12Y第五章 构件式玻璃幕墙结构设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——12Y第五章构件式玻璃幕墙结构设计第五章框支式玻璃幕墙结构设计第一节构件构造设计

型材壁厚是构件局部稳定必需考虑的问题。铝合金型材壁厚过薄会导致型材的局部屈曲失稳（皱折失稳），根据弹性理论，板在纵向均匀受压下，屈曲的平衡微分方程为：

?W?W?W?W

D(──——+2────+──——)+N───=0（5-1）?X4?X2?Y2?Y4?X2式中：W——板的挠度；

N——板单位宽度上所受压力；D——板的柱面刚度,D=Et/12(1-υ)。从上式可导出临界应力为：

πEt

σer=K─────(──)2（5-2）

2

12(1-υ)b式中：E——弹性模量；t——壁厚；υ——泊松比；

K——稳定系数；b——型材宽度。

当板四边简支，在纵向不均匀受压时稳定系数最小值Kmin近似为：24当0

墙面区体型系数μS=1.0+0.2=1.20(JGJ102-2023)墙角区体型系数μS=1.8+0.2=2.0(JGJ102-2023)

体型系数μS=1.5(JGJ102-96)

地震作用标准值qEK=ΒE×αmax×GAK=5×0.08×400=160N/m2(JGJ102-2023)分别按JGJ102-2023和JGJ102-96进行计算:一.按JGJ102-96进行计算:

风荷载标准值WK=βzμZμSW0×1.1=2.25×1.5×1.958×550×1.1=3998N/m

2

风荷载设计值W=1.4WK=1.4×3998=5597N/m风荷载线荷载qW=BW=1.2×5597/2=3358N/m

2

地震作用设计值qE=1.3qEK=1.3×160=208N/m地震作用线荷载qE线=BqE=1.2×208/2=125N/m

荷载（作用）组合值q=qW+0.6qE线=3358+0.6×125=3433N/m=3.433N/mm1.立柱A.选料:

弯矩M=qL2/8=3.433×36002/8=5561460N·mm最小截面抗争矩W=M/(1.05×fa)=5561460/(1.05×85.5)=61933mm3

风荷载线荷载标准值qWK=BWK=1.2×3998/2=2399N/m=2.399N/mm

最小惯矩I=5qWKL3/384E(1/180)=5×2.399×36003/[384×0.7×105×（1/180）]=3747580mm4

最小惯矩I=5qWKL/384E(20)

=5×2.399×36004/（384×0.7×105×20）=3747580mm4

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选用180系列立柱：A=1300mmA0=1220mmt=5mm

IX=5493333mm4WX=68667mm3SS=37750mm3

横梁：WX=24500mm3WY=21000mm3T=3mmIX=850000mm4IY=700000mm4SS=24000mm3B.强度验算:

自重标准值GK=BGAK=1.2×400=480N/m重力标准值NK=GKL=480×3.6=1728N重力设计值N=1.2NK=1.2×1728/2=1037N采用300+3300=3600多跨铰接连续梁(多跨静定梁)

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第一跨跨中弯矩M1=qL1/8*[1-(a1/L1)]=3.433*3300/8*[1-(300/3300)]=4596248N·mm第一跨B支座反力R1B=qL1/2*[1-(a1/L1)2]=3.433*3300/2*[1-(300/3300)2]=5618N其次跨A支座支座弯矩M2A=-(P2a2+qa2/2)=-(5618*300+3.433*300/2)=-1839885N·mm第i跨跨中弯矩Mi=qL1/8*[1-(a1/L1)2]2-Piai[1-(1+ai/Li)2/2+ai/Li)]

=3.433*33002/8*[1-(300/3300)2]2-5618*300*[1-(1+300/3300)2/2+300/3300]=4673171-835736=3837435N·mm采用SG+Sw+0.6SE组合

截面设计最大正应力值σ=N/A0+M/(1.05W)

=1037/1220+4596248/(1.05×68667)=64.6N/mm2＜85.5N/mm2C.挠度验算:采用SW+0.6SE

风荷载线荷载标准值qWK=BWK=3998×1.2/2=2399N/m=2.399N/mm风荷载线荷载标准值qWK=BWK=3998×1.2/2=2399N/m=2.399N/mm地震作用线荷载标准值qEK=BqEK=160×1.2/2=96N/m=0.096N/mm挠曲u=5×（qWK+0.6qEK）L4/384EI[1-2.4(a1/L1)2]

=5×（2.399+0.6×0.096）×36004/（384×0.7×105×5493333）[1-2.4×(300/3300)2]=13.97mm＜20mm

2

2

4

2

相对挠度u/L=13.97/3600=1/258＜1/180D.抗剪强度验算采用SW+0.6SE组合

风荷载产生的剪力VW=WBL/2/2=5597×1.2×3.6/2/2=6045N地震作用产生的剪力VE=qEBL/2=208×1.2×3.6/2/2=225N剪力组合值V=VW+0.6VE=6045+0.6×225=6180N截面设计最大剪应力值τ=VSS/It=6180×37750/(5493333×5)=8.49N/mm2＜49.6N/mm2

2.横梁验算

A.抗弯强度验算

单位面积自重标准值GAK=300N/m2自重线荷载标准值GK=HGAK=1.5×300=450N/m自重线荷载设计值G=1.2GK=1.2×450=540N/m=0.54N/mm绕X轴弯矩MX=GB2/8=0.54×12023/8=97200N·mm

风荷载最大集度值qW=1.2W=1.2×5597=6716N绕Y轴风荷载产生的弯矩MYW=qWB2/12=6716×1.22/12=805.92N·m=805920N·mm

2

地震作用标准值qEK=ΒE×αmax×GAK=5×0.08×300=120N/m地震作用设计值qE=1.3qEK=1.3×120=156N/m2

地震作用最大集度值qE=BqE=1.2×156=187N绕Y轴地震作用产生的弯矩MYE=qEB2/12=187×1.22/12=22.44N·m=22440N·mm

先进行SW+0.6SE组合

绕Y轴弯矩组合值MY=MYW+0.6MYE=805920+0.6×22440=819384N·mm采用SG+SW+0.6SE组合

截面设计最大正应力值σ=MX/(1.05WX)+MY/(1.05WY)=97200/（1.05×24500）+819384/(1.05×21000)=40.94N/mm2＜85.5N/mm2B.抗剪强度验算

风荷载产生的剪力VW=WB×B/2×2/4=5597×1.2×1.2/4=2023N地震作用产生的剪力VE=qEB×B/2×2/4=156×1.2×1.2/4=56N采用SW+0.6SE组合

剪力组合值V=VW+.06VE=2023+0.6×56=2049N截面设计最大剪应力值τ=VSS/It=2049×24000/(700000×3)=23.42N/mm2＜49.6N/mm2C挠度验算

绕X轴挠曲uX=5GKB4/384EI=5×0.45×12023/（384×0.7×105×850000）=0.20mm相对挠度uX/L=0.20/1200=1/6000＜1/180

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绕Y轴挠曲uY=WKB/(120EI)=4798×1.2/（120×7×10×0.0000007）=0.00169m=1.69mm相对挠度uY/L=1.69/1200=1/710＜1/180

3.连接验算

A..横梁与立柱采用A-70υ4螺栓(AS=8.78mm2)，铝角码6063T5T=3mma.横向采用SW+0.6SE组合单剪连接nV=1

水平作用组合值N1=VW+0.6VE=2023+0.5×56=2049N

b

一个螺栓抗剪承载力设计值Nv=nVASfV=1×8.78×245=2151N

需螺栓个数n=N1/Nbv=2049/2151=0.95(个)采用1个截面抗承压承载力设计值Nbc=dtfac=4×3×120=1440N＜2049N改用T=2069/（4×120）=4.3mm≈4.5mm截面抗承压承载力设计值Nc=dtfac=4×4.5×120=2160N＞2043Nb.竖向单位自重标准值GAK=300N/m自重线荷载标准值GK=HGAK=1.5×300=450N/m自重线荷载设计值G=1.2GK=1.2×450=540N/m竖向作用设计值N2=GB/2=540×1.2/2=320N采用SG+SW+0.6SE组合

2

b

荷载（作用总值）N=(N1+N2)=√2049+324=2074N

b

截面设计抗承压承载力值NC=dtfac=4×4.5×120=2160N>2074N

需螺栓个数n=N/NC=2074/2151=0.96（个）取1个B.立柱与主体结构连接75×4角铁L=80mme0=60mmA2-70υ14螺栓(AS=115mm2)焊脚宽5mm

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L=80mm预埋件T=8mm直锚筋d=10mm(A=78.5mm)fy=210N/mmfc=15N/mmZ=80mm风荷载设计值N1w=WBL=5597×1.2×3.6=24179N地震作用设计值N1E=qEBL=208×1.2×3.6=899N水平作用组合值N1=N1w+0.6N1E=24179+0.6×899=24718N竖向作用设计值N2=GABL=480×1.2×3.6=2074N

荷载(作用)总值N==(N1+N2)=√24718+2074=24805N双剪连接nV=2

一个螺栓抗剪承载力设计值NV=nVAsfV=2×115×245=56350N

需螺栓个数n=N/NbV=24805/56350=0.44个取1个

b

铝材截面抗承压承载力设计值NC=dtfac=14×2×5×120=16800N24805N钢材截面抗承压承载力设计值NbC钢=dtfac=14×2×4×305=34160N>24805NC.预埋件验算(侧埋e0=60mmL=80mm)剪力V=N2=2074N拉力N=N1=24718N

弯矩M=Ve0=2074×60=124440N·mm

锚筋受剪承载力系数αV=(4-0.08d)(fc/fy)1/2=(4-0.08×12)(15/210)1/2=0.81取0.7锚板弯曲变形折减系数αb=0.6+0.25(t/d)=0.6+(0.25×8/12)=0.77锚筋截面积AS1=V/αVαbfy+N/0.8αbfy+M/1.3αrαbfyZ=2074/（0.7×210）+24718/（0.8×0.77×210）+124440/（1.3×0.77×210×80）=212.59mm228N/mm改用12mm玻璃单位面积自重标准值GAK=1×t×GK=1×0.012×25600=307.2N/m2地震作用标准值qEK=βE×αmax×GAK=5×0.08×307.2=123N/m2地震作用设计值qE=1.3qEK=1.3×123=160N/m2荷载(作用)组合值q=W+qE=5597+0.6×160=5693N/m2

2

2

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2

2

折减计算系数