150系列横隐竖明框幕墙墙角区单跨结构计算书解析文档格式.docx
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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=K(1+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)-0.12
B类场地:
βgz=0.89×
μf=0.5(Z/10)-0.16
C类场地:
βgz=0.85×
μf=0.734(Z/10)-0.22
D类场地:
βgz=0.80×
μf=1.2248(Z/10)-0.3
对于B类地形,24m高度处瞬时风压的阵风系数:
(1+2×
(0.5(Z/10)-0.16))=1.6637
μz:
风压高度变化系数;
根据不同场地类型,按以下公式计算:
μz=1.379×
(Z/10)0.24
当Z>
300m时,取Z=300m,当Z<
5m时,取Z=5m;
μz=(Z/10)0.32
350m时,取Z=350m,当Z<
10m时,取Z=10m;
μz=0.616×
(Z/10)0.44
400m时,取Z=400m,当Z<
15m时,取Z=15m;
μz=0.318×
(Z/10)0.60
450m时,取Z=450m,当Z<
30m时,取Z=30m;
对于B类地形,24m高度处风压高度变化系数:
μz=1.000×
(Z/10)0.32=1.3233
μs1:
局部风压体型系数;
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006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。
本计算点为体型系数人工给定:
2。
由于大部分幕墙都有开启,按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明,幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。
另注:
上述的局部体型系数μs1
(1)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μs1(10)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μs1(A)可按面积的对数线性插值,即:
μs1(A)=μs1
(1)+[μs1(10)-μs1
(1)]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,太仓地区取0.0005MPa;
12.2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=1.35×
3.2=4.32m2
LogA=0.635
=1.746
μs1=1.746+0.2
=1.946
wk=βgzμzμs1w0
=1.6637×
1.3233×
1.946×
0.0005
=0.002142MPa
12.3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:
1.6=2.16m2
LogA=0.334
=1.866
μs1=1.866+0.2
=2.066
2.066×
=0.002274MPa
12.4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);
12.5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]
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;
1.0;
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;
13幕墙立柱计算
基本参数:
1:
2:
力学模型:
单跨简支梁;
3:
立柱跨度:
L=3200mm;
4:
立柱左分格宽:
1350mm;
立柱右分格宽:
5:
立柱计算间距:
B=1350mm;
6:
板块配置:
中空玻璃6+6mm;
7:
立柱材质:
6063-T6;
8:
安装方式:
偏心受拉;
本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算,受力模型如下:
13.1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);
风荷载标准值(MPa);
B:
幕墙立柱计算间距(mm);
qwk=wkB
=0.002142×
1350
=2.892N/mm
qw:
风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);
qw=1.4qwk
=1.4×
2.892
=4.049N/mm
(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布):
动力放大系数,取5.0;
幕墙构件的重力荷载标准值(N),(含面板和框架);
=5.0×
0.08×
=0.0002MPa
qEk:
水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm);
qEk=qEAkB
=0.0002×
=0.27N/mm
qE:
水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);
qE=1.3qEk
=1.3×
0.27
=0.351N/mm
(3)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
=4.049+0.5×
0.351
=4.225N/mm
用于挠度计算时,采用Sw标准值:
qk=qwk
(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值:
Mx:
弯矩组合设计值(N·
mm);
Mw:
风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·
ME:
地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·
L:
立柱跨度(mm);
采用Sw+0.5SE组合:
Mw=qwL2/8
ME=qEL2/8
Mx=Mw+0.5ME
=qL2/8
=4.225×
32002/8
=5408000N·
mm
13.2确定材料的截面参数:
(1)立柱抵抗矩预选值计算:
Wnx:
立柱净截面抵抗矩预选值(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:
型材抗弯强度设计值(MPa),对6063-T6取150MPa;
Wnx=Mx/γfa
=5408000/1.00/150
=36053.333mm3
(2)立柱惯性矩预选值计算:
qk:
风荷载线荷载集度标准值(N/mm);
E:
型材的弹性模量(MPa),对6063-T6取70000MPa;
Ixmin:
材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4);
计算跨度(mm);
df,lim:
按规范要求,立柱的挠度限值(mm);
df,lim=5qkL4/384EIxmin
L/180=3200/180=17.778mm
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:
df,lim=17.778mm
Ixmin=5qkL4/384Edf,lim
=5×
2.892×
32004/384/70000/17.778
=3172897.482mm4
13.3选用立柱型材的截面特性:
按上一项计算结果选用型材号:
SMG02-150B
型材的抗弯强度设计值:
fa=150MPa
型材的抗剪强度设计值:
τa=85MPa
型材弹性模量:
E=70000MPa
绕X轴惯性矩:
Ix=4971300mm4
绕Y轴惯性矩:
Iy=992380mm4
绕X轴净截面抵抗矩:
Wnx1=54838mm3
Wnx2=61113mm3
型材净截面面积:
An=1480.25mm2
型材线密度:
γg=0.039967N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:
t=6mm
型材
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