明框玻璃幕墙结构计算.docx
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明框玻璃幕墙结构计算
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明框玻璃幕墙结构计算
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明框玻璃幕墙结构计算
第一章、龙骨荷载计算
一、计算说明
取风荷载计算部分表3-1中明框玻璃幕墙风荷载进行计算,该处位于
大面区,体型系数为,该部分玻璃幕墙承受的风荷载为WK=KNM2,W=KN/m2
明框玻璃幕墙水平分格为B=1200mm竖向分格为H=1600mm层高为m
二、明框玻璃幕墙自重荷载计算
1、玻璃面板自重荷载标准值计算
Gk:
玻璃面板自重面荷载标准值
玻璃采用TP6+12A+TP6mrff钢化中空玻璃
Gak=(6+6)X10-3X=KN/m2
GGk:
考虑龙骨和各种零部件后的幕墙面板自重面荷载标准值
2
GGk=KN/m2
2、玻璃面板自重荷载设计值计算
「G:
自重作用效应分项系数,取Pg=
按〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定
G:
考虑龙骨和各种零部件后的幕墙面板自重面荷载设计值
2
GG=r•GGk=x=KN/m
三、明框玻璃幕墙承受的水平风荷载计算
W:
作用在幕墙上的风荷载标准值2
W=KN/m
W作用在幕墙上的风荷载设计值
2
W=KN/m
四、明框玻璃幕墙承受的水平地震荷载计算
1、幕墙玻璃面板承受的水平地震荷载标准值计算
amax:
水平地震影响系数最大值,取amax=
查〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表:
动力放大系数,取6
E=
按〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定
qEK:
作用在幕墙上的地震荷载标准值计算
qEK=amax•3e-GGk=XX=KN/m2
2、幕墙玻璃面板承受的水平地震荷载设计值计算
”:
地震荷载作用效应分项系数,取rE=
按〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定
qE:
作用在幕墙上的地震荷载设计值
2
qE=re•qEK=x=KN/m
五、荷载组合
1、风荷载和水平地震作用组合标准值计算
+w:
风荷载作用效应组合系数,取小W
按〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定
小E:
地震荷载作用效应组合系数,取小E=
按〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定
Qk=IpW•VK+IpE,qEK
=x+x
2
=KN/m
2、风荷载和水平地震作用组合设计值计算
q=小w•W却e-qE
=x+x
=KN/m2
第二章、玻璃面板计算
一、计算说明
玻璃面板选用TP6+12A+TP6mmB的中空钢化玻璃。
明框玻璃幕墙的
分格尺寸为,幕墙分格宽度a=1550mm幕墙分格高度b=2280mm该部
分玻璃承受的风荷载为WK=KN/m2,W=KN/m。
二、玻璃面板强度校核
22
1、校核依据:
一斜 : 玻璃面板在荷载作用下产生的应力; m: 玻璃面板弯矩系数; 由a=1||0=,查〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表,得m=b2280 q: 玻璃面板受到的组合荷载设计值; t: 玻璃计算厚度; : 玻璃的应力折减系数。 2、外片玻璃面板强度校核 1)外片玻璃荷载计算 外片玻璃自重荷载标准值为: Ggki=6X=N/mm=KN/m2 根据〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定: 直接承受风荷载的外片玻璃受到的风荷载标准值为 11二 K1.K33 t1t2 =1.11.0 2 =KN/m2 风荷载设计值为 1K1 =x 2 =KN/m2 外片玻璃承受水平地震荷载标准值为 2 qEK1maxeGgk一XX=KN/m 水平地震荷载设计值为 2 qE1EqEK1=X=KN/m 外片玻璃承受的水平组合荷载标准值为 qK1 K1 EqEK1 =x+x 2=KN/m 水平组合荷载设计值为 qi1EqE1 =x+x2 =KN/m 2)外片玻璃强度校核 根据〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式: 434 K10.5qEK1a_(0.550.50.1232)101550= 1Et14一0.7210564 查〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表得 外片玻璃的应力折减系数1= 外片玻璃在水平组合荷载作用下产生的应力为 2 6mqa 丁1 _60.04541.079103155020607 -62. 22 =N/mmvfg1=N/mm 外片玻璃面板强度满足设计要求。 3、内片玻璃面板强度校核 1)内片玻璃荷载计算 内片玻璃自重荷载标准值为: Ggk2=6X=N/m2=KN/m2 根据〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定: t2 K2K3 tlt2 =1.0 2 =KN/m 风荷载设计值为 2K2 =x 2 =KN/m2 内片玻璃承受水平地震荷载标准值为 2 qEK2maxEGGK2=X=KN/m 水平地震荷载设计值为 2 qE2EqEK2=X=KN/m 内片玻璃承受的水平组合荷载标准值为 qK2K2EqEK2 =x+x 2 =KN/m 水平组合荷载设计值为 q22EqE2 =x+x 2 =KN/m 2)内片玻璃强度校核 根据〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式: K20.5qEK2a4_0.50.50.123210315504 2Et? 0.7210564 查〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表得 内片玻璃的应力折减系数2 内片玻璃在水平组合荷载作用下产生的应力为 2 6mq? a —2 60.04540.98910315502、“c 62 0.622 22 =N/mmvfgi=N/mm 内片玻璃面板强度满足设计要求。 三、玻璃面板挠度校核 1、校核依据: 根据〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第条规定 4 df=——K^ df: 风荷载标准值作用下挠度最大值; : 四边支承玻璃面板的挠度系数; 由边长比¥=票=,查〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表b2280 得 =。 K: 风荷载标准值; a: 玻璃短边尺寸; D: 玻璃刚度; : 玻璃挠度折减系数 2、挠度计算 1)中空玻璃风荷载标准值 2 W=KN/m2)中空玻璃等效计算厚度te,根据〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 公式得 3)玻璃刚度D, N•mm 根据〈〈玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式 Et0.72107.183 第三章、明框玻璃幕墙板块的平面内变形性能计算 一、计算说明 为避免明框玻璃幕墙板块平面内变形时产生破坏,我们必须对明框玻璃幕墙板块平面内的变形情况与结构的变形情况进行对照比较分析。 以便选择相应的结构和尺寸。 明框玻璃幕墙板块平面内变形的性能以建筑物的层间相对位移值表示。 并保证在设计允许的相对位移范围内,明框玻璃幕墙板块不损坏。 明框玻璃幕墙板块平面内变形性能按不同的结构类型弹性计算的位移控制值的3倍进行设计。 二、平面变形性能校核 b: 分格框宽度,b=1509mm h: 分格框高度,h=2239mm ci: 玻璃与边框的左、右平均间隙,ci=7mm C2: 玻璃与边框的上、下平均间隙,取C2=7mm △u: 玻璃幕墙的平面变形性能 hC2 △U=2G(1": ) 22397=27 (1) 15097 =mm Y=△u/H=3350=1/251 Y=1/251>1/300 该明框玻璃幕墙的变形性满足设计要求。 第三章、玻璃幕墙横梁计算 一、计算说明 选用(6063-T5)铝型材,根据建筑结构特点,每根幕墙横梁简支在 立柱上,双向受力,属于双弯构件,须对横梁进行强度和挠度校核,横梁 的计算长度B=1550mm受力最不利的横梁承受竖直方向荷载高度h=2280 mm。 承受水平方向三角形和梯形荷载,高度hi=775mn^h2=376mm 二、力学模型 幕墙的荷载由横梁和立柱承担。 玻璃面板将受到的水平方向的荷载, 按45度角分别传递到横梁和立柱上。 横梁采用简支梁力学模型,水平荷 载上部按三角形分布荷载下部按梯形荷载分布计算。 竖直方向玻璃等的自 重按均布线荷载考虑。 计算简图如图。 三、荷载计算 1、横梁承受的竖直方向面荷载 标准值Gg后KN/m2 设计值Gg=KN/m2 2、横梁承受的水平方向面荷载 标准值qk=KN/m2 设计值q=KN/m2 3、横梁承受的竖直方向线荷载 标准值: G线K=GK・h3 =x =KN/m 设计值: G线=-G线k =x =m 4、横梁承受的竖直方向重力荷载产生的最大弯矩M M=G线•B2/8=X8=KN-m 5、横梁承受的竖直方向重力荷载产生的最大剪力 V=XBXG线=乂X=KN 6、横梁承受的水平方向三角形与梯形荷载 上部线荷载标准值 q线Ki=qK•h2=x=KN/m 上部线荷载设计值 q线i=q-h2=x=KN/m 下部线荷载标准值 q线K2=qK•hi=x=KN/m 下部线荷载设计值 q线2=q-hi=x=KN/m 7、横梁承受的水平方向线荷载产生的最大弯矩 上部三角形荷载产生的最大弯矩 Mi=也里 2 1.2661.55 12 KN・m M: 下部梯形荷载产生的最大弯矩 __2 °.614「55[(34(维力 241550 KN・m MY=My1+My2=KNI-m 8、横梁承受的水平方向线荷载产生的最大剪力 M梯形荷载产生的最大剪力 _0.6141.553761.2661.55 =2(1550)+4 =KN 四、横梁截面参数 横梁截面积 2 A=mm 中性轴惯性矩 4 Ix=374830mm 中性轴到最外缘距离YXma=mm X轴抵抗矩 3 Wx=mm X轴面积矩 3 Sx=mm 中性轴惯性矩 4 Iy=563395mm 中性轴到最外缘距离YYmaX=mm Y轴抵抗矩 3 Wy=mm Y轴面积矩Sy=mn3 塑性发展系数u二 五、横梁强度校核 校核依据: *Inv"=N/mm2 MxMy 诚~wy _0.3461060.388106 一1.058558.361.0514675.1 22 =N/mmvfa=N/mm 横梁强度满足设计要求。 六、横梁抗剪强度校核 t: 横梁壁厚,取t=mm IX: 横梁承受的竖直荷载产生的剪应力 VXSX TX=T 0.9237606.65 3748302.5 =N/mm2 2 =mm 横梁抗剪强度满足设计要求。 七、横梁挠度校核 4 Mx=5G线kB 384EIx 4 50.8551550 5 3840.710374830 上部线荷载标准值 Wki=W・hi=X=KN/m 卜部线荷载标准值 WkK2=Wh2=X-KN/m 水平风荷载下横梁的挠度(上部为梯形荷载,下部为三角形荷载) (1Y: 风荷载产生的最大挠度 44 y=Wk^2B(255a22/)+^^-240EIY8120EIy _4__4 376.0.7751550 2)+5 15501200.710563395 _4_2 0.376155025376 —5(52 2400.71056339581550 =mm 经过以上计算得知,横梁的各项性能满足设计要求 第五章、玻璃幕墙立柱计算 一、计算说明 选用(6063A-T5)铝型材,根据建筑结构特点,每根幕墙立柱简支在 主体结构上,并处于偏心受拉状态,立柱高度H=3350mm幕墙横向计算分 格宽度B=1550mm。 二、力学模型 幕墙的荷载由横梁和立柱承担。 玻璃面板将受到的水平方向的荷载, 按45度角分别传递到横梁和立柱上。 横梁又将承受的荷载传递给立柱,最后由立柱将所有荷载通过预埋件传递到主体结构上。 计算简图如图。 三、荷载作用值 1、横梁承受的竖直方向面荷载 2 标准值Ggk=KN/m 设计值Gg=KN/m2 2、立柱承受的水平方向面荷载 标准值qk=KN/m2 设计值q=KN/m2 3、受力最不利处立柱承受的偏心拉力设计值 N=G=G・H-B =xX =KN 4、立柱承受的水平线荷载 标准值qk线=QkXB=x=KN/m 设计值q线=qxB=x=KN/m 5、立柱所受的弯矩 昨Xq线XHf=XX=KN-m 6、立柱承受的剪力 V=q线H/2=X+2=KN 四、选材计算 1、截面最小抵抗矩(暂不考虑偏心拉力作用,利用强度演算公式进行推 导) M Win=— fa _2.814106 一1.0585.5 3 =31345mm X轴面积矩SX=mn3 塑性发展系数y二 六、立柱强度校核 校核依据;名 AVW NM 屋而X _1.6051032.814106 -1399.821.0554489.8 22 =N/mmvfa=N/mm 立柱强度满足设计要求。 七、立柱抗剪强度校核 校核依据Tmax t: 立柱壁厚,取t=mm TX: 立柱承受的水平荷载产生的剪应力 VSx TX=IXt _388237548.7 一52704502.5 22 =N/mmvfav=N/mm 立柱抗剪强度满足设计要求。 H/180。 八、立柱挠度校核 校核依据: 立柱承受的最大挠度应不大于 由水平风荷载下引起的挠度 线荷载标准值 WK=W・B=X=KN/m 水平风荷载下立柱的挠度 u=5wk线H4 51.5533504 3840.71055270450 =mm u=mnKH/180=3350/180=mm 立柱挠度满足设计要求。 经过以上计算得知,立柱的各项性能要求满足设计要求。 第六章、幕墙连接件计算 一、横梁与立柱的连接计算 1、计算模型 横梁与立柱通过40X25X4铝合金连接件用M6螺栓连接,承受垂直于 L=m,横 幕墙面的水平荷载和竖直方向上的自重荷载。 横梁的计算长度取梁承受的水平荷载按梯形分布,分格高度hi=m,h2=m;承受的自重荷载按 矩形分布,分格高度H=血横梁壁厚为,立柱的壁厚为3mm 2、荷载计算 横梁的计算长度L=m 横梁承受的自重线荷载设计值 q线g=KN/m 横梁承受的水平线荷载设计值 q线1=KN/m q线2=KN/m 横梁端部承受的垂直荷载 N=* 2 =0.8551.55 2 =KN 横梁端部承受的水平荷载 N=q线iL+q线iL44 =0.6141.55(1376)+1.2661.55 一215504 =KN 横梁端部所承受的剪力合力 N=..,N;+N2 =0.52820.8042 =KN 3、横梁与立柱相连螺栓校核 M6不锈钢螺栓应力截面积As=mn2 2 不锈钢螺栓的疣男应力245N/mm 每个螺栓的抗剪承载力: N, nV20.1245 =N>N=962N 根据构造要求,取2个M6不锈钢螺栓。 4、立柱局部承压能力 NC2dt120C =2X6X3X120 =4320N>N=962N 5、铝合金连接件局部承压能力 NC2dt120 =2X6X4X120 =5760N>N=962N 横梁与立柱连接满足设计要求。 二、立柱与钢角码的连接计算 1、计算模型 计算宽度B=m,高度H=n立柱为6063-T5铝型材,局部承压强度 为120N/mmi,壁厚t=3mg钢角码尺寸140X90X,局部承压强度为320 N/mm,立柱的固定方式为双系点,即两侧均有连接件,用2个M12不锈钢螺栓连接。 立柱承受的水平荷载和自重荷载均按矩形分布。 2、荷载计算 立柱承受的自重荷载Ga=KN/m2 2 立枉承受的水平荷载q=KN/m 立柱为拉弯构件,竖直荷载 Ni=Ga•B•H =xX =KN 水平荷载 N2=q-B•H =XX =KN 组合荷载 N=n2n2 =i.605213.8482 =KN 3、M12螺栓计算 M12不锈钢螺栓应力截面积As=mm M12不锈钢螺栓抗剪应力245N/mm2 每个螺栓承受双剪,其抗剪承载力 N*284.3245=41307N>N=1394iN 根据构造要求,采用2个M12不锈钢螺栓 4、局部抗压计算 2个M12不锈钢螺栓,承压面个数n=2X2=4 立柱局部抗压承载力 N*=nxdxtxft =4X12X3X120 =17280N>N=13941N 钢连接件局部承载力 N*=nxdxtxftC =4X12X8X320=122880N>N=13941N 立柱与钢连接设计符合要求。 三、钢角码与埋件连接计算 上支座: 1、计算模型 分格宽度B=门高度H=,钢角码尺寸为200X80X8mm局部承压强度为320N/mm,幕墙的重力作用点距支座端部水平距离d1=170mg每个 钢角码采用1个M16不锈钢螺栓与埋件连接,M16不锈钢螺栓的有效截面 积为A=157mm螺栓到连接件边缘最小垂直距离d2=50mm模型如下图。 2、荷载计算 每个钢角码垂向荷载 N=2=KN 每个钢角码水平荷载 N=2=KN 钢角码底部所受弯矩 M=NXdi=x=KN-m 由弯矩产生的拉拔力 N=M/d==KN 3、M16不锈钢螺栓校核 M16不锈钢螺栓应力截面积As=157mm2 不锈钢螺栓的抗剪应力245N/mm2 每个螺栓的抗剪承载力 NVb157245=38465N>Ni=803N 每个螺栓的抗拉承载力: N: Ntb157320=50240N>N+N3=6971+1767=8738N 钢角码与预埋件设计满足要求。 幕墙连接件设计符合设计要求 2.31310 =mn^df,响=15|0=mm 3> 2、选用好31345mm的型材,故选用如下型材,见下图。 五、立柱截面参数 、,上,+卜二: 己VLT如2 乂枉截面积A0=mm X轴惯性矩Ix=5270450mn34 X轴到最外缘距离Yx=mm 3 X轴抵抗矩Wx=mm
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- 玻璃 幕墙 结构 计算