建筑幕墙结构设计2（PPT86）

建筑幕墙结构构设计主讲人：李丛丛杉QQ:33226023手机：187018824625.幕墙横梁结构构计算板荷载向横梁梁的传递横梁内力横梁挠度承重力性能横梁截面设计计横梁最小壁厚厚6.幕墙立柱结构构计算立柱的力学模模型多跨连续梁铰铰接点立柱挠度立柱截面设计计玻璃肋计算立柱最小壁厚厚钢构件设计7.埋件计算1、预埋件-平板埋件1）荷载（拉压压力、剪力、、弯矩）2）埋件构造（（钢筋、钢板板、锚板）3）主体混凝土土性能参数4）计算结果承载力极值法向拉力设计计值N＝＝4.3kN弯矩设计值M＝1.329kN·m剪力设计值V＝63.9kN受力直锚筋的的层数n＝＝2层层每层直锚筋的的根数、直径径为：2ΦΦ12直锚筋的间距距b1＝＝100mm沿剪力方向最最外层锚筋中中心线之间的的距离z＝＝100mm常用埋件计算算例题：锚板厚度t＝10mm锚板宽度B＝300mm锚板高度H＝180mm锚板的弯曲变变形折减系数数αb混凝土强度等等级：C30fc＝14.3N/mm筋的抗拉强度度设计值fy＝300N/mm锚筋的总截面面面积As验算当有剪力、法法向拉力和弯弯矩共同作用用时，应按混混凝土规范式式10.9.1－2及及式10.9.1－－2两个公式计算算，并取其中中的较大值：：As≥V/αr/αv/fy+N/0.8/αb/fy+M/1.3/αr/αb/fy/zAs≥N/0.8/αb/fy+M/0.4/αr/αb/fy/z锚筋的受剪承承载力系数ααv按混混凝土规范式式10.9.1－5计计算：αv＝(4.0-0.08*d)*(fc/fy)^0.5＝＝(4.0-0.08*12)*(14.3/300)^0.5＝0.66锚板的弯曲变变形折减系数数αb按按混凝土规范范式10.9.1－6计算：αb＝0.6+0.25*t/d＝0.6+0.25*10/12＝＝0.81当锚筋层数n＝2时，锚筋筋层数影响系系数αr＝＝1.00锚筋的总截面面面积As＝2*2*π*(12/2)^2＝452mmAs1＝＝V/αr/αv/fy+N/0.8/αb/fy+M/1.3/αr/ααb/fy/zAs1＝63944/1.00/0.66/300+4274/0.8/0.81/300+1329292/1.3/1.00/0.81/300/100＝321+22+42＝385mm≤As＝452mmAs2＝N/0.8/αb/fy+M/0.4/αr/αb/fy/zAs2＝4274/0.8/0.81/300+1329292/0.4/1.00/0.81/300/100＝22+137＝159mm≤As＝452mm锚筋间距和和锚筋至构构件边缘的的距离按混凝土规规范第10.9.6条，，对受剪预预埋件，其其锚筋的间间距b、、b1不不应大于300mm，且b1不应应小于6d和70mm；锚筋至至构件边缘缘的距离c1，不不应小于6d和和70mm，b、、c不应应小于3d和45mm。。即：b、、b1≤≤300mm，b、c≥≥45mm，b1、c1≥≥72mm锚板的构造造要求锚板的厚度度宜大于锚锚筋直径的的0.6倍。受受拉和受弯弯预埋件的的锚板厚度度尚宜大于于b/8。。锚板的厚度度t＝＝10mm＞Max{0.6d,b/8}＝＝Max{7.2,6.3}＝＝7.2mm锚筋中心至至锚板边缘缘的距离t1＞＞Max{2d,20}＝24mm锚板最小宽宽度Bmin＝＝1*50+2*24mm＝98mm≤≤B＝＝300mm，，满足要求求。锚板最小高高度Hmin＝＝1*100+2*24mm＝148mm≤H＝180mm，满足足要求。当锚筋直径径不大于20mm时，宜宜采用压力力埋弧焊。。HRB335级级、HRB440级级钢筋采采用手工焊焊时，焊缝缝高度不宜宜小于0.6d＝＝7mm。钢结构埋件件计算举例例：钢结构天幕幕采光顶埋埋件计算预埋件EM01计算受力节点见见下图，在在楼板处为为铰接支座座。-槽式埋件1）荷载（拉拉压力、剪剪力、弯矩矩）2）埋件构造造、分类（（钢板槽、、锚筋）3）主体混凝凝土性能参参数4）计算结果果承载力极值值ParticularqualityfeaturesassociatedwithHALFENcast-inchannelsare:highbearingloadsupto32kNor108kN/msmalledgedistancesofminimum5cmeasytoadjustassemblywithoutnoiseanddirtofficiallyapprovedforstaticanddynamicloadsahighdegreeofcorrosionprotectionavailablebothinstainlesssteelandhot-dipgalvanized2、后置埋件件-平板埋件1）荷载（拉拉压力、剪剪力、弯矩矩）2）埋件构造造（锚栓、、钢板）化学锚固机械锚固3）主体混凝凝土性能参参数4）计算结果果承载力极值值化学锚栓选选型：慧鱼化学锚锚栓设计参参数膨胀螺栓螺栓材料常常用材料料：Q215、Q235、25和45号钢，对于于重要的或或特殊用途途的螺纹联联接件，可可选用15Cr，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等机械性能能较高的合合金钢。-复杂后置埋埋件通过钢板焊焊接组合形形成。焊缝计算：：焊缝验算（1）计算说明明由于角钢的的翼缘的侧侧向刚度较较低，一般般不考虑其其承受剪力力，故全部部剪力由腹腹板上的一一条长110mm的焊缝承担担，弯矩和和拉力则由由全部焊缝缝来承担。。（2）焊缝有效效截面的几几何参数hf：焊缝高度度，取hf=8mmtmin：被焊接的的两块钢板板中，厚度度最小的钢钢板厚度，，取tmin=8mmhfmax：允许焊缝缝最大高度度hfmax=1.2tmin=1.2×8=9.6mmtmax：被焊接的的两块钢板板中，厚度度最大的钢钢板厚度，，取tmax=8mmhfmin：允许焊缝缝最小高度度hfmin=1.5tmax^0.5=1.5×8^0.5=4.2mmhfmin=4.2mm＜hf=8mm＜hfmax=9.6mmL1：竖向焊缝缝有效长度度L1=110-10=100mmA1：竖向焊缝缝计算截面面面积A1=0.7hf·L1=0.7×8×100=560mm2整个焊缝的的总截面特特性面积A=1680mm惯性矩I=2268800mm4抵抗矩W=32448mm3（3）焊缝强度度验算σ：由弯矩矩和拉力产产生的垂直直于焊缝长长度方向的的应力=18.9N/mm2＜ffw=160N/mm2σ1：由弯矩和和拉力产生生的垂直于于焊缝长度度方向的竖竖向焊缝应应力σ1=σ=18.9N/mm2τ1：由剪力产产生的竖向向焊缝剪应应力τ1=V3/2A1=4.627×103/2/560=4.13N/mm2β：正面角角焊缝的强强度设计值值提高系数数，取β=1.22=16N/mm2＜ffw=160N/mm2焊缝满足设设计要求。。8.连接件计算算1、上墙件-框架式幕墙墙上墙件材料：钢板板螺栓调节件连接壁厚荷载计算（1）M12螺栓承受的的剪力V1：M12螺栓承受的的竖直方向向剪力V1=N=4.627KN（见第四章章第二节））V2：M12螺栓承受的的水平方向向剪力V2=2V=2×6.751=13.5KN（见第四章章第二节））V：M12螺栓承受的的剪力V==14.271KN（2）焊缝承受受的荷载V3：焊缝承受受的竖直方方向剪力V3=V1=4.627KNM：焊缝受到到的弯矩作作用M=V3·d1=4.627×0.08=0.37KN·mN：焊缝承受受的拉力N=V2=13.5KN3、M12螺栓验算n：螺栓个数数，n=2nV：每个螺栓栓剪切面数数A0：M12螺栓有效面面积,取A0=84.3mm2NVb：M12螺栓的抗剪剪能力NVb=n·nV·A0·fV=2×2×84.3×245=82614N＞V=14271NM12不锈钢螺栓栓满足设计计要求。立柱局部抗抗压承载力力d：M12螺栓孔径，，取d=12mm∑t：穿过立柱柱的总壁厚厚∑t=2t=2×2.5=5mmn：螺栓个数数，n=2NCb：立柱局部部承压能力力NCb=n·d·∑t·fab=2×12×5×120.0=14400N＞V=14271N立柱局部承承压能力满满足设计要要求。-单元板上墙墙件材料：钢板板、铝板螺栓调整螺栓连接壁厚N1:连接处水平平总力(N):Nl=q1×Hsjcg=5.536×3900=21590.400kN/mN2:连接处自重重总值设计计值(N):N2=3089.0NN:连接处总合合力(N):N=(N12+N22)0.5=(21590.4002+3089.0002)0.5=22810.257ND2:连接不锈钢钢螺栓（A2-70）直径:12.000mmD0:连接螺栓有有效直径:10.360mmNvb:不锈钢螺栓栓的承载能能力:Nv:连接处剪切切面数:1Nvb=Nv×3.14×D02×fv/4=1×3.14×10.3602×245/4=20642.000NNum1:立梃与建筑筑物主结构构连接的螺螺栓个数:Num1=N/Nvb=22810.257/20642.000=1.105个设计有4个（公、母母料上各有有2个独立受力力的螺栓）），受力可可以满足要要求。不锈钢螺栓栓验算Ncbl:立梃型材（（6063-T5）壁抗承压压能力(N):D2:连接螺栓直直径:12.000mmNv:连接处剪切切面数:4t:立梃局部壁壁厚:5.000mm(螺栓处局部部加厚)+6.0mm(铝合金卡块块)=11.0mm(如图中标注注)Ncbl=D2×fce×t×Num1=12.000×120×11.000×4.000=63360.0N63360.000N≥22810.257N铝立柱局部部承压强度度可以满足足。Ncbg:铝合金挂码码型材(Q235)壁抗承压能能力(N):Lct2:连接处铝合合金挂码壁壁厚:12.000mmNcbg=D2×fce×Lct2×Num1=12.000×120×12.000×4.000=69120.000N69120.000N≥22810.257N铝合合金金挂挂码码局局部部承承压压强强度度可可以以满满足足。铝合合金金连连接接件件验验算算2、耳耳板板1）荷荷载载2）截截面面尺尺寸寸3）销销轴轴形形式式4）焊焊缝缝尺尺寸寸5）计计算算结结果果3、五五金金件件1）荷荷载载2）截截面面尺尺寸寸3）销销轴轴形形式式4）焊焊缝缝尺尺寸寸5）计计算算结结果果-门、、窗窗五五金金锁点计计算算传动动计计算算1、幕墙墙承受受荷荷载载计计算算风荷荷载载标标准准值值的的计计算算方方法法参考考天天津津国国际际贸贸易易中中心心项项目目风风洞洞实实验验报报告告，，按按最最大大风风压压值值：：wk=4.1KPa=4100Pa，校校核核锁锁点点时时的的玻玻璃璃面面密密度度取取G=0.014X25.6=0.358kPa；开启启窗窗锁锁点点计计算算基本本参参数数：：1：分分格格尺尺寸寸：：1500mm×700mm(1)风荷荷载载作作用用：：qwk：风风荷荷载载线线分分布布最最大大荷荷载载标标准准值值(N/mm2)；wk：风风荷荷载载标标准准值值(MPa)；qwk=wk=0.004100N/mm2(2)水平平地地震震作作用用：：qEAk：垂垂直直于于幕幕墙墙平平面面的的分分布布水水平平地地震震作作用用标标准准值值(MPa)；βE：动动力力放放大大系系数数，，取取5.0；αmax：水水平平地地震震影影响响系系数数最最大大值值，，取取0.12；Gk：幕幕墙墙构构件件的的重重力力荷荷载载标标准准值值(N)，(含面面板板和和框框架架)；A：幕幕墙墙平平面面面面积积(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A………5.3.4[JGJ102-2003]=5×0.12×0.000358=0.00021MPaqEk：水水平平地地震震作作用用线线荷荷载载集集度度标标准准值值(N/mm)；B：开开启启扇扇分分格格宽宽度度(mm)；qE：水水平平地地震震作作用用线线荷荷载载集集度度设设计计值值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.00021=0.00028N/mm2(3)幕墙墙受受荷荷载载集集度度组组合合：：用于于强强度度计计算算时时，，采采用用Sw+0.5SE设计计值值组组合合：：………5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4qkw+0.5qE=1.4×0.0041+0.5×0.00028=5.88kN/m2N=5.88×0.7×1.5=6.17kN2、窗窗扇扇受受力力计计算算作用用锁锁点点剪剪力力许许用用值值为为[V]=1200N.窗扇扇为为上上悬悬开开启启，，六六点点锁锁设设计计，，在在闭闭合合状状态态时时，，锁锁点点受受力力如如下下：：其中中：：计算算荷荷载载方方程程：：QX1=(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)V3V3=6170/(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)=2276N所以以单单点点剪剪力力V=V3/2=2276/2=1138N<1200N.通过过。。六点点锁锁点点满满足足使使用用要要求求！！-点驳驳件件点驳驳爪爪点驳驳头头支撑撑螺螺栓栓驳接接头头详详细细计计算算采用用T系列列驳驳接接头头,根据据提提供供的的技技术术资资料料及及产产品品的的等等强强度度设设计计理理念念,在本本计计算算中中只只验验算算其其薄薄弱弱截截面面。螺栓栓强度度等等级级为为A2-70，Ф14螺栓的小径为为D1=11.835mmA0=π×11.8352/4=110mm2螺栓抗剪强度度设计值fv为245N/mm2螺栓抗拉强度度设计值ft为320N/mm2螺栓抗拉承载载力为Ncb＝A0ft＝＝35.20kN螺栓抗剪承载载力为Nvb＝Afv＝37.71kN承重驳接头所所受拉力为Fy＝0.66kN<Ncb＝35.20kN螺栓所受面内内剪力为Vi＝(Fx2+Fz2)1/2＝(0.392+0.182)1/2＝0.43kN<Nvb＝37.71kN所受附加弯矩为(面内剪力产生生)M=Vi×e=0.43×1000×62mm=25800N.m其中e=32+2+36.5-8-1.14/2=62mm螺栓所受拉应应力为σ＝Fy/A0+M/(D3/32)＝0.66×1000/110+25800/(143/32)＝306.87N/mm2<ft＝320N/mm2螺栓所受剪应应力为τ＝Vi/A＝0.43×1000/(142×π/4)＝2.79N/mm2<fv＝245N/mm2由于[(τ/fv)2+(σ/ft)2]1/2＝[(2.79/245)2+(306.87/320)2