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文本内容:
XXXXXXXX隐框玻璃幕墙设计计算书
一、设计计算依据
1、XXXXXXXXXX楼建筑结构施工图
2、规范《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-96;《建筑幕墙》JG 3035-1996;《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-97;《建筑结构荷载规范》GBJ 50009-01;《钢结构设计规范》GBJ 17-
883、工程基本条件
1、地区类别C类
2、基本风压Wo =
0.30 kN/m
23、风力取值按规范要求考虑
4、地震烈度7度,设计基本地震加速度值
0.10g
5、年最大温差80oC
6、建筑结构类型Du/H的限值=1/300
二、设计荷载确定原则:在作用于幕墙上的各种荷载中,主要有风荷载、地震作用、幕墙结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等等在幕墙的节点设计中通过预留一定的间隙,消除了由各种构件和饰面材料热胀冷缩引起的作用效应所以,作用于垂直立面幕墙的荷载主要是风荷载、地震作用,幕墙平面内主要是幕墙结构自重,其中风荷载引起的效应最大在进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时,必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数,即采用其设计值;进行位移和挠度计算时,各分项系数均取
1.0,即采用其标准值
1、风荷载根据规范,垂直于幕墙表面上的风荷载标准值,按下列公式
2.1计算W k = bz ms mz Wo ················
2.1式中: W k ---风荷载标准值 KN/m2; bz---瞬时风压的阵风系数;ms---风荷载体型系数;mz---风荷载高度变化系数,并与建筑的地区类别有关;按《建筑结构荷载规范》GBJ9取值;W o---基本风压 KN/m2按规范要求,进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时,风荷载分项系数应取γw=
1.4,即风荷载设计值为W= γw W k =
1.4W k ··············
2.
22、地震作用幕墙平面外地震作用标准值计算公式如下qEK =bEamax GkA ·················
2.3式中 qEK为垂直幕墙平面的分布水平地震作用; KN/m2bE为地震动力放大系数;amax为水平地震影响系数最大值;GkA为单位面积的幕墙结构自重 KN/m2按规范要求,地震作用的分项系数取γE=
1.3,即地震作用设计值为qE= γE qEK =
1.3 qEK ·············
2.
43、幕墙结构自重按规范要求,幕墙结构自重的分项系数取γG=
1.
24、荷载组合按规范要求对作用于幕墙同一方向上的各种荷载应作最不利组合对垂直立面上的幕墙,其平面外的荷载最不利荷载组合为WK合=
1.0 WK +
0.6 qEK ·············
2.5W合 =
1.0 W +
0.6 qE ·············
2.6其中 WK合为组合荷载的标准值 KN/m2;W合 为组合荷载的设计值 KN/m2
三、立柱计算 立柱一(第一处138系列[标高
45.3mSL-1]根据大厦的建筑结构特点,幕墙立柱悬挂在建筑主体结构上,如图所示综合考虑幕墙标高、幕墙的横向分格宽度、所选立柱型材、楼层高度以及对立柱的固定方式,以下列情况最为不利,须作立柱强度和刚度的校核
1、部位要素该处玻璃幕墙位于主楼,最大计算标高按
45.3 m计,幕墙结构自重Gk/A=500 N/m2,幕墙横向计算分格宽度B=1200 mm
2、力学模型该处每条立柱与主体结构通过钢支座进行连接,最大跨距跨高L=3400mm;采用简支梁力学模型,如图所示
3、荷载确定按该处幕墙横向分格宽度B,取出一个纵向的计算单元,立柱受均布载作用,荷载取最大值标高最高处的值,对C类地区,该处风压高度变化系数为mz=
1.13,阵风系数bz=
1.77根据公式
2.1~
2.6可得 WK=
1.13×2×
1.77×
0.30=
1.2KN/m2取WK =
1.2KN/m2W=
1.4WK=
1.68KN/m2qEk=
3.0×
0.08×500/1000 =
0.12KN/m2qE=
1.3qEK=
0.156KN/m2WK合=
1.0×
1.2+
0.6×
0.12 =
1.272KN/m2W合=
1.0×
1..68+
0.6×
0.156 =
1.7736KN/m2从而,作用于立柱上的线荷载标准值和设计值分别为:qK=1200/1000×
1.072=
1.5264N/mmq=1200/1000×
1.7736=
2.12832N/mm
4、幕墙立柱CDSL-1参数:该处幕墙的立柱的横截面参数如下:横截面主惯性矩 I=4219187 mm4横截面积 A=
1734.749 mm2弯矩作用方向的净截面抵抗矩 W=
58751.5 mm3横截面静矩 Sz=
61454.12 mm3型材壁厚 t=3 mm型材材料为 铝合金6063-T5;强度设计值为 f=
85.5N/mm2;弹性模量为 E=70000 N/mm
25、立柱强度校核根据JGJ102-96幕墙立柱截面最大应力满足smax= NA0 + MgW ≤f式中 smax ¾ 立柱中的最大应力 N/mm2 N ¾ 立柱中的拉力设计值 N A0 ¾ 立柱净截面面积 mm2 M ¾ 立柱弯矩设计值 N.mm g ¾ 塑性发展系数,取为
1.05; W ¾ 弯矩作用方向的净截面抵抗矩;mm3该处立柱跨中弯矩值最大,为M= qL28 ==
3075393.5N.mm立柱承受拉力设计值为N =
1.2GkA×L×B=
1.2×500×3400×1200/1000000=2448 N则 smax=NA0 + MgW =
24481734.749 +
3075393.
51.05×
58751.5 =
51.3N/mm2可见smax ≤ f 所选立柱的强度满足设计要求
6、立柱刚度校核幕墙立柱最大挠度umax = 5qkL4384E.I =5×
1.5264×34004384×70000×4219187 =
8.982mm式中 umax ¾ 立柱最大挠度;mm qk ¾ 立柱承受的标准线荷载;N/mm L ¾ 立柱长度;mm E ¾ 立柱材料的弹性模量;N/mm2 I ¾ 立柱横截面主惯性矩;mm4 根据规范对立柱刚度要求, 立柱的最大允许挠度为[u]=L180 且不大于20mm即, [u]=20 mm 可见, umax≤[u] 所选立柱的刚度满足设计要求
四、横梁计算 [标高
45.3mHL-1]综合考虑横梁所处位置的标高、幕墙的横向分格宽度、所选横梁型材,以下列情况最为不利,须作横梁强度和刚度的校核
1、部位基本参数 该处幕墙位于主楼;最大标高为
45.30m;饰面材料为玻璃,横梁所受到的重力取为GK/A=500 N/m2;横梁的计算长度取B=1200 mm;幕墙的纵向分格高度H= 1800mm
2、力学模型 横梁与立柱相接,相当于两端简支在幕墙平面内,横梁受到饰面板材的重力作用,可视为均布线荷载qG;qG=
1.2 GK/A.H =
1.2×500 ×1800/106=
1.08kN/m在幕墙平面外,横梁受到风压等荷载作用,其受力面积为上左图阴影部分;其中q是阴影面积承受的最大设计线荷载;q=
1.1824kN/m,相应的最大标准线荷载qK=
0.8445 kN/m因此横梁是一个双弯构件
3、幕墙横梁HL-01参数:该处幕墙横梁的横截面参数如下:横截面积 A=
981.1502 mm2横截面X-X惯性矩 IX=
625950.9 mm4横截面X-X最小抵抗矩 WX=
17124.66 mm3横截面Y-Y惯性矩 IY=
341991.9 mm4横截面Y-Y最小抵抗矩 WY=
11398.02 mm3横梁的材料为 铝合金6063-T5其强度设计值为 f=
85.5N/mm2;其弹性模量为 E=70000 N/mm
24、横梁强度校核根据JGJ102-96幕墙横梁截面最大应力满足smax= MXg.WX+ MYg.WY≤f 式中 smax ¾ 横梁中的最大应力 N/mm2MX ¾ 绕X轴幕墙平面内方向的弯矩设计值 N.mmMY ¾ 绕Y轴垂直幕墙平面方向的弯矩设计值 N.mmg ¾ 材料塑性发展系数,取为
1.05;MX= qG.B28 =
1.08×120028 =194400N.mmMY= q.B212 =
1.1824×1200212 =141888N.mm则 smax=MXg.WX+ MYg.WY =
1944001.05×
17124.66 +
1418881.05×
11398.02 =
15.85N/mm2可见smax ≤ f 所选横梁的强度满足设计要求
5、横梁刚度校核该处幕墙横梁最大挠度是umaxY、umaxX二部分的矢量和umaxY = 2qkB4120EIY =2×
0.8445×12004120×70000×
341991.9 =
1.22mm式中 umaxY ¾ 横梁在幕墙平面外的最大挠度;mm qk ¾ 横梁承受的标准线荷载;N/mm B ¾ 横梁长度;mm E ¾ 横梁材料的弹性模量;N/mm2 IY ¾ 横梁横截面主惯性矩对Y-Y轴;mm4 横梁在幕墙平面内由自重引起的挠度umaxX为umaxX = 5qGKB4384EIX =5×
1.2/
1.2×12004384×70000×
625950.9 =
0.618mm从而,横梁的最大挠度为umax =umaxX 2+umaxY2 =
1.222 +
0.6182=
1.36mm 根据规范对横梁的刚度要求, 横梁的最大允许挠度为[u]=B/ 180 ,且不大于20mm即, [u]=
5.5556mm 可见, umax≤[u]所选横梁的刚度满足设计要求
五、玻璃计算 [标高:
45.3m6钢化镀膜玻璃]综合考虑玻璃所处位置的标高、玻璃分格宽度和高度以及玻璃的厚度等因素,以下列情况最为不利,须作玻璃的强度校核该处6钢化镀膜玻璃位于主楼;标高取为
45.3 m;幕墙自重按500N/m2计,垂直于玻璃面的组合荷载设计值为
1.7736 kN/m2,组合荷载标准值为
1.2721kN/m2,所用玻璃长宽尺寸分别为a=1200mm,b=1800mm,玻璃厚度为6mm;玻璃跨中的强度设计值为fg=84 N/mm
21、强度校核玻璃板中最大应力根据《规范》,玻璃在垂直于幕墙平面的风荷载和地震的作用下,其最大应力按下式计算s max =
6.y.W合.a2t2 式中 smax ¾ 玻璃中的最大应力 N/mm2ψ ¾¾ 跨中弯矩系数
0.1046 W合 ¾¾ 组合荷载设计值 kN/m2 a ¾¾ 玻璃短边边长 mm t ¾¾ 玻璃的厚度 mm则smax=
6.y.W合.a2t2 = 6×
0.1046×
1.7736×92021000×62 =
26.17N/mm2可见smax ≤ fg 因此所选玻璃跨中的强度满足设计要求玻璃中部与边缘温度差产生的温度应力,按下式计算s边=
0.
74.E.a.m
1.m
2.m
3.m
4.TC-TS£fg边式中,E¾¾玻璃的弹性模量,取为70000N/mm2;a¾¾玻璃的线膨胀系数,取为
0.00001;m1¾¾阴影系数,取为
1.3;m2¾¾窗帘系数,取为
1.1;m3¾¾玻璃面积系数,取为
1.0604;m4¾¾边缘嵌缝材料温度系数,取为
0.4;TC-TS ¾¾玻璃中间部分与边缘部分的温度差,取为50℃;fg边 ¾¾玻璃边缘强度设计值,为
19.5N/mm2s边=
0.
74.E.a.m
1.m
2.m
3.m
4.TC-TS =
0.74×70000×
0.00001 ×
1.3×
1.1×
1.0604×
0.4×50 =
15.7096N/mm2可见,s边 £fg边因此玻璃由于中央与边缘温差所产生的应力满足设计要求
六、结构胶胶形计算 [标高:
45.3mD.C.983]综合考虑幕墙所处位置的标高、分格宽度和高度等因素,对下列不利处进行结构胶胶形设计胶厚和胶宽该处玻璃幕墙位于主楼,属全隐幕墙;标高为
45.3m;风荷载标准值为WK=
1.272kN/m2年最大温差为DT = 80oC,建筑结构的最大层间变位角为q= 1/267玻璃体积密度按gG=
2.56吨/米3计,线胀系数为a=
0.00001,厚度为t=12mm,垂直安装 ,最大宽高尺寸分别为 1200mm,1800mm采用D.C.983结构胶,结构硅酮密封胶短期强度设计值f1=0 .14N/mm2,结构硅酮密封胶长期强度设计值f2=
0.007N/mm2,结构胶完全固化后在温差效应作用下的最大变位承受能力dT=
0.15,结构胶完全固化后在地震效应作用下的最大变位承受能力dE=
0.
41、胶缝宽度
1、风荷载作用所需胶缝宽度Cs1=WK.短边
2000.f1 =
1.272×12002000×
0.14 =
5.45mm
2、自重作用所需胶缝宽度Cs1=t.gG.a.b
2000.a+b.f2=6×
0.001×10×
2.56×1200×18002000× 1200+1800×
0.007=
5.93 mm取打胶宽度10mm
2、胶缝厚度
1、温度效应作用所需胶缝厚度ts1 =DLdT.2+dT=
1.
620.1×2+0 .15=
3.494mm其中 ts1 ¾¾ 温度效应作用所需打胶厚度 DL ¾¾ 玻璃的相对位移量以长边计DL=L×|a铝-a| × DT =1800×|
0.0000235 -
0.00001| ×80 =
1.62 mm a铝 ¾¾ 为铝材的线膨胀系数
0.
00002352、地震作用所需胶缝厚度ts2 =y.b.qdE.2+dE=
0.6×1800×1/
3000.4×2+
0.4=
3.76 mm其中,y ¾¾ 胶缝变形折减系数取
0.6取打胶厚度为6mm所以,结构胶胶形设计为宽度10mm×厚度6mm
七、幕墙组件的固定块及其间距计算 [标高:
45.3mGJK-01]综合考虑幕墙所处位置的标高、分格尺寸等因素,对下列不利处进行固定块设计计算该处幕墙位于主楼,标高取为
45.3m,幕墙自重按500N/m2计;标准荷载为WK合=
1.272kN/m2;设计荷载为W合=
1.7736k N/m2幕墙组件尺寸为a×b为 1200mm×1800mm固定块为双面的压块,材质为铝合金6063-T5,弹性模量为70000N/mm2,抗弯强度设计值为
85.5N/mm2;尺寸b1×h×t为50mm×42mm×
6.5mm;安装间距不超过d=400mm每个固定块由1个M6的螺栓固定
1、固定块强度校核螺孔中心至固定块受力顶端的距离L=21mm固定块的净截面比A1A0=50 - 1×6 50=
0.88固定块的截面抵抗矩折减系数取h =1固定块的截面惯性矩I= b1 12 .t3 = 50 -1×6 12×
6.53=
1006.9583mm4固定块的截面抵抗矩Wmin=It/
2. h=
1006.9583
6.5/2×1=
309.8333mm3固定块承受荷载的面积为A=a.d2=1000×4252×10-6 =
0.2125m2固定块承受荷载设计值为P=
1.5×A.W合 =
1.5×
0.2125×
1.494×1000=
618.375 N固定块承受荷载标准值为PK=
1.5×A.WK合 =
1.5×
0.2125×
1.272×1000=
409.2 N固定块承受弯矩值为M=
618.375×21=
12985.875N.mm对双面固定块,计算强度时其弯矩值应为单面固定块的二倍,从而M=
25971.75N.mm固定块的最大应力值为s=MWmin =
25971.75
309.8333 =
83.825 N/mm
285.5N/mm2可见固定块的强度满足设计要求
2、固定块刚度校核固定块的最大挠度为u=PK.L
33.E.I =
409.2×2133×70000×
1006.9583 =
0.0166mmL/150=21 /150=
0.14 mm可见固定块的刚度满足设计要求
3、固定块连接螺栓强度校核能承受的最大拉力为N=170×1×p×
4.917524 =
3228.696 NP0 =
1056.756N从而,N P0可见其强度满足设计要求
八、横梁与立柱连接计算 [标高:
84.8mHL-1+CDSL-1]综合考虑幕墙所处位置的标高、分格尺寸等因素,对下列不利处进行横梁与立柱连接强度计算该处幕墙位于主楼,标高为
45.3m,幕墙自重按GK/A=500N/m2计;设计荷载为W合=
1.7736kN/m2幕墙分格宽度B=1200mm,横梁上分格高度H1=1800mm 下分格高度H2=1000mm 立柱材料为铝合金6063-T5,局部壁厚为5mm横梁材料为铝合金6063-T5,局部壁厚为3mm角码材料为铝合金6063-T5,壁厚为4mm角码由2个M6的螺栓与立柱连接,螺栓承受水平和垂直组合剪切力作用
1、荷载计算
1、水平荷载横梁上分格块传到横梁上的力为N1上=W合.B28 =
1.7736×12002×10-38 =
186.75N横梁下分格块传到横梁上的力为N1下=W合.B28 =
1.7736×12002×10-38 =
186.75 N从而,N1= N1上+N1下=
373.5N
2、垂直荷载N2=
1.2×B/2×H1×GK/A=
1.2×1200/2×1800×500×10-6=450N
3、组合荷载N=N12 + N22=
373.52 + 4502=
584.8N
2、与立柱相连接的螺栓个数n1计算,立柱的局部承压校核
1、每个螺栓的承载力NbV =p×
4.917524×120 =
2279.08Nn1=N NbV=
584.8
2279.08 =
0.26个,取n1=2个
2、立柱局部承压能力NbC= n
1. d.t.120=2×6×5×120=7200NN=
670.8679N
3、角码局部承压能力NbC= n
1. d.t.120=2×6×4×120=5760NN=
584.8N可见,横梁与立柱的连接满足设计要求
九、立柱与支座连接计算 [标高:
45.3mCDSL-1+GZ-01]综合考虑幕墙所处位置的标高、分格尺寸等因素,对下列不利处进行立柱与支座连接强度设计计算该处幕墙位于主楼,标高取为
45.3m,幕墙自重按GK/A=500N/m2计;设计荷载为W合=
1.7736k N/m2幕墙分格宽度B=12000mm,立柱长度楼层高度为H=3400mm立柱材料为铝合金6063-T5,局部承压强度为120N/mm2,立柱连接处壁厚t1=5mm支座材料为钢材Q
235.t≤16mm,局部承压强度为320N/mm2,支座壁厚t2=6mm立柱的固定方式为双系点,即立柱左右两侧均与支座连接立柱与支座的连接螺栓2个M12
1、荷载计算水平荷载N1=
1.7736×1200×3400×10-3=
7236.88N垂直荷载N2=
1.2×500×1200×3400×10-6=2448N组合荷载N=
7236.8822 + 24482=
7638.8N
2、螺栓个数计算每个螺栓的承载力NbV=2×p×
10.105624×120 =
19249.75Nn=
6117.9
19249.75 =
0.317个,取2个
3、局部承受能力校核立柱局部承压能力NbC=2×2×12×5×120=28800N
6117.9N支座承局部压能力NbC=2×2×12×6×320=92160N
6117.9N可见立柱与支座的连接设计安全
十、支座计算 [标高:
45.3mGZ-01]综合考虑幕墙所处位置的标高、分格尺寸等因素,对下列不利处进行支座强度设计计算该处幕墙位于主楼,标高取为
45.3m,幕墙自重按Gk/A=500N/m2计;设计荷载为W合=
1.7736k N/m2幕墙分格宽度B=1200mm,立柱长度楼层高度为H=3400mm选用的支座为GZ-01,其材质为钢材Q
235.t≤16mm;支座端部的横截面积A0=1200mm2,横截面抵抗矩Wmin=10000mm3立柱的固定方式为双系点,即立柱左右两侧均与支座连接幕墙立柱连接螺栓的中心离支座端部横截面形心的水平距离d1=250mm,垂直距离d2=0mm
1、荷载计算单独一个支座承受如下荷载水平荷载N= B×H×W合/2 = 1000×3800×10-6 ×
1.494×103/2 =2448N垂直荷载V= B×H×
1.2Gk/A /2 = 1200×3400×10-6 ×
1.2×500 /2 =1224N支座端部横截面所受最大弯矩值为M= N×d2 +V×d1 =2448×0+1224×250 =306000N.mm
2、支座强度校核正应力:s=NA0+M
1.05×Wmin =2448 1200 +
3060001.05×10000 =
32.5009N/mm2f=215 N/mm2组合应力:s合=s2+3×VA2 =
32.50092+3×122412002 =
32.868N/mm
21.1×f=
236.5 N/mm2可见支座的设计安全
十一、支座与埋件连接计算 [标高:
45.3m支座GZ-01]综合考虑幕墙所处位置的标高、分格尺寸等因素,对下列不利处进行支座与埋件连接强度设计计算该处幕墙位于主楼,标高取为
45.3m,幕墙自重按GK/A=500N/m2计;设计荷载为W合=
1.7736kN/m2幕墙分格宽度B=1200mm,楼层高度为H=3400mm立柱的固定方式为双系点,即立柱左右两侧均与支座连接支座材质为钢材Q
235.t≤16mm,与预埋件采用直角焊缝焊接,焊脚高为6mm焊脚高度在计算时乘
0.7,一个支座的焊接焊缝的有效计算横截面积A0=720mm2,抵抗矩Wmin=42000mm3幕墙立柱连接螺栓的中心离支座端部焊缝横截面形心的水平距离d1=250mm,垂直距离d2=0mm
1、荷载计算单独一个支座的焊接焊缝承受如下荷载水平荷载N=B×H×W合/2 =1200×3400×10-6 ×
1.7736×103/2=
3618.1N垂直荷载V= B×H×
1.2GK/A/2=1200×3400×10-6×
1.2×500 /2=1224N焊缝受到的最大弯矩值为M= N×d2 +V×d1 =
3618.1×0+1224×250 =306000N.mm
2、焊缝强度的校核s合= sf bf2+ tf2 = N
1.22×A0 + M
1.22×Wmin2+ VA02 =
3168.
1.
61.22×720+
3060001.22×34002+12247202 =
11.525 N/mm2f=160 N/mm2式中 bf ¾¾
1.22为承受静力荷载和间接承受动力载的结构中,正面角焊缝的强度设计值增大系数;可见焊缝强度满足设计要求
十二、幕墙预埋件计算 [标高:
45.3mYMJ-1]综合考虑幕墙所处位置的标高、分格尺寸、预埋件的埋设位置、砼标号等因素,对下列不利处进行预埋件设计计算该处幕墙位于主楼,使用的砼标号为C30,标高取为
45.3m,幕墙自重按500N/m2计;标准组合荷载为WK合=
1.2721kN/m2;设计组合荷载为W合=
1.7736kN/m2幕墙分格宽度为1200mm,楼层高度为3400mm锚筋选用I级钢筋,锚筋直径10mm,共4根分2层,外层锚筋间距为90mm;锚板为8mm×300mm×150mm的Q235钢板固定立柱的螺栓中心至预埋件锚板形心的水平、垂直距离分别为d1=250mm,d2=0mm
1、受力分析预埋件采用侧埋形式,如图所示垂直剪力为:V= B×H×
1.2GK/A =1200×3400×10-6×
1.2×500 =2448N水平拉力为:N= B×H×W合 =1200×3400×10-6×
1.7736×103 =
7236.288N弯矩为:M=V.d1+N.d2 =2448×250 +
7236.288×0 =612000N.mm
2.锚筋最小截面积计算:当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时预埋件锚筋按下两式计算并应大于其最大值AS=V ar. aV. fY+ N
0.8 ab. fY+M ar. ab. fY.zAS= N
0.8 ab. fY+M
0.4 ar. ab. fY.z式中V¾¾剪力设计值N;N¾¾法向压力设计值N;M¾¾弯矩设计值N.mm;ar ¾¾锚筋层数影响系数;av ¾¾锚筋受剪承载力系数;ab ¾¾锚板弯曲变形折减系数;d¾¾锚筋直径mm;t ¾¾锚板厚度mm;z¾¾外层锚筋中心线之间的距离mm;fc ¾¾混凝土轴心受压强度设计值15N/mm2;fY ¾¾钢筋抗拉强度设计值210N/mm2;锚筋层数影响系数ar =1 ;锚板弯曲变形折减系数ab=
0.6+
0.25td ;=
0.6+
0.25×8 10=
0.8锚筋受剪承载力系数aV
0.7时取
0.7aV=
4.0-
0.08dfcfY=
4.0-
0.08×1015210=
0.8552从而,取aV=.7AS=V ar. aV. fY+ N
0.8 ab. fY+M ar. ab. fY.z=2448 1×
0.7×210+
7236.288
0.8×
0.8×210+612000 1×
0.8×210×90 =
106.22mm2AS= N
0.8 ab. fY+M
0.4 ar. ab. fY.z=
7236.288
0.8×
0.8×210 +612000
0.4×1×
0.8×210×90=
134.81mm2可见,所需锚筋最小截面积为
134.81mm
23.法向压力校核按规范要求法向压力N
0.5fc.A,即
7236.288 N
0.5×15 ×45000 =337500N
4.预埋件锚筋确定选择4f10,锚筋总面积为4×p×1024 =
314.1593mm2
134.81mm2
十三、立柱伸缩缝设计计算立柱材料为铝合金6063-T5立柱在年温差影响下的最大变形量为DL =a.DT.L=
0.0000235×80×3380=
6.3544mm其中,a¾¾ 为铝材的线膨胀系数,
0.0000235;DT¾¾年最大温差80℃;L¾¾ 立柱最大长度3380mm考虑误差为5mm,取立柱伸缩缝为20mm,20-5=15mmDL=
6.3544mm可见伸缩缝适应年温差变化
十四、幕墙铝板板块计算 [标高:
45.3m复合铝板4mm]综合考虑所采用的板材所处位置的标高、板材分格宽度和高度以及板材的厚度等因素,以下列情况最为不利,须对其强度和刚度进行校核该处幕墙饰面材质为复合铝板4mm,位于主楼;标高为
45.3m;幕墙自重按300N/m2计;垂直于板面的组合荷载设计值为 W合=
1.7736kN/m2,组合荷载标准值为WK合=
1.272kN/m2,最大长宽尺寸分别为a= 1200mm,b=1800mm, 板厚度为t=4mm;板的强度设计值为f=34N/mm2,弹性模量为E=40600N/mm2,泊松比v=
0.
251、板的强度和刚度校核
1、板强度校核 板上布置2道横向加强筋,一道竖向加强筋,就板的受力情况可分为D板和E板,D板板中所受到的弯矩值大于E板板中弯矩值;在加强筋处板受到负弯矩作用,在D板和E板相邻处采用其平均负弯矩值来计算LX =600LY =600LXLY =1 m1=
0.032885m01=-
0.07277m02=-
0.066425f1=
0.00237板中受到的最大应力为s中=
6.m
1.W合.L2 t2 =6×
0.032885×
1.7736×
0.001×6002 42 =
13.24N/mm2式中m1 —为D板中最大弯矩系数考虑板大挠度影响应力计算的折减系数h=
0.64,则h值是根据q=W合.L41000E.t4 =
97.79 ,查表得出s中=
14.0085×
0.64=
8.965 N/mm2s中f= 34N/mm2 板在加强筋处的最大应力为s支1=
6.m
01.W合. L 2 t2 =6×
0.07277×
1.772×
0.001×6002 42=
21.36N/mm2式中 m01 —为板在加强筋处的二块D板相交处的最大弯矩系数;考虑板大挠度影响应力计算的折减系数h ,则s支1=
21.36×
0.64=
13.67 N/mm2s支1f=34 N/mm2同理可得s支2=
11.324 N/mm2求s支2 时采用的弯矩系数为m02 —为板在D板和E板相交加强筋处的最大弯矩系数的平均值s支2f=34 N/mm2可见,板的强度满足设计要求
2、板刚度校核D板跨中的挠度u为板中的最大挠度,按下式计算u=f
1. Wk合.L
4.10-3 E.t3/[121-v2] =
0.00237×
1.272×6004 ×10-3 40600×43/[121-.252] =
1.658mm式中,f1¾¾D板中最大挠度系数;考虑板大挠度影响挠度计算的折减系数h=
0.64,则h值是根据q=W K合.a41000E.t4 =
97.79 ,查表得出u =
1.658×
0.64=
1.061mm 板中允许的最大挠度值[u]为板短边的1/100,并且小于30mm;即[u]=
5.88mm可见,u£[u]从而,板中最大挠度满足设计要求
2、加强筋强度和刚度校核选用加强筋材料为铝合金6063-T5,主筋名称为铝通30x45x
2.5,对弯曲中心轴其横截面参数为惯 性 矩 I
94479.16mm4 ;抵抗矩 WMIN
4199.074mm3 ;其弹性模量E70000N/mm2 ;强度设计值f
85.5N/mm2 次筋名称为铝通30x45x1,对弯曲中心轴其横截面参数为惯 性 矩 I25526mm4 ;抵抗矩 WMIN 922mm3 ;其弹性模量E70000N/mm2 ;强度设计值f
85.5N/mm2 加强筋的布置形式板短边中间一道,对板的长边等分布设2道
1、次筋强度和刚度校核次筋受梯形荷载作用次筋强度校核M=W合. LY
24.3 LX2 -LY2 =
1.7736×600×
0.
00124.3×6002 - 6002 =
1064.3N.mms=M
1.05WMIN =
1064.
31.05×922 =
1.09N/mm2f=
85.5 N/mm2 次筋传到主筋上的集中力为:设计值P=W合
4.
2.LX.LY -LY2 =
1.772×
0.
0014.2×600×600-6002 =
159.64N标准值PK=WK合
4.
2.LX.LY -LY2 =
1.272×
0.
0014.2×600×600-6002 =
114.48N‚次筋刚度校核u=WK合. LY
1920.E.I
25.LX4 -
10.LY
2.LX2+LY4 =
2.52×600×
0.0011920×70000×25526 × 25×6004 -10×6002×6002+6004 =
1.0015mmLx 100=
6.2mm,且不超过20mm
2、主筋强度和刚度校核主筋受双三角形荷载和次筋传来的集中力P的作用主筋强度校核M=
14.W合. LY3+P.LY =14 ×
1.7736×
0.001×6003+
159.64×600 =
191558.4N.mms=M
1.05WMIN =
191558.
41.05×
4199.074 =
43.44 N/mm2f=
85.5 N/mm2 ‚主筋刚度校核u=1E.I.
7.WK合. LY564+ PK.LY3 3 =1 70000×
94479.
16.7×
1.272×
0.001×600564 +
114.48×6003 3 =
2.323 mma 100=
11.75mm,且不超过20mm可见,加强筋的强度和刚度满足设计要求
十一、短槽固定式石材板块计算 [标高:
45.3mMU150]综合考虑短槽固定式石材所处位置的标高、石材的宽度和高度以及石材的厚度等因素,以下列情况最为不利,须作设计计算该处石材位于主楼;标高取为
45.3m;采用短勾固定石材每平方米的幕墙自重Gk/A 按800N/m2计,垂直于石材面的组合荷载设计值为
1.7736kN/m2;组合荷载标准值为
1.272kN/m2石材分格宽高分别为936mm,600mm 图中尺寸如下a0=1050mm,¾¾石材边长;a1=180mm,¾¾短勾中心至石材边缘的距离;a =690mm,¾¾石材计算边长;b0=860mm,¾¾石材另一边边长;b =860mm,¾¾石材另一边计算边长;t =25mm,¾¾石材计算厚度;t1=9mm,¾¾石材槽口单侧厚度;t2=4mm,¾¾短勾厚度;b2=60mm,¾¾短勾宽度;h1=20mm,¾¾石材开槽深度;h2=17mm,¾¾短勾插入石材的深度石材的强度等级为MU150,抗弯强度设计值f=
4.7N/mm2;抗剪强度设计值ft=
2.3 N/mm2;弹性模量为10000N/mm2;重量体积密度为
2.7吨/m3;泊松比为.125;线胀系数为
0.000008固定石材的短勾材质为不锈钢;其抗剪强度设计值为fts=120N/mm2由于ba£2,所以石材的受力情况可按四点支承考虑
1、强度校核
1、石材在垂直于幕墙平面的风荷载和地震的作用下,其板中、板边最大应力分别按下式计算s max =
6.y.W合.L2 1000×t2 s max1 =
6.y
1.W合.L2 1000×t2 式中smax ¾¾ 石材板中的最大应力 N/mm2;smax1 ¾¾石材板边缘的最大应力 N/mm2;ψ ¾¾ 板中最大弯矩系数;ψ1 ¾¾ 板板边缘最大弯矩系数;W合¾¾ 组合荷载设计值 kN/m2;L ¾¾ a、b中较大者 mm;t ¾¾ 石材的计算厚度 mm;从而smax=6×
0.1148×
1.7736×8602 1000×252 =
1.4893N/mm2 ≤ fsmax1=6×
0.1436×
1.7736×6002 1000×252 =
0.880N/mm2 ≤ f
2、石材在开槽部位受剪,其剪应力按下式计算tmax石 =
3. W合.a
0.b0
4.n.b
2.t
1. b 式中 tmax石 ¾ 石材中的最大剪应力 N/mm2;n ¾¾ 石材单边短勾数量,为2个;b ¾¾ 石材抗剪调整系数,为
0.83;则t max石 =3×
1.8272×
0.001×936×600 4×2×60×9×
0.83=
0.951N/mm2 ≤ ft因此所选石材的强度满足设计要求
3、短勾承受剪力,其剪应力按下式计算tmax勾 = W合.a
0.b0
2.n.b
2.t
2. b1 式中 tmax勾 ¾ 短勾中的最大剪应力 N/mm2;b1 ¾¾ 短勾抗剪调整系数,为
1.25则t max勾 =
1.7736×
0.001×936×600 2×2×60×4×
1.25=
2.1484N/mm2 ≤ fts因此短勾的强度满足设计要求
2、石材板中、板边最大挠度u、u1分别按下式计算u=Y. W合k.L4E.t3/[121-v2] u1=Y
1. W合k.L4E.t3/[121-v2] 式中,u ¾¾石材板中最大挠度mm;u1 ¾¾石材板边最大挠度mm;Y ¾¾石材板中最大挠度系数;Y1 ¾¾石材板边最大挠度系数;W合k¾¾垂直于石材平面方向的荷载与作用的标准值kN/m2;E ¾¾石材的弹性模量N/mm2 ;v ¾¾石材的泊松比 ;u=.0189×
1.272×10-3×6004 10000×253/[121-
0.1252] =
1.0265mmu1=
0.0158×
1.272×10-3×6004 10000×253/[121-0 .1252] =
0.8581mm石材允许的最大挠度值[u]为石材板短边的1/100,并且小于30mm,即[u]=
6.9 mm可见,uu1£[u]从而,石材最大挠度满足设计要求附录
一、符号说明s ¾¾¾ 截面最大应力设计值f ¾¾¾ 材料强度设计值bZ ¾¾¾ 阵风系数mZ ¾¾¾ 风压高度变化系数mS ¾¾¾ 风荷载体型系数DT ¾¾¾ 年温度变化值fg ¾¾¾ 玻璃强度设计值fa ¾¾¾ 铝合金强度设计值fs ¾¾¾ 钢材强度设计值a ¾¾¾ 材料线膨胀系数E ¾¾¾ 材料弹性模量a ¾¾¾ 玻璃短边边长b ¾¾¾ 玻璃长边边长t ¾¾¾ 玻璃的厚度j ¾¾¾ 弯矩系数Cs ¾¾¾ 结构硅酮密封胶粘结宽度ts ¾¾¾ 结构硅酮密封胶粘结厚度M ¾¾¾ 弯矩设计值Mx ¾¾¾ 绕x轴的弯矩设计值Mx ¾¾¾ 绕y轴的弯矩设计值Wx ¾¾¾ 对x轴的净截面弹性抵抗矩Wy ¾¾¾ 对y轴的净截面弹性抵抗矩g ¾¾¾ 截面塑性发展系数N ¾¾¾ 轴力;拉、压力fc ¾¾¾ 砼轴心受压强度设计值V ¾¾¾ 剪力Wmin ¾¾¾ 净截面弹性抵抗矩W0 ¾¾¾ 基本风压Wk ¾¾¾ 风荷载标准值W ¾¾¾ 风荷载设计值qEk ¾¾¾ 地震荷载标准值qE ¾¾¾ 地震荷载设计值W合K ¾¾¾ 组合荷载标准值W合 ¾¾¾ 组合荷载设计值 附录
二、材料特性铝合金6063-T5的性能 弹性模量70000 MPa 泊松比.33 线胀系数.0000235 重量体积密度
2.7 吨/立方米 抗弯强度设计值
85.5 MPa 抗剪强度设计值
49.6 MPa 综合强度设计值
92.6 MPa 局部承压强度设计值120 MPa铝合金LD31CS的性能 弹性模量70000 MPa 泊松比.33 线胀系数.0000235 重量体积密度
2.7 吨/立方米 抗弯强度设计值
138.3 MPa 抗剪强度设计值
80.2 MPa 综合强度设计值
152.13 MPa 局部承压强度设计值
197.1 MPa钢材Q
235.t≤16mm的性能 抗弯强度设计值215 MPa 抗剪强度设计值170 MPa 综合强度设计值
236.5 MPa 局部承压强度设计值320 MPa玻璃的性能 弹性模量70000 MPa 泊松比.2 线胀系数.00001 重量体积密度
2.56 吨/立方米 6mm玻璃的强度设计值 大面抗弯强度设计值28 MPa 边缘抗弯强度设计值
19.5 MPaM12螺栓/螺钉的性能 抗拉强度设计值170 MPa 抗剪强度设计值120 MPaM6螺栓/螺钉的性能 抗拉强度设计值170 MPa 抗剪强度设计值120 MPa直角焊缝的强度设计值160 MPaI级锚筋的抗拉强度设计值210 MPa。