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文档简介

1、140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书基本参数:仪征地区 幕墙总标高21.8m 校核处设计层高:3.6m 分格B×H1.25m×1.550m 抗震6度设防一、幕墙承受荷载计算: 1风荷载标准值计算: 本幕墙设计按50年一遇风压计算 Wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2) Wo:仪征50年一遇十分钟平均最大风压:0.40 KN/m2 根据现行建筑结构荷载规范附表D.4 (全国基本风压和雪压)中数值采用 gz:瞬时风压的阵风系数:取2.0(GB50009-2001表7.5.1) µs:风荷载体型系数:1.5 µz:21.8m高处风压高度变化系数:0.

2、86 Wkgz×µs×µz×wo =2.0×1.5×0.86×0.40 =1.032 KN/m2 2风荷载设计值: W:风荷载设计值:KN/m2 rw :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JGJ102-2003(5.4.2)条规定采用 W=rw×WK=1.4×1.032=1.45KN/m2 3玻璃幕墙构件重量荷载:1 / 24 GAK:玻璃幕墙构件(包括玻璃和铝框)的平均自重:400N/m2 GK:玻璃幕墙构件(包括玻璃和铝框)的重量: H:玻璃幕墙分格高:1.550m B:

3、玻璃幕墙分格宽:1.225m GK=400×B×H/1000 =400×1.225×1.550/1000 =0.76KN 4地震作用: (1)垂直于玻璃幕墙平面的分布地震作用: qEAK:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用KN/m2 E:动力放大系数:可取5.0 按524条规定采用 max:水平地震影响系数最大值:0.04 (6度设防) 按524条规定采用 Gk:玻璃幕墙构件的重量:0.76KN B:玻璃幕墙分格宽:1.225m H:玻璃幕墙分格高:1.550m qEAk=E×max×GK/B/H =5×0.04×

4、;0.76/1.225/1.550 =0.080KN/m2 (2)平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用: PEAK:平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用 (kN) E:动力放大系数:可取5.0 按524条规定采用 GK:玻璃幕墙构件的重量:0.76kN PEAK=E×max×GK =5×0.04×0.76 =0.152KN二、玻璃的选用与校核:本工程选用玻璃种类为:镀膜钢化玻璃 1玻璃面积: B:玻璃幕墙分格宽:1.225m H:玻璃幕墙分格高:1.550m A:玻璃板块面积: AB×H 1.225×1.550 1.90m22玻璃厚度

5、选取: W:风荷载设计值:1.45kN/ m2 A :玻璃板块面积:1.90m2 K3 :玻璃种类调整系数:3.00 试算:CW×A×10/3/K3 1.45×1.90×10/3/3.00 3.06 T2×SQRT(1+C)-2 2×SQRT(1+3.06)-2 2.03mm 玻璃选取厚度为:6mm 3玻璃板块自重: GAk:玻璃板块平均自重(不包括铝框): t:玻璃板块厚度:6mm 25.6 玻璃的体积密度,单位是kN/ m3 5.2.1采用 GAk25.6×t/1000 25.6×6/1000 0.154 kN

6、/ m2 4垂直于玻璃平面的分布地震作用: max:水平地震影响系数最大值:0.04 qEAk:垂直于玻璃平面的分布地震作用(kN/ m2) qEAk5×max×GAk 5×0.04×0.154 0.031 kN/ m2 rE:地震作用分项系数:1.3 qEA :垂直于玻璃平面的分布地震作用设计值kN/ m2 qEArE×qEAk 1.3×0.031 0.0403 kN/ m2 5玻璃的强度计算: 校核依据:fg84.00 q:玻璃所受组合荷载: a:玻璃短边边长:1.225m b:玻璃长边边长:1.550m t:玻璃厚度:6.0mm

7、 1:玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查出 (b为长边边长) 表541得:0.074 w玻璃所受应力: 采用Sw+0.6SE组合: qW+0.6×qEA 1.45+0.6×0.0403 1.474kN/ m2 w6×1×q×a2×1000/t2 6×0.074×1.474×1.2252×1000/62 27.28N/mm2 27.28N/mm2fg84.00 N/mm2 玻璃的强度满足! 6玻璃最大面积校核: Azd:玻璃的允许最大面积(m2) Wk:风荷载标准值:1.03kN/ m2 t:

8、玻璃厚度:6.0mm 1:玻璃种类调整系数:3.00 A:计算校核处玻璃板块面积:1.90m2 Azd0.3×1×(t+t2/4)/Wk (6.2.7-1) 0.3×3×(6+62/4)/1.03 13.50 m2 A1.90m2Azd13.50 m2 可以满足使用要求! 三、幕墙杆件计算: 幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算: 1选料: (1)风荷载设计值的线密度: qw:风荷载设计值的线密度 rw:风荷载作用效应的分项数:1.4 Wk:风荷载标准值:1.03KN/ m2 B:幕墙分格宽:1.225m qw=1.4×Wk×B =1

9、.4×1.03×1.225 =1.77KN/m (2)立柱弯矩: Mw:风荷载作用下立柱弯矩:(kN.m) qw:风荷载设计值的线密度:1.77KN/m Hsjcg:立柱计算跨度:3.60m Mw=qw×Hsjcg2/8 =1.77×3.602/8 =2.86KN.m qEA:地震作用设计值: qEAK:地震作用:0.08KN/ m2 E:幕墙地震作用分项系数:1.3 qEA =1.3×qEAK =1.3×0.08 =0.104kN/ m2 qE:地震作用设计值的线密度: qE= qEA×B =0.104×1.22

10、5 =0.127KN.m ME:地震作用下立柱弯矩(KN.m): ME=qE×Hsjcg2/8 =0.127×3.62/8 =0.21KN.m M:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(KN.m) 采用Sw+0.6SE组合 M=Mw+0.6×ME =2.86+0.6×0.21 =2.98KN.m W:立柱抗弯矩预选值 W=M×103/1.05/84.2 =2.98×103/1.05/84.2 =33.75cm3 qwk:风荷载标准值线密度 qwk=Wk×B =1.03×1.225 =1.26KN/m qEK:地震作

11、用标准值线密度 qEk =qEAK×B =0.08×1.225 =0.098kN/m (4)I1,I2:立柱惯性矩预选值(cm4) I1=900×(qwk+0.6×qEk) ×Hsjcg3/384/0.7 =900×(1.26+0.6×0.098) ×3.63/384/0.7 =206.02cm4 I2=5000×(qwk+0.6×qEk) ×Hsjcg4/384/0.7/20 =5000×(1.26+0.6×0.098) ×3.64/384/0.7/20

12、 =206.02 cm4 2选用立柱型材的截面特性: 选用系列:140 选用型材号:1401 铝型材强度设计值:84.200N/mm2 铝型材弹性模量:E=7×106N/cm2 X轴惯性矩:Ix=341.63cm4 Y轴惯性矩:Iy=91.53cm4 X轴抵抗矩:Wx1=52.46cm3 X轴抵抗矩:Wx2=45.63cm3 型材截面积:A=12.97cm2 型材计算校核处壁厚:t=3.00mm 型材截面面积矩:Ss=30.52 cm3 塑性发展系数:=1.05 3 幕墙立柱的强度计算: 校核依据:N/A+m/wfa=84.200N/mm2(拉弯构件) (553) B:幕墙分格宽:1

13、.225m GAK:幕墙自重:400Nm2 幕墙自重线荷载: GK=400×B/1000 =400×1.225/1000 =0.49kN/m Nk:立柱受力: NK=GK×Hsjcg =0.49×3.6 =1.76kN N:立柱受力设计值: rG:结构自重分项系数:1.2 N=1.2×Nk =1.2×1.76 =2.12kN :立柱计算强度(Nmm2)(立柱为接弯构件) N:立柱受力设计值:2.12KN A:立柱型材截面积:12.97cm2 M:立柱弯矩:3.58KN.m Wx2:立柱截面抗弯矩:45.63cm3 :塑性发展系数:1.

14、05 =N×10/A+M×103/1.05/ Wx2 =2.12×10/12.97+2.98×103/1.05/45.63 =63.83N/mm2 63.83N/mm2fa=84.200 N/mm2 立柱强度可以满足! 4. 幕墙立柱的刚度计算: 校核依据:UmaxU=20mm且UmaxL/180 (5.5.5) u:立柱挠度 u=5×(qwk+0.6qEk) ×Hsjcg4×1000/384/0.7/Ix =5×(1.26+0.6×0.098) ×3.64×1000/384/0.7/

15、341.63 =12.06mm20mm Du:立柱挠度与立柱计算跨度比值: Hsjcg:立柱计算跨度:3.6m Du=U/Hsjcg/1000 =12.06/3.6/1000 =0.00335<1/180 挠度可以满足要求! 5立柱抗剪计算: 校核依据:max=48.900N/mm2 (1)Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kn) Qwk=Wk×Hsjcg×B/2 = 1.03×3.6×1.225/2 =2.27KN (2)Qw:风荷载作用下剪力设计值(KN) Qw=1.4×Qwk =1.4×2.27 =3.18kN (3)QEK

16、:地震作用下剪力标准值(KN) QEK=qEAK×Hsjcg×B/2 = 0.08×3.6×1.225/2 =0.18KN (4)QE:地震作用下剪力设计值(KN) QE=1.3×QEK =1.3×0.18 =0.23KN (5)Q:立柱所受剪力: 采用Qw+0.6QE组合 Q=Qw+0.6×QE =3.18+0.6×0.23 =3.32KN (6)立柱剪应力: :立柱剪应力: Ss:立柱型材截面面积矩:30.52cm3 Ix:立柱型材截面惯性矩:341.63cm4 t:立柱壁厚:3.000mm =Q×S

17、s×100/Ix/t =3.32×30.52×100/341.63/3.000 =9.88N/mm2 9.88N/mm248.900 N/mm2 立柱抗剪强度可以满足! 6选用横梁型材的截面特性: 选用系列:140 选用型材号:1101 铝型材强度设计值:84.200N/mm2 铝型材弹性模量:E=7×106N/cm2 X轴惯性矩:Ix=46.8cm4 Y轴惯性矩:Iy=27.49cm4 X轴抵抗矩:Wx1=13.37cm3 X轴抵抗矩:Wx2=13.37cm3 Y轴抵抗矩:Wy1=11.0cm3 Y轴抵抗矩:Wy2=11.0cm3 型材截面积:A=6.

18、84cm2 型材计算校核处壁厚:t=3.000mm 型材截面面积矩:Ss=8.85m3 塑性发展系数:=1.05 7幕墙横梁的强度计算: 校核依据:mx/Wx+my/Wyfa=84.200N/mm2 (552) (1)横梁在自重作用下的弯矩(KN.m) H:幕墙分格高:1.550m GAK:横梁自重:300N/ m2 GK:横梁自重荷载线密度: GK=300×H/1000 =300×1.550/1000 =0.465KN/m G:横梁自重荷载设计值线密度(kN/m) G=1.2×GK =1.2×0.465 =0.558KN/m Mx:横梁在自重荷载作用下

19、的弯矩(kN.m) Mx=G×B2/8 = 0.558×1.2252/8 =0.105KN.m (2)横梁在风荷载作用下的弯矩(KN.m) 风荷载线密度: qwk=B×Wk =1.225×1.03 =1.26kN/m 风荷载设计值的线密度: qw=1.4×qwk =1.4×1.26 =1.77kN/m Myw:横梁在风荷载作用下的弯矩(kN.m) Myw=qw×B2/12 = 1.77×1.2252/12 =0.22KN.m (3)地震作用下横梁弯矩 qEAK:横梁平面外地震荷载: E:动力放大系数:5 max:地

20、震影响系数最大值:0.040 GK:幕墙构件自重:300N/m2 qEAk=5×max×300/1000 =0.06Kn/ m2 qEx:横梁地震荷载线密度: B:幕墙分格宽:1.225m qEx=qEAk×B =0.06×1.225 =0.074KN/m qE:横梁地震荷载设计值线密度: E:地震作用分项系数:1.3 qE=1.3×qEx =1.3×0.074 =0.096KN/m MyE:地震作用下横梁弯矩: MyE=qE×B2/12 =0.096×1.2252/12 =0.012 KN.m (4)横梁强度:

21、:横梁计算强度(N/mm2) 采用SG+SW+0.6SE组合 WX1:X轴抵抗矩:13.37cm3 WY2:Y轴抵抗矩:11.0 cm3 :塑性发展系数:1.05 =(MX/WX1+MYW/WY2+0.6×MyE/Wy2)×102/1.05 =2.72N/mm2 2.72N/mm2fa=84.200N/mm2 横梁正应力强度可以满足! 8幕墙横梁的抗剪强度计算: 校核依据:max =48.900N/mm2 (1)Qwk:风荷载作用下横梁剪力标准值(Kn) Wk:风荷载标准值:1.03KN/m2 B:幕墙分格宽:1.225m Qwk=Wk×B2/4 =1.03

22、15;1.2252/4 =0.39KN (2)QW:风荷载作用下横梁剪力设计值(KN) QW=1.4×QWK =1.4×0.39 =0.54KN (3)qEK:地震作用下横梁剪力标准值(KN) qEAK:幕墙平面外地震作用:0.06KN/m2 qEK= qEAK×B2/4 =0.06×1.2252/4 =0.023KN (4)qE:地震作用下横梁剪力设计值(kn) E:地震作用分项系数:1.3 qE=1.3×qEK =1.3×0.023 =0.029kN (5)Q:横梁所受剪力: 采用Qw+0.6QE组合 Q=Qw+0.6×

23、QE =0.54+0.6×0.029 =0.56KN (6):横梁剪应力 Ss:横梁型材截面面积矩:8.85cm3 Iy:横梁型材截面惯性矩:27.49cm4 t:横梁壁厚:3.0mm =Q×Ss×100/Iy/t =0.56×8.85×100/27.49/3.00 =5.98N/mm2 5.98 N/mm248.900N/mm2 横梁抗剪强度可以满足! 四、连接件计算: 1横梁与立柱间连结 (1)横向节点(横梁与角码) N1:连接部位受总剪力: 采用Sw+0.6SE组合 N1=(Qw+0.6×QE) ×1000 =(0.5

24、4+0.6×0.029) ×1000 =557.4N 普通螺栓连接的抗剪强度计算值:130N/mm2 Nv:剪切面数:1 D1:螺栓公称直径:5.000mm D0:螺栓有效直径:4.250mm Nvbh:螺栓受剪承载能力计算: Nvbh=1×3.14×D02×130/4 =1×3.14×4.2502×130/4 =1843.278N Num1:螺栓个数: Num1=N1/ Nvbh =557.4/1843.278 =0.3个 取1个 实际采用2个 Ncb:连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压能力计算: t :幕墙横梁壁厚

25、3.0mm Ncb=D1×t×120 =5.000×3.0×120 =1800.000N 1800.000N 557.4N 强度可以满足! (2)竖向节点(角码与立柱) 横梁自重:300N/m GK:横梁自重线荷载:(N/m) GK=300×H=300×1.550=465.00N/m 横梁自重线荷载设计值:(N/m) G=1.2×465.00 =558.00N/m N2:自重荷载:(N) N2=G×B/2 =558.00×1.225/2 =341.78N N:连接处组合荷载: 采用SG+SW+0.6SE组

26、合 N=sqrt(N12+N22) =sqrt(557.42+341.782) =653.84N Num2:螺栓个数: Num2=N/Nvbh =0.36 个 取1个 实际采用2个 Ncbj:连接部位铝角码壁抗承压能力计算: Lct1:铝角码壁厚:4.00mm Ncbj=D1×Lct1×120×Num2 =5.00×4.00×120×2 =4800N 4800N653.84N 强度可以满足! 2立梃与主结构连接 Lct2:连接处钢角码壁厚:8.00mm D2:连接螺栓直径:12.00mm D0:连接螺栓直径:10.36mm 采用SG+

27、SW+0.6SE组合 N1WK:连接处风荷载总值:(N) N1WK=WK×B×Hsjcg×1000 =1.03×1.225×3.6×1000 =4542.3N 连接处风荷载设计值:(N) N1W=1.4×N1WK =1.4×4542.3 =6359.22N N1EK:连接处地震作用: N1EK=qEAK×B×Hsjcg×1000 =0.06×1.225×3.6×1000 =264.6N N1E:连接处地震作用设计值:(N) N1E=1.3×N1E

28、K =1.3×264.6 =343.98N N1:连接处水平总力:(N) N1=N1W+0.6N1E =6359.22+0.6×343.98 =6565.61N N2:连接处自重总值设计值: N2K=400×B×Hsjcg =400×1.225×3.6 =1764.0 N N2:连接处自重总值设计值:(N) N2=1.2×N2K =1.2×1764.0 =2116.8N N:连接处总合力:(N) N=sqrt(N12+N22) =sqrt(6565.612+2116.82) =6898.41N Nvb:螺栓的承载能

29、力: Nv:连接处剪切面数:2 Nvb=2×3.14×D02×130/4 =2×3.14×10.362×130/4 =21905.97N Numl:立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数: Numl=N/Nvb =6898.41/21905.97 =0.31个 取1个 实际采用2个 Ncb1:立梃型材壁抗承压能力: D2:连接螺栓直径:12.00mm Nv:连接处剪切面数:4 t:立梃壁厚:3.00mm Ncb1=D2×4×120×t =12.00×4×120×3.00 =1728

30、0.00N 17280.00N6898.41N 强度可以满足! Ncbg钢角码型材壁抗承压能力:(N) Ncbg=D2×2×267×Lct2 =12.00×2×267×8×2 =102528.00N 102528.00N6898.41N 强度可以满足! 五、幕墙玻璃板块结构胶计算: 本工程选用结构胶类型为:DGM-6018 1按风荷载和自重效应,计算结构硅酮密封胶的宽度: (1)风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算: Csl: 风载荷作用下结构胶粘结宽度(mm) WK:风载荷标准值:1.03KN/m2 B:矩形分格短边长度:1.550m fl:结构胶的短期强度允许值:0.20N/mm2 按563条规

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