zszW0 gz-高度Z处的阵风系数 z-风压高度变化系数 s1 风压体型系数 Wk-垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2) W0-基本风压(kN/m2)场地类别、建筑外轮廓、地区地域有关。2）截面特性外轮廓：整体、组合截面积 A0=8311 mm2 X轴惯性矩 IX=11897866 mm4X轴抵抗矩 WX=86583 mm3X轴面积矩 SX=91392 mm3塑性发展系数 =1.05型材壁
6、厚 t=2.5 mm 壁厚材质6063-T5,T63）支撑形式简支梁 - 铰接、固接、滑动铰。4）计算结果横梁1）荷载水平荷载：线性荷载输入。竖向荷载：集中力2）截面特性开口、闭口。3）支撑形式一般采用铰接，钢结构有时会采用固接。4）计算结果最大弯曲应力、最大剪应力，挠度mm。横梁抗弯强度校核校核依据： 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.2.4条=83.195 N/mm2fa=85.5 N/mm2横梁抗弯强度符合规范要求。横梁抗剪强度校核校核依据： 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.2.5条1、竖直方向剪应力t：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度，取t=5.0
7、mmX：横梁承受的竖直荷载产生的剪应力= =1.475 N/mm2fav=49.6 N/mm22、水平方向剪应力t：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度，取t=5.0 mmY：横梁承受的水平荷载产生的剪应力=4.366 N/mm2fav=49.6 N/mm2横梁抗剪强度符合规范要求。第三节、多杆结构体系（1）框架体系 -窗：1）荷载梯形荷载、三角形荷载窗竖挺荷载2）截面特性闭口型腔锁五金件3）窗型4）支撑形式5）计算结果-单元板框架计算1）荷载2）截面特性3）分格4）连接形式5）计算结果幕墙框架图单元式幕墙组成单元式幕墙立柱计算载荷分布：按等位移原理，协同作用。q=q1+q2 -(1)M=M1+
8、M2 -(2)f1=f2 -(3)Mx1=M*Ix1/(Ix1+Ix2)Mx2=M*Ix2/(Ix1+Ix2)内力分配系数 立柱弯矩按公料、母料的抗弯刚度分配，分配系数计算如下：Ix=Ix1+Ix2=401.788+381.848=783.636cm4公料弯矩分配系数：a1=Ix1/Ix=401.788/783.636=0.51母料弯矩分配系数：a2=Ix2/Ix=381.848/783.636=0.49 立柱剪力及轴向力按公料、母料的抗剪刚度分配，分配系数计算如下：A=A1+A2=15.945+14.111=30.056cm2公料剪、轴力分配系数：b1=A1/A=15.945/30.056=
9、0.53母料剪、轴力分配系数：b2=A2/A=14.111/30.056=0.47刚度分配系数内力计算简支梁受力：连续梁受力 ：M=q*L2/8 逐跨内力分析： 立柱按多跨铰接连续静定梁进行设计计算： 第1跨内力： RB1=5.53636151-(285/3615)2/2-0(285/3615)=9945N P2=9945N M1=5.536361521-(285/3615)22/8-02851-(1+285/3615)2/2+285/3615 =8931701Nmm 第2跨内力： RB2=5.53636151-(285/3615)2/2-9945(285/3615)=9161N P3=916
10、1N MA2=-(9945285+5.5362852/2)=-3059097Nmm M2=5.536361521-(285/3615)22/8-99452851-(1+285/3615)2/2+285/3615 =7523383Nmm 第3跨内力： RB3=5.53636151-(285/3615)2/2-9161(285/3615)=9223N P4=9223N MA3=-(9161285+5.5362852/2)=-2835650Nmm M3=5.536361521-(285/3615)22/8-91612851-(1+285/3615)2/2+285/3615 =7634412Nmm 第
11、4跨内力： RB4=5.53636151-(285/3615)2/2-9223(285/3615)=9218N P5=9218N MA4=-(9223285+5.5362852/2)=-2853266Nmm M4=5.536361521-(285/3615)22/8-92232851-(1+285/3615)2/2+285/3615 =7625659Nmm 第5跨内力： RB5=5.53636151-(285/3615)2/2-9218(285/3615)=9218N P6=9218N MA5=-(9218285+5.5362852/2)=-2851877Nmm M5=5.536361521-
12、(285/3615)22/8-92182851-(1+285/3615)2/2+285/3615 =7626349Nmm广东全球通 大厦立柱的内力分析第1跨内力分析：RBi=qLi1-(Ai/Li)2/2-Pi(Ai/Li)，i=1 =3.13228501-(850/2850)2/2-0(850/2850) =4066NMi=qLi21-(Ai/Li)22/8，i=1 =3.132285021-(850/2850)22/8 =2639402Nmm第2跨内力分析：Pi=RBi-1，i=2 =4066NRBi=qLi1-(Ai/Li)2/2-Pi(Ai/Li)，i=2 =3.13228501-(8
13、50/2850)2/2-4066(850/2850) =2853NMi=qLi21-(Ai/Li)22/8-PiAi1-(1+(Ai/Li)2/2+Ai/Li，i=2 =3.132285021-(850/2850)22/8-40668501-(1+(850/2850)2/2+850/2850 =1065062NmmMA2=-(PiAi+qAi2/2)，(i=2) =-4587535Nmm第3跨内力分析：Pi=RBi-1，i=3 =2853NRBi=qLi1-(Ai/Li)2/2-Pi(Ai/Li)，i=3 =3.13228501-(850/2850)2/2-2853(850/2850) =32
14、15NMi=qLi21-(Ai/Li)22/8-PiAi1-(1+(Ai/Li)2/2+Ai/Li，i=3 =3.132285021-(850/2850)22/8-28538501-(1+(850/2850)2/2+850/2850 =1534731NmmMA3=-(PiAi+qAi2/2)，(i=3) =-3556485Nmm天津国贸投 标计算横梁计算幕墙横梁按三角形简支梁计算水平荷载；由于玻璃下面有垫块，因此自重荷 载按集中受力模型考虑。水平荷载作用竖向荷载作用按照等挠度原则，进行荷载分配，对于三角形荷载简支梁： q1kB4/120EaI1y=q2kB4/120EaI2y q1k+q2k=qkq1k=qkI1y/(I1y+I2y) =2.9863867360/(3867360+57622
