建筑幕墙结构计算基础

建筑幕墙结构计算基础第1页/共133页第一章概述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。应用规范第2页/共132页第2页/共133页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。第3页/共132页第3页/共133页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4页/共132页第4页/共133页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=0.7×105N/mm2X轴惯性矩:Ix=156.662cm4Y轴惯性矩:Iy=85.870cm4X轴抵抗矩:Wx1=30.412cm3X轴抵抗矩:Wx2=32.311cm3Y轴抵抗矩:Wy1=23.424cm3Y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:γ=1.05第5页/共132页第5页/共133页幕墙横梁的强度计算

校核依据:Mx/γWx+My/γWy≤fa=85.5(N/mm2)幕墙横梁的抗剪强度计算

校核依据:τmax≤[τ]=49.6N/mm2幕墙横梁的刚度计算

校核依据:Umax≤L/180

横梁承受呈三角形分布线荷载作用.第6页/共132页第6页/共133页（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=0.7×105N/mm2X轴惯性矩:Ix=401.788cm4Y轴惯性矩:Iy=76.622cm4X轴抵抗矩:Wx1=55.325cm3X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:γ=1.05公立柱母立柱第7页/共132页第7页/共133页立柱母料材质: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=0.7×105N/mm2X轴惯性矩:Ix=381.848cm4Y轴惯性矩:Iy=26.989cm4X轴抵抗矩:Wx1=52.397cm3X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:γ=1.05第8页/共132页第8页/共133页连续梁内力表：M=系数*qL^2;Q=系数*qL;f=系数*qL^4/100EI第9页/共132页第9页/共133页简支梁均布荷载作用内力公式第10页/共132页第10页/共133页简支梁梯形荷载作用内力公式第11页/共132页第11页/共133页简支梁三角形荷载作用内力公式第12页/共132页第12页/共133页简支梁集中荷载作用内力公式ω-------分段比1/4第13页/共132页第13页/共133页-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14页/共132页第14页/共133页第二节、单根杆件计算框架式幕墙：立柱1）荷载

-风荷载Wk=βzμsμzW0

βgz---高度Z处的阵风系数

μz---风压高度变化系数

μs1—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。第15页/共132页第15页/共133页2）截面特性外轮廓：整体、组合截面积A0=8311mm2

X轴惯性矩IX=11897866mm4X轴抵抗矩WX=86583mm3X轴面积矩SX=91392mm3塑性发展系数

γ=1.05型材壁厚t=2.5mm壁厚材质6063-T5,T6第16页/共132页第16页/共133页3）支撑形式简支梁---铰接、固接、滑动铰。第17页/共132页第17页/共133页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。第18页/共132页第18页/共133页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==83.195N/mm2＜fa=85.5N/mm2横梁抗弯强度符合规范要求。第19页/共132页第19页/共133页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=5.0mmτX：横梁承受的竖直荷载产生的剪应力=

=1.475N/mm2＜fav=49.6N/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=5.0mmτY：横梁承受的水平荷载产生的剪应力=4.366N/mm2＜fav=49.6N/mm2横梁抗剪强度符合规范要求。第20页/共132页第20页/共133页第21页/共132页第21页/共133页第三节、多杆结构体系（1）框架体系-窗：第22页/共132页第22页/共133页1）荷载梯形荷载、三角形荷载窗竖挺荷载第23页/共132页第23页/共133页2）截面特性闭口型腔锁五金件第24页/共132页第24页/共133页3）窗型第25页/共132页第25页/共133页4）支撑形式第26页/共132页第26页/共133页5）计算结果第27页/共132页第27页/共133页第28页/共132页第28页/共133页第29页/共132页第29页/共133页-单元板框架计算1）荷载2）截面特性3）分格4）连接形式5）计算结果第30页/共132页第30页/共133页幕墙框架图单元式幕墙组成第31页/共132页第31页/共133页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+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=0.53母料剪、轴力分配系数：b2=A2/A=14.111/30.056=0.47刚度分配系数第32页/共132页第32页/共133页内力计算简支梁受力：连续梁受力：M=q*L^2/8第33页/共132页第33页/共133页逐跨内力分析：立柱按多跨铰接连续静定梁进行设计计算：第1跨内力：

RB1=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-0×(285/3615)=9945NP2=9945NM1=5.536×36152×[1-(285/3615)2]2/8-0×285×[1-(1+285/3615)2/2+285/3615]=8931701N•mm

第2跨内力：

RB2=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-9945×(285/3615)=9161NP3=9161NMA2=-(9945×285+5.536×2852/2)=-3059097N•mmM2=5.536×36152×[1-(285/3615)2]2/8-9945×285×[1-(1+285/3615)2/2+285/3615]=7523383N•mm

第3跨内力：

RB3=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-9161×(285/3615)=9223NP4=9223NMA3=-(9161×285+5.536×2852/2)=-2835650N•mmM3=5.536×36152×[1-(285/3615)2]2/8-9161×285×[1-(1+285/3615)2/2+285/3615]=7634412N•mm

第4跨内力：

RB4=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-9223×(285/3615)=9218NP5=9218NMA4=-(9223×285+5.536×2852/2)=-2853266N•mmM4=5.536×36152×[1-(285/3615)2]2/8-9223×285×[1-(1+285/3615)2/2+285/3615]=7625659N•mm

第5跨内力：

RB5=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-9218×(285/3615)=9218NP6=9218NMA5=-(9218×285+5.536×2852/2)=-2851877N•mmM5=5.536×36152×[1-(285/3615)2]2/8-9218×285×[1-(1+285/3615)2/2+285/3615]=7626349N•mm广东全球通大厦第34页/共132页第34页/共133页立柱的内力分析第1跨内力分析：RBi=qLi×[1-(Ai/Li)2]/2-Pi×(Ai/Li)，i=1=3.132×2850×[1-(850/2850)2]/2-0×(850/2850)=4066NMi=qLi2×[1-(Ai/Li)2]2/8，i=1=3.132×28502×[1-(850/2850)2]2/8=2639402N·mm第2跨内力分析：Pi=RBi-1，i=2=4066NRBi=qLi×[1-(Ai/Li)2]/2-Pi×(Ai/Li)，i=2=3.132×2850×[1-(850/2850)2]/2-4066×(850/2850)=2853NMi=qLi2×[1-(Ai/Li)2]2/8-Pi×Ai×[1-(1+(Ai/Li))2/2+Ai/Li]，i=2=3.132×28502×[1-(850/2850)2]2/8-4066×850×[1-(1+(850/2850)2/2+850/2850]=1065062N·mmMA2=-(Pi×Ai+qAi2/2)，(i=2)=-4587535N·mm第3跨内力分析：Pi=RBi-1，i=3=2853NRBi=qLi×[1-(Ai/Li)2]/2-Pi×(Ai/Li)，i=3=3.132×2850×[1-(850/2850)2]/2-2853×(850/2850)=3215NMi=qLi2×[1-(Ai/Li)2]2/8-Pi×Ai×[1-(1+(Ai/Li))2/2+Ai/Li]，i=3=3.132×28502×[1-(850/2850)2]2/8-2853×850×[1-(1+(850/2850)2/2+850/2850]=1534731N·mmMA3=-(Pi×Ai+qAi2/2)，(i=3)=-3556485N·mm天津国贸投标计算第35页/共132页第35页/共133页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第36页/共132页第36页/共133页按照等挠度原则，进行荷载分配，对于三角形荷载简支梁：

q1kB4/120EaI1y=q2kB4/120EaI2yq1k+q2k=qkq1k=qk×I1y/(I1y+I2y)=2.986×3867360/(3867360+5762240)=1.199N/mm

q2k=qk×I2y/(I1y+I2y)=2.986×5762240/(3867360+5762240)=1.787N/mm（设计值）

M1w=q1wB2/12

M1E=q1EB2/12（水平地震荷载）M1y=M1w+0.5M1E=q1B2/12=1.794×18402/12=506147.2N·mm

按横梁抗弯强度计算公式，应满足：M1x/γW1nx+M1y/γW1ny≤fa

第37页/共132页第37页/共133页按《建筑幕墙》[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/500=1840/500=3.68mm取：df2,lim=3mmdfx=P1kaB2/24EaIax×(3-4α2)=1361.6×150×18402/24/70000/529090×(3-4×(150/1840)2)=2.313mm因为2.313mm≤3mm，所以，单元横框自重方向挠度可以满足设计要求。第38页/共132页第38页/共133页平面内变形分析《建筑幕墙GB/T21086-2007》第39页/共132页第39页/共133页第40页/共132页第40页/共133页框架式幕墙平面变形分析平面变形性能确定α：主体结构的弹性层间位移角限值，取α=1/550。由主体结构为钢筋混凝土框架结构，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003条文说明中表4.1得γ：隐框玻璃幕墙板块平面内变形性能按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第4.3.12条γ=3α=3×1/550=1/1831/150＞γ=1/183≥1/200该隐框玻璃幕墙的变形性能应为Ⅲ级。第41页/共132页第41页/共133页第42页/共132页第42页/共133页《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第43页/共132页第43页/共133页单元板平面变形分析主体结构类型为多、高层钢结构结构，结构的层间位移角为：α=tan^-1(1/300)层高：h=3600mm。地震控制层间位移限值为：μlim=βh（β=3α=1/100，θ=0.57°）=3600/100=36.00mm如最大玻璃板块HxW=2100x1200mm适应变形值为μs=Lβ=2100/100=21.0mm对隐框结构胶的延展性好，因此通过构造与结构胶完全能满足地震荷载及风载作用下的平面内变形。对明框预留边框距离a>21/2=10.5mm.第44页/共132页第44页/共133页上下±30mm单元板块横梁竖向位移量计算α：立柱材料的线膨胀系数最大单元板块高度L:方向尺寸温差ΔT:最大温差λ：实际伸缩调整系数LA：梁在柱间计算跨度，取(mm)A：梁挠度限制名称代号取值型材因热胀冷缩引起的位移ΔLΔL=α×ΔT×L×λ=2.35X10-5×80×5200×1

=±9.7mmα=2.35X10-5

ΔT=80℃L=5200mm

λ=1加工误差d1±2mm施工误差d2±1.5mm主体结构梁竖直变形位移量d3(LA/A)×20%=6.7mmLA=10000mm，A=300立柱徐变引起的横梁位移d4d4=LX0.001=5200x0.001=5.2mm位移计算过程结果极限收缩位移ΔL+d1+d2+d3+d425.1mm极限扩张位移ΔL+d1+d213.2mm设计单元板块横梁竖向伸缩缝30mm，满足计算要求。单元板块平面内竖向位移设计第45页/共132页第45页/共133页左右±15mm名称代号取值型材因热胀冷缩引起的位移ΔLΔL=α×ΔT×L×λ=2.35X10-5×80×1700×1

=±3.2mmα=2.35X10-5

ΔT=80℃L=1700mm

λ=1加工误差d1±1mm施工误差d2±1.5mm位移计算过程结果极限收缩位移ΔL+d1+d25.7mm极限扩张位移ΔL+d1+d25.7mmα：立柱材料的线膨胀系数最大单元板块高度L:方向尺寸温差ΔT:最大温差λ：实际伸缩调整系数单元板块平面立柱极限水平位移量计算设计单元板块立柱水平

伸缩缝15mm，满足计算要求。单元板块平面内水平位移设计第46页/共132页第46页/共133页（2）桁架-普通桁架1）荷载第47页/共132页第47页/共133页线性荷载输入：第48页/共132页第48页/共133页2）截面特性方管、圆管、组合截面。上弦杆下弦杆腹杆斜腹杆第49页/共132页第49页/共133页3）桁架类型（铰接节点、刚接节点）焊接桁架铰接桁架混合型4）支撑形式（简支、滑动、固接）铰接支撑：耳板、销轴拉杆上弦杆次桁架第50页/共132页第50页/共133页采光顶桁架受力图采光顶桁架计算模型图第51页/共132页第51页/共133页5）计算结果（整体、杆件）强度挠度稳定性连接件（耳板、螺栓、铆钉、销轴）焊缝（三角形、对接）第52页/共132页第52页/共133页例题1：通过计算可知，钢结构体系最大位移：Fmax=115.6/1.4=82.6mm<L/300=36000/300=120mm主结构钢架：φ300(φ299)管：σmax=89.2N/mm2<[σ]=215N/mm2;φ180X12管：σmax=65.0N/mm2<[σ]=215N/mm2;次结构桁架：φ195X12管：σmax=275.2N/mm2<[σ]=310N/mm2;通过。方管160X80X10:σmax=304.5N/mm2<[σ]=310N/mm2;通过。

支座反力：桁架HJ01：与主体结构连接为铰接：

Fx=416.6kNFy=345.9kNFz=417.2kN

注意，埋件应根据受力不同区别设计。第53页/共132页第53页/共133页例题2钢管φ203X8：σmax=46.5Mpa＜215MpaOk.钢管φ273X14：σmax=31.3Mpa＜φ[σ]=0.6X215=129.0MpaOk.钢管φ500X16：σmax=17.5Mpa＜φ[σ]=0.6X215=129.0MpaOk.钢管φ400X16：σmax=11.2Mpa＜φ[σ]=0.6X215=129.0MpaOk.

最大挠度fmax=32.5/1.4=23.2mmfmax/2L=23.2/2X6000=1/500<1/300,OK.第54页/共132页第54页/共133页(3）刚架1）荷载全球通南北飞翼幕墙结构第55页/共132页第55页/共133页2）截面特性种类：管材、槽钢、工字、钢板。材料：钢、不锈钢、铝合金。3）刚架类型焊接连接、螺栓组4）支撑形式（铰接支座、刚接支座）5）计算结果（整体、杆件）强度挠度稳定性（杆件整体、局部）第56页/共132页第56页/共133页单元号强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定绕2轴抗剪应力比绕3轴抗剪应力比绕2轴W/l绕3轴W/l结果10.040.040.040.000.0101/2355满足20.100.100.100.000.0101/796满足30.070.070.070.000.0101/1184满足40.100.110.110.000.0101/796满足50.040.040.040.000.0101/2356满足60.100.100.100.000.0101/796满足70.100.110.100.000.0101/796满足80.040.040.040.000.0101/2356满足90.040.040.040.000.0101/1938满足100.120.120.120.000.0101/653满足110.080.080.080.000.0101/972满足120.080.080.080.000.0101/972满足130.250.250.250.010.001/10550满足140.200.200.200.030.001/12860满足150.220.220.220.030.001/12770满足160.250.250.250.010.001/10550满足170.190.190.190.030.001/5310满足180.200.200.200.030.001/12860满足190.290.290.290.010.001/7490满足200.270.270.270.040.001/9380满足210.290.290.290.040.001/8260满足220.290.290.290.010.001/7490满足230.000.000.000.000.001/6270满足240.270.270.270.040.001/9380满足250.290.290.290.010.001/6140满足260.280.280.280.040.001/8000满足270.280.280.280.040.001/6180满足280.290.290.290.010.001/6140满足本工程有2种材料：316不锈钢铝合金6063-T5设计验算结果表(强度和整体稳定为(应力/设计强度))3D3S有限元分析软件计算结果第57页/共132页第57页/共133页（4）壳体异型结构张拉膜结构第58页/共132页第58页/共133页第三章板面计算1、玻璃计算1）荷载类型2）玻璃构成（夹胶、中空、双曲）3）物理特性4）支撑形式（边铰接、点支撑）5）计算结果（大面、小面、局部）强度挠度第59页/共132页第59页/共133页第60页/共132页第60页/共133页第61页/共132页第61页/共133页第62页/共132页第62页/共133页玻璃挠度校核第63页/共132页第63页/共133页不考虑大挠度效应时玻璃应力分布（第一主应力）考虑大挠度效应时玻璃应力分布（第一主应力）第64页/共132页第64页/共133页2、铝板计算1）荷载类型2）铝板构造3）物理特性4）支撑形式（边铰接、边固接）5）计算结果（大面、局部）强度挠度稳定性第65页/共132页第65页/共133页3、石材计算1）荷载类型2）构造形式（复杂、简单、造型）3）物理特性4）支撑形式（点支撑、边支撑）背拴、T型挂件、铝合金挂件、背槽式、通槽挂5）计算结果（大面、小面、局部）强度挠度第66页/共132页第66页/共133页第67页/共132页第67页/共133页第68页/共132页第68页/共133页例题：水平方向荷载组合风荷载+水平地震荷载风荷载和水平地震作用组合标准值计算ψW：风荷载作用效应分项系数，取ψW=1.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定ψE：地震荷载作用效应分项系数，取ψE=0.5按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定qK=ψW·WK+ψE·qEK =1.0×1.0+0.5×0.68 =1.34KN/m2风荷载和水平地震作用组合设计值计算q=ψW·W+ψE·qE=1.0×1.4+0.5×0.884=1.842KN/m2第69页/共132页第69页/共133页板块计算（1）、立面石材采用：30mm厚花岗石，板块1490X740mm。板块计算模型详见下图：（2）、计算结果与校核，本计算采用Ansys板单元shell63。计算结果详见下列图表。第70页/共132页第70页/共133页经计算，在水平荷载作用下，石材板块内力与挠度如下：

最大挠度：fmax=0.3mm；最大拉应力：σmax=2.3N/mm2<[σ]=8.0N/mm2/2.15=3.72N/mm2,通过。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133第71页/共132页第71页/共133页金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133第72页/共132页第72页/共133页第73页/共132页第73页/共133页第四章埋件计算1、预埋件-平板埋件第74页/共132页第74页/共133页第75页/共132页第75页/共133页第76页/共132页第76页/共133页第77页/共132页第77页/共133页第78页/共132页第78页/共133页第79页/共132页第79页/共133页1）荷载（拉压力、剪力、弯矩）2）埋件构造（钢筋、钢板、锚板）3）主体混凝土性能参数4）计算结果承载力极值第80页/共132页第80页/共133页法向拉力设计值N＝4.3kN弯矩设计值M＝1.329kN·m剪力设计值V＝63.9kN受力直锚筋的层数n＝2层每层直锚筋的根数、直径为：2Φ12直锚筋的间距b1＝100mm沿剪力方向最外层锚筋中心线之间的距离z＝100mm常用埋件计算例题：第81页/共132页第81页/共133页锚板厚度t＝10mm锚板宽度B＝300mm锚板高度H＝180mm锚板的弯曲变形折减系数αb混凝土强度等级：C30fc＝14.3N/mm筋的抗拉强度设计值fy＝300N/mm锚筋的总截面面积As验算当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，应按混凝土规范式10.9.1－2及式10.9.1－2两个公式计算，并取其中的较大值：As≥V/αr/αv/fy+N/0.8/αb/fy+M/1.3/αr/αb/fy/z

As≥N/0.8/αb/fy+M/0.4/αr/αb/fy/z

第82页/共132页第82页/共133页锚筋的受剪承载力系数αv按混凝土规范式10.9.1－5计算：αv＝(4.0-0.08*d)*(fc/fy)^0.5＝(4.0-0.08*12)*(14.3/300)^0.5＝0.66锚板的弯曲变形折减系数αb按混凝土规范式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，锚筋层数影响系数αr＝1.00锚筋的总截面面积As＝2*2*π*(12/2)^2＝452mmAs1＝V/αr/αv/fy+N/0.8/αb/fy+M/1.3/αr/αb/fy/z

As1＝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/z

As2＝4274/0.8/0.81/300+1329292/0.4/1.00/0.81/300/100

＝22+137＝159mm≤As＝452mm第83页/共132页第83页/共133页锚筋间距和锚筋至构件边缘的距离按混凝土规范第10.9.6条，对受剪预埋件，其锚筋的间距b、b1不应大于300mm，且b1不应小于6d和70mm；锚筋至构件边缘的距离c1，不应小于6d和70mm，b、c不应小于3d和45mm。即：b、b1≤300mm，b、c≥45mm，b1、c1≥72mm

锚板的构造要求锚板的厚度宜大于锚筋直径的0.6倍。受拉和受弯预埋件的锚板厚度尚宜大于b/8。锚板的厚度t＝10mm＞Max{0.6d,b/8}＝Max{7.2,6.3}＝7.2mm锚筋中心至锚板边缘的距离t1＞Max{2d,20}＝24mm锚板最小宽度Bmin＝1*50+2*24mm＝98mm≤B＝300mm，满足要求。锚板最小高度Hmin＝1*100+2*24mm＝148mm≤H＝180mm，满足要求。当锚筋直径不大于20mm时，宜采用压力埋弧焊。HRB335级、HRB440级钢筋采用手工焊时，焊缝高度不宜小于0.6d＝7mm。第84页/共132页第84页/共133页钢结构埋件计算举例：第85页/共132页第85页/共133页钢结构天幕采光顶埋件计算预埋件EM01计算

受力节点见下图，在楼板处为铰接支座。第86页/共132页第86页/共133页第87页/共132页第87页/共133页第88页/共132页第88页/共133页第89页/共132页第89页/共133页-槽式埋件第90页/共132页第90页/共133页1）荷载（拉压力、剪力、弯矩）2）埋件构造、分类（钢板槽、锚筋）3）主体混凝土性能参数4）计算结果承载力极值第91页/共132页第91页/共133页ParticularqualityfeaturesassociatedwithHALFENcast-inchannelsare:highbearingloadsupto32kNor108kN/msmalledgedistancesofminimum5cmeasytoadjustassemblywithoutnoiseanddirtofficiallyapprovedforstaticanddynamicloadsahighdegreeofcorrosionprotectionavailablebothinstainlesssteelandhot-dipgalvanized

第92页/共132页第92页/共133页2、后置埋件-平板埋件第93页/共132页第93页/共133页1）荷载（拉压力、剪力、弯矩）2）埋件构造（锚栓、钢板）化学锚固机械锚固3）主体混凝土性能参数4）计算结果承载力极值第94页/共132页第94页/共133页化学锚栓选型：第95页/共132页第95页/共133页慧鱼化学锚栓设计参数第96页/共132页第96页/共133页第97页/共132页第97页/共133页第98页/共132页第98页/共133页第99页/共132页第99页/共133页第100页/共132页第100页/共133页第101页/共132页第101页/共133页膨胀螺栓螺栓材料常用材料：Q215、Q235、25和45号钢，对于重要的或特殊用途的螺纹联接件，可选用15Cr，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等机械性能较高的合金钢。第102页/共132页第102页/共133页-复杂后置埋件通过钢板焊接组合形成。焊缝计算：第103页/共132页第103页/共133页第104页/共132页第104页/共133页第105页/共132页第105页/共133页焊缝验算（1）计算说明由于角钢的翼缘的侧向刚度较低，一般不考虑其承受剪力，故全部剪力由腹板上的一条长110mm的焊缝承担，弯矩和拉力则由全部焊缝来承担。（2）焊缝有效截面的几何参数hf：焊缝高度，取hf=8mmtmin：被焊接的两块钢板中，厚度最小的钢板厚度，取tmin=8mmhfmax：允许焊缝最大高度hfmax=1.2tmin=1.2×8=9.6mmtmax：被焊接的两块钢板中，厚度最大的钢板厚度，取tmax=8mmhfmin：允许焊缝最小高度hfmin=1.5tmax^0.5=1.5×8^0.5=4.2mmhfmin=4.2mm＜hf=8mm＜hfmax=9.6mmL1：竖向焊缝有效长度L1=110-10=100mmA1：竖向焊缝计算截面面积A1=0.7hf·L1=0.7×8×100=560mm2整个焊缝的总截面特性面积A=1680mm惯性矩I=2268800mm4抵抗矩W=32448mm3（3）焊缝强度验算σ：由弯矩和拉力产生的垂直于焊缝长度方向的应力=18.9N/mm2＜ffw=160N/mm2σ1：由弯矩和拉力产生的垂直于焊缝长度方向的竖向焊缝应力σ1=σ=18.9N/mm2τ1：由剪力产生的竖向焊缝剪应力τ1=V3/2A1=4.627×103/2/560=4.13N/mm2β：正面角焊缝的强度设计值提高系数，取β=1.22=16N/mm2＜ffw=160N/mm2焊缝满足设计要求。第106页/共132页第106页/共133页第五章连接件计算1、上墙件-框架式幕墙上墙件材料：钢板螺栓调节件连接壁厚第107页/共132页第107页/共133页荷载计算（1）M12螺栓承受的剪力V1：M12螺栓承受的竖直方向剪力V1=N=4.627KN（见第四章第二节）V2：M12螺栓承受的水平方向剪力V2=2V=2×6.751=13.5KN（见第四章第二节）V：M12螺栓承受的剪力V==14.271KN（2）焊缝承受的荷载V3：焊缝承受的竖直方向剪力V3=V1=4.627KNM：焊缝受到的弯矩作用M=V3·d1=4.627×0.08=0.37KN·mN：焊缝承受的拉力N=V2=13.5KN第108页/共132页第108页/共133页3、M12螺栓验算n：螺栓个数，n=2nV：每个螺栓剪切面数A0：M12螺栓有效面积,取A0=84.3mm2NVb：M12螺栓的抗剪能力NVb=n·nV·A0·fV=2×2×84.3×245=82614N＞V=14271NM12不锈钢螺栓满足设计要求。立柱局部抗压承载力d：M12螺栓孔径，取d=12mm∑t：穿过立柱的总壁厚∑t=2t=2×2.5=5mmn：螺栓个数，n=2NCb：立柱局部承压能力NCb=n·d·∑t·fab=2×12×5×120.0=14400N＞V=14271N立柱局部承压能力满足设计要求。第109页/共132页第109页/共133页-单元板上墙件材料：钢板、铝板螺栓调整螺栓连接壁厚第110页/共132页第110页/共133页N1:连接处水平总力(N):Nl=q1×Hsjcg=5.536×3900=21590.400kN/mN2:连接处自重总值设计值(N):N2=3089.0NN:连接处总合力(N):N=(N12+N22)0.5=(21590.4002+3089.0002)0.5=22810.257ND2:连接不锈钢螺栓（A2-70）直径:12.000mmD0:连接螺栓有效直径:10.360mmNvb:不锈钢螺栓的承载能力:Nv:连接处剪切面数:1Nvb=Nv×3.14×D02×fv/4=1×3.14×10.3602×245/4=20642.000NNum1:立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数:Num1=N/Nvb=22810.257/20642.000=1.105个

设计有4个（公、母料上各有2个独立受力的螺栓），受力可以满足要求。不锈钢螺栓验算第111页/共132页第111页/共133页Ncbl:立梃型材（6063-T5）壁抗承压能力(N):D2:连接螺栓直径:12.000mmNv:连接处剪切面数:4t:立梃局部壁厚:5.000mm(螺栓处局部加厚)+6.0mm(铝合金卡块)=11.0mm(如图中标注)Ncbl=D2×fce×t×Num1

=12.000×120×11.000×4.000=63360.0N63360.000N≥22810.257N

铝立柱局部承压强度可以满足。Ncbg:铝合金挂码型材(Q235)壁抗承压能力(N):Lct2:连接处铝合金挂码壁厚:12.000mmNcbg=D2×fce×Lct2×Num1=12.000×120×12.000×4.000=69120.000N69120.000N≥22810.257N

铝合金挂码局部承压强度可以满足。铝合金连接件验算第112页/共132页第112页/共133页2、耳板1）荷载2）截面尺寸3）销轴形式4）焊缝尺寸5）计算结果第113页/共132页第113页/共133页3、五金件1）荷载2）截面尺寸3）销轴形式4）焊缝尺寸5）计算结果-门、窗五金锁点计算传动计算第114页/共132页第114页/共133页1、幕墙承受荷载计算风荷载标准值的计算方法

参考天津国际贸易中心项目风洞实验报告，按最大风压值：wk=4.1KPa=4100Pa，校核锁点时的玻璃面密度取G=0.014X25.6=0.358kPa；开启窗锁点计算基本参数：1：分格尺寸：1500mm×700mm(1)风荷载作用：qwk：风荷载线分布最大荷载标准值(N/mm2)；wk：风荷载标准值(MPa)；qwk=wk=0.004100N/mm2(2)水平地震作用：qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；

βE：动力放大系数，取5.0；

αmax：水平地震影响系数最大值，取0.12；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：幕墙平面面积(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×0.12×0.000358=0.00021MPaqEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；B：开启扇分格宽度(mm)；qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.00021=0.00028N/mm2(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：

……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4qkw+0.5qE=1.4×0.0041+0.5×0.00028

=5.88kN/m2N=5.88×0.7×1.5=6.17kN第115页/共132页第115页/共133页2、窗扇受力计算作用锁点剪力许用值为[V]=1200N.窗扇为上悬开启，六点锁设计，在闭合状态时，锁点受力如下：

其中：计算荷载方程：QX1=(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)V3V3=6170/(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)=2276N

所以单点剪力V=V3