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文档简介
九曲河小学3#楼铝板幕墙、门窗、雨棚、栏杆设计计算书―幕墙结构计算书司1/283九曲河小学3#楼铝板幕墙、门窗、雨棚、栏杆设计计算书计算人:2020年5月日校核人:2020年5月___日审核人:2020年5月___日
目录第一章、计算依据及说明 8一、工程概况说明 8二、设计依据 81相关规范 82基本计算公式 143材料性能 19第二章、铝单板金属幕墙结构计算 23一、幕墙系统承受荷载计算 231水平风荷载计算 232垂直于幕墙平面的分布水平地震作用计算: 24二、铝单板的选用与校核 251基本参数 252铝单板荷载计算 263B板的强度校核 274B板的挠度校核 285铝单板的加强肋(支座)强度、挠度校核 29三、幕墙立柱计算(钢型材) 301基本参数 302立柱型材选材计算 313确定材料的截面参数 324选用立柱型材的截面特性 345立柱的抗弯强度计算 356立柱的抗剪计算 367立柱的挠度计算 37四、幕墙横梁计算(钢型材) 371基本参数 372横梁荷载计算 383横梁的内力计算 404初选横梁材料的截面参数 425选用的横梁材料的截面特性 436横梁的截面校核 44五、连接件计算 461基本参数 462横梁与角码间连接 473角码与立柱连接 484横梁与立柱连接焊缝强度计算 505立柱与主结构连接 506立柱连接伸缩缝计算 527幕墙转接件强度计算 528焊缝计算 53七、幕墙胶类计算 541基本参数 542耐候密封胶胶缝计算 553板块连接耳板及其紧固件计算 55第三章、明框玻璃门窗结构计算 59一、幕墙系统承受荷载计算 591水平风荷载计算 592垂直于幕墙平面的分布水平地震作用计算: 60二、中空玻璃面板计算 611基本参数 612玻璃面板的荷载分配 613玻璃面板的强度及挠度校核 63三、幕墙立柱计算(铝型材) 671基本参数 672立柱型材选材计算 673确定材料的截面参数 694选用立柱型材的截面特性 705立柱的抗弯强度计算 706立柱的抗剪计算 727立柱的挠度计算 73四、幕墙横梁计算(铝型材) 731基本参数 732横梁荷载计算 743横梁的内力计算 764初选横梁材料的截面参数 785选用的横梁材料的截面特性 796横梁的截面校核 80五、连接件计算 821基本参数 822角码与立柱连接 833立柱与主结构连接 844立柱连接伸缩缝计算 865幕墙转接件强度计算 87六、幕墙埋件计算(后补锚栓) 871荷载信息 872群锚受拉内力计算 893群锚受剪内力计算 904锚栓钢材破坏受拉承载力计算 925混凝土锥体破坏受拉承载力计算 936混凝土劈裂破坏承载力验算 967锚栓钢材破坏受剪承载力计算 968混凝土边缘破坏受剪承载力计算 979混凝土剪撬破坏受剪承载力计算 10010拉剪复合受力承载力计算 10111焊缝计算 101七、幕墙紧固件计算 1021基本参数 1022玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 1033玻璃边缘到边框槽底间隙校核 103第四章、明框玻璃门窗结构计算 105一、幕墙系统承受荷载计算 1051水平风荷载计算 1052垂直于幕墙平面的分布水平地震作用计算: 106二、中空玻璃面板计算 1071基本参数 1072玻璃面板的荷载分配 1083玻璃面板的强度及挠度校核 110三、幕墙立柱计算(铝包钢) 1131基本参数 1132立柱荷载计算 1143选用立柱型材的截面特性 1154幕墙立柱荷载分配 1165幕墙立柱弯矩分配 1176幕墙立柱轴力分配 1187立柱的抗弯强度计算 1198立柱的抗剪计算 1209立柱的挠度计算 122四、幕墙横梁计算(铝型材) 1231基本参数 1232横梁荷载计算 1233横梁的内力计算 1264初选横梁材料的截面参数 1285选用的横梁材料的截面特性 1296横梁的截面校核 130五、连接件计算 1321基本参数 1322角码与立柱连接 1333立柱与主结构连接 1344立柱连接伸缩缝计算 1365幕墙转接件强度计算 137六、幕墙埋件计算(后补锚栓) 1371荷载信息 1372群锚受拉内力计算 1393群锚受剪内力计算 1404锚栓钢材破坏受拉承载力计算 1425混凝土锥体破坏受拉承载力计算 1436混凝土劈裂破坏承载力验算 1467锚栓钢材破坏受剪承载力计算 1468混凝土边缘破坏受剪承载力计算 1479混凝土剪撬破坏受剪承载力计算 15010拉剪复合受力承载力计算 15111焊缝计算 151七、幕墙紧固件计算 1521基本参数 1522玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 1533玻璃边缘到边框槽底间隙校核 153第五章、横隐竖明玻璃门窗结构计算 155一、幕墙系统承受荷载计算 1551水平风荷载计算 1552垂直于幕墙平面的分布水平地震作用计算: 156二、中空玻璃面板计算 1571基本参数 1572玻璃面板的荷载分配 1573玻璃面板的强度及挠度校核 159三、幕墙立柱计算(铝型材) 1631基本参数 1632立柱型材选材计算 1633确定材料的截面参数 1654选用立柱型材的截面特性 1665立柱的抗弯强度计算 1666立柱的抗剪计算 1677立柱的挠度计算 169四、幕墙横梁计算(铝型材) 1691基本参数 1692横梁荷载计算 1693横梁的内力计算 1724初选横梁材料的截面参数 1745选用的横梁材料的截面特性 1756横梁的截面校核 176五、连接件计算 1781基本参数 1782角码与立柱连接 1793立柱与主结构连接 1804立柱连接伸缩缝计算 1825幕墙转接件强度计算 1836焊缝计算 183七、幕墙胶类、紧固件计算 1851基本参数 1852结构胶的宽度计算 1853结构胶的厚度计算 1874结构胶设计总结 1875耐候密封胶胶缝计算 1876玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 188八、副框及螺栓、承托件的计算 1891玻璃副框计算 1892玻璃承托件计算 190第六章、横隐竖明玻璃门窗结构计算 193一、幕墙系统承受荷载计算 1931水平风荷载计算 1932垂直于幕墙平面的分布水平地震作用计算: 194二、中空玻璃面板计算 1951基本参数 1952玻璃面板的荷载分配 1963玻璃面板的强度及挠度校核 198三、幕墙立柱计算(铝包钢) 2011基本参数 2012立柱荷载计算 2023选用立柱型材的截面特性 2034幕墙立柱荷载分配 2045幕墙立柱弯矩分配 2056幕墙立柱轴力分配 2067立柱的抗弯强度计算 2068立柱的抗剪计算 2089立柱的挠度计算 209四、幕墙横梁计算(铝型材) 2101基本参数 2102横梁荷载计算 2113横梁的内力计算 2134初选横梁材料的截面参数 2155选用的横梁材料的截面特性 2166横梁的截面校核 217五、连接件计算 2191基本参数 2192角码与立柱连接 2203立柱与主结构连接 2214立柱连接伸缩缝计算 2235幕墙转接件强度计算 2246焊缝计算 225七、幕墙胶类、紧固件计算 2261基本参数 2262结构胶的宽度计算 2263结构胶的厚度计算 2284结构胶设计总结 2285耐候密封胶胶缝计算 2286玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 229八、副框及螺栓、承托件的计算 2301玻璃副框计算 2302玻璃承托件计算 231第七章、玻璃雨篷结构计算 234一、雨篷承受荷载计算 2341雨篷承受的风荷载计算 2342雨篷承受的雪荷载计算 2363雨篷面板活荷载设计值 2364雨篷构件恒荷载设计值 2365选取计算荷载组合 237二、夹层玻璃面板计算 2371基本参数 2372夹层玻璃的荷载计算 2383玻璃面板的强度及挠度校核 240三、雨篷杆件计算 2431基本参数 2432悬臂梁的受力分析 2433选用材料的截面特性 2454梁的抗弯强度计算 2455梁的挠度计算 2456雨篷焊缝计算 246四、雨篷节点埋件计算(对穿螺栓) 2471校核处埋件受力分析 2472群锚受拉内力计算 2483螺栓承受的最大剪切荷载 2494螺栓抗拉承载力计算 2495螺栓抗剪承载力计算 2506拉剪复合承载力计算 250第八章、栏杆结构计算 251一、栏杆荷载计算 2511栏杆承受的水平风荷载计算 2512垂直于栏杆平面的分布水平地震作用计算: 252二、栏杆玻璃的计算 2531基本参数 2532玻璃面板的荷载分配 2543玻璃面板的强度及挠度校核 256三、栏杆横杆计算 2591基本参数 2592栏杆横杆荷载计算 2593栏杆横杆在水平荷载作用下的强度校核 2604栏杆横杆在垂直荷载作用下的强度计算 2615在水平荷载作用下横杆挠度校核 2626在垂直荷载作用下横杆挠度计算 262四、栏杆立杆计算 2621基本参数 2622栏杆立杆荷载计算 2633栏杆弯矩设计值计算 2654栏杆立杆抗弯强度及稳定性校核 2655栏杆立杆挠度计算 2676焊缝计算 268五、栏杆埋件计算(后补锚栓) 2691埋件计算 2692群锚受拉内力计算 2703群锚受剪内力计算 2714锚栓钢材破坏受拉承载力计算 2735混凝土锥体破坏受拉承载力计算 2746混凝土劈裂破坏承载力验算 2777锚栓钢材破坏受剪承载力计算 2778混凝土边缘破坏受剪承载力计算 2789混凝土剪撬破坏受剪承载力计算 28110拉剪复合受力承载力计算 281
幕墙结构计算书第一章、计算依据及说明一、工程概况说明工程名称:九曲河小学3#楼铝板幕墙、门窗、雨棚、栏杆设计计算书工程所在地:重庆工程所属建筑物地区类别:C类地形工程所在地区抗震设防烈度:6度工程所在地区地震设防分类:重点设防类工程基本风压:0.4kN/m²工程基本雪压:0kN/m²二、设计依据相关规范幕墙设计规范序号标准名称标准编号1《铝合金结构设计规范》GB50429-20072《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20033《建筑幕墙》GB/T21086-20074《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-20125《小单元建筑幕墙》JG/T216-20076《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-20017《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-20158《坡屋面工程技术规范》GB50693-20119《建筑用玻璃与金属护栏》JG/T342-201210《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-200111《建筑玻璃点支承装置》JG/T138-201012《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-201713《点挂外墙板装饰工程技术规程》JGJ321-201414《人造板材幕墙工程技术规范》JGJ336-2016建筑设计规范序号标准名称标准编号1《钢结构设计标准》GB50017-20172《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-20103《地震震级的规定》GB17740-20174《工程抗震术语标准》JGJ/T97-20115《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-20136《混凝土结构加固设计规范》GB50367-20137《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015版)8《混凝土用机械锚栓》JG/T160-20179《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154:200310《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-200811《建筑结构荷载规范》GB50009-201212《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-201813《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)14《建筑设计防火规范[2018版]》GB50016-201415《建筑物防雷设计规范》GB50057-201016《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-200217《民用建筑设计统一标准》GB50352-201918《擦窗机》GB19154-201719《钢结构焊接规范》GB50661-201120《钢结构工程施工规范》GB50755-201221《建筑玻璃采光顶》JG/T231-2018铝材规范序号标准名称标准编号1《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-20172《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化型材》GB5237.2-20173《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》GB5237.3-20174《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB5237.4-20175《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB5237.5-20176《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-20177《建筑用隔热铝合金型材》JG175-20118《变形铝及铝合金化学成分》GB/T3190-20089《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-200910《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T3880.1~3-201211《铝合金型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-201812《变形铝及铝合金牌号表示方法》GB/T16474-2011玻璃规范序号标准名称标准编号1《中空玻璃》GB/T11944-20122《平板玻璃》GB11614-20093《建筑用安全玻璃第1部分:防火玻璃》GB15763.1-20094《建筑用安全玻璃第2部分:钢化玻璃》GB15763.2-20055《建筑用安全玻璃第3部分:夹层玻璃》GB15763.3-20096《半钢化玻璃》GB/T17841-20087《热弯玻璃》JC/T915-20038《压花玻璃》JC/T511-20029《防弹玻璃》GB17840-199910《镀膜玻璃第1部分:阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-201311《镀膜玻璃第2部分:低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-201312《建筑用安全玻璃第4部分:均质钢化玻璃》GB15763.4-200913《建筑门窗幕墙用钢化玻璃》JG/T455-2014金属板及石材规范序号标准名称标准编号1《干挂饰面石材及其金属挂件》JC/T830.1-2005(2012)2《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-20003《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-20074《建筑装饰用搪瓷钢板》JG/T234-20085《微晶玻璃陶瓷复合砖》JC/T994-20066《铝幕墙板第1部分:板基》YS/T429.1-20147《铝幕墙板第2部分:有机聚合物喷漆铝单板》YS/T429.2-20128《建筑幕墙用铝塑复合板》GB/T17748-20169《建筑幕墙用陶板》JG/T324-201110《建筑装饰用石材蜂窝复合板》JG/T328-201111《建筑幕墙用氟碳铝单板制品》JG/T331-201112《纤维增强水泥外墙装饰挂板》JC/T2085-201113《建筑用泡沫铝板》JG/T359-201214《金属装饰保温板》JG/T360-201215《外墙保温用锚栓》JG/T366-201216《聚碳酸酯(PC)中空板》JG/T116-201217《聚碳酸酯(PC)实心板》JG/T347-201218《铝塑复合板用铝带》YS/T432-200019《天然板石》GB/T18600-200920《天然大理石荒料》JC/T202-201121《天然大理石建筑板材》GB/T19766-201622《天然花岗石荒料》JC/T204-201123《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-200924《天然石材统一编号》GB/T17670-200825《天然石材术语》GB/T13890-2008钢材规范序号标准名称标准编号1《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-20052《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-20073《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280-20154《不锈钢热轧钢板和钢带》GB/T4237-20155《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-20006《彩色涂层钢板及钢带》GB/T12754-20067《热强钢焊条》GB/T5118-20128《低合金高强度结构钢》GB/T1591-20189《耐候结构钢》GB/T4171-200810《高碳铬不锈钢丝》YB/T096-201511《合金结构钢》GB/T3077-201512《碳素结构钢》GB/T700-200613《冷拔异型钢管》GB/T3094-201214《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T5117-201215《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带》GB/T3274-201716《优质碳素结构钢》GB/T699-201517《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》GB/T13912-200218《不锈钢棒》GB/T1220-200719《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009胶类及密封材料规范序号标准名称标准编号1《丙烯酸酯建筑密封胶》JC/T484-20062《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-20013《金属板用建筑密封胶》JC/T884-20164《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-20045《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-20016《工业用橡胶板》GB/T5574-20087《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-20178《建筑窗用弹性密封胶JC/T485-20079《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1~20-200210《建筑用防霉密封胶》JC/T885-201611《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-200512《建筑用岩棉绝热制品》GB/T19686-201513《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》JG/T174-201414《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-200515《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-200316《聚硫建筑密封胶》JC/T483-200617《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》GB/T11835-201618《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试样)》GB/T529-200819《石材用建筑密封胶》GB/T23261-200920《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法》GB/T531.1-200821《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第2部分:便携式橡胶国际硬度计法》GB/T531.2-200922《中空玻璃用弹性密封胶》GB/T29755-201323《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-201424《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-200225《钢结构防火涂料》GB14907-2018五金件规范序号标准名称标准编号1《封闭型沉头抽芯铆钉11级》GB/T12616.1-20042《封闭型平圆头抽芯铆钉11级》GB/T12615.1-20043《紧固件螺栓和螺钉通孔》GB/T5277-19854《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-20025《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-20146《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.6-20147《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-20048《紧固件机械性能螺母》GB/T3098.2-20159《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-201010《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-201611《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099.2-200412《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-199713《十字槽盘头螺钉》GB/T818-201614《铜及铜合金铸件》GB/T13819-201315《地弹簧》QB/T2697-201316《锌合金压铸件》GB/T13821-200917《铝合金压铸件》GB/T15114-200918《铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量》GB/T6414-2017建筑节能规范序号标准名称标准编号1《公共建筑节能设计标准》GB50189-20152《民用建筑热工设计规范》GB50176-20163《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-20184《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-20105《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-20126《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-20087《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-20158《玻璃幕墙光热性能》GB/T18091-20159《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-200710《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》GB/T2680-199411《居住建筑节能检测标准》JGJ/T132-200912《公共建筑节能改造技术规范》JGJ176-200913《公共建筑节能检测标准》JGJ/T177-200914《既有居住建筑节能改造技术规程》JGJ129-201215《节能建筑评价标准》GB/T50668-201116《建筑幕墙工程技术规范》(上海)DGJ08-56-2012相关物理性能等级测试方法序号标准名称标准编号1《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-20012《玻璃幕墙光热性能》GB/T18091-20153《彩色涂层钢板及钢带试验方法》GB/T13448-20064《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-20015《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-20156《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-20007《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-20078《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-20179建筑幕墙层间变形性能分级及检测方法GB/T18250-201510《建筑装饰装修工程质量验收标准》GB50210-201811《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》GB/T228.1-2010门窗及相关设计规范序号标准名称标准编号1《铝合金结构设计规范》GB50429-20072《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20033《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-20154《建筑幕墙》GB/T21086-20075《铝合金门窗》GB/T8478-20086《塑料门窗工程技术规程》JGJ103-20087《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-20128《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-20089《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-201510《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-200811《钢塑共挤门窗》JG/T207-200712《铝合金压铸件》GB/T15114-200913《铝合金门窗工程技术规范》JGJ214-201014《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008参考资料《建筑结构静力计算手册》(第二版)土建图纸:基本计算公式地形类别划分:地面粗糙度可分为A、B、C、D四类:—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。风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护构件,根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)采用,垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,应按下述公式计算:当计算主要承重结构时EQW\s\do3(k)=β\s\do3(z)μ\s\do3(s)μ\s\do3(z)W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-1)当计算围护结构时EQW\s\do3(k)=β\s\do3(gz)μ\s\do3(s1)μ\s\do3(z)W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-2)式中:EQW\s\do3(k)——垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(N/mm²);EQβ\s\do3(gz)——高度Z处的阵风系数;根据不同地面粗糙度类别,按以下公式计算:EQβ\s\do3(gz)=1+2gI\s\do3(10)(Z/10)-α(GB50009-2012第8.6.1条文说明)EQg——峰值因子,按全国GB50009-2012荷载规范取值2.5;EQα——地面粗糙度指数,对应A、B、C、D地面粗糙度,分别取0.12、0.15、0.22和0.30;EQI\s\do3(10)——为10m高名义湍流度,对应A、B、C、D地面粗糙度,分别取0.12、0.14、0.23和0.39;EQβ\s\do3(gz)=1+2gI\s\do3(10)(Z/10)-α=1+2×2.5×0.23×\b(\f(19.6,10))-0.22=1.9917EQμ\s\do3(z)——风压高度变化系数,按GB50009-20128.2.1条文说明中公式取定;根据不同地面粗糙度类别,按以下公式计算:A类:EQμ\s\do3(z)=1.284\b(\f(Z,10))\s\up3(0.24)B类:EQμ\s\do3(z)=1.000\b(\f(Z,10))\s\up3(0.30)C类:EQμ\s\do3(z)=0.544\b(\f(Z,10))\s\up3(0.44)D类:EQμ\s\do3(z)=0.262\b(\f(Z,10))\s\up3(0.60)本工程为C类地形:EQμ\s\do3(z)=0.544×\b(\f(19.6,10))\s\up3(0.44)=0.7315EQμ\s\do3(s1)——局部风压体型系数,按GB50009-20128.3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:外表面1)封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3的规定采用;2)檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件,取-2.0;3)其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。内表面1)封闭式建筑物,按其外表面风压的正负情况取0.2或-0.2;(广东荷载规范按0.3或-0.2取值)2)仅一面墙有主导洞口的建筑物:—当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时,取EQ0.4μ\s\do3(s1);—当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时,取EQ0.6μ\s\do3(s1);—当开洞率大于0.30时,取EQ0.8μ\s\do3(s1);3)其它情况,应按开放式建筑物的EQμ\s\do3(s1)取值;注:1:主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比;2:EQμ\s\do3(s1)应取主导洞口对应位置的值;计算非直接承受风荷载的维护构件风荷载时,按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)第8.3.4条,局部体型系数EQμ\s\do3(s1)可按构件的从属面积折减,折减系数按下列规定采用:(1)当从属面积不大于1m²时,折减系数取1.0;(2)当从属面积大于或等于25m²时,对墙面折减系数取0.8,对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6,对其他屋面区域折减系数取1.0;(3)当从属面积大于1m²小于25m²时,墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值,即按下式计算局部体型系数:EQμ\s\do3(s1)(A)=μ\s\do3(s1)(1)+[μ\s\do3(s1)(25)-μ\s\do3(s1)(1)]logA/1.4EQW\s\do3(0)——基本风压,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)附表E.5(全国各城市的雪压和风压值表)给出的风压采用,但不得小于0.3kN/m²。地震作用计算:EQq\s\do3(EAk)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Ak)式中:EQq\s\do3(EAk)——水平地震作用标准值EQβ\s\do3(E)——动力放大系数,按5.0取定EQα\s\do3(max)——水平地震影响系数最大值,根据相应抗震设防烈度和场地地震动峰值加速度确定。EQG\s\do3(Ak)——幕墙构件单位面积自重(N/mm²)GB50011-2010表5.1.4-1水平地震影响系数最大值地震影响6度7度8度9度多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震0.280.50(0.72)0.90(1.20)1.40注:括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。同时,根据GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)及GB18306-2015《中国地震动参数区划图》的要求:本工程场地类型为:I1类场地,场地地震动峰值加速度调整,按下式确定:EQα\s\do3(max)=F\s\do3(a)·α\s\do3(maxⅡ)……GB18306-2015附录E.1EQF\s\do3(a)——场地地震动峰值加速度调整系数,可按表E.1所给值分段线性插值确定。EQα\s\do3(max)=F\s\do3(a)·α\s\do3(maxⅡ)=0.8×0.04=0.032根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008规定: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;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。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。简称甲类。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;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。简称乙类。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,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。简称丙类。4.适度设防类,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。简称丁类。作用效应组合:一般规定,幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度:a.无地震作用效应组合时,承载力应符合下式要求:EQγ\s\do3(o)S≤Rb.有地震作用效应组合时,承载力应符合下式要求:EQS\s\do3(E)≤R/γ\s\do3(RE)式中:EQS——荷载效应按基本组合的设计值;EQS\s\do3(E)——地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值;EQR——构件强度设计值;EQγ\s\do3(o)——结构构件重要性系数,应取不小于1.0;EQγ\s\do3(RE)——结构构件承载力抗震调整系数,应取1.0;c.挠度应符合下式要求:EQd\s\do3(f)≤d\s\do3(f\l(,lim))EQd\s\do3(f)——构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值;EQd\s\do3(f\l(,lim))——构件挠度限值;d.双向受弯的杆件,两个方向的挠度应分别符合EQd\s\do3(f)≤d\s\do3(f\l(,lim))的规定。幕墙构件承载力极限状态设计时,其作用效应的组合应符合下列规定:1.有地震作用效应组合时,应按下式进行:EQS=γ\s\do3(G)S\s\do3(Gk)+γ\s\do3(w)ψ\s\do3(w)S\s\do3(Wk)+γ\s\do3(E)ψ\s\do3(E)S\s\do3(Ek)2.无地震作用效应组合时,应按下式进行:EQS=γ\s\do3(G)S\s\do3(Gk)+ψ\s\do3(w)γ\s\do3(w)S\s\do3(Wk)EQS——作用效应组合的设计值;EQS\s\do3(Gk)——永久荷载效应标准值;EQS\s\do3(Wk)——风荷载效应标准值;EQS\s\do3(Ek)——地震作用效应标准值;EQγ\s\do3(G)——永久荷载分项系数;EQγ\s\do3(w)——风荷载分项系数;EQγ\s\do3(E)——地震作用分项系数;EQψ\s\do3(w)——风荷载的组合值系数;EQψ\s\do3(E)——地震作用的组合值系数;进行幕墙构件的承载力设计时,作用分项系数,按下列规定取值:①一般情况下,永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数EQγ\s\do3(G)、EQγ\s\do3(w)、EQγ\s\do3(E)应分别取1.3、1.5和1.3;(按现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018)第8.2.9条)②当永久荷载的效应起控制作用时,其分项系数EQγ\s\do3(G)应取1.35;此时,参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应;③当永久荷载的效应对构件有利时,其分项系数EQγ\s\do3(G)的取值不应大于1.0。可变作用的组合系数应按下列规定采用:①一般情况下,风荷载的组合系数EQψ\s\do3(w)应取1.0,地震作用于的组合系数EQψ\s\do3(E)应取0.5。②对水平倒挂玻璃及框架,可不考虑地震作用效应的组合,风荷载的组合系数EQψ\s\do3(w)应取1.0(永久荷载的效应不起控制作用时)或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。幕墙构件的挠度验算时,风荷载分项系数EQγ\s\doe(w)和永久荷载分项系数均应取1.0,且可不考虑作用效应的组合。材料性能材料力学性能,主要参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003。1)玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。表5.2.1玻璃的强度设计值fg(N/mm²)种类厚度(mm)大面侧面普通玻璃528.019.5浮法玻璃5~1228.019.515~1924.017.0≥2020.014.0钢化玻璃5~1284.058.815~1972.050.4≥2059.041.32)铝合金型材的强度设计值应参考《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,按表4.3.4的规定采用。表4.3.4铝合金型材的强度设计值fa(N/mm²)铝合金牌号状态壁厚(mm)强度设计值fa抗拉、抗压抗剪局部承压6061T4不区分9055133.0T6不区分200115199.06063T5不区分9055120.0T6不区分15085161.06063AT5≤1013575150.0>1012570141.5T6≤1016090172.0>1015080163.03)部分单层铝合板强度设计值应参考《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001。按表5.3.2采用。表5.3.2单层铝合金板强度设计值(N/mm²)牌号试样状态厚度(mm)抗拉强度fta1抗剪强度fva12A11T420.5~2.9129.575.1>2.9~10.0136.579.22A12T420.5~2.9171.599.5>2.9~10.0185.5107.67A04T620.5~2.9273.0158.4>2.9~10.0287.0158.47A09T620.5~2.9273.0158.4>2.9~10.0287.0166.54)热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017-2017的规定采用,也可按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.2.3采用。表5.2.3热轧钢材的强度设计值fs(N/mm²)钢材牌号厚度或直径d(mm)抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d≤1621512532516<d≤4020512040<d≤60200115Q345d≤1631018040016<d≤3529517035<d≤50265155注:表中厚度是指计算点的钢材厚度;对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度。5)冷弯薄壁型钢的钢材的强度设计值应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002的规定,可按表4.2.1采用。表4.2.1冷成型薄壁型钢的强度设计值(N/mm²)钢材牌号抗拉、抗压、抗弯fts抗剪fvs端面承压(磨平顶紧)fcsQ235205120310Q3453001754006)螺栓连接的强度设计值可参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表B.0.1-1。表B.0.1-1螺栓连接的强度设计值(N/mm²)类别螺栓的性能等级、锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓承压型连接抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓4.6、4.8级1701405.6级2101908.8级400320锚栓Q235钢140Q345钢180承压型连接高强度螺栓8.8级400250-10.9级500310-构件Q235钢--305--405470Q345钢--385--510590Q390钢--400--5306157)焊缝的强度设计值可参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表B.0.1-3。表B.0.1-3焊缝的强度设计值(N/mm²)焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度或直径d(mm)抗压fcw抗拉和抗弯受拉ftw抗剪fvw抗拉、抗压、抗剪ffw一、二级三级自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235钢d≤1621521518512516016<d≤4020520517512016040<d≤60200200170115160自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q345钢d≤1631031026518020016<d≤3529529525017020035<d≤50265265225155200自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390钢d≤1635035030020522016<d≤3533533528519022035<d≤50315315270180220自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q420钢d≤1638038032022022016<d≤3536036030521022035<d≤502402402901952208)玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。表5.2.8材料的弹性模量E(N/mm²)材料弹性模量E玻璃72000铝合金70000钢、不锈钢206000消除应力的高强钢丝205000不锈钢绞线120000~150000高强钢绞线195000钢丝绳80000~100000注:钢绞线弹性模量可按实测值采用。9)玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。表5.2.9材料的泊松比υ材料υ材料υ玻璃0.20钢、不锈钢0.30铝合金0.33高强钢丝、钢绞线0.3010)玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。表5.2.10材料的线膨胀系数α(1/℃)材料α材料α玻璃0.000008~0.00001不锈钢板0.000018钢材0.000012混凝土0.00001铝材0.0000235砌砖体0.00000511)玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表5.3.1的规定采用。表5.3.1材料的重力密度γg(kN/m3)材料γg材料γg普通、夹层、钢化、半钢化玻璃25.6矿棉1.2~1.5钢材78.5岩棉0.5~2.5铝合金28.0玻璃棉0.5~1.0
第二章、铝单板金属幕墙结构计算一、幕墙系统承受荷载计算水平风荷载计算按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)附表E.5(全国各城市的雪压和风压值表)可知:重庆地区,按50年重现期,取基本风压值为:EQW\s\do3(0)=0.4kN/m²该幕墙工程的计算标高为:19.6m,地面粗糙度类别为:C类地形。按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)可得:阵风系数:EQβ\s\do3(gz)=1.9917风压高度变化系数:EQμ\s\do3(z)=0.7315面板风载荷计算(直接承受风载荷)1)面板风荷载标准值:按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)要求,视金属面板为直接承受风荷载的围护构件,体型系数不进行折减,故此,本工程(封闭式建筑物)墙角负压区体型系数取值为:EQμ\s\do3(s1)=1.4+0.2=1.6按规范JGJ102-2003中5.3.2规定,金属面板风荷载标准值应按下式计算,并且不应小于0.001N/mm²;EQW\s\do3(k)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(z)×μ\s\do3(s1)×W\s\do3(0)=1.9917×0.7315×1.6×0.0004EQ=0.000932N/mm²<0.001N/mm²EQW\s\do3(k)=0.001N/mm²2)面板风荷载设计值:作用于幕墙上的风荷载设计值为:EQW=γ\s\do3(w)·W\s\do3(k)EQW——作用在幕墙上的风荷载设计值;EQγ\s\do3(w)——风荷载分项系数;按现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018)第8.2.9条取风荷载分项系数为:1.5;因此,作用在幕墙上的风荷载设计值为:EQW=1.5×0.001=0.0015N/mm²支撑结构风载荷计算(非直接承受风载荷)1)支撑结构风荷载标准值:支撑结构的从属面积:EQA=7m×1.2m=8.4m²按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)第8.3.4条,当从属面积大于1m²小于25m²时,墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值,即按下式计算局部体型系数:EQμ\s\do3(s1)(A)=μ\s\do3(s1)(1)+[μ\s\do3(s1)(25)-μ\s\do3(s1)(1)]×log(A)/1.4EQμ\s\do3(s1)(25)=0.8μ\s\do3(s1)(1)=0.8×1.4=1.12EQμ\s\do3(s1)(A)=μ\s\do3(s1)(1)+[μ\s\do3(s1)(25)-μ\s\do3(s1)(1)]×log(A)/1.4=1.4+[1.12-1.4]×0.924/1.4=1.215支撑结构(非直接承受风荷载)的局部风压体型系数取值为:EQμ\s\do3(s1)=1.215+0.2=1.415按规范JGJ102-2003中5.3.2规定,风荷载标准值应按下式计算,并且不应小于0.001N/mm²;EQW\s\do3(k)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(z)×μ\s\do3(s1)×W\s\do3(0)=1.9917×0.7315×1.415×0.0004EQ=0.000825N/mm²<0.001N/mm²EQW\s\do3(k)=0.001N/mm²2)支撑结构风荷载设计值:作用于幕墙上的风荷载设计值为:EQW=γ\s\do3(w)·W\s\do3(k)EQW——作用在幕墙上的风荷载设计值;EQγ\s\do3(w)——风荷载分项系数;按现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018)第8.2.9条取风荷载分项系数为:1.5;因此,作用在幕墙上的风荷载设计值为:EQW=1.5×0.001=0.0015N/mm²垂直于幕墙平面的分布水平地震作用计算:垂直于幕墙平面的分布水平地震标准值计算:按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)第5.3.4条,垂直于幕墙平面的分布水平地震标准值可按下式计算:EQq\s\do3(Ek)=β\s\do3(E)·α\s\do3(max)·G\s\do3(k)/A式中:EQq\s\do3(Ek)——垂直于幕墙平面的分布水平地震标准值(N/mm²);EQβ\s\do3(E)——动力放大系数,可取5.0;EQα\s\do3(max)——水平地震影响系数最大值,本工程取值为:0.032;EQG\s\do3(k)——幕墙构件(仅包括面板)的重力荷载标准值(N);EQA——幕墙平面面积(m²)。垂直于幕墙平面的分布水平地震设计值计算:垂直于幕墙平面的分布水平地震设计值为:EQq\s\do3(E)=γ\s\do3(E)·q\s\do3(Ek)EQγ\s\do3(E)——水平地震作用分项系数;按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)第5.4.2条取地震作用项系数为:1.3;EQq\s\do3(E)——水平地震作用设计值(N/mm²)。二、铝单板的选用与校核基本参数(1)板块分格尺寸:a×b=600mm×1200mm;(2)铝单板厚度:t=2.5mm;模型简图为:铝单板荷载计算1)板块自重:EQG\s\do3(Ak)——板块单位面积自重(N/mm²);EQt——板块厚度(mm);EQγ\s\do3(g)——铝单板的体积密度(N/mm3);EQG\s\do3(Ak)=γ\s\do3(g)·t=0.000028×2.5=0.00007N/mm²2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用:EQq\s\do3(EAk)=β\s\do3(E)·α\s\do3(max)·G\s\do3(Ak)=5×0.032×0.00007=0.000011N/mm²式中:EQq\s\do3(EAk)——垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(N/mm²);EQβ\s\do3(E)——动力放大系数,取5;EQα\s\do3(max)——水平地震影响系数最大值,取0.032;EQG\s\do3(Ak)——铝单板单位面积自重(N/mm²);3)作用在板块上的风荷载及地震作用荷载组合:用于强度计算时,采用EQS\s\do3(w)+0.5S\s\do3(E)设计值组合:(JGJ102-20035.4.1)EQq=1.5W\s\do3(k)+0.5×1.3q\s\do3(EAk)=1.5×0.001+0.5×1.3×0.000011=0.001507N/mm²EQS\s\do3(w)+0.5S\s\do3(E)标准值组合:EQq\s\do3(k)=W\s\do3(k)+0.5q\s\do3(EAk)=0.001+0.5×0.000011=0.001006N/mm²用于挠度计算时,采用EQS\s\do3(w)标准值:(JGJ102-20035.4.1)EQW\s\do3(k)=0.001N/mm²B板的强度校核EQL\s\do3(x)=600mm,L\s\do3(y)=600mm校核依据:EQσ=\f(6mqa²η,t²)≤f(JGJ133-20015.4.3)式中:EQσ——板块在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(N/mm²);EQm——铝单板弯矩系数,按边长比a/b查表,得m=0.0839;EQq——作用在幕墙上的荷载组合设计值(N/mm²);EQa——铝单板分格的短边边长(mm);EQb——铝单板分格的长边边长(mm);EQη——铝单板的折减系数;EQt——铝单板的厚度(mm);EQf——铝单板抗弯强度(N/mm²);首先按下面公式计算θ值:EQθ=\f(q\s\do3(k)a4,Et4)(JGJ133-20015.4.3-3)式中:EQθ——计算参数;EQq\s\do3(k)——作用在板块上的荷载组合标准值(N/mm²);EQa——铝单板分格的短边长度(mm);EQE——铝单板的弹性模量(N/mm²);EQt——铝单板的厚度(mm);EQθ=\f(q\s\do3(k)a4,Et4)=\f(0.001006×6004,70000×2.54)=47.680951按系数θ,查表[JGJ133-2001]5.4.3,η=0.7831;EQσ=\f(6mqa²η,t²)=\f(6×0.0839×0.001507×600²×0.7831,2.5²)=34.219N/mm²≤f=54N/mm²板块强度满足要求!B板的挠度校核EQL\s\do3(x)=600mm,L\s\do3(y)=600mm校核依据:EQd\s\do3(f)=\f(ημW\s\do3(k)a4,D)≤d\s\do3(f\l(,lim))(JGJ102-20036.1.3-2)式中:EQd\s\do3(f)——铝单板挠度计算值(mm);EQη——铝单板挠度的折减系数,按EQθ=\f(W\s\do3(k)a4,Et4)查表,为0.7841;EQμ——铝单板挠度系数,按边长比a/b查表,得μ=0.00285;EQW\s\do3(k)——风荷载标准值(N/mm²)EQa——短边尺寸(mm);EQD——弯曲刚度(N·mm);EQd\s\do3(f\l(,lim))——许用挠度,取短边长的1/60,为10mm;其中:EQD=\f(Et3,12(1-υ²))(JGJ102-20036.1.3-1)式中:EQE——铝单板的弹性模量(N/mm²);EQt——铝单板的厚度(mm);EQυ——铝单板材料泊松比,为0.3;EQD=\f(Et3,12(1-υ²))=\f(70000×2.53,12×(1-0.3²))=100160.256N·mmEQd\s\do3(f)=\f(ημW\s\do3(k)a4,D)=\f(0.7841×0.00285×0.001×6004,100160.256)=2.892mm≤d\s\do3(f\l(,lim))=10mm板块挠度满足要求!铝单板的加强肋(支座)强度、挠度校核1)强度校核校核依据:EQσ=\f(M,γW)≤fa.支座弯矩计算:因为EQL\s\do3(x)≥L,所以肋承受的是三角形荷载;EQM=\f(q\s\do3(x)L²,12)式中:EQM——支座中点弯矩计算值(EQN·mm);EQq\s\do3(x)——作用在肋上的水平线荷载集度设计值(N/mm²);EQL——板分格的短边边长(mm);EQL\s\do3(x)——板格宽度(mm);EQq\s\do3(x)=qL\s\do3(x)=0.001507×600=0.9042N/mm²EQM=\f(q\s\do3(x)L²,12)=\f(0.9042×600²,12)=27126N·mmb.支座的抗弯强度计算:EQσ——支座跨中最大应力设计值(N/mm²);EQW——加强肋的截面抵抗矩(mm3);EQγ——塑性发展系数:对于冷弯薄壁型钢龙骨,按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002,取1.00;对于热轧型钢龙骨,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》GB50429-2007,取1.00;此处取:γ=1;EQσ=\f(M,γW)=\f(27126,1×2241)=12.104N/mm²≤f=90N/mm²加强肋(支座)强度满足要求!2)挠度校核校核依据:EQd\s\do3(f)=\f(q\s\do3(kx)L4,120EI)(三角形荷载)式中:EQd\s\do3(f)——支座的挠度计算值(mm);EQq\s\do3(kx)——作用在肋上的水平线荷载集度标准值(N/mm²);EQL\s\do3(y)——支座的跨度(mm);EQE——支座材料(6063-T5)的弹性模量:70000N/mm²;EQI——支座材料的惯性矩(mm4);EQd\s\do3(f\l(,lim))——支座的极限挠度,取跨度的1/180,为3.333mm;EQq\s\do3(kx)=W\s\do3(k)L\s\do3(x)=0.001×600=0.6N/mm²EQd\s\do3(f)=\f(q\s\do3(kx)L4,120EI)=\f(0.6×6004,120×70000×44810)EQ=0.207mm≤d\s\do3(f\l(,lim))=3.333mm加强肋(支座)挠度满足要求!三、幕墙立柱计算(钢型材)基本参数(1)力学模型:双跨梁;(2)立柱跨度:L=7000mm,短跨L1=3000mm,长跨L2=4000mm;(3)立柱左分格宽:1200mm;立柱右分格宽:1200mm;(4)立柱计算间距:B=1200mm;(5)立柱材质:Q235(冷弯薄壁型钢);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:立柱型材选材计算1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布):风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)EQq\s\do3(wk)=W\s\do3(k)×B式中:EQW\s\do3(k)——风荷载标准值(N/mm²);EQB——幕墙立柱计算间距(mm);EQq\s\do3(wk)=W\s\do3(k)×B=0.001×1200=1.2N/mm风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)EQq\s\do3(w)=1.5q\s\do3(wk)=1.5×1.2=1.8N/mm2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布):垂直于面板平面的分布水平地震作用标准值按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)第5.3.4条,垂直于幕墙平面的分布水平地震标准值可按下式计算:EQq\s\do3(EAk)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Ak)式中:EQq\s\do3(EAk)——垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(N/mm²)EQβ\s\do3(E)——动力放大系数,可取5;EQα\s\do3(max)——水平地震影响系数最大值,按表5.3.4采用,本工程取值为:0.032;EQG\s\do3(Ak)——金属幕墙构件(含面板和框架)的重力荷载标准值(N/mm²)则:EQq\s\do3(EAk)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Ak)=5×0.032×0.0004=0.000064N/mm²水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm):EQq\s\do3(Ek)=q\s\do3(EAk)×B=0.000064×1200=0.0768N/mm水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm):EQq\s\do3(E)=q\s\do3(Ek)×γ\s\do3(E)=0.0768×1.3=0.1N/mm3)幕墙所受线荷载集度组合设计值:依据相关规范及设计资料,进行幕墙构件的承载力计算时,作用于幕墙上的风荷载和地震作用的组合系数分别如下:风荷载组合系数:EQψ\s\do3(w)=1地震作用组合系数:EQψ\s\do3(e)=0.5幕墙所受线荷载集度组合设计值(N/mm):EQq=ψ\s\do3(w)×q\s\do3(w)+ψ\s\do3(e)×q\s\do3(E)=1×1.8+0.5×0.1=1.85N/mm幕墙所受线荷载集度标准值(N/mm):EQq\s\do3(k)=q\s\do3(wk)=1.2N/mm4)求支座反力EQR\s\do3(1)及最大弯矩: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EQM\s\do3(1),而在均布荷载作用下,最大挠度在长跨内出现。EQM\s\do3(1)——中支座弯矩(N·mm);EQR\s\do3(1)——中支座反力(N);EQM\s\do3(1)=\f(-q(L\s\do3(1)3+L\s\do3(2)3),8L)=\f(-1.85×(30003+40003),8×7000)=-3006250N·mmEQR\s\do3(1)=\f(qL\s\do3(1),2)-\f(M\s\do5(1),L\s\do3(1))+\f(qL\s\do3(2),2)-\f(M\s\do3(1),L\s\do3(2))=\f(1.85×3000,2)-\f(-3006250,3000)+\f(1.85×4000,2)-\f(-3006250,4000)=8228.646N确定材料的截面参数1)截面的型材惯性矩要求:EQK\s\do3(2)=0EQK\s\do3(1)=\f(4M\s\do3(1),qL\s\do3(2)²)=\f(4×3006250,1.85×4000²)=0.406查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明:EQx\s\do3(0)=\f(A,4)+2\r(3,R)cos(θ+240°)其中:EQA=2+K\s\do3(1)-K\s\do3(2)=2.406EQR=\r(,\b(\f(A²,16)-\f(K\s\do3(1),2))\s\up9(3))=0.063EQθ=\f(1,3)arccos\b(\f(A3-12K\s\do3(1)A-8(1-2K\s\do3(1)-K\s\do3(2)),64R))=26.658EQx\s\do3(0)=\f(A,4)+2\r(3,R)cos(θ+240°)=\f(2.406,4)+2×\r(3,0.063)×cos(26.658+240)=0.555EQλ=x\s\do3(0)(1-2K\s\do3(1)+3K\s\do3(1)x\s\do3(0)-2x\s\do3(0)²-K\s\do3(1)x\s\do3(0)²+x\s\do3(0)²)=0.1631代入EQd\s\do3(f\l(,lim))=\f(λq\s\do3(k)L\s\do3(2)4,24EI\s\do3(xmin))式中:EQd\s\do3(f\l(,lim))——按规范要求,立柱的挠度限值(mm);EQq\s\do3(k)——风荷载线荷载集度标准值(N/mm);EQL\s\do3(2)——长跨长度(mm);EQE——型材的弹性模量(N/mm²),对Q235取206000N/mm²;EQI\s\do3(xmin)——材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4);JGJ133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》规定:当跨度≤7500mm时,钢型材的相对挠度不应大于L/300,铝型材的相对挠度不应大于L/180,钢型材绝对挠度不应该大于15mm,铝型材绝对挠度不应该大于20mm;当跨度大于7500mm时,钢型材挠度限值为L/500;EQ\f(L\s\do3(2),300)=\f(4000,300)=13.333对本例取:EQd\s\do3(f\l(,lim))=Min(13.333,15)=13.333mm代入上式:EQI\s\do3(xmin)=\f(λq\s\do3(k)L\s\do3(2)4,24Ed\s\do3(f\l(,lim)))=\f(0.1631×1.2×40004,24×206000×13.333)=760096.672mm42)截面的型材抵抗矩要求:EQW\s\do3(nx)=\f(M\s\do3(x),γf\s\do3(a))式中:EQW\
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