玻璃幕墙荷载设计计算书.docx
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玻璃幕墙荷载设计计算书
榆林市青少年活动中心、文化中心
玻璃幕墙
设
计
计
算
书
计算:
赵成云
校核:
榆林市成信建工
2015年6月27日
目录
一、风荷载计算1
1.风荷载标准值:
1
2.风荷载设计值:
2
二、立柱计算2
1.立柱荷载计算:
2
2.选用立柱型材的截面特性:
6
3.立柱的强度计算:
8
4.立柱的刚度计算:
9
5.立柱抗剪计算:
11
最高点35米幕墙设计计算书
一、风荷载计算
1.风荷载标准值:
Wk:
作用在玻璃幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)
μz:
35m高处风压高度变化系数(按C类区计算):
(GB50009-20017.2.1)
μz=0.616×(z/10)0.44=1.19397
μf:
脉动系数:
(GB50009-20017.4.2-8)
μf=0.5×35(1.8×(0.22-0.16))×(z/10)-0.22=0.527257
βgz:
阵风系数:
(GB50009-20017.5.1-1)
βgz=к×(1+2×μf)=1.74634
Wk=γ0×βgz×μz×μs×W0(JGJ102-20035.3.2)
=1.1×1.74634×1.19397×1.2×0.45
=1.23854kN/m2
2.风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/m2
rw:
风荷载作用效应的分项系数:
1.4
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20035.1.6条规定采用
W=rw×Wk=1.4×1.23854=1.73395kN/m2
二、立柱计算
1.立柱荷载计算:
(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)
qw:
风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m)
rw:
风荷载作用效应的分项系数:
1.4
Wk:
风荷载标准值:
1.23854kN/m2
Bl:
幕墙左分格宽:
1.5m,玻璃选用6+12a+6
Br:
幕墙右分格宽:
1.2m,玻璃选用6+12a+6
qwk=Wk×(Bl+Br)/2
=1.23854×(1.5+1.2)/2
=1.67202kN/m
qw=1.4×qwk
=1.4×1.67202
=2.34083kN/m
(2)分布水平地震作用设计值
GAkl:
立柱左边玻璃幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:
玻璃选用6+12a+6,自重为0.45kN/m2,
GAkr:
立柱右边玻璃幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:
玻璃选用6+12a+6,自重为0.45kN/m2,
qEAkl=γ0×5×αmax×GAkl(JGJ102-20035.3.4)
=1.1×5×0.16×0.45
=0.396kN/m2
qEAkr=γ0×5×αmax×GAkr(JGJ102-20035.3.4)
=1.1×5×0.16×0.45
=0.396kN/m2
qek=(qEkl×Bl+qEkr×Br)/2
=(0.396×1.5+0.396×1.2)/2
=0.5346kN/m
qe=1.3×qek
=1.3×0.5346
=0.69498kN/m
(3)立柱所受组合荷载:
组合线荷载标准值:
qzk=qwk
=1.67202kN/m
组合线荷载设计值:
qz=qw+0.5×qe
=2.34083+0.5×0.69498
=2.68832kN/m
(4)立柱弯矩:
通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如下:
立柱弯矩分布如下表:
列表条目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
偏移(m)
0.000
0.135
0.270
0.405
0.540
0.660
0.795
0.930
1.065
1.200
弯矩(kN.m)
-0.000
-0.381
-0.762
-1.143
-1.524
-1.960
-2.559
-3.157
-3.756
-4.355
偏移(m)
1.200
1.402
1.605
1.800
2.010
2.190
2.400
2.595
2.797
3.000
弯矩(kN.m)
-4.355
-3.539
-2.722
-1.936
-1.428
-0.992
-0.484
-0.327
-0.163
0.000
偏移(m)
3.000
3.203
3.405
3.600
3.810
3.990
4.200
4.395
4.597
4.800
弯矩(kN.m)
0.000
-0.163
-0.327
-0.484
-0.992
-1.428
-1.936
-2.722
-3.539
-4.355
偏移(m)
4.800
4.935
5.070
5.205
5.340
5.460
5.595
5.730
5.865
6.000
弯矩(kN.m)
-4.355
-3.756
-3.157
-2.559
-1.960
-1.524
-1.143
-0.762
-0.381
-0.000
最大弯矩发生在1.2m处
M:
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)
M=4.35508kN·m
2.选用立柱型材的截面特性:
选定立柱材料类别:
铝-120065-T5
选用立柱型材名称:
EA2629
型材强度设计值:
85.5N/mm2
型材弹性模量:
E=70000N/mm2
X轴惯性矩:
Ix=634.118cm4
Y轴惯性矩:
Iy=133.448cm4
X轴上部截面矩:
Wx1=66.8552cm3
X轴下部截面矩:
Wx2=78.1409cm3
y轴左部截面矩:
Wy1=38.1279cm3
y轴右部截面矩:
Wy2=38.1279cm3
型材截面积:
A=17.8269cm2
型材计算校核处壁厚:
t=3.5mm
型材截面面积矩:
Ss=47.8233cm3
塑性发展系数:
γ=1.05
3.立柱的强度计算:
校核依据:
N/A+M/γ/w≤fa(JGJ102-20036.3.7)
Bl:
幕墙左分格宽:
1.5m,玻璃选用6+12a+6
Br:
幕墙右分格宽:
1.2m,玻璃选用6+12a+6
Hv:
立柱长度
GAkl:
幕墙左分格自重:
0.45kN/m2
GAKr:
幕墙右分格自重:
0.45kN/m2
幕墙自重线荷载:
Gk=(GAkl×Bl+GAkr×Br)/2
=(0.45×1.5+0.45×1.2)/2
=0.6075kN/m
Nk:
立柱受力:
Nk=γ0×Gk×Hv
=1.1×0.6075×6
=4.0095kN
N:
立柱受力设计值:
rG:
结构自重分项系数:
1.2
N=1.2×Nk
=1.2×4.0095
=4.8114kN
σ:
立柱计算强度(N/mm2)
A:
立柱型材截面积:
17.8269cm2
M:
立柱弯矩:
4.35508kN·m
Wx2:
立柱截面抗弯矩:
66.8552cm3
γ:
塑性发展系数:
1.05
σ=N×10/A+M×103/1.05/Wx2
=4.8114×10/17.8269+4.35508×103/1.05/66.8552
=64.739N/mm2
64.739N/mm2≤fa=85.5N/mm2
立柱强度满足要求
4.立柱的刚度计算:
校核依据:
Umax≤L/180
Dfmax:
立柱最大允许挠度:
通过有限元分析计算得到立梃的挠度图如下:
立柱挠度分布如下表:
列表条目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
偏移(m)
0.000
0.135
0.270
0.405
0.540
0.660
0.795
0.930
1.065
1.200
挠度(mm)
0.000
-0.136
-0.262
-0.368
-0.445
-0.482
-0.475
-0.402
-0.249
0.000
偏移(m)
1.200
1.402
1.605
1.800
2.010
2.190
2.400
2.595
2.797
3.000
挠度(mm)
0.000
0.570
1.344
2.237
3.317
4.314
5.533
6.694
7.919
9.153
偏移(m)
3.000
3.203
3.405
3.600
3.810
3.990
4.200
4.395
4.597
4.800
挠度(mm)
9.153
7.789
6.497
5.316
4.115
3.154
2.129
1.287
0.554
0.000
偏移(m)
4.800
4.935
5.070
5.205
5.340
5.460
5.595
5.730
5.865
6.000
挠度(mm)
0.000
-0.249
-0.402
-0.475
-0.482
-0.445
-0.368
-0.262
-0.136
0.000
最大挠度发生在3m处
Dfmax=Hvmax/180×1000
=1.8/180×1000
=10mm
立柱最大挠度Umax为:
9.15336mm≤10mm
挠度满足要求
5.立柱抗剪计算:
校核依据:
τmax≤[τ]=49.6N/mm2
通过有限元分析计算得到立柱的剪力图如下:
立柱剪力分布如下表:
列表条目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
偏移(m)
0.000
0.135
0.270
0.405
0.540
0.660
0.795
0.930
1.065
1.200
剪力(kN)
2.016
2.823
2.823
2.823
2.823
4.436
4.436
4.436
4.436
6.049
偏移(m)
1.200
1.402
1.605
1.800
2.010
2.190
2.400
2.595
2.797
3.000
剪力(kN)
-4.032
-4.032
-4.032
-4.032
-2.419
-2.419
-2.419
-0.806
-0.806
0.806
偏移(m)
3.000
3.203
3.405
3.600
3.810
3.990
4.200
4.395
4.597
4.800
剪力(kN)
0.806
0.806
0.806
0.806
2.419
2.419
2.419
4.032
4.032
4.032
偏移(m)
4.800
4.935
5.070
5.205
5.340
5.460
5.595
5.730
5.865
6.000
剪力(kN)
-6.049
-4.436
-4.436
-4.436
-4.436
-2.823
-2.823
-2.823
-2.823
-2.016
最大剪力发生在4.8m处
τ:
立梃剪应力:
Q:
立梃最大剪力:
6.04873kN
Ss:
立柱型材截面面积矩:
47.8233cm3
Ix:
立柱型材截面惯性矩:
634.118cm4
t:
立柱壁厚:
3.5mm
τ=Q×Ss×100/Ix/t
=6.04873×47.8233×100/634.118/3.5
=13.0336N/mm2
13.0336N/mm2≤49.6N/mm2
立柱抗剪强度可以满足
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