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伊戈尔幕墙工程全隐框玻璃幕墙设计计算书设计校对审核批准广东启源建筑工程设计院有限公司二〇一一年五月十九日目录TOC\f\h\z\t标题21标题321计算引用的规范、标准及资料
11.1幕墙设计规范
11.2建筑设计规范
11.3铝材规范
21.4金属板及石材规范
21.5玻璃规范
21.6钢材规范
31.7胶类及密封材料规范
31.8门窗及五金件规范
41.9相关物理性能等级测试方法
51.10《建筑结构静力计算手册》第二版
51.11土建图纸52基本参数
52.1幕墙所在地区
52.2地面粗糙度分类等级
62.3抗震设防63幕墙承受荷载计算
63.1风荷载标准值的计算方法
63.2计算支撑结构时的风荷载标准值
73.3计算面板材料时的风荷载标准值
83.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值
83.5作用效应组合84幕墙立柱计算
94.1立柱型材选材计算
94.2确定材料的截面参数
104.3选用立柱型材的截面特性
114.4立柱的抗弯强度计算
124.5立柱的挠度计算
124.6立柱的抗剪计算135幕墙横梁计算
135.1横梁型材选材计算
145.2确定材料的截面参数
155.3选用横梁型材的截面特性
165.4幕墙横梁的抗弯强度计算
175.5横梁的挠度计算
175.6横梁的抗剪计算186玻璃板块的选用与校核
196.1玻璃板块荷载计算
196.2玻璃的强度计算
206.3玻璃最大挠度校核217连接件计算
217.1横梁与角码间连接
227.2角码与立柱连接
237.3立柱与主结构连接248幕墙埋件计算后锚固结构
258.1荷载标准值计算
268.2锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算
268.3群锚受剪内力计算
278.4锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算
278.5混凝土锥体受拉破坏承载力计算
288.6混凝土劈裂破坏承载力计算
308.7锚栓钢材受剪破坏承载力计算
318.8混凝土楔形体受剪破坏承载力计算
328.9混凝土剪撬破坏承载能力计算
338.10拉剪复合受力承载力计算339幕墙焊缝计算
349.1受力分析
349.2焊缝特性参数计算
349.3焊缝校核计算3510全隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算
3510.1结构硅酮密封胶的宽度计算
3510.2结构硅酮密封胶粘接厚度的计算
3610.3结构胶设计总结
3610.4立柱连接伸缩缝计算
3710.5耐侯胶胶缝计算3711幕墙板块压板计算
3711.1压板的弯矩设计值计算
3711.2压板的应力计算
3811.3螺栓抗拉强度验算3812附录常用材料的力学及其它物理性能39全隐框玻璃幕墙设计计算书11计算引用的规范、标准及资料
11.1幕墙设计规范《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS10198《建筑幕墙》GB/T21086-2007《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《小单元建筑幕墙》JG/T216-
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5237.3-2008《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB
5237.4-2008《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB
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200311.4金属板及石材规范《干挂饰面石材及其金属挂件》JC
830.
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200211.10《建筑结构静力计算手册》第二版
11.11土建图纸12基本参数
12.1幕墙所在地区顺德地区;
12.2地面粗糙度分类等级幕墙属于外围护构件,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;C类指有密集建筑群的城市市区;D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区;依照上面分类标准,本工程按B类地形考虑
12.3抗震设防按《建筑工程抗震设防分类标准》,建筑工程应分为以下四个抗震设防类别
1.特殊设防类指使用上有特殊设施,涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果,需要进行特殊设防的建筑,简称甲类;
2.重点设防类指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑,简称乙类;
3.标准设防类指大量的除
1、
2、4款以外按标准要求进行设防的建筑,简称丙类;
4.适度设防类指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害,允许在一定条件下适度降低要求的建筑,简称丁类;在维护结构抗震设计计算中
1.特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用;
2.重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施,同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用;
3.标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用;
4.适度设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用;根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-20012008版,顺德地区地震基本烈度为7度,地震动峰值加速度为
0.1g,由于本工程是标准设防类,因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取,也就是取αmax=
0.08;13幕墙承受荷载计算
13.1风荷载标准值的计算方法幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范GB50009-20012006年版计算wk=βgzμzμs1w0……
7.
1.1-2[GB50009-20012006年版]上式中wk作用在幕墙上的风荷载标准值MPa;Z计算点标高23m;βgz瞬时风压的阵风系数;根据不同场地类型按以下公式计算高度不足5m按5m计算βgz=K1+2μf其中K为地面粗糙度调整系数,μf为脉动系数A类场地βgz=
0.92×1+2μf其中μf=
0.387×Z/10-
0.12B类场地βgz=
0.89×1+2μf其中μf=
0.5Z/10-
0.16C类场地βgz=
0.85×1+2μf其中μf=
0.734Z/10-
0.22D类场地βgz=
0.80×1+2μf其中μf=
1.2248Z/10-
0.3对于B类地形,23m高度处瞬时风压的阵风系数βgz=
0.89×1+2×
0.5Z/10-
0.16=
1.669μz风压高度变化系数;根据不同场地类型按以下公式计算A类场地μz=
1.379×Z/
100.24当Z300m时,取Z=300m,当Z5m时,取Z=5m;B类场地μz=Z/
100.32当Z350m时,取Z=350m,当Z10m时,取Z=10m;C类场地μz=
0.616×Z/
100.44当Z400m时,取Z=400m,当Z15m时,取Z=15m;D类场地μz=
0.318×Z/
100.60当Z450m时,取Z=450m,当Z30m时,取Z=30m;对于B类地形,23m高度处风压高度变化系数μz=
1.000×Z/
100.32=
1.3054μs1局部风压体型系数;按《建筑结构荷载规范》GB50009-20012006年版第
7.
3.3条验算围护构件及其连接的强度时,可按下列规定采用局部风压体型系数μs1
一、外表面
1.正压区按表
7.
3.1采用;
2.负压区-对墙面,取-
1.0-对墙角边,取-
1.8
二、内表面对封闭式建筑物,按表面风压的正负情况取-
0.2或
0.2本计算点为大面位置按JGJ102-2003第
5.
3.2条文说明风荷载在建筑物表面分布是不均匀的,在檐口附近、边角部位较大根据风洞试验结果和国外的有关资料,在上述区域风吸力系数可取-
1.8,其余墙面可考虑-
1.0,由于维护结构有开启的可能,所以还应考虑室内压-
0.2对无开启的结构,《建筑结构荷载规范》条文说明第
7.
3.3条指出“对封闭建筑物,考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙,以及机械通风等因素,室内可能存在正负不同的气压,参照国外规范,大多取±
0.2-
0.25的压力系数,现取±
0.2”即不论有无开启扇,均要考虑内表面的局部体型系数另注上述的局部体型系数μs11是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况,当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时,局部风压体型系数μs110可乘以折减系数
0.8,当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时,局部风压体型系数μs1A可按面积的对数线性插值,即μs1A=μs11+[μs110-μs11]logA在上式中当A≥10m2时取A=10m2;当A≤1m2时取A=1m2;w0基本风压值MPa,根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2001附表D.4全国基本风压分布图中数值采用,但不小于
0.3KN/m2,按重现期50年,顺德地区取
0.00055MPa;
13.2计算支撑结构时的风荷载标准值计算支撑结构时的构件从属面积A=
1.47×
4.6=
6.762m2LogA=
0.83μs1A=μs11+[μs110-μs11]logA=
0.834μs1=
0.834+
0.2=
1.034wk=βgzμzμs1w0=
1.669×
1.3054×
1.034×
0.00055=
0.001239MPa
13.3计算面板材料时的风荷载标准值计算面板材料时的构件从属面积A=
1.47×
1.56=
2.2932m2LogA=
0.36μs1A=μs11+[μs110-μs11]logA=
0.928μs1=
0.928+
0.2=
1.128wk=βgzμzμs1w0=
1.669×
1.3054×
1.128×
0.00055=
0.001352MPa
13.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEAk=βEαmaxGk/A……
5.
3.4[JGJ102-2003]qEAk垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值MPa;βE动力放大系数取
5.0;αmax水平地震影响系数最大值,取
0.08;Gk幕墙构件的重力荷载标准值N;A幕墙构件的面积mm2;
13.5作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……
5.
4.1[JGJ102-2003]上式中S作用效应组合的设计值;SGk重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值;Swk、SEk分别为风荷载,地震作用作为可变荷载产生的效应标准值;γG、γw、γE各效应的分项系数;ψw、ψE分别为风荷载,地震作用效应的组合系数上面的γG、γw、γE为分项系数,按
5.
4.
2、
5.
4.
3、
5.
4.4[JGJ102-2003]规定如下进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时重力荷载γG
1.2;风荷载γw
1.4;地震作用γE
1.3;进行挠度计算时;重力荷载γG
1.0;风荷载γw
1.0;地震作用可不做组合考虑;上式中,风荷载的组合系数ψw为
1.0;地震作用的组合系数ψE为
0.5;14幕墙立柱计算基本参数1计算点标高23m;2力学模型双跨梁;3立柱跨度L=4600mm,短跨长L1=550mm,长跨长L2=4050mm;4立柱左分格宽1470mm;立柱右分格宽1470mm;5立柱计算间距B=1470mm;6板块配置单片玻璃6mm;7立柱材质6063-T5;8安装方式偏心受拉;本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算,受力模型如下
14.1立柱型材选材计算1风荷载作用的线荷载集度按矩形分布qwk风荷载线分布最大荷载集度标准值N/mm;wk风荷载标准值MPa;B幕墙立柱计算间距mm;qwk=wkB=
0.001239×1470=
1.821N/mmqw风荷载线分布最大荷载集度设计值N/mm;qw=
1.4qwk=
1.4×
1.821=
2.549N/mm2水平地震作用线荷载集度按矩形分布qEAk垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值MPa;βE动力放大系数,取
5.0;αmax水平地震影响系数最大值,取
0.08;Gk幕墙构件的重力荷载标准值N,含面板和框架;A幕墙平面面积mm2;qEAk=βEαmaxG/A……
5.
3.4[JGJ102-2003]=5×
0.08×
0.0004=
0.00016MPaqEk水平地震作用线荷载集度标准值N/mm;B幕墙立柱计算间距mm;qEk=qEAkB=
0.00016×1470=
0.235N/mmqE水平地震作用线荷载集度设计值N/mm;qE=
1.3qEk=
1.3×
0.235=
0.306N/mm3幕墙受荷载集度组合用于强度计算时,采用Sw+
0.5SE设计值组合……
5.
4.1[JGJ102-2003]q=qw+
0.5qE=
2.549+
0.5×
0.306=
2.702N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值……
5.
4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=
1.821N/mm4求支座反力R1及最大弯矩由双跨梁弯矩图可知,两支点0,2处弯矩为零,中支点弯矩最大为M1,而在均布荷载作用下,最大挠度在长跨内出现M1中支座弯矩N·mm;R1中支座反力N;M1=-qL13+L23/8L=-
2.702×5503+40503/8/4600=-
4889775.625N·mmR1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2=
2.702×550/2--
4889775.625/550+
2.702×4050/2--
4889775.625/4050=
16312.453N
14.2确定材料的截面参数1截面的型材惯性矩要求k2=0k1=4M1/qL22=4×
4889775.625/
2.702×40502=
0.441查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明x0=A/4+2R1/3cosθ+240其中A=2+k1-k2=
2.441R=A/42-k1/23/2=
0.059θ=1/3arccosA3-12k1A-81-2k1-k2/64R=
26.537x0=A/4+2R1/3cosθ+240=
2.441/4+2×
0.0591/3cos
26.537+240=
0.563λ=x01-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03=
0.1506代入dflim=λqkL24/24EIxmin上式中dflim按规范要求,立柱的挠度限值mm;qk风荷载线荷载集度标准值N/mm;L2长跨长度mm;E型材的弹性模量MPa,对6063-T5取70000MPa;Ixmin材料需满足的绕X轴最小惯性矩mm4;L2/180=4050/180=
22.5按[
5.
1.
1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定,对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制)当跨距≤4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm;当跨距>4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;对本例取dflim=20mm代入上式Ixmin=λqkL24/24Edflim=
0.1506×
1.821×40504/24/70000/20=
2195916.051mm42截面的型材抵抗矩要求Wnx立柱净截面抵抗矩预选值mm3;Mx弯矩组合设计值即M1N·mm;γ塑性发展系数对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范取
1.05;对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,取
1.00;fa型材抗弯强度设计值MPa,对6063-T5取90;Wnx=Mx/γfa=
4889775.625/
1.00/90=
54330.84mm
314.3选用立柱型材的截面特性按上一项计算结果选用型材号XHQ138-01型材的抗弯强度设计值90MPa型材的抗剪强度设计值τa=55MPa型材弹性模量E=70000MPa绕X轴惯性矩Ix=4565390mm4绕Y轴惯性矩Iy=1309500mm4绕X轴净截面抵抗矩Wnx1=63422mm3绕X轴净截面抵抗矩Wnx2=69157mm3型材净截面面积An=
1716.22mm2型材线密度γg=
0.046338N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度t=6mm型材受力面对中性轴的面积矩Sx=40352mm3塑性发展系数γ=
1.
0014.4立柱的抗弯强度计算1立柱轴向拉力设计值Nk立柱轴向拉力标准值N;qGAk幕墙单位面积的自重标准值MPa;A立柱单元的面积mm2;B幕墙立柱计算间距mm;L立柱跨度mm;Nk=qGAkA=qGAkBL=
0.0004×1470×4600=
2704.8NN立柱轴向拉力设计值N;N=
1.2Nk=
1.2×
2704.8=
3245.76N2抗弯强度校核按双跨梁受拉立柱强度公式,应满足N/An+Mx/γWnx≤fa……
6.
3.7[JGJ102-2003]上式中N立柱轴力设计值N;Mx立柱弯矩设计值N·mm;An立柱净截面面积mm2;Wnx在弯矩作用方向的净截面抵抗矩mm3;γ塑性发展系数对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范取
1.05;对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,取
1.00;fa型材的抗弯强度设计值,取90MPa;则N/An+Mx/γWnx=
3245.76/
1716.22+
4889775.625/
1.00/63422=
78.99MPa≤90MPa立柱抗弯强度满足要求
14.5立柱的挠度计算因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的,所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值,挠度就满足要求实际选用的型材惯性矩为Ix=4565390mm4预选值为Ixmin=
2195916.051mm4实际挠度计算值为df=λqkL24/24EIx=
0.1506×
1.821×40504/24/70000/4565390=
9.62mm而dflim=20mm所以,立柱挠度满足规范要求
14.6立柱的抗剪计算校核依据τmax≤τa=55MPa立柱的抗剪强度设计值1求中支座剪力设计值采用Vw+
0.5VE组合Vw1左=-qL1/2-M1/L1=-
2.702×550/2--
4889775.625/550=-
9633.551NVw1右=qL2/2-M1/L2=
2.702×4050/2--
4889775.625/4050=
6678.902N取V=
9633.551N2立柱剪应力τmax立柱最大剪应力MPa;V立柱所受剪力N;Sx立柱型材受力面对中性轴的面积矩mm3;Ix立柱型材截面惯性矩mm4;t型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度mm;τmax=VSx/Ixt=
9633.551×40352/4565390/6=
14.191MPa
14.191MPa≤55MPa立柱抗剪强度满足要求!15幕墙横梁计算基本参数1计算点标高23m;2横梁跨度B=1470mm;3横梁上分格高1560mm;横梁下分格高1560mm;4横梁计算间距H=1560mm;5力学模型三角荷载简支梁;6板块配置单片玻璃6mm;7横梁材质6063-T5;因为B≤H,所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算,受力模型如下
15.1横梁型材选材计算1横梁在风荷载作用下的线荷载集度按三角形分布qwk风荷载线分布最大荷载集度标准值N/mm;wk风荷载标准值MPa;B横梁跨度mm;qwk=wkB=
0.001239×1470=
1.821N/mmqw风荷载线分布最大荷载集度设计值N/mm;qw=
1.4qwk=
1.4×
1.821=
2.549N/mm2垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度按三角形分布qEAk垂直于幕墙平面的分布水平地震作用MPa;βE动力放大系数,取
5.0;αmax水平地震影响系数最大值,取
0.08;Gk幕墙构件的重力荷载标准值N,主要指面板组件;A幕墙平面面积mm2;qEAk=βEαmaxGk/A……
5.
3.4[JGJ102-2003]=
5.0×
0.08×
0.0003=
0.00012MPaqEk横梁受水平地震作用线荷载集度标准值N/mm;B横梁跨度mm;qEk=qEAkB=
0.00012×1470=
0.176N/mmqE横梁受水平地震作用线荷载集度设计值N/mm;qE=
1.3qEk=
1.3×
0.176=
0.229N/mm3幕墙横梁受荷载集度组合用于强度计算时,采用Sw+
0.5SE设计值组合……
5.
4.1[JGJ102-2003]q=qw+
0.5qE=
2.549+
0.5×
0.229=
2.664N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值……
5.
4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=
1.821N/mm4横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值按三角形分布My横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值N·mm;Mw风荷载作用下横梁产生的弯矩N·mm;ME地震作用下横梁产生的弯矩N·mm;B横梁跨度mm;Mw=qwB2/12ME=qEB2/12采用Sw+
0.5SE组合My=Mw+
0.5ME=qB2/12=
2.664×14702/12=
479719.8N·mm5横梁在自重荷载作用下的弯矩值按矩形分布Gk横梁自重线荷载标准值N/mm;H1横梁自重荷载作用高度mm,对挂式结构取横梁下分格高,对非挂式结构取横梁上分格高;Gk=
0.0003×H1=
0.0003×1560=
0.468N/mmG横梁自重线荷载设计值N/mm;G=
1.2Gk=
1.2×
0.468=
0.562N/mmMx横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值N·mm;B横梁跨度mm;Mx=GB2/8=
0.562×14702/8=
151803.225N·mm
15.2确定材料的截面参数1横梁抵抗矩预选Wnx绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值mm3;Wny绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值mm3;Mx横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值N·mm;My风荷载及地震作用弯矩组合设计值N·mm;γx,γy塑性发展系数对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范均取
1.05;对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,均取
1.00;fa型材抗弯强度设计值MPa,对6063-T5取90;按下面公式计算Wnx=Mx/γxfa=
151803.225/
1.00/90=
1686.702mm3Wny=My/γyfa=
479719.8/
1.00/90=
5330.22mm32横梁惯性矩预选df1lim按规范要求,横梁在水平力标准值作用下的挠度限值mm;df2lim按规范要求,横梁在自重力标准值作用下的挠度限值mm;B横梁跨度mm;按相关规范,钢材横梁的相对挠度不应大于L/250,铝材横梁的相对挠度不应大于L/180;《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定按[
5.
1.
1.2],对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制)当跨距≤4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm;当跨距>4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;按[
5.
1.9,b],自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500,并且不应大于3mm;B/180=1470/180=
8.167mmB/500=1470/500=
2.94mm对本例取df1lim=
8.167mmdf2lim=
2.94mmqk风荷载作用线荷载集度标准值N/mm;E型材的弹性模量MPa,对6063-T5取70000MPa;Iymin绕Y轴最小惯性矩mm4;B横梁跨度mm;df1lim=qkB4/120EIymin……受风荷载与地震作用的挠度计算Iymin=qkB4/120Edf1lim=
1.821×14704/120/70000/
8.167=
123947.406mm4Ixmin绕X轴最小惯性矩mm4;Gk横梁自重线荷载标准值N/mm;df2lim=5GkB4/384EIxmin……自重作用下产生的挠度计算Ixmin=5GkB4/384Edf2lim=5×
0.468×14704/384/70000/
2.94=
138263.836mm
415.3选用横梁型材的截面特性按照上面的预选结果选取型材选用型材号XHQ138-03A型材抗弯强度设计值90MPa型材抗剪强度设计值55MPa型材弹性模量E=70000MPa绕X轴惯性矩Ix=312720mm4绕Y轴惯性矩Iy=321330mm4绕X轴净截面抵抗矩Wnx1=9969mm3绕X轴净截面抵抗矩Wnx2=7696mm3绕Y轴净截面抵抗矩Wny1=12094mm3绕Y轴净截面抵抗矩Wny2=11302mm3型材净截面面积An=
712.667mm2型材线密度γg=
0.019242N/mm横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚t=3mm横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度tx=6mm横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度ty=6mm型材受力面对中性轴的面积矩绕X轴Sx=6331mm3型材受力面对中性轴的面积矩绕Y轴Sy=6908mm3塑性发展系数γx=γy=
1.
0015.4幕墙横梁的抗弯强度计算按横梁抗弯强度计算公式,应满足Mx/γxWnx+My/γyWny≤fa……
6.
2.4[JGJ102-2003]上式中Mx横梁绕X轴方向幕墙平面内方向的弯矩设计值N·mm;My横梁绕Y轴方向垂直于幕墙平面方向的弯矩设计值N·mm;Wnx横梁绕X轴方向幕墙平面内方向的净截面抵抗矩mm3;Wny横梁绕Y轴方向垂直于幕墙平面方向的净截面抵抗矩mm3;γx,γy塑性发展系数对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范取
1.05;对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,取
1.00;fa型材的抗弯强度设计值,取90MPa采用SG+Sw+
0.5SE组合,则Mx/γxWnx+My/γyWny=
151803.225/
1.00/7696+
479719.8/
1.00/11302=
62.171MPa≤90MPa横梁抗弯强度满足要求
15.5横梁的挠度计算因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的,所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值,挠度就满足要求实际选用的型材惯性矩为Ix=312720mm4Iy=321330mm4预选值为Ixmin=
138263.836mm4Iymin=
123947.406mm4横梁挠度的实际计算值如下df1=qkB4/120EIy=
1.821×14704/120/70000/321330=
3.15mmdf2=5GkB4/384EIx=5×
0.468×14704/384/70000/312720=
1.3mmdf1lim=
8.167mmdf2lim=
2.94mm所以,横梁挠度满足规范要求
15.6横梁的抗剪计算校核依据τmax≤τa=55MPa型材的抗剪强度设计值1Vwk风荷载作用下剪力标准值N Vwk=qwkB/4=
1.821×1470/4=
669.218N2Vw风荷载作用下剪力设计值N Vw=
1.4Vwk=
1.4×
669.218=
936.905N3VEk地震作用下剪力标准值N VEk=qEkB/4=
0.176×1470/4=
64.68N4VE地震作用下剪力设计值N VE=
1.3VEk=
1.3×
64.68=
84.084N5Vx水平总剪力N;Vx横梁受水平总剪力N采用Vw+
0.5VE组合Vx=Vw+
0.5VE=
936.905+
0.5×
84.084=
978.947N6Vy垂直总剪力N Vy=
1.2×
0.0003×BH1/2=
1.2×
0.0003×1470×1560/2=
412.776N7横梁剪应力校核τx横梁水平方向剪应力MPa;Vx横梁水平总剪力N;Sy横梁型材受力面对中性轴的面积矩mm3绕Y轴;Iy横梁型材截面惯性矩mm4;ty横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度mm;τx=VxSy/Iyty……
6.
2.5[JGJ102-2003]=
978.947×6908/321330/6=
3.508MPa
3.508MPa≤55MPaτy横梁垂直方向剪应力MPa;Vy横梁垂直总剪力N;Sx横梁型材受力面对中性轴的面积矩mm3绕X轴;Ix横梁型材截面惯性矩mm4;tx横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度mm;τy=VySx/Ixtx……
6.
2.5[JGJ102-2003]=
412.776×6331/312720/6=
1.393MPa
1.393MPa≤55MPa横梁抗剪强度能满足!16玻璃板块的选用与校核基本参数1计算点标高23m;2玻璃板尺寸宽×高=B×H=1470mm×1560mm;3玻璃配置单片玻璃,钢化玻璃6mm;模型简图为
16.1玻璃板块荷载计算1玻璃板块自重GAk玻璃板块单位面积自重仅指玻璃MPa;t玻璃板块厚度mm;γg玻璃的体积密度N/mm3;GAk=γgt=
0.0000256×6=
0.000154MPa2垂直于板块平面的分布水平地震作用qEAk垂直于板块平面的分布水平地震作用MPa;βE动力放大系数,取
5.0;αmax水平地震影响系数最大值,取
0.08;GAk玻璃单位面积自重MPa;qEAk=βEαmaxGAk=
5.0×
0.08×
0.000154=
0.000062MPa3作用在玻璃上的风荷载及地震作用荷载组合用于强度计算时,采用Sw+
0.5SE设计值组合……
5.
4.1[JGJ102-2003]q=
1.4wk+
0.5×
1.3qEAk=
1.4×
0.001352+
0.5×
1.3×
0.000062=
0.001933MPaSw+
0.5SE标准值组合为qk=wk+
0.5×qEAk=
0.001352+
0.5×
0.000062=
0.001383MPa用于挠度计算时,采用Sw标准值……
5.
4.1[JGJ102-2003]wk=
0.001352MPa
16.2玻璃的强度计算校核依据σ≤[fg]θ玻璃的计算参数;η玻璃的折减系数;qk作用在玻璃上的荷载组合标准值MPa;a分格短边长度mm;E玻璃的弹性模量MPa;t玻璃厚度mm;θ=qka4/Et4……
6.
1.2-3[JGJ102-2003]=
0.001383×14704/72000/64=
69.208按系数θ,查表
6.
1.2-2[JGJ102-2003],η=
0.757;σ玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值MPa;q作用在板块玻璃上的荷载组合设计值MPa;a玻璃短边边长mm;b玻璃长边边长mm;t玻璃厚度mm;m玻璃弯矩系数,按边长比a/b查表
6.
1.2-1[JGJ102-2003]得m=
0.049;σ=6mqa2η/t2……
6.
1.2[JGJ102-2003]=6×
0.049×
0.001933×14702×
0.757/62=
25.823MPa
25.823MPa≤fg=84MPa钢化玻璃玻璃的强度满足要求!
16.3玻璃最大挠度校核校核依据df=ημwka4/D≤dflim……
6.
1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中df玻璃板挠度计算值mm;η玻璃挠度的折减系数,按θ=wka4/Et4查表,为
0.761;μ玻璃挠度系数,按边长比a/b查表
6.
1.3[JGJ102-2003]得μ=
0.00456;wk风荷载标准值MPaa玻璃板块短边尺寸mm;D玻璃的弯曲刚度N·mm;dflim许用挠度,取短边长的1/60,为
24.5mm;其中D=Et3/121-υ2……
6.
1.3-1[JGJ102-2003]上式中E玻璃的弹性模量MPa;t玻璃的厚度mm;υ玻璃材料泊松比,为
0.2;D=Et3/121-υ2=72000×63/12×1-
0.22=1350000N·mmdf=ημwka4/D=
0.761×
0.00456×
0.001352×14704/1350000=
16.228mm
16.228mm≤dflim=
24.5mm钢化玻璃玻璃的挠度能满足要求!17连接件计算基本参数1计算点标高23m;2立柱计算间距B1=1470mm;3横梁计算分格尺寸宽×高=B×H=1470mm×1560mm;4幕墙立柱跨度L=4600mm,短跨L1=550mm,长跨L2=4050mm;5板块配置单片玻璃;6龙骨材质立柱为6063-T5;横梁为6063-T5;7立柱与主体连接钢角码壁厚6mm;8立柱与主体连接螺栓公称直径12mm;9立柱与横梁连接处铝角码厚度5mm;10横梁与角码连接螺栓公称直径5mm;11立柱与角码连接螺栓公称直径5mm;12立柱受力模型双跨;13连接形式螺栓连接;因为B≤H,所以本处幕墙横梁按三角形荷载模型进行设计计算
17.1横梁与角码间连接1风荷载作用下横梁剪力设计值按三角形分布Vw=
1.4wkB2/4=
1.4×
0.001239×14702/4=
937.074N2地震作用下横梁剪力标准值按三角形分布VEk=βEαmaxGk/A×B2/4=
5.0×
0.08×
0.0003×14702/4=
64.827N3地震作用下横梁剪力设计值VE=
1.3VEk=
1.3×
64.827=
84.275N4连接部位总剪力N1采用Sw+
0.5SE组合N1=Vw+
0.5VE=
937.074+
0.5×
84.275=
979.212N5连接螺栓计算Nv1b螺栓受剪承载能力设计值N;nv1剪切面数取1;d螺栓杆直径5mm;fv1b螺栓连接的抗剪强度设计值,对普通碳钢(C级)取140MPa;Nv1b=nv1πd2fv1b/4=1×
3.14×52×140/4=
2747.5NNnum1螺栓个数Nnum1=N1/Nv1b=
979.212/
2747.5=
0.356个实际取2个6连接部位横梁型材壁抗承压能力计算Nc1连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力设计值N;Nnum1横梁与角码连接螺栓数量2个;d螺栓公称直径5mm;t1连接部位横梁壁厚3mm;fc1型材抗压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc1=Nnum1dt1fc1=2×5×3×185=5550N5550N≥
979.212N强度可以满足!
17.2角码与立柱连接1自重荷载计算N2k自重荷载标准值N B横梁宽度mm;Hg横梁受自重荷载分格高mm;N2k=
0.0003×B×Hg/2=
0.0003×1470×1560/2=
343.98NN2自重荷载N N2=
1.2×N2k=
1.2×
343.98=
412.776N2连接处组合荷载N采用SG+Sw+
0.5SEN=N12+N221/2=
979.2122+
412.
77620.5=
1062.657N3连接处螺栓强度计算Nv2b螺栓受剪承载能力设计值N;nv2剪切面数取1;d螺栓杆直径5mm;fv2b螺栓连接的抗剪强度设计值,对普通碳钢(C级)取140MPa;Nv2b=nv2πd2fv2b/4=1×
3.14×52×140/4=
2747.5NNnum2螺栓个数Nnum2=N/Nv2b=
1062.657/
2747.5=
0.387个实际取2个4连接部位立柱型材壁抗承压能力计算Nc2连接部位幕墙立柱型材壁抗承压能力设计值N;Nnum2连接处螺栓个数;d螺栓公称直径5mm;t2连接部位立柱壁厚3mm;fc2型材的承压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc2=Nnum2dt2fc2=2×5×3×185=5550N5550N≥
1062.657N强度可以满足!5连接部位铝角码壁抗承压能力计算Nc3连接部位幕墙铝角码壁抗承压能力设计值N;Nnum2连接处螺栓个数;d螺栓公称直径5mm;t3角码壁厚5mm;fc3型材的承压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc3=Nnum2dt3fc3=2×5×5×185=9250N9250N≥
1062.657N强度可以满足!
17.3立柱与主结构连接1连接处水平剪切总力计算对双跨梁,中支座反力R1,即为立柱连接处最大水平剪切总力qw风荷载线分布集度设计值N/mm;qw=
1.4wkB1=
1.4×
0.001239×1470=
2.55N/mmqE地震作用线分布集度设计值N/mm;qE=
1.3βEαmaxGk/A×B1=
1.3×
5.0×
0.08×
0.0004×1470=
0.306N/mm采用Sw+
0.5SE组合q=qw+
0.5×qE=
2.55+
0.5×
0.306=
2.703N/mmN1连接处水平剪切总力N;R1中支座反力N;N1=R1=qLL12+3L1L2+L22/8L1L2=
2.703×4600×5502+3×550×4050+40502/8/550/4050=
16318.49N2连接处重力总力NGk连接处自重总值标准值N B1立柱计算间距mm;L立柱跨度mm;NGk=
0.0004×B1L=
0.0004×1470×4600=
2704.8NNG连接处自重总值设计值N NG=
1.2NGk=
1.2×
2704.8=
3245.76N3连接处总剪力N连接处总剪力N N=N12+NG
20.5=
16318.492+
3245.
7620.5=
16638.151N4螺栓承载力计算Nv3b螺栓受剪承载能力设计值N;nv3剪切面数取2;d螺栓杆直径12mm;fv3b螺栓连接的抗剪强度设计值,对普通碳钢(C级)取140MPa;Nv3b=nv3πd2fv3b/4=2×
3.14×122×140/4=
31651.2NNnum3螺栓个数Nnum3=N/Nv3b=
16638.151/
31651.2=
0.526个实际取2个5立柱型材壁抗承压能力计算Nc4立柱型材壁抗承压能力N Nnum3连接处螺栓个数;d螺栓公称直径12mm;t2连接部位立柱壁厚3mm;fc4型材的承压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc4=2×Nnum3dt2fc4=2×2×12×3×185=26640N26640N≥
16638.151N强度可以满足要求!6钢角码型材壁抗承压能力计算Nc5钢角码型材壁抗承压能力N Nnum3连接处螺栓个数;d连接螺栓直径12mm;t4幕墙钢角码壁厚6mm;fc5钢角码的抗压强度设计值,对Q235取305MPa;Nc5=2×Nnum3dt4fc5=2×2×12×6×305=87840N87840N≥
16638.151N强度可以满足要求!18幕墙埋件计算后锚固结构基本参数1计算点标高23m;3幕墙立柱跨度L=4600mm,短跨L1=550mm,长跨L2=4050mm;3立柱计算间距B=1470mm;4立柱力学模型双跨梁,侧埋;5板块配置单片玻璃;6选用锚栓慧鱼-化学锚栓FHB-A12×80/10;
18.1荷载标准值计算1垂直于幕墙平面的分布水平地震作用qEk=βEαmaxGk/A=
5.0×
0.08×
0.0004=
0.00016MPa2连接处水平总力计算对双跨梁,中支座反力R1,即为立柱连接处最大水平总力qw风荷载线荷载设计值N/mm;qw=
1.4wkB=
1.4×
0.001239×1470=
2.55N/mmqE地震作用线荷载设计值N/mm;qE=
1.3qEkB=
1.3×
0.00016×1470=
0.306N/mm采用Sw+
0.5SE组合……
5.
4.1[JGJ133-2001]q=qw+
0.5qE=
2.55+
0.5×
0.306=
2.703N/mmN连接处水平总力N;R1中支座反力N;N=R1=qLL12+3L1L2+L22/8L1L2=
2.703×4600×5502+3×550×4050+40502/8/550/4050=
16318.49N3立柱单元自重荷载标准值Gk=
0.0004×BL=
0.0004×1470×4600=
2704.8N4校核处埋件受力分析V剪力N;N轴向拉力N,等于中支座反力R1;e0剪力作用点到埋件距离,即立柱螺栓连接处到埋件面距离mm;V=
1.2Gk=
1.2×
2704.8=
3245.76NN=R1=
16318.49NM=e0×V=80×
3245.76=
259660.8N·mm
18.2锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算按
5.
2.2[JGJ145-2004]规定,在轴心拉力和弯矩共同作用下下图所示,进行弹性分析时,受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算 1当N/n-My1/Σyi2≥0时 Nsdh=N/n+My1/Σyi2 2当N/n-My1/Σyi20时 Nsdh=NL+My1//Σyi/2在上面公式中 M弯矩设计值; Nsdh群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值; y1,yi锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离; y1/,yi/锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离; L轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离;在本例中 N/n-My1/Σyi2 =
16318.49/4-
259660.8×75/22500 =
3214.086因为
3214.086≥0所以Nsdh=N/n+My1/Σyi2=
4945.158N按JGJ102-2003的
5.
5.7中第七条规定,这里的Nsdh再乘以2就是现场实际拉拔应该达到的值
18.3群锚受剪内力计算按
5.
3.1[JGJ145-2004]规定,当边距c≥10hef时,所有锚栓均匀分摊剪切荷载;当边距c10hef时,部分锚栓分摊剪切荷载;其中 hef锚栓的有效锚固深度; c锚栓与混凝土基材之间的距离;本例中 c=100mm10hef=800mm所以部分螺栓受剪,承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为Vsdh=V/m=
1622.88N
18.4锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算 NRds=kNRks/γRSN
6.
1.2-1[JGJ145-2004] NRks=Asfstk
6.
1.2-2[JGJ145-2004]上面公式中 NRds锚栓钢材破坏时的受拉承载力设计值; NRks锚栓钢材破坏时的受拉承载力标准值;k地震作用下锚固承载力降低系数,按表
7.
0.5[JGJ145-2004]选取; As锚栓应力截面面积; fstk锚栓极限抗拉强度标准值; γRSN锚栓钢材受拉破坏承载力分项系数; NRks=Asfstk =
113.1×800 =90480N γRSN=
1.2fstk/fyk≥
1.4表
4.
2.6[JGJ145-2004] fyk锚栓屈服强度标准值;γRSN=
1.2fstk/fyk=
1.2×800/640 =
1.5 取γRSN=
1.5NRds=kNRks/γRSN =1×90480/
1.5 =60320N≥Nsdh=
4945.158N锚栓钢材受拉破坏承载力满足设计要求!
18.5混凝土锥体受拉破坏承载力计算因锚固点位于结构受拉面,而该结构为普通混凝土结构,故锚固区基材应判定为开裂混凝土混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值NRdc应按下列公式计算NRdc=kNRkc/γRcN NRkc=NRkc0×AcN/AcN0×ψsNψreNψecNψucrN在上面公式中 NRdc混凝土锥体破坏时的受拉承载力设计值; NRkc混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值;k地震作用下锚固承载力降低系数,按表
7.
0.5[JGJ145-2004]选取;γRcN混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数,按表
4.
2.6[JGJ145-2004]采用,取
2.15;NRkc0开裂混凝土单锚栓受拉,理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值;NRkc0=
7.0×fcuk
0.5×hef
1.5膨胀及扩孔型锚栓
6.
1.4[JGJ145-2004]NRkc0=
3.0×fcuk
0.5×hef-
301.5化学锚栓
6.
1.4条文说明[JGJ145-2004]其中fcuk混凝土立方体抗压强度标准值,当其在45-60MPa间时,应乘以降低系数
0.95;hef锚栓有效锚固深度;NRkc0=
7.0×fcuk
0.5×hef
1.5 =
27434.285N AcN0混凝土破坏锥体投影面面积,按
6.
1.5[JGJ145-2004]取;scrN混凝土锥体破坏情况下,无间距效应和边缘效应,确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间矩scrN=3hef=3×80=240mm AcN0=scrN2=2402 =57600mm2 AcN混凝土实有破坏锥体投影面积,按
6.
1.6[JGJ145-2004]取 AcN=c1+s1+
0.5×scrN×c2+s2+
0.5×scrN其中c
1、c2方向1及2的边矩;s
1、s2方向1及2的间距;ccrN混凝土锥体破坏时的临界边矩,取ccrN=
1.5hef=
1.5×80=120mm;c1≤ccrNc2≤ccrNs1≤scrNs2≤scrN AcN=c1+s1+
0.5×scrN×c2+s2+
0.5×scrN =120+200+
0.5×240×100+150+
0.5×240 =162800mm2 ψsN边矩c对受拉承载力的降低影响系数,按
6.
1.7[JGJ145-2004]采用 ψsN=
0.7+
0.3×c/ccrN≤1膨胀及扩孔型锚栓
6.
1.7[JGJ145-2004] ψsN=1化学锚栓
6.
1.7条文说明[JGJ145-2004] 其中c为边矩,当为多个边矩时,取最小值,且需满足cmin≤c≤ccrN,按
6.
1.11[JGJ145-2004] 对于膨胀型锚栓双锥体cmin=3hef 对于膨胀型锚栓cmin=2hef 对于扩孔型锚栓cmin=hef ψsN=
0.7+
0.3×c/ccrN≤1 =
0.7+
0.3×100/120 =
0.95 所以,ψsN取
0.95 ψreN表层混凝土因为密集配筋的玻璃作用对受拉承载力的降低影响系数,按
6.
1.8[JGJ145-2004]采用,当锚固区钢筋间距s≥150mm或钢筋直径d≤10mm且s≥100mm时,取
1.0; ψreN=
0.5+hef/200≤1 =
0.5+80/200 =
0.9 所以,ψreN取
0.9 ψecN荷载偏心eN对受拉承载力的降低影响系数,按
6.
1.9[JGJ145-2004]采用;ψecN=1/1+2eN/scrN=1 ψucrN未裂混凝土对受拉承载力的提高系数,按规范对于非化学锚栓取
1.4,对化学锚栓取
2.44; 把上面所得到的各项代入,得 NRkc=NRkc0×AcN/AcN0×ψsNψreNψecNψucrN =
27434.285×162800/57600×
0.95×
0.9×1×
1.4 =
92815.33NNRdc=kNRkc/γRcN =
0.8×
92815.33/
2.15=
34535.937N≥Nsdg=
16318.49N所以,群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求!
18.6混凝土劈裂破坏承载力计算NRdsp=kNRksp/γRsp
6.
1.11-1[JGJ145-2004]NRksp=ψhspNRkc
6.
1.11-2[JGJ145-2004]ψhsp=h/2hef2/3≤
1.
56.
1.11-3[JGJ145-2004]上面公式中NRdsp混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值;NRksp混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值;k地震作用下锚固承载力降低系数,按表
7.
0.5[JGJ145-2004]选取;NRkc混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值; γRsp混凝土劈裂破坏受拉承载力分项系数,按表
4.
2.6[JGJ145-2004]取
2.15; ψhsp构件厚度h对劈裂承载力的影响系数; NRkc=NRkc0×AcN/AcN0×ψsNψreNψecNψucrN其中NRkc0=
27434.285 对于扩孔型锚栓ccrsp=2hef=160 对于膨胀型锚栓ccrsp=3hef=240 scrsp=2ccrsp=320c1≤ccrspc2≤ccrsps1≤scrsps2≤scrsp AcN=c1+s1+
0.5×scrsp×c2+s2+
0.5×scrsp =160+200+
0.5×320×100+150+
0.5×320 =213200mm2 AcN0=scrsp2 =3202 =102400mm2 ψsN边矩c对受拉承载力的降低影响系数,按
6.
1.7[JGJ145-2004]采用 ψsN=
0.7+
0.3×c/ccrsp≤1膨胀及扩孔型锚栓
6.
1.7[JGJ145-2004] 其中c为边矩,当为多个边矩时,取最小值,且需满足cmin≤c≤ccrsp,按
6.
1.11[JGJ145-2004] 对于膨胀型锚栓双锥体cmin=3hef 对于膨胀型锚栓cmin=2hef 对于扩孔型锚栓cmin=hef ψsN=
0.7+
0.3×c/ccrsp≤1 =
0.7+
0.3×100/160 =
0.8881 所以,ψsN取
0.888 ψecN=1 ψucrN未裂混凝土对受拉承载力的提高系数,按规范对于非化学锚栓取
1.4,对化学锚栓取
2.44; 把上面所得到的各项代入,得 NRkc=NRkc0×AcN/AcN0×ψsNψreNψecNψucrN =
27434.285×213200/102400×
0.888×
0.9×1×
1.4 =
63909.35Nψhsp=h/2hef2/3=400/2/802/3=
1.842≥
1.5 所以,ψhsp=
1.5 NRksp=ψhspNRkc=
1.5×
63909.35=
95864.025NNRdsp=kNRksp/γRsp =
0.8×
95864.025/
2.15=
35670.335N≥Nsdg=
16318.49N所以,混凝土劈裂破坏承载力满足设计要求!
18.7锚栓钢材受剪破坏承载力计算VRds=kVRks/γRsV
6.
2.2-1[JGJ145-2004]其中VRds钢材破坏时的受剪承载力设计值;VRks钢材破坏时的受剪承载力标准值;k地震作用下锚固承载力降低系数,按表
7.
0.5[JGJ145-2004]选取; γRsV钢材破坏时的受剪承载力分项系数,按表
4.
2.6[JGJ145-2004]选用γRsV=
1.2fstk/fyk表
4.
2.6[JGJ145-2004]按规范,该系数要求不小于
1.
25、fstk≤800MPa、fyk/fstk≤
0.8;对本例,γRsV=
1.2fstk/fyk表
4.
2.6[JGJ145-2004] =
1.2×800/640 =
1.5实际选取γRsV=
1.5;VRks=
0.5Asfstk
6.
2.2-2[JGJ145-2004]=
0.5×
113.1×800=45240NVRds=kVRks/γRsV=1×45240/
1.5=30160N≥Vsdh=
1622.88N所以,锚栓钢材受剪破坏承载力满足设计要求!
18.8混凝土楔形体受剪破坏承载力计算VRdc=kVRkc/γRcV
6.
2.3-1[JGJ145-2004] VRkc=VRkc0×AcV/AcV0×ψsVψhVψaVψecVψucrV
6.
2.3-2[JGJ145-2004]在上面公式中VRdc构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力设计值; VRkc构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力标准值;k地震作用下锚固承载力降低系数,按表
7.
0.5[JGJ145-2004]选取;γRcV构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力分项系数,按表
4.
2.6[JGJ145-2004]采用,取
1.8;VRkc0混凝土理想楔形体破坏时的受剪承载力标准值,按
6.
2.4[JGJ145-2004]采用;AcV0单锚受剪,混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积,按
6.
2.5[JGJ145-2004]采用;AcV群锚受剪,混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积,按
6.
2.6[JGJ145-2004]采用;ψsV边距比c2/c1对受剪承载力的影响系数,按
6.
2.7[JGJ145-2004]采用;ψhV边厚比c1/h对受剪承载力的影响系数,按
6.
2.8[JGJ145-2004]采用;ψaV剪切角度对受剪承载力的影响系数,按
6.
2.9[JGJ145-2004]采用;ψecV偏心荷载对群锚受剪承载力的降低影响系数,按
6.
2.10[JGJ145-2004]采用;fucrV未裂混凝土级锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数,按
6.
2.11[JGJ145-2004]采用;下面依次对上面提到的各参数计算 c1=120mm c2=100mm ψsV=
0.7+
0.3×c2/
1.5c1≤
16.
2.7[JGJ145-2004] =
0.7+
0.3×100/
1.5/120 =
0.8671取ψsV=
0.867 VRkc0=
0.45×dnom
0.5lf/dnom
0.2fcuk
0.5c
11.
56.
2.4[JGJ145-2004]其中 dnom锚栓外径mm; lf剪切荷载下锚栓有效长度,取lf≤hef,且lf≤8d,本处取80mm;VRkc0=
0.45×dnom
0.5lf/dnom
0.2fcuk
0.5c
11.5 =
0.45×
120.580/
120.
2300.5×
1201.5 =
16402.777N AcV0=
4.5c
126.
2.5[JGJ145-2004] =
4.5×1202 =64800mm2 AcV=
1.5c1+s2+c2×h
6.
2.6-3[JGJ145-2004]=
1.5×120+150+100×400 =172000 ψhV=
1.5c1/h1/3≥
16.
2.8[JGJ145-2004]=
1.5×120/4001/3=
0.7661取ψhV=1ψaV=
1.0ψecV=1/1+2eV/3c1≤1=1/1+2×0/3/120=1=1 取ψecV=1 按规范
6.
2.11[JGJ145-2004]要求,根据锚固区混凝土和配筋情况,ψucrV=
1.2把上面各结果代入,得到群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力标准值为 VRkc=VRkc0×AcV/AcV0×ψsVψhVψaVψecVψucrV =
16402.777×172000/64800×
0.867×1×1×1×
1.2 =
45297.18N VRdc=kVRkc/γRcV=
0.7×
45297.18/
1.8=
17615.57N≥Vsdg=
3245.76N所以,群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力满足计算要求!
18.9混凝土剪撬破坏承载能力计算 VRdcp=KVRkcp/γRcp
6.
2.12-1[JGJ145-2004] VRkcp=kNRkc
6.
2.12-2[JGJ145-2004]在上面公式中K地震作用下承载力降低系数;VRdcp混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设计值;VRkcp混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值; γRcp混凝土剪撬破坏时的受剪承载力分项系数,按表
4.
2.6[JGJ145-2004]取
1.8;k锚固深度hef对VRkcp的影响系数,当hef60mm时取
1.0,否则取
2.0VRkcp=kNRkc=2×
92815.33=
185630.66NVRdcp=KVRkcp/γRcp=
0.7×
185630.66/
1.8=
72189.701N≥Vsdg=
3245.76N所以,混凝土剪撬破坏承载能力满足计算要求!
18.10拉剪复合受力承载力计算钢材破坏时要求NSdh/NRds2+VSdh/VRds2≤
16.
3.1[JGJ145-2004]混凝土破坏时要求NSdg/NRdc
1.5+VSdg/VRdc
1.5≤
16.
3.2[JGJ145-2004]分别代入上面计算得到的参数计算如下NSdh/NRds2+VSdh/VRds2=
4945.158/603202+
1622.88/301602=
0.01≤
1.0所以,该处计算满足设计要求!NSdg/NRdc
1.5+VSdg/VRdc
1.5=
16318.49/
34535.
9371.5+
3245.76/
17615.
571.5=
0.404≤
1.0所以,该处计算满足设计要求!19幕墙焊缝计算基本参数1焊缝形式L型角焊;2其它参数同埋件部分;
19.1受力分析根据前面埋件的计算结果,有V剪力NN轴向拉力NM弯矩N·mmV=
3245.76NN=
16318.49NM=
259660.8N·mm
19.2焊缝特性参数计算1焊缝有效厚度he焊缝有效厚度mm;hf焊角高度mm;he=
0.707hf=
0.707×6=
4.242mm2焊缝总面积A焊缝总面积mm2;Lv竖向焊缝长度mm;Lh横向焊缝长度mm;he焊缝有效厚度mm;A=heLv-10+Lh-10=
4.242×100-10+50-10=
551.46mm23焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算I截面惯性矩mm4;he焊缝有效厚度mm;Lv竖向焊缝长度mm;Lh横向焊缝长度mm;W截面抵抗距mm3;d三角焊缝中性轴位置水平焊缝到中性轴距离mm;d=
0.5×Lv-102-he2+heLh-10/Lh-10-he+Lv-10=
32.808mmI=heLv-103/12+Lh-10he3/12+heLh-10d-he/22+heLh-10Lv-10/2-d2=
442964.297mm4W=I/Lv-10/2+d=
442964.297/100-10/2+
32.808=
5693.043mm
319.3焊缝校核计算校核依据双转接件时σf/βf2+τf
20.5/2≤ffw
7.
1.3-3[GB50017-2003]单转接件时σf/βf2+τf
20.5≤ffw
7.
1.3-3[GB50017-2003]上式中σf按焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向的应力MPa;βf正面角焊缝的强度设计值增大系数,取
1.22;τf按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力MPa;ffw角焊缝的强度设计值MPa;σf/βf2+τf
20.5/2=N/
1.22A+M/
1.22W2+V/A
20.5/2=
16318.49/
1.22/
551.46+
259660.8/
1.22/
5693.0432+
3245.76/
551.
4620.5/2=
30.9605MPa
30.9605MPa≤ffw=160MPa,焊缝可以满足要求110全隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算基本参数1计算点标高23m;2玻璃分格尺寸宽×高=B×H=1470mm×1560mm;3幕墙类型全隐框玻璃幕墙4年温温差80℃;
110.1结构硅酮密封胶的宽度计算1水平荷载作用下结构胶粘结宽度Cs1风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值mm;wk风荷载标准值MPa;qEAk地震作用标准值MPa,对于不等片合片的中空玻璃,取外片重量,其它情况,取组成板块的玻璃总重量,按公式
5.
3.4[JGJ102-2003]计算;a矩形分格短边长度mm;f1结构胶的短期强度允许值,取
0.2MPa;Cs1=
1.4×wk+
0.5×
1.3×qEAk×a/2f1……
5.
6.3-2[JGJ102-2003]=
1.4×
0.001352+
0.5×
1.3×
0.000061×1470/2/
0.2=
7.102mm2自重效应永久荷载作用下胶缝宽度的计算Cs2自重效应下结构胶粘结宽度最小值mm;qG玻璃单位面积重力荷载设计值MPa,分项系数取
1.35;a分格短边长mm;b分格长边长mm;f2结构胶的长期强度允许值,取
0.01MPa;Cs2=qGab/2a+bf2……
5.
6.3-3[JGJ102-2003]=
0.000207×1470×1560/2/1470+1560/
0.01=
7.833mm实际胶缝宽度取8mm.
110.2结构硅酮密封胶粘接厚度的计算1温度作用下结构胶粘结厚度us1在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量mm;b玻璃板块最大边mm;Δt年温差80℃a1铝型材线膨胀系数,
2.3×10-5;a2玻璃线膨胀系数,1×10-5;us1=bΔta1-a2=1560×80×
2.3-1×10-5=
1.622mmts1温度作用下结构胶粘结厚度计算值mm;δ1温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力10%ts1=us1/δ12+δ
10.5=
1.622/
0.1×2+
0.
10.5=
3.539mm2风荷载作用下结构胶粘结厚度us2在风荷载作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量mm;θ风荷载标准值作用下主体结构层间位移角限值rad;取值见表20[GB/T21086-2007]hg幕墙玻璃面板高度mm;us2=θhg……
5.
6.5-2[JGJ102-2003]=1/550×1560=
2.836mmts2风荷载作用下结构胶粘结厚度计算值mm;δ2风荷载作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力
12.5%ts2=us2/δ22+δ
20.5……
5.
6.5[JGJ102-2003]=
2.836/
0.125×2+
0.
1250.5=
5.503mm实际胶缝厚度取6mm.
110.3结构胶设计总结按
5.
6.1[JGJ102-2003]规定,硅酮结构胶还需要满足下面要求1粘接宽度≥7mm;212mm≥粘接厚度≥6mm;3粘接宽度大于厚度,但不宜大于厚度的2倍,但是在实际情况下,不大于厚度的3倍是可以的;综合上面计算结果,本工程设计满足规范要求
110.4立柱连接伸缩缝计算为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要,立柱上下段通过插芯套装,留有一段空隙—伸缩缝d,d值按下式计算d≥αΔtL+d1+d2上式中d伸缩缝计算值mm;α立柱材料的线膨胀系数,取
2.3×10-5;△t温度变化取80℃;L立柱跨度mm;d1施工误差,取3mm;d2考虑其它作用的预留量,取2mm;d=αΔtL+d1+d2=
0.000023×80×4600+3+2=
13.464mm实际伸缩空隙d取20mm,满足要求.
110.5耐侯胶胶缝计算ws胶缝宽度计算值mm;α板块材料的线膨胀系数,为1×10-5;△t温度变化取80℃;b板块的长边长度mm;δ耐候硅酮密封胶的变位承受能力25%dc施工偏差,取3mm;dE考虑其它作用的预留量,取2mm;ws=α△tb/δ+dc+dE=
0.00001×80×1560/
0.25+3+2=
9.992mm实际胶缝取16mm,满足要求.111幕墙板块压板计算基本参数1计算点标高23m;2板块分格尺寸1470mm×1560mm;3压板宽度45mm4压板长度50mm5压板厚度6mm6压板间距350mm
111.1压板的弯矩设计值计算Myb压板单侧所受的弯矩设计值N·mm;qyb板块所受的水平荷载设计值MPa;Pyb压板单侧所受的水平集中力N;Syb压板间距mm;Byb压板横截面宽度mm;a板块短边长mm;qyb=
1.4wk+
0.5×
1.3qEAk=
1.4×
0.001352+
0.5×
1.3×
0.000061=
0.001932MPaPyb=
1.25qybSyba/2=
1.25×
0.001932×350×1470/2=
621.259NMyb=Pyb×
0.5Byb=
621.259×
0.5×45=
13978.328N·mm
111.2压板的应力计算σ压板所受的最大弯曲应力MPa;Lyb压板长度mm;tyb压板厚度mm;d压板上螺栓孔径mm;Wyb压板的抗弯距mm3;γ塑性发展系数,取
1.00;σ=Myb/γWyb=6Myb/γLyb-dtyb2=6×
13978.328/50-6/62=
52.948MPa选用压板材质为6063-T5,抗弯强度设计值为90MPa;所以压板的抗弯强度满足要求τ压板所受的最大剪应力;τ=
1.5Pyb/Lyb-dtyb=
1.5×
621.259/50-6/6=
3.53MPa选用压板的抗剪强度设计值为55MPa;所以压板的抗剪强度满足要求
111.3螺栓抗拉强度验算ftb螺栓连接的抗拉强度设计值,对普通碳钢(C级)取170MPa;de螺栓有效直径
4.249467mm;Ntb螺栓抗拉承载能力设计值N;Ntb=πde2ftb/4=
3.14×
4.2494672×170/4=
2409.836N2Pyb=
1242.518N≤许用抗拉承载力=
2409.836N所以螺栓的抗拉强度满足要求112附录常用材料的力学及其它物理性能
1、玻璃的强度设计值fgMPaJGJ102-2003表
5.
2.1种类厚度mm大面侧面普通玻璃
528.
019.5浮法玻璃5~
1228.
019.515~
1924.
017.0≥
2020.
014.0钢化玻璃5~
1284.
058.815~
1972.
050.4≥
2059.
041.
32、长期荷载作用下玻璃的强度设计值fgMPaJGJ113-2009表
4.
1.9种类厚度mm大面侧面平板玻璃5~129615~1975≥2064半钢化玻璃5~12282015~192417≥202014半钢化玻璃5~12423015~193626≥
2030213、铝合金型材的强度设计值MPaGB50429-2007表
4.
3.4铝合金牌号状态厚度强度设计值mm抗拉、抗压抗剪6061T4不区分9055T6不区分2001156063T5不区分9055T6不区分150856063AT5≤1013575T6≤
10160904、钢材的强度设计值1-热轧钢材fsMPaJGJ102-2003表
5.
2.3钢材牌号厚度或直径dmm抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d≤16215125325Q345d≤
163101804005、钢材的强度设计值2-冷弯薄壁型钢fsMPaGB50018-2002表
4.
2.1钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205120310Q
3453001754006、材料的弹性模量EMPaJGJ102-2003表
5.
2.
8、JGJ133-2001表
5.
3.9材料E材料E玻璃
0.72×105不锈钢绞线
1.2×105~
1.5×105铝合金、单层铝板
0.70×105高强钢绞线
1.95×105钢、不锈钢
2.06×105钢丝绳
0.8×105~
1.0×105消除应力的高强钢丝
2.05×105花岗石板
0.8×105蜂窝铝板10mm
0.35×105铝塑复合板4mm
0.2×105蜂窝铝板15mm
0.27×105铝塑复合板6mm
0.3×105蜂窝铝板20mm
0.21×105
7、材料的泊松比υJGJ102-2003表
5.
2.
9、JGJ133-2001表
5.
3.
10、GB50429-2007表
4.
3.7材料υ材料υ玻璃
0.2钢、不锈钢
0.3铝合金
0.3按GB50429高强钢丝、钢绞线
0.3铝塑复合板
0.25蜂窝铝板
0.25花岗岩
0.
1258、材料的膨胀系数α1/℃JGJ102-2003表
5.
2.
10、JGJ133-2001表
5.
3.
11、GB50429-2007表
4.
3.7材料α材料α玻璃
0.8×10-5~
1.0×10-5不锈钢板
1.80×10-5铝合金、单层铝板
2.3×10-5按GB50429混凝土
1.00×10-5钢材
1.20×10-5砖砌体
0.50×10-5铝塑复合板≤
4.0×10-5蜂窝铝板
2.4×10-5花岗岩
0.8×10-
59、材料的重力密度γgKN/m3JGJ102-2003表
5.
3.
1、GB50429-2007表
4.
3.7材料γg材料γg普通玻璃、夹层玻璃钢化、半钢化玻璃25.6矿棉
1.2~
1.5玻璃棉
0.5~
1.0钢材78.5岩棉
0.5~
2.5铝合金2700kg/m3按GB
5042910、板材单位面积重力标准值(MPa)JGJ133-2001表
5.
2.2板材厚度(mm)qkN/m2板材厚度(mm)qkN/m2单层铝板
2.
53.
04.
067.
581.
0112.0不锈钢板
1.
52.
02.
53.
0117.
8157.
0196.
3235.5铝塑复合板
4.
06.
055.
073.6蜂窝铝板(铝箔芯)
10.
015.
020.
053.
070.
074.0花岗石板
20.
025.
030.0500~560625~700750~
84011、螺栓连接的强度设计值一MPaJGJ102-2003表B.
0.1-1螺栓的性能等级锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓
4.
6、
4.8级170140--------
5.6级---210190-----
8.8级---400320-----锚栓Q235钢------140---Q345钢------180---承压型连接高强度螺栓
8.8级-------400250-
10.9级-------500310-构件Q235钢--305--405---470Q345钢--385--510---590Q390钢--400--530---
61512、螺栓连接的强度设计值二MPaGB50429-2007表
4.
3.5-1螺栓的材料、性能等级和构件铝合金牌号普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb普通螺栓铝合金2B11170160———————2A90150145———————不锈钢A2-
50、A4-50———200190————A2-
70、A4-70———280265————钢
4.
6、
4.8级——————170140—构件6061-T4——210——210——2106061-T6——305——305——3056063-T5——185——185——1856063-T6——240——240——2406063A-T5——220——220——2206063A-T6——255——255——2555083-O/F/H112——315——315——
31513、焊缝的强度设计值MPaJGJ102-2003表B.
0.1-3焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度或直径d(mm)抗压fcw抗拉和抗弯受拉ftw抗剪fvw抗拉、抗压和一级、二级三级抗剪ffw自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235钢d≤1621521518512516016<d≤4020520517512016040<d≤60200200170115160自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q345钢d≤1631031026518020016<d≤3529529525017020035<d≤50265265225155200自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390钢d≤1635035030020522016<d≤3533533528519022035<d≤50315315270180220自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q420钢d≤1638038032022022016<d≤3536036030521022035<d≤
5024024029019522014、不锈钢螺栓连接的强度设计值MPaJGJ102-2003表B.
0.3类别组别性能等级σb抗拉抗剪A奥氏体A
1、A250500230175A
3、A470700320245A580800370280C马氏体C150500230175707003202451001000460350C380800370280C45050023017570700320245F铁素体F
1454502101606060027521015、楼层弹性层间位移角限值GB/T21086-2007表20建筑高度结构类型建筑高度H(m)H≤150150<H≤250H>250框架1/550——板柱-剪力墙1/800——框架-剪力墙、框架-核心筒1/800线性插值筒中筒1/1000线性插值1/500剪力墙1/1000线性插值框支层1/1000——多、高层钢结构1/
30016、部分单层铝合板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.2牌号试样状态厚度(mm)抗拉强度fta1抗剪强度fva12A11T
420.5~
2.
9129.
575.1>
2.9~
10.
0136.
579.22A12T
420.5~
2.
9171.
599.5>
2.9~
10.
0185.
5107.67A04T
620.5~
2.
9273.
0158.4>
2.9~
10.
0287.
0166.57A09T
620.5~
2.
9273.
0158.4>
2.9~
10.
0287.
0166.
517、铝塑复合板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.3板厚tmm抗拉强度fta2抗剪强度fva
24702018、蜂窝铝板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.4板厚tmm抗拉强度fta3抗剪强度fva
32010.
51.
419、不锈钢板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.5序号屈服强度标准值σ
0.2抗弯、抗拉强度fts1抗剪强度fvs11170154120220018014032202001554250226176。