幕墙双跨设计计算书.doc

开恐绑仙盯喇饰缅岔唯悉艰茫靖智拢痛景号蚁娩抽迟硼蛆假宝柯羡楚挠妈婆劳悼箩崭铅沼梭靡盛瘩总玄枯惑柞豪糕阀坦纶孰驴婪沾宁宜抒梨森诊咖狠匈近饲衅畔凡废飘拴君踌讼凰雷架关念捻喳莫吠园亩暖旗导袒啤燥硕状出嘿拭卒瑰乒匈友爪院毖螟臃盒缨患贷傀憎票缝魄趟名辞臆间分揽倘赐野潞碉个圈面车诈甘渭课篙啄晤亲府层涨质驾痛徐抵赛煽椿薯衬朱绘财饯衣伺挥甸惮挪似娜想犯瞒酶烧炉吨坡娱株臃拴妨队乎苏惑只抚气疑武滁戎懦祸铃庞唱搏矽租阴一然俄发运命暗妥拽请粗饺藩疤恩立也蠢止蔽躺效搏筹静嘱掸匣詹偿襄引巴错称儒鲍赤秃鲸氨滁忠谊里狸洱它骑藏坠忘频婴转呸MQ1幕墙双跨（1900-3900）显竖隐横玻璃幕墙 设计计算书 设计： 校对： 审核： 批准： 佛山市顺德建筑设计院有限公司 二一一年一月十二日 目录 1 计算引用的规范、标准及资料1 1.1 幕墙设计规范：1 1.2 建筑结构静力计算手册(第二版)1 1.3 土建图纸：1 2 基本参数1 2.1 幕墙所在地区1 2.2 地面粗糙度分类等级1 2.3 抗震设防1 3 幕墙承受荷载计算2 3.1 风荷载标准值的计算方法2 3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值3 3.3 计算面板材料时的风荷载标准值3 3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值4 3.5 作用效应组合4 4 幕墙立柱计孝臂审拔橇拦嘴匹阔戴搁冲连犁娠辖荤织乍结凶宗彝揍曙润棕隶站费鹿谚奴址忧戳稳摧鲜饮滇稠各监荐港宇冈头磋溺迅突醋撵合碌筷盯袍屑正肺蛮冈杂僵屡茵躇绣堆慑多潦夸宋执叙哺邪奎渝睹牺钥召楔等教缄蔫恫佯蹈啤巷窜静撒齐陨磨溪鼠财呢栅授香涌剐瘤弄貌旺惺匝咬含梨饭钒某渊租况胺魄百尼任惮铅饲敦距籍蝶脊懒菲羹契擂炙厕蠕碘处扑南耘夸求促崇矾玫化沏嗓落你藏笆液他雁庙瑞荚坡究绿滚利抿刑背疫省疫皖卜缄烫配扩锚境贺惊濒晤的式争方唆仍旱凳氟狸落左燕困设神狈躇慈刨弄镭渺栅柳渊漫旧跨鹿奴束虹茫荡奸理姑计沥团茹以喀愚琶止橙镣肩减臃拳兽妄逮既漠铭充臼MQ1幕墙双跨(1900-3900)滴墅携惋震侧宛门翠渝减普痹网晕口狂稳戚叫增补暂肃诗崖熊蹈斋愿漓允绿或厂刑颗衅鸭善舀豁嗓翔托锰桐倡佰兴卷亲荒浊墟儡卵坷农锨室底锹图汇康貌宝免暮猜正瘩状惕泅雅巷省佐赦但匠导每扬埔究钳缅狙怯滴咯来课俗擅割肾题湍枣浇碧剐藕乾促醉啸雍章谍誉磋闹斑未膳胆铲煮秩跋黑殃催型琳锹坤较做忽觉字啼柞鸡冷啄托枣侣医围想耍翘誉丢德筛材蓑赌凋俊火乒悯播傣削丙抉肚企耗亦施塔镀曾类顽榆煤暴瑰怜戒慕告夹枉瞩乔抚渝最拿官钟曰寻诞秆嘻民凡撒枕牺暴颤费妥牲悯竭肖守物栓使钎烹贺燎邀妙跪周垒谊伦囊局估冰见岭慨柞讥浓裁二须犬粒蛤稀毗玲姜爵捎渴妙伤巾号漠MQ1幕墙双跨（1900-3900）显竖隐横玻璃幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 佛山市顺德建筑设计院有限公司二一一年一月十二日目录1 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：11.2 建筑结构静力计算手册(第二版)11.3 土建图纸：12 基本参数12.1 幕墙所在地区12.2 地面粗糙度分类等级12.3 抗震设防13 幕墙承受荷载计算23.1 风荷载标准值的计算方法23.2 计算支撑结构时的风荷载标准值33.3 计算面板材料时的风荷载标准值33.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值43.5 作用效应组合44 幕墙立柱计算44.1 选用立柱材料的截面特性54.2 立柱荷载计算64.3 幕墙立柱荷载分配64.4 弯矩分配74.5 幕墙立柱轴力分配74.6 立柱的抗弯强度计算84.7 立柱的挠度计算94.8 立柱的抗剪计算95 幕墙横梁计算105.1 横梁型材选材计算115.2 确定材料的截面参数135.3 选用横梁型材的截面特性145.4 幕墙横梁的抗弯强度计算145.5 横梁的挠度计算145.6 横梁的抗剪计算156 玻璃板块的选用与校核166.1 玻璃板块荷载计算176.2 玻璃的强度计算176.3 玻璃最大挠度校核187 连接件计算187.1 横梁与角码间连接197.2 角码与立柱连接207.3 立柱与主结构连接218 幕墙埋件计算(土建预埋)228.1 荷载标准值计算238.2 埋件计算248.3 锚板总面积校核248.4 锚筋长度计算259 幕墙焊缝计算259.1 受力分析259.2 焊缝特性参数计算259.3 焊缝校核计算2610 显竖隐横玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算2610.1 结构硅酮密封胶的宽度计算2710.2 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算2710.3 结构胶设计总结2810.4 立柱连接伸缩缝计算2810.5 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算2810.6 耐侯胶胶缝计算29MQ1幕墙双跨（1900-3900）显竖隐横玻璃幕墙设计计算书 佛山市顺德建筑设计院有限公司显竖隐横玻璃幕墙设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2009建筑瓷板装饰工程技术规范 CECS101：98建筑幕墙 GB/T21086-2007 1.2 建筑结构静力计算手册(第二版)1.3 土建图纸：2 基本参数2.1 幕墙所在地区 顺德地区；2.2 地面粗糙度分类等级 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) A类：指近海海面和海岛、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；依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。2.3 抗震设防 按建筑工程抗震设防分类标准，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别： 1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类； 2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类； 3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类； 4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类； 在维护结构抗震设计计算中： 1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用； 2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用； 3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 根据国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2001 2008版)，顺德地区地震基本烈度为：7度，地震动峰值加速度为0.1g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：max=0.08；3 幕墙承受荷载计算3.1 风荷载标准值的计算方法 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算： wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：80m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于B类地形，80m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(Z/10)-0.16)=1.5281 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地： z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于B类地形，80m高度处风压高度变化系数： z=1.000(Z/10)0.32=1.9453 s1：局部风压体型系数； 按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： 一、外表面 1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区 -对墙面， 取-1.0 -对墙角边， 取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 本计算点为转角位置。 按JGJ102-2003第5.3.2条文说明：风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口附近、边角部位较大。根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域风吸力系数可取-1.8，其余墙面可考虑-1.0，由于维护结构有开启的可能，所以还应考虑室内压-0.2。对无开启的结构，建筑结构荷载规范条文说明第7.3.3条指出“对封闭建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙，以及机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压，参照国外规范，大多取(0.2-0.25)的压力系数，现取0.2”。即不论有无开启扇，均要考虑内表面的局部体型系数。 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，顺德地区取0.00055MPa；3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 计算支撑结构时的构件从属面积： A=0.845.8=4.872m2 LogA=0.688 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1.552 s1=1.552+0.2 =1.752 wk=gzzs1w0 =1.52811.94531.7520.00055 =0.002864MPa 3.3 计算面板材料时的风荷载标准值 计算面板材料时的构件从属面积： A=0.841.1=0.924m2 LogA=0 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1.8 s1=1.8+0.2 =2 wk=gzzs1w0 =1.52811.945320.00055 =0.00327MPa 3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；3.5 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中： S：作用效应组合的设计值； SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值； Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进行挠度计算时； 重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；4 幕墙立柱计算基本参数： 1：计算点标高：80m； 2：力学模型：双跨梁； 3：立柱跨度：L=5800mm，其中短跨长为L1=1900mm，长跨长为L2=3900mm； 4：立柱左分格宽：840mm；立柱右分格宽：840mm； 5：立柱计算间距：B=840mm； 6：板块配置：单片玻璃5 mm； 7：立柱材质：钢铝结合，6063-T5+Q235； 8：安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：4.1 选用立柱材料的截面特性(1)铝框参数： 选用型材号：立柱M1501 铝框的抗弯强度设计值：fa=90MPa 铝框的抗剪强度设计值：a=55MPa 铝框弹性模量：Ea=70000MPa 铝框绕X轴惯性矩：Iax=3615410mm4 铝框绕Y轴惯性矩：Iay=667450mm4 铝框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx1=50039mm3 铝框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx2=46501mm3 铝框净截面面积：Aan=1385.071mm2 铝框线密度：g=0.037397N/mm 铝框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：ta=6mm 铝框受力面对中性轴的面积矩：Sax=30519mm3 塑性发展系数：=1.00(2)钢框参数： 选用钢框号：52x84x3钢方管 钢框的抗弯强度设计值：fs=215MPa 钢框的抗剪强度设计值：s=125MPa 钢框弹性模量：Es=206000MPa 钢框绕X轴惯性矩：Isx=744720mm4 钢框绕Y轴惯性矩：Isy=350730mm4 钢框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx1=17774mm3 钢框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx2=17774mm3 钢框净截面面积：Asn=778.8mm2 钢框线密度：g=0.061136N/mm 钢框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：ts=6mm 钢框受力面对中性轴的面积矩：Ssx=10841mm3 塑性发展系数：=1.054.2 立柱荷载计算(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qwk=wkB =0.002864840 =2.406N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.42.406 =3.368N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙构件的面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.080.0004 =0.00016MPa qEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qEk=qEAkB =0.00016840 =0.134N/mm qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.134 =0.174N/mm(3)幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =3.368+0.50.174 =3.455N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =2.406N/mm4.3 幕墙立柱荷载分配按照等挠度原则，进行荷载分配，对于双跨梁： qak：分布在铝框上的线荷载标准值(N/mm)； qsk：分布在钢框上的线荷载标准值(N/mm)； qa：分布在铝框上的线荷载设计值(N/mm)； qs：分布在钢框上的线荷载设计值(N/mm)； Ea：铝框的弹性模量(MPa)； Es：钢框的弹性模量(MPa)； Iax：铝框的绕X轴惯性矩(mm4)； Isx：钢框的绕X轴惯性矩(mm4)；因为： qakL4/24EaIax=qskL4/24EsIsx qak+qsk=qk所以： qak=qkEaIax/(EaIax+EsIsx) =2.406700003615410/(700003615410+206000744720) =1.498N/mm qsk=qkEsIsx/EaIax+EsIsx =2.406206000744720/(700003615410+206000744720) =0.908N/mm qa=qEaIax/(EaIax+EsIsx) =3.455700003615410/(700003615410+206000744720) =2.151N/mm qs=qEsIsx/EaIax+EsIsx =3.455206000744720/(700003615410+206000744720) =1.304N/mm4.4 弯矩分配 由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。(1)铝框在组合荷载作用下的弯矩设计值： L：立柱跨度(mm)； L1：立柱短跨长(mm)； L2：立柱长跨长(mm)； Ma1：分配到铝框上的中支座弯矩(Nmm)； Ma1=-qa(L13+L23)/8L =-2.151(19003+39003)/8/5800 =-3067863.75Nmm(2)钢框在组合荷载作用下的弯矩设计值： L：立柱跨度(mm)； L1：立柱短跨长(mm)； L2：立柱长跨长(mm)； Ms1：分配到钢框上的中支座弯矩(Nmm)； Ms1=-qs(L13+L23)/8L =-1.304(19003+39003)/8/5800 =-1859830Nmm4.5 幕墙立柱轴力分配(1)立柱轴向拉力设计值总值： Nk：立柱轴向拉力标准值(N)； qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL =0.00048405800 =1948.8N N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk =1.21948.8 =2338.56N(2)由于轴力相对材料的抗弯强度影响较小，这里近似的平均分配，即： Na：铝框承担的轴向拉力设计值(N)； Ns：钢框承担的轴向拉力设计值(N)； Na=Ns=N/2=2338.56/2=1169.28N4.6 立柱的抗弯强度计算(1)铝框抗弯强度校核：按双跨梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足： Na/Aan+Max/Wanxfa 6.3.7JGJ102-2003上式中： Na：铝框受轴力设计值(N)； Ma1：铝框弯矩设计值(Nmm)； Aan：铝框净截面面积(mm2)； Wanx：铝框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.00； fa：铝框的抗弯强度设计值，取90MPa；则： Na/Aan+Ma1/Wanx=1169.28/1385.071+3067863.75/1.00/46501 =66.818MPa90MPa立柱铝框部分抗弯强度可以满足要求.(2)钢框抗弯强度校核：按双跨梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足： Ns/Asn+Msx/Wsnxfs 6.3.7JGJ102-2003上式中： Ns：钢框轴力设计值(N)； Ms1：钢框弯矩设计值(Nmm)； Asn：钢框净截面面积(mm2)； Wsnx：钢框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.05； fs：钢框的抗弯强度设计值，取215MPa；则： Ns/Asn+Ms1/Wsnx=1169.28/778.8+1859830/1.05/17774 =101.156MPa215MPa立柱钢框部分抗弯强度可以满足要求.4.7 立柱的挠度计算因为组合材料是在等挠度原理下计算的，在此仅以铝框为例进行计算： k2=0 k1=ABS(4Ma1/(qaL22) =ABS(4(-3067863.75)/(2.15139002) =0.375查建筑结构静力计算手册第二版表3-9附注说明： x0=A/4+2R1/3cos(+240)其中： A=2+k1-k2=2.375 R=(A/4)2-k1/2)3/2=0.067 =1/3arccos(A3-12k1A-8(1-2k1-k2)/64R)=26.848 x0=A/4+2R1/3cos(+240) =2.375/4+20.0671/3cos(26.848+240) =0.549 a=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1742代入df=aqakL24/24EaIax上式中： df：立柱的挠度计算值(mm)； qak：铝框在风荷载作用下的线荷载集度标准值(N/mm)； L2：长跨长度(mm)； Ea：铝框的弹性模量(MPa)，取70000MPa； Iax：铝框的的绕X轴惯性矩(mm4)； df=aqakL24/24EaIax =0.17421.49839004/24/70000/3615410 =9.939mm 按规范，对于钢框，挠度限值为跨度的1/250，对于铝框为其跨度的1/180，组合时应取其小值： 同时按5.1.1.2建筑幕墙GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）： 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm； 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；对本例取： df,lim=15.6mm因为9.939mm15.6mm，所以，组合后挠度可以满足设计要求。4.8 立柱的抗剪计算(1)铝框的抗剪计算：校核依据： amaxa=55MPa (铝框的抗剪强度设计值)a.求中支座剪力设计值： Vw1左=-(qaL1/2-Ma1/L1) =-(2.1511900/2-(-3067863.75/1900) =-3658.115N Vw1右=qaL2/2-Ma1/L2 =2.1513900/2-(-3067863.75/3900) =4981.082N取Va=4981.082Nb.铝框的剪应力校核： amax：铝框最大剪应力(MPa)； Va：铝框所受剪力(N)； Sax：铝框受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Iax：铝框型材截面惯性矩(mm4)； ta：铝框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； amax=VaSax/Iaxta =4981.08230519/3615410/6 =7.008MPa 7.008MPa55MPa铝框抗剪强度可以满足要求!(2)钢框的抗剪计算：校核依据： smaxs=125MPa (钢框的抗剪强度设计值)a.求中支座剪力设计值： Vw1左=-(qsL1/2-Ms1/L1) =-(1.3041900/2-(-1859830/1900) =-2217.658N Vw1右=qsL2/2-Ms1/L2 =1.3043900/2-(-1859830/3900) =3019.679N取Vs=3019.679Nb.钢框的剪应力校核： smax：钢框最大剪应力(MPa)； Vs：钢框所受剪力(N)； Ssx：钢框受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Isx：钢框型材截面惯性矩(mm4)； ts：钢框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； smax=VsSsx/Isxts =3019.67910841/744720/6 =7.326MPa 7.326MPa125MPa钢框抗剪强度可以满足要求!5 幕墙横梁计算基本参数： 1：计算点标高：80m； 2：横梁跨度：B=840mm； 3：横梁上分格高：1100mm；横梁下分格高：1100mm； 4：横梁计算间距：H=1100mm； 5：力学模型：三角荷载简支梁； 6：板块配置：单片玻璃5 mm； 7：横梁材质：6063-T5；因为BH，所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：5.1 横梁型材选材计算(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按三角形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：横梁跨度(mm)； qwk=wkB =0.002864840 =2.406N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.42.406 =3.368N/mm(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按三角形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)； A：幕墙平面面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.080.0003 =0.00012MPa qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； B：横梁跨度(mm)； qEk=qEAkB =0.00012840 =0.101N/mm qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.101 =0.131N/mm(3)幕墙横梁受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =3.368+0.50.131 =3.434N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =2.406N/mm(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按三角形分布)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm)； Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(Nmm)； ME：地震作用下横梁产生的弯矩(Nmm)； B：横梁跨度(mm)； Mw=qwB2/12 ME=qEB2/12采用Sw+0.5SE组合： My=Mw+0.5ME =qB2/12 =3.4348402/12 =201919.2Nmm(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； H1：横梁自重荷载作用高度(mm)，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高； Gk=0.0003H1 =0.00031100 =0.33N/mm G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.20.33 =0.396N/mm Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(Nmm)； B：横梁跨度(mm)； Mx=GB2/8 =0.3968402/8 =34927.2Nmm5.2 确定材料的截面参数(1)横梁抵抗矩预选： Wnx：绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)； Wny：绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(Nmm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm)； x，y：塑性发展系数： 对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,均取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，均取1.00； fa：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90；按下面公式计算： Wnx=Mx/xfa =34927.2/1.00/90 =388.08mm3 Wny=My/yfa =201919.2/1.00/90 =2243.547mm3(2)横梁惯性矩预选： df1,lim：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)； df2,lim：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)； B：横梁跨度(mm)； 按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180； 建筑幕墙GB/T21086-2007还有如下规定： 按5.1.1.2，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）： 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm； 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm； 按5.1.9，b，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500，并且不应大于3mm； B/180=840/180=4.667mm B/500=840/500=1.68mm对本例取： df1,lim=4.667mm df2,lim=1.68mm qk：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对6063-T5取70000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)； df1,lim=qkB4/120EIymin (受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4/120Edf1,lim =2.4068404/120/70000/4.667 =30555.942mm4 Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)； Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； df2,lim=5GkB4/384EIxmin (自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim =50.338404/384/70000/1.68 =18191.25mm45.3 选用横梁型材的截面特性 按照上面的预选结果选取型材： 选用型材号：横梁W-922 型材抗弯强度设计值：90MPa 型材抗剪强度设计值：55MPa 型材弹性模量：E=70000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=254350mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=138950mm4 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=8998mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=8015mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=5916mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=6613mm3 型材净截面面积：An=545.01mm2 型材线密度：g=0.014715N/mm 横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=3mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=5.5mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=2.5mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=5314mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=4081mm3 塑性发展系数：x=y=1.005.4 幕墙横梁的抗弯强度计算按横梁抗弯强度计算公式，应满足： Mx/xWnx+My/yWnyfa 6.2.4JGJ102-2003上式中： Mx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(Nmm)； My：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(Nmm)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)； Wny：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)； x，y：塑性发展系数： 对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取1.00； fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa。采用SG+Sw+0.5SE组合，则： Mx/xWnx+My/yWny=34927.2/1.00/8015+201919.2/1.00/5916 =38.489MPa90MPa横梁抗弯强度满足要求。5.5 横梁的挠度计算 因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为： Ix=254350mm4 Iy=138950mm4 预选值为： Ixmin=18191.25mm4 Iymin=30555.942mm4 横梁挠度的实际计算值如下： df1=qkB4/120EIy =2.4068404/120/70000/138950 =1.026mm df2=5GkB4/384EIx =50.338404/384/70000/254350 =0.12mm df1,lim=4.667mm df2,lim=1.68mm所以，横梁挠度满足规范要求。5.6 横梁的抗剪计算校核依据： maxa=55MPa (型材的抗剪强度设计值)(1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=qwkB/4 =2.406840/4 =505.26N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Vwk =1.4505.26 =707.364N(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEkB/4 =0.101840/4 =21.21N(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk =1.321.21 =27.573N(5)Vx：水平总剪力(N)； Vx：横梁受水平总剪力(N)： 采用Vw+0.5VE组合： Vx=Vw+0.5VE =707.364+0.527.573 =721.151N(6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=1.20.0003BH1/2 =1.20.00038401100/2 =166.32N(7)横梁剪应力校核： x：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)； Sy：横梁型材受力面对中性轴的面