玻璃立柱计算

2.6.幕墙立柱计算

2.6.1.幕墙立柱基本计算参数

B:幕墙分格宽：1.500m

L:立柱计算跨度：4.000m

A:立柱从属面积（ni-2）

A=BXL=1.500X4.000=6.000m-2

2.6.1.荷载计算:

心：作用在幕墙上的风荷载标准值：2.277kN/nf2

W:作用在幕墙上的风荷载设计值：3.188kN/m"2

Qk：幕墙所受垂直幕墙面的组合荷载标准值：2.397kN/m-2

q：幕墙所受垂直幕墙面的组合荷载设计值：3.344kN/m-2

GAK：幕墙构件（包括面板和龙骨）的平均自重标准值：0.600kN/m"2

G,1：幕墙构件（包括面板和龙骨）的平均自重设计值：0.720kN/m*2

2.6.1.1.风荷载计算：

久：作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m-2）

W:作用在幕墙上的风荷载设计值（kN/m-2）

Wo:基本风压，按全国基本风压图取为：0.85kN/m*2

;

Pg2阵风系数，由GB50009-2001表7.5.1得1.58

匕：风压高度变化系数，由GB50009-2001表7.2.1得1.63

□si：风荷载体型系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版），取为:

1.0

口siao）=0-8X-⑴

=0.8X1.0=0.80

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按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001:

立柱从属面积：1.Om"2<A=6.000m*2W10.Onf2,故

口si®=匕I⑴+[八1。。)-匕1。)]乂1。8人

=1.0+[0.80-1.0]XLog6.000=0.84

口si=0.84+0.2=1.04

丫3风荷载作用分项系数：1.4

Wk=BgzX~X—“)XW°(GB50009-2001)

=1.58X1.63X1.0X0.85=2.277kN/m"2

W=YwXW,k

=1.4X2.277=3.188kN/m-2

2.6.1.2.自重荷载计算：

GAK：幕墙构件(包括面板和龙骨)的平均自重标准值：0.600kN/m"2

G.v幕墙构件(包括面板和龙骨)的平均自重设计值(kN/m-2)

YG：自重荷载作用分项系数：L2

G,A=丫G[XGAK.K

=1.2X0.600=0.720kN/nf2

2.6.1.3.地震荷载计算：

QEAK：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(kN/m~2)

QEA：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用设计值(kN/m~2)

B：动力放大系数，取5.0

a:水平地震影响系数最大值，本工程抗震设防烈度：7度，取0.08

YE：地震作用分项系数：L3

^AK=PXa><GAK

=5.0X0.08X0.600

=0.240kN/m'2

qEA=1.3X0.240=0.312kN/m'2

2.6.1.4.水平荷载组合计算：

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q”幕墙所受水平组合荷载标准值(kN/nT2)

q：幕墙所受水平组合荷载设计值(kN/nT2)

荷载采用SW+0.5XSE组合：

qk=Wk+0,5XqEAk

=2.277+0.5X0.240=2.397kN/m-2

q=W+0.5XqEA

=3.188+0.5X0.312=3.344kN/m-2

2.6.2.立柱弯矩计算：

幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算(拉弯构件)：

qL：立柱所受水平组合荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m)

q.L=qXB

=3.344X1.500=5.016kN/m

M:水平组合荷载作用下立柱弯矩(kN.m)

2

M=qLXL/8

=5.016X4.000*2/8=10.033kN.m

2.6.3.选用立柱型材的截面特性：

此处立柱选用：6063-T5铝立柱

f:型材强度设计值：90.0N/mm'2

E:型材弹性模量：70000N/mm'2

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L：x轴惯性矩：7389357mm"4

wjX轴抵抗矩：81356mm"3

A:型材截面积:2138mm"2

t:型材计算校核处壁厚：3.0mm

i：型材截面回转半径:58.8mm

Y：塑性发展系数：LOO

立柱最大挠度Umax,小于其计算跨度的1/180

2.6.4.幕墙立柱的强度计算:

校核依据：N/A+M/Y/WWf(JGJ102-20036.3.7)

N:立柱受力设计值

N=GAXBXL

=0.720X1.500X4.000=4.320kN

M:水平组合荷载作用下立柱弯矩：10.033kN.m

。:立柱计算强度(N/mm.2)

o=NX10"3/A+MX10_6/Y/wx

=4.320X10*3/2138+10.033X10*6/1.00/81356

=125.342N/mm"2

125.342N/mm'2>90.0N/mm'2

立柱强度不能满足要求

2.6.5.幕墙立柱的稳定性计算：

校核依据：N/w/A+M/[vXwX(1-0.8XN/NE)]Wf(JGJ102-20036.3.8-1)

N:立柱受力设计值：4.320X10*3=4320N

M:水平组合荷载作用下立柱弯矩：10.033kN.m

X：长细比：L/i=68.05

W：弯矩作用平面内的轴心受压稳定系数，由长细比查JGJ102-2003

表6.3.8得：0.77

庠：临界轴压力

埠=JT*2XEXA/1.1/X*2(JGJ102-20036.3.8-2)

=n"2X70000X2138/1.1/68.05~2

=290063N

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立柱稳定性计算：

N/v/A+MX10*6/[YXwxX(1-0.8XN/NE)]

=4320/0.77/2138+10.033X10~6/[l.00X81356X(1-0.8X4320/290063)]

=127.448N/mnf2

127.448N/mm"2>90.0N/mm"2

立柱稳定性不能满足要求

2.6.6.幕墙立柱的刚度计算：

校核依据：Umax<L/180(JGJ102-20036.3.10-1)

L/180=4.000X1000/180=22.22mm

Q11ax:立柱最大挠度(mm)

L:立柱所受水平风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m)

WkTXB

=2.277X1.500=3.416kN/m

U皿=5XWkLX(LX1000)*4/(384XEXI)

=5X3.416X(4.000X1000)*4/(384X70000X7389357)

=22.01mm

22.01mm<22.22mm

立柱挠度可以满足要求

2.7.幕墙立柱与主结构连接

2.7.1.载荷计算：

X：连接处水平总力设计值(kN)

N=q,XL/2

=5.016X4.000/2=10.033kN

可：连接处自重总值设计值(kN)

NN=GA,XBXL

=0.720X1.500X4.000=4.320kN

N:连接处总合力设计值(kN)

N=(N；2+N/2)"0.5

=(10.033*2+4.320*2)*0.5=10.923kN

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2.7.2.连接螺栓计算：

f、,：不锈钢螺栓连接的抗剪强度计算值：175.0N/mm-2

Nv：剪切面数：1

斗：螺栓公称直径：12mm

D。：螺栓有效直径：10.360mm

D、一螺栓受剪承载能力计算：

Dv|i=N,XJTXD0'2Xf/4(GB50017-20037.2.1-1)

=1XnX10.360*2X175.0/4

=14752N

治“：螺栓个数：

Nm=NX10*3/Nbh

=10.923X10~3/14752=0.740

取2个

Nbl：连接部位立柱型材壁抗承压能力计算：

f/：构件承压强度设计值：185.0N/mnT2

t:立柱型材校核处最小壁厚：3.0mm

N/D°XEtXf’bXN/OOO(GB50017-20037.2,1-3)

=10X3.0X185.0X2/1000

=11.500kN

11.500kN>10.923kN

强度可以满足

Neb」：连接部位钢角码壁抗承压能力计算：

fj：构件承压强度设计值：305.0N/mm"2

t:角码校核处最小壁厚：5.0mm

b

Nb=D0XStXfXN/1000(GB50017-20037.2.1-3)

=1X10X5.0X305.0X2/1000

=31.599kN

31.599kN>10.923kN

强度可以满足

2.7.3.连接角码计算

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2.7.3.1.载荷计算：

N】k：连接处水平总力标准值:7.192kN

Mk：连接处自重总值标准值：3.600kN

M：连接处水平总力设计值：10.033kN

心：连接处自重总值设计值：4.320kN

2.7.3.2.选用连接角码的截面特性：

此处连接角码选用：Q235b冷成型钢角码

f：型材强度设计值：205.0N/mnf2

E:型材弹性模量：206000N/mnT2

Y：塑性发展系数：1.05

b:连接角码宽：80mm

t:连接角码厚：5mm

L:连接角码计算长度：120mm

Nj连接角码个数：2个

L：连接角码自重方向截面惯性矩(mm'4)

I=NXtXb_3/12

xuni

=2X5X80*3/12=426667mm*4

Wx：连接角码自重方向抵抗矩(mm'3)

w=N,XtXb-2/6

=2X5X80~2/6=10667mm*3

2.7.3.3.连接角码强度计算：

校核依据：Mx/Y/wx+My/YWf

Mj自重荷载作用下角码的弯矩(N.mm)

Mx=N2Xai><10"3110mm)

=4.320X110X10"3=475200N.mm

。：连接角码计算强度(N/mm-2)

o=N1X10'3/(bXt)+M/Y/wx

=10.033X10-3/(80X5)+475200/1.05/10667

=67.511N/mm*2

67.511N/mm_2<205.0N/mm"2

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连接角码强度可以满足

2.7.3.4.连接角码刚度计算：

校核依据：UmaxW2L/250

ar110mmbr10mm

m=1+1.54血

=1+1.5X10/110=1.136

Lx：角码最大挠度

Ux=N2Xa*3Xm/(3XEXIx)

=3.600X110"3X1.136X10-3/(3X206000X426667)

=0.02mm

0.02mm<2X120/250=0.96mm

连接角码挠度可以满足要求

2.8.预埋件计算

2.8.1.荷载计算：

力：作用于预埋件的水平荷载设计值：10.033kN

P\：作用于预埋件的竖直荷载设计值：4.320kN

2.8.2.预埋件计算：

此处预埋件受拉力和剪力

M:弯矩设计值(N.mm)

e°：套通中心与锚板边缘距离：150mm

M=PvXeo

=4.320X10*3X150=648000N.mm

N^：锚筋根数：4根

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锚筋层数：2层

(：锚筋层数影响系数：1.00

关于混凝土：混凝土标号C30

混凝土轴心抗压强度设计值：fc=14.3N/mm"2

按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002采用。

选用HRB335级锚筋

锚筋强度设计值：fy=300.0N/mm'2

d：钢筋直径：612mm

K.：钢筋受剪承载力系数：

K=(4-0.08Xd)X(fc/fy)"O.5(JGJ102-2003C.0.1-5)

=(4-0.08X12)X(14.3/300.0)~0.5=0.664

t:锚板厚度：10mm

仁锚板弯曲变形折减系数：

Kb=0.6+0.25Xt/d(JGJ102-2003C.0.1-6)

=0.6+0.25X10/12=0.808

Z:外层钢筋中心线距离：100mm

As：锚筋实际总截面积：

A=N|nlXKXd-2/4

=4XnX12"2/4=452.389mm-2

锚筋总截面积计算值：

As,=(PvX10_3/Kr/K+PHX10-3/0.8/%+M/L3/K/K/Z)/fy

=93.967mm"2(JGJ102-2003C.0.1-1)

AS2=(PHX10*3/0.8/Kb+M/0.4/K/Kh/Z)/fy

=118.520mm'2(JGJ102-2003C.0.1-2)

最大锚筋总截面积计算值：118.520mm*2W452.389mn/2

4根612mm锚筋可以满足要求

a:锚板宽度:250mm

b:锚板长度：200mm

A：锚板面积：

A=aXb

=250X200=50000.000nrnT2

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0.5XfcXA/1000

=0.5X14.3X50000.000/1000=357.500kN

p„=10.033kNW357.500kN

锚板尺寸可以满足要求

1:受拉钢筋实际锚固长度：250mm

a:锚筋的外形系数：0.14

混凝土轴心抗拉强度设计值：ft=1.43N/mm'2

1”受拉钢筋总锚固长度

la=aXdXfy/ft(JGJ102-2003C.0.5)

=0.14X12X300/1.43=352mm

1：：修正后钢筋总锚固长度

11”公

=352X118.520/452.389=92mm

0.7Xla=0.7X352=247mm

15Xd=15X12=180mm

最小钢筋总锚固长度：250mm

1=250mm2250mm

钢筋锚固长度可以满足要求

2.9.连接焊缝计算

2.9.1.荷载计算：

M：连接处总竖向力设计值：4.320kN

可：连接处总法向力设计值：10.033kN

M:连接处总弯矩:648000N.m

2.9.2.连接焊缝计算：

可：角焊缝连接的强度设计值：160N/mm-2

连接板用2条角焊缝，焊脚尺寸hf=6mm,

焊缝计算长度lw：

lw=a-2hf

=100-2X6=88mm

其中：a=100mm

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h0：角焊缝的计算厚度

he=0.7hf=0.7X6=4.2mm

Bf：正面角焊缝的强度增大系数，Pf=1.22

°J：弯矩引起的应力

of*<=6XM/(2XheXl/2X6f)

=6X648000/(2X4.2X88"2X1.22)=48.992N/mm"2

。fN：法向力引起的应力

ofN=N2X10-3/(2XheXLwXpf)

=10.033X10-3/(2X4.2X88X1.22)=11.125N/mm"2

T:剪应力

T=N1Xl(/3/(2XHfXL*)

=4.320X10*3/(2X6X88)=4.091N/mm'2

。：总应力

o=E(0fM+。J)~2+T、2「0.5

=[(48.992+11.125)~2+4.091*2]*0.5=60.256N/mm*2

60.256N/mnT2<160N/mm"2

焊缝强度可以满足要求

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立柱

选用型材厚：3选用牌号：6063选用铝合金状态:

型材的强度设计值（N/mm2）

铝合金牌强度设计作选用型材强度试

状态壁厚

号抗拉、抗压抗剪局部承压抗拉、抗压抗剪

T4不区分905514000

6061

T5不区分20011520500

T5不区分90551259055

6063

T6不区分1508516000

W101357515000

T5

>101257014500

6063A

W101609017500

T6

>101508517000

一W1621512500

Q235R一16<d<4020512032500

一40Vd<6020011500

一1631018000

Q345R一一16Vd<3529517040000

一35VdW5026515500

Q235L一不区分20512031000

Q345L一不区分30017540000

不锈钢不区分不区分180100一一00

9055

材料的弹性模量

1选用材料：铝挠度限值：180

板材铝钢单层铝板铝塑复合板蜂窝铝板

厚度

一——一461015

(mm)

E

700002060007000020000300003500027000

(N/mm2)

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70000000000

70000

轴心受压稳定系数

长细比：68.05选用牌号:6063选用铝1，金状态：

Q235RQ235L

Q345RQ345L

Y20.0040.0060.0080.0090.00100.00

W0.9700.90.810.690.62000.5600

20.0020.0020.0010.010.00

八…-0.070-0.09-0.12-0.0700-0.0600

Q235

BankOnUU0000

between0.0000.0000.7620.0000.0000.000

Max.

Y20.0040.0060.0080.0090.00100.00

W0.9600.880.730.580.50000.4300

20.0020.0020.0010.010.00

-0.080-0.15-0.15-0.0800-0.0700

Q345o0

BankOnUU0000

between0.0000.0000.6700.0000.0000.000

Max.

Y20.0040.0060.0080.0090.00100.00

W0.9800.880.810.70.63000.5600

6063-T520.0020.0020.0010.010.00

-0.100-0.07-0.11-0.0700-0.0700

6061-T4BankOn000000

between0.0000.0000.7660.0000.0000.000

Max.

Y20.0040.0060.0080.0090.00100.00

6063-T6W0.9600.840.750.580.48000.3800

20.0020.0020.0010.010.00

6063A-T5-0.120-0.09-0.17-0.1000-0.1000

BankOn0()0000

6063A-T6between0.0000.0000.6820.0000.0000.000

Max.

Y20.0040.0060.0080.0090.00100.00

W0.9600.840.750.580.48000.3800

20.0020.0020.0010.010.00

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-0.120-0.09-0.17-0.1000-0.1000

6061-T6

BankOn000000

between0.0000.0000.6820.0000.0000.000

Max.

0.76570

选用的轴心受压稳定系数0.7657

立柱连接螺栓

选用螺栓：不锈钢螺栓选用等级：50选用螺栓组别：A2

选用角码构件牌号：Q235b热轧钢选用立柱构件牌号：6063-T5铝选用角码构件厚：5

螺栓连接的强度设计值（N/mm2）

螺栓、锚栓

和构件钢材等级抗拉、抗

的牌号抗剪

压Q235b热轧钢Q345b热轧钢Q390b热轧钢

4.6级170140305385400

4.8级170140305385400

普通螺栓

5.6级210190405510530

8.8级400320405510530

Q235钢140一一一一一一

锚栓

Q345钢180一一一一一

承压型连接8.8级400250470590615

高强度螺栓

10.9级500310470590615

A150230175

A250230175

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A370320245

A470320245

A580370280

50230175

不锈钢螺

Cl305385400

栓70320215

100460350

C380370280

50230175

C4

70320245

45210160

Fl

60275210

螺栓直径

d=12

d3.004.005.006.007.008.0010

As5.038.7814.2020.1028.9036.6058

dO2.5313.3444.2525.0596.0666.8268.593

BankOn0000000

Max.d0=10.36

连接角码

选用型材厚：5选用牌号：Q235L选用铝合金状态:

型材的强度设计值（N/mm2）

铝合金牌强度设计作选用型材强度试

状态壁厚

抗拉、抗压抗剪局部承压抗拉、抗压抗剪

T4不区分905514000

6061

T5不区分20011520500

T5不区分905512500

6063

T6不区分1508516000

深圳市二鑫幕墙工程有限公司

SANXINFACADEENGINEERINGCO.LTD.

W101357515000

T5

>101257014500

6063A

W101609017500

T6

>101508517000

一W1621512500

Q235R一一16VdW4020512032500

一40VdW6020011500

一W1631018000

Q345R一16VdW3529517040000

一35Vd<5026515500

Q235L一不区分205120310205120

Q345L一不区分30017540000

不锈钢不区分不区分180100一一00

205120

材料的弹性模量

##选用材料：钢挠度限值：250

板材铝钢单层铝板铝塑复合板蜂窝铝板

厚度

——————461015

(mm)

E

700002060007000020000300003500027000

(N/mm2)

020600000000

206000

悌缝

选用焊缝：角焊缝主杆构件：Q235b热轧钢副杆构件:

主杆构件副杆构件

Q235b热轧钢160160160

Q345b热轧钢20000

Q235b冷成型钢14000

Q345b冷成型钢19500

160160160

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T5选用材料:6063-T5铝

________0

，计值

局部承压

0

0

125

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

125

石材玻璃

20————

210008000072000

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000

T56063-T5

110120.00130.00140.00150.00200.00

0.490.440.390.350.310.12

10.0010.0010.0010.0010.0050.00

-0.0700-0.0500-0.05-0.04-0.04-0.19

0000000

0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.762

w=0.761722

110120.00130.00140.00150.00200.00

0.370.320.280.250.210.1

10.0010.0010.0010.0010.0010.00

-0.0600-0.0500-0.04-0.03-0.04-0.04

0000000

0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.670

w=0.669652

110120.00130.00140.00150.00

0.490.410.330.290.24

10.0010.0010.0010.0010.00

-0.0700-0.0800-0.08-0.04-0.05

000000

0.0000.0000.0000.0000.0000.766

0.765745

110120.00130.00140.00150.00

0.340.30.260.220.19

10.0010.0010.0010.0010.00

-0.0400-0.0400-0.04-0.04-0.03

000000

0.0000.0000.0000.0000.0000.682

0.681606

110120.00130.00140.00150.00

0.340.30.260.220.19

10.0010.0010.0010.0010.00

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-0.0400-0.0400-0.04-0.04-0.03

000000

0.0000.0000.0000.0000.0000.682

W=0.681606

选用立柱构件厚：3

强度设计值

构件承压

Q235b冷成型钢Q345b冷成型钢6061-T4铝6061-T6铝6063-T5铝6063-T6铝6063A-T5铝6063A-T5铝6063A-T6铝

290370

290370

一一一一

一一一一

一一一一

一一一一

一一

一一一

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210305185240220220255

290370

12.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0027.0030.00

84.30115.00157.00192.00245.00303.00353.00459.00561.00

10.36012.10114.13915.63517.66219.64221.20024.17526.726

10.3600000000

选用材料：Q235b冷成型钢

________Q235b冷成型

;计值

局部承压

0

0

0

0

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0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

310

0

0

310

石材玻璃

20————

210008000072000

000

Q235b热轧钢

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深圳市三鑫幕墙工程有限公司

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深圳市三鑫幕墙工程有限公司

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选用型材强度设计值

抗拉、抗构件承压

抗剪

6063-T6铝压角码构件承压立柱构

000000

000000

000000

0000