幕墙结构计算书Word格式.docx
- 文档编号:6488536
- 上传时间:2023-05-06
- 格式:DOCX
- 页数:79
- 大小:102.47KB
幕墙结构计算书Word格式.docx
《幕墙结构计算书Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《幕墙结构计算书Word格式.docx(79页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
建筑幕墙》
本结构计算过程均遵循如下规范及标准:
JG3035-1996
玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-2003
金属与石材幕墙工程技术规范》
JGJ133-2001
建筑结构荷载规范》
GB50009-2001
建筑抗震设计规范》
GB50011-2001
钢结构设计规范》
GB50017-2003
冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ50018-2002结构设计和计算时均遵守如下理论和标准及相应的计算方法:
玻璃幕墙、金属与石材幕墙等均按围护结构设计,其主要杆件悬挂在主体结构上,层与层之间设置竖向伸缩缝。
玻璃幕墙、金属与石材幕墙各构件及连接件均具有承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力,并均采用螺栓连接。
幕墙均按7度设防,并遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则,在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用,在罕遇地震作用下幕墙骨架不脱落。
幕墙构件在重力荷载、风荷载、雪荷载、地震作用和主体结构位移影响下均具有安全性。
幕墙构件内力采用弹性方法计算,其截面最大应力设计值应不超过材料的强度设计值:
式中:
荷载和作用产生的截面最大应力设计值
材料强度设计值
进行幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时,荷载和作用的分项系数按下列数值采用:
重力荷载:
G:
1.2
风荷载:
:
1.4
地震作用:
E:
1.3
2.2.7幕墙构件进行位移和挠度计算时,荷载和作用分项系数按下列数据取值:
重力荷载:
1.0风荷载:
1.0地震作用:
1.0
2.2.8当两个及以上的可变荷载或作用(风荷载、地震作用)效应参加组合时,第一个可变荷载或作用效应的组合系数按1.0采用;
第二个可变荷载或作用效应的组合系数按0.5采用;
第三个可变荷载或作用效应的组合系数按0.2采用。
2.2.9荷载或作用效应按下列方式进行组合:
SGSGSEESE(2—1)
S——荷载和作用效应组合后的设计值;
SG——重力荷载作为不变荷载产生的效应;
S,SE,——为风荷载、地震作用作为可变荷载和作用产生的效应;
g,,e――为重力荷载、风荷载、地震作用的分项系数,按226或227
取值;
E――为风荷载、地震作用的组合系数,按2.2.8取值。
2.2.10幕墙杆件及连接件按各效应组合件的最不利组合进行设计。
2.2.11符号代表意义
截面最大应力设计值
f材料强度设计值
风荷载设计值
K风荷载标准值
O基本风压
Z阵风系数
Z风压高度变化系数
S风荷载体型系数
fg
玻璃强度设计值
fa
铝合金属强度设计值
fy
钢材强度设计值
材料线膨胀系数
E
材料弹性模量
a
玻璃短边边长
b
玻璃长边边长
t
玻璃的厚度弯曲系数
c
玻璃边缘至边框之间的距离
CS
结构硅硐密封胶粘结宽度
tS
结构硅硐密封胶粘结厚度
qGK
玻璃单位重量标准值
M
立柱弯矩设计值;
预埋件弯矩设计值
Mx
绕x轴的弯矩设计值
My
绕y轴的弯矩设计值
Wy
对x轴的净截面弹性抵抗矩
Wx
对y轴的净截面弹性抵抗矩
截面塑性发展系数
N
立柱轴力设计值;
预埋件轴力设计值
Ao
立柱净截面面积
fc
混凝土轴心受压强设计值
V
预埋件剪力设计值
W
净截面弹性抵抗矩
L
跨度
第三章幕墙材料的物理特性及力学性能
3.1幕墙结构材料的重力体积密度按下表采用:
表3—
1
序号
材料名称
密度KN/m3
密度N/mm3
普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃
25.6
2.56X10-5
2
铝合金
27.0
2.70X10-5
3
钢材
78.5
7.85X10-5
4
单层铝板
5
花岗石
28.0
3.2板材单位面积重量按下列数值采用:
表3—2
单位面积重量
(KN/m2)
(N/mm2)
6mm厚单片玻璃
0.31
3.1X10-4
6+1.14PVB+6夹胶玻璃
8+1.14PVB+8夹胶玻璃
0.41
4.1X10-4
3mm厚单层铝板
0.081
8.1X10-5
30mm厚花岗石
0.84
8.4X10-4
3.3玻璃强度设计值f按下表采用:
表3—3
玻璃类型
厚度(mm)
强度计算(N/mm2)
大面积上的强度
直边缘强度
普通玻璃
19.5
浮法玻璃
5〜12
15〜9
20.0
14.0
钢化玻璃
84.0
58.8
15〜19
72.0
50.4
20
59.0
41.3
3.4铝合金强度设计值f(N/mm2)按下表采用:
表3—4
合金
状态
壁厚
(mm)
抗拉、抗
压强度
抗剪
强度
局部
承压
6063
T5
不区分
85.5
49.6
120.0
T6
140.0
81.2
161.0
3.5幕墙连接件用钢材强度设计值f(N/mm2)按下表采用:
表3—5
钢材类别
抗拉、抗压和抗弯f
抗剪fv
Q235
215
125
3.6焊缝强度设计值f(N/mm2)按下表采用:
6
焊接方法和
焊条型号
构件钢材
对接焊缝(三级)
角焊缝
抗拉、抗弯、抗剪
抗压
抗拉
抗弯
手工焊
E43XX型
185
160
3.7螺栓连接的强度设计值f(N/mm2)按下表采用:
表3—7
螺栓钢号和物件钢号
C级
普通螺栓
170
130
不锈钢螺栓
奥氏体A2-700
320
245
3.8材料弹性模量E按下表采用:
表3—8
材料
弹性模量E(N/mm2)
玻璃
0.72X105
0.70X105
Q235钢
2.06X105
0.80X105
3.9幕墙材料的线膨胀系数按下表米用:
表3—9
线膨胀系数a(X10-5)
混凝土
1.00
1.20
2.35
0.8
3.10钢板和铝板的强度设计值fg按下表采用:
表3—10(N/mm2)
板材类型
受弯强度
受剪强度
3mm单层铝板(3003)
81
47
不锈钢板(奥氏体)
180
100
第四章荷载和作用计算
4.1作用在幕墙上的风载荷标准值按下式计算:
kgzsz0
(4—1)
(4—2)
wk
k——作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2);
风荷载设计值(kN/m2);
gz
高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
规定取值;
风荷载体形系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定
取值。
大面体型系数取-1.2,墙角边部取-2.0,檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件,取-2.0;
风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规
定取值;
基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001及JGJ3-2002
规定取值,中山地区50年一遇基本风压取0.70kN/m2;
风荷载作用效应的分项系数,取1.4;
综上所述,kgz
sz0.400.40gzszkN/m
z0.616
H100.44(地面粗糙度按C类地区取)
根据(4—1)及(4—
2)公式,各层风荷载标准值k及设计值如表4—1
示。
4.2垂直于幕墙平面的分布水平地震作用按下式计算:
qEkEmaxGA(4—3)
qEk――垂直于幕墙平面的分布地震作用标准值(kN/m2);
E动力放大系数,取5.0;
max水平地震影响系数最大值,7度抗震设计时取0.08;
G――幕墙构件(包括板材和框架)的重量(kN);
A——幕墙构件的面积(m2);
――幕墙单元的单位面积重量玻璃、金属幕墙取0.5kN/m2;
石材幕墙取1.0kN/m2;
)
则垂直于幕墙平面的分布水平地震作用为:
qEk=5.0X0.08X0.5=0.2kN/m2(玻璃幕墙与金属幕墙)
qEk=5.0X0.08xi.0=0.4kN/m2(30mm厚石材幕墙)
4.3平行于幕墙平面的集中地震作用,按下式计算:
PEkEmaxG(4—4)
PEk-----平行于幕墙平面的集中地震作用标准值(kN/m2);
动力放大系数,取5.0;
max
水平地震影响系数最大值,7度抗震设计时取0.08;
G-----幕墙单元构件(包括板材和框架)的重量,G0.5bh(KN);
b——幕墙单元构件最大分格宽度;
h-----幕墙单元构件高度;
则平行于幕墙平面的分布水平地震作用为:
PEk=5.0X0.08X0.5Xbh=0.2bh(玻璃幕墙与金属幕墙)
PEk=5.0X0.08X1.0Xbh=0.4bh(30mm厚石材幕墙)
4.4水平荷载及作用效应组合(最不利组合),按下式计算;
SgSgWWSwEeSe
W=1.0,E=0.5
进行强度计算时:
w=1.4,e=1.3,
贝US1.41.0Sw0.51.3Se(4—5)
进行挠度计算时:
W=1.0,E=1.0,
贝USSw0.5Se(4—6)
4.5垂直荷载及作用效应组合(最不利组合),按下式计算;
SGSg
WSw
EeSe
G
=1.2
=1.3
组合系数:
=0,
e=0.5,
贝U:
P=1.2G=1.2X0.5bh=0.6bh(kN)(4—7)
P=1.0G=1.0X0.5bh=0.5bh(kN)(4—8)
荷载与作用的计算结果见表4-1(S用于强度计算,S,用于挠度计算)
第五章框支承玻璃幕墙结构计算
本工程主楼八个面框支承玻璃幕墙风格一致,故可取最不利的典型单元验算。
综合比较,取11〜9轴立面进行验算,荷载位置取大面位置荷载组合效应值。
框支
承玻璃幕墙采用8mm厚单片钢化玻璃,本章分别验算玻璃面板强度和挠度、结构硅酮胶宽度和厚度及立柱、横梁的强度和挠度。
5.1玻璃面板强度和挠度验算
5.1.1强度和挠度计算公式
单片玻璃在垂直于玻璃幕墙平面的风荷载和地震力作用下,玻璃截面最大应力
标准值按下式计算:
6mwka
Ek
Wka
Et4
(Wk
6mqEka
wk
弯曲系数,可由短边与长边边长之比a按表5-1选用;
参数;
折减系数,可由参数按表5-2米用;
E——玻璃弹性模量,取0.72X105N/mm2
四边支承玻璃板的的弯曲系数表5—1
a/b
0.00
0.25
0.33
0.40
0.50
0.55
0.60
0.65
0.1250
0.1230
0.1180
0.1115
0.1000
0.0934
0.0868
0.0804
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
0.0742
0.0683
0.0628
0.0576
0.0528
0.0483
0.0442
折减系数表5—2
<
5.0
10.0
40.0
60.0
80.0
100.0
0.96
0.92
0.78
0.73
0.68
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
>
400.0
0.61
0.57
0.54
0.52
0.51
单片玻璃的跨中挠度按下式计算:
D
Et
12(12)
te=0.953t3t;
式中——在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm);
D――玻璃的刚度(N•mm);
a玻璃的短边边长(mm);
wk风荷载标准值(N/mm2);
――板的挠度系数,按表5-3采用;
折减系数,可按表5-2米用;
E――玻璃弹性模量,取0.72X105N/mm2;
te玻璃的厚度(mm);
-—泊松比,取0.2
四边支承板的挠度系数表5-3
0.20
0.01302
0.01297
0.01282
0.01223
0.01013
0.00940
0.00867
0.00796
0.00727
0.00663
0.00603
0.00547
0.00496
0.00449
0.00406
5.1.2取11〜9轴立面最不利的十九层最大分格为1280X2200mm的玻璃板块进
行验算,若该最不利板块能满足要求,则其余大面玻璃板块均能满足要求。
玻璃选用8mm厚单片钢化玻璃
取建筑标高87.20米处大面风荷载标准值:
标准值:
wk=2.92kN/m2
短边:
a=1280mm
长边:
b=2200mm
由短长边比a/b=0.58,查得弯曲系数=0.08944,挠度系数=0.008962
(1)在垂直于玻璃平面的风荷载和地震力标准值作用下,单片玻璃验算(按四边简支板计算):
该片玻璃所承受风荷载标准值为:
wk=2.92kN/m2
434
Wka2.92101280
=0.8936
—=54=26.6,查表5-2得:
Et40.7210584
风荷载作用下玻璃截面最大应力计算:
wk1
6mwk1a2
32
60.089442.92101280
82
0.8936
=35.8
N/mm2
地震作用下玻璃截面最大应力计算:
60.089440.210312802
t2
0.8936=2.05N/mm
玻璃截面最大应力组合:
1.4wk1.30.5qk=1.4X35.8+1.3X0.5X2.05
=51.5V84.0N/mm2(安全)
(其中,84.0N/mm2为8mm厚单片钢化玻璃大面强度设计值)
(2)挠度验算:
玻璃刚度:
Ete0.72105836
D—22=3.20X106N•mm
12(12)12(10.22)
玻璃挠度:
Wka0.0089622.92101280
=60.8936
D3.20106
=19.6mmV1280/60=21.3mm(满足要求)
5.2玻璃结构硅酮密封胶宽度及厚度计算
结构胶的应力由所受的短期或长期荷载和作用计算,并应分别符合下列条
件:
k1或k1三f1
k2或k2三f2
k1、k1—短期荷载或作用在结构硅酮密封胶中产生的拉应力或
剪应力标准值(N/mm2);
k2、k2—长期荷载或作用在结构硅酮密封胶中产生的拉应力或剪应力标准值(N/mm2);
f1—结构硅酮密封胶短期强度允许值,按0.20N/mm2采用;
—结构硅酮密封胶长期强度允许值,按0.01N/mm2采用<
5.2.1玻璃与铝合金框粘结的结构硅酮密封胶宽度计算:
取11〜9轴立面最不利的十九层分格为1280X2200mm的玻璃板块进行计
算。
(1)在风荷载和水平地震作用下,结构硅酮密封胶的粘结宽度Cs按下式计算:
(k0.5qEk)a
2000f.
Csi—结构硅酮密封胶的粘结宽度(mm);
3K—风荷载标准值(kN/m2);
a—玻璃短边长度(mm);
fi—胶的短期强度允许值,取fi=0.20(N/mm2)<
取建筑标高77.700米处大面风荷载标准值:
Wk=2.92kN/m2
Cs,
(k0皿归=⑵920.50・2)1280=9.7mm
2000fi20000.20
Cs2
qGkab
2000(ab)f2
(2)在玻璃自重作用下,结构硅酮密封胶的粘结宽度Cs按下式计算:
CS2—结构硅酮密封胶的粘结宽度(mm);
qGk—玻璃单位面积重量标准值,
25.6X0.008=0.2048kN/m2;
a、b—玻璃的短边和长边长度(mm);
f2—胶的长期强度允许值,取f2=0.01N/mm2
qGKab
2000(ab)f2
0.204812802200
2000(12802200)0.01
=8.3mm
综上,结构硅酮密封胶粘结宽度取10mm
5.2.2结构硅酮密封胶的粘结厚度按下式计算
ts
s
..
(2)
hg
式中:
ts—结构硅酮胶的粘结厚度(mm)
ps—幕墙玻璃的相对与铝合金框的相对位移量(mm)
结构硅酮胶的变位承受能力(%)
—风荷载标准值作用下主体结构的楼层弹性层间位移角限值hg—玻璃面板高度(mm)
hg=丄2200=2.75mm
800
取3=25%
2.75_
ts—:
=3.7mm
yj0.250x(2+0.250)
故结构胶厚度取6mm满足要求。
探玻璃与铝合金框粘结的结构硅酮密封胶规格为10X6mm。
5.3幕墙立柱计算:
幕墙立柱均按悬挂在主体结构上的拉弯构件设计,立柱处于拉弯状态,不验算其稳定性,仅计算其截面承载力和挠度。
立柱与主体结构的连接点按铰结计算,立柱在分段处采用铝芯套连接,设置伸缩缝,以保证能上下伸缩以适应温差变形。
5.3.1计算公式:
幕墙立柱截面承载力按下式计算:
殳%<
f
12
简支梁按下式计算:
M-qh2
8
双跨连续梁按下式计算:
Mqh2
N垂直何载和作用效应组合(N);
M――在水平荷载组合值作用下立柱弯矩设计值(Nmm);
A立柱净截面面积(mm2);
W在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3);
――塑性发展系数,取1.05;
弯矩系数,由a/h查表5-4求得;
f——强度设计值,铝型材取85.5N/mm2,钢型材取215N/mm2。
5.3.1.2挠度计算:
幕墙立柱在水平荷载和作用效应组合条件下的挠度按下式计算:
中支座最大弯矩M(X
qkh2)
qh4
长跨最大挠度卩0(X10-3-q^)
EI
0.10
-0.09125
3.7973
0.15
-0.07718
3.2056
-0.06500
2.6539
-0.05469
2.0946
0.30
-0.04625
1.6348
0.35
-0.03969
1.2443
7
-0.03500
0.8758
0.45
-0.03218
0.5645
9
-0.03125
0.3128
表5-4
双跨连续梁的弯矩和挠度系数表
a=a/ha---短跨跨度h---双跨连梁总长度
5qkh4
384EI
按简支梁计算:
按双跨连续梁计算:
10
qkh4
挠度允许值,铝型材取取
,钢型材取取
250
qk水平组合荷载的标准值;
o――挠度系数,由a/h查表5-4求得;
h层高(mm);
E——弹性模量,铝型材取0.70xi05N/mm2,钢型材取2.06X
105N/mm2;
I——幕墙立柱截面对x轴(垂直于作用力方向)的惯性矩。
5.3.1.3局部抗压计算:
fa――局部抗压设计值
二二二三三三LJ三三三三三二
上
HE-
图5-2双跨连续梁计算简图
图5-1简支梁计算简图
5.3.2玻璃幕墙立柱验算:
本工程主楼八个面框支承玻璃幕墙风格一致,故可取最不利的典型单元验
综合比较,取11〜9轴立面立柱进行验算。
5.3.2.1四〜十七层(层高3800mm
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 幕墙 结构 计算