建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計-幕墻橫梁結(jié)構(gòu)計算

1、建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計5.幕墻橫梁結(jié)構(gòu)計算 板荷載向橫梁的傳遞 橫梁內(nèi)力 橫梁撓度 承重力性能 橫梁截面設(shè)計 橫梁最小壁厚6.幕墻立柱結(jié)構(gòu)計算 立柱的力學模型 多跨連續(xù)梁鉸接點 立柱撓度 立柱截面設(shè)計 玻璃肋計算 立柱最小壁厚 鋼構(gòu)件設(shè)計7.埋件計算1、預(yù)埋件-平板埋件1）荷載（拉壓力、剪力、彎矩）2）埋件構(gòu)造（鋼筋、鋼板、錨板）3）主體混凝土性能參數(shù)4）計算結(jié)果承載力極值法向拉力設(shè)計值 N 4.3kN 彎矩設(shè)計值 M 1.329kNm剪力設(shè)計值 V 63.9kN受力直錨筋的層數(shù) n 2 層每層直錨筋的根數(shù)、直徑為： 212直錨筋的間距 b1 100mm 沿剪力方向最外層錨筋中心線之間的距離 z 1

2、00mm常用埋件計算例題：錨板厚度 t 10mm 錨板寬度 B 300mm 錨板高度 H 180mm錨板的彎曲變形折減系數(shù) b混凝土強度等級：C30 fc 14.3N/mm筋的抗拉強度設(shè)計值 fy 300N/mm錨筋的總截面面積 As 驗算 當有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時，應(yīng)按混凝土規(guī)范式 10.9.12 及式 10.9.12 兩個公式計算，并取其中的較大值： As V / r / v / fy + N / 0.8 / b / fy + M / 1.3 / r / b / fy / z As N / 0.8 / b / fy + M / 0.4 / r / b / fy / z錨筋的受剪承

3、載力系數(shù) v 按混凝土規(guī)范式 10.9.15 計算： v (4.0 - 0.08 * d) * (fc / fy) 0.5 (4.0-0.08*12)*(14.3/300)0.5 0.66錨板的彎曲變形折減系數(shù) b 按混凝土規(guī)范式 10.9.16 計算： b 0.6 + 0.25 * t / d 0.6+0.25*10/12 0.81當錨筋層數(shù) n 2 時，錨筋層數(shù)影響系數(shù) r 1.00錨筋的總截面面積 As 2*2*(12/2)2 452mm As1 V / r / v / fy + N / 0.8 / b / fy + M / 1.3 / r / b / fy / z As1 63944/

4、1.00/0.66/300+4274/0.8/0.81/300+1329292/1.3/1.00/0.81/300/100 321+22+42 385mm As 452mm As2 N / 0.8 / b / fy + M / 0.4 / r / b / fy / z As2 4274/0.8/0.81/300+1329292/0.4/1.00/0.81/300/100 22+137 159mm As 452mm錨筋間距和錨筋至構(gòu)件邊緣的距離 按混凝土規(guī)范第 10.9.6 條，對受剪預(yù)埋件，其錨筋的間距 b、b1 不應(yīng)大于 300mm，且 b1 不應(yīng)小于 6d 和 70mm；錨筋至構(gòu)件邊緣的距

5、離 c1，不應(yīng)小于 6d 和 70mm，b、c 不應(yīng) 小于 3d 和 45mm。即：b、b1 300mm，b、c 45mm，b1、c1 72mm錨板的構(gòu)造要求錨板的厚度宜大于錨筋直徑的 0.6 倍。受拉和受彎預(yù)埋件的錨板厚度尚宜大于b/8。錨板的厚度 t 10mm Max0.6d, b/8 Max7.2, 6.3 7.2mm錨筋中心至錨板邊緣的距離 t1 Max2d, 20 24mm 錨板最小寬度 Bmin 1*50+2*24mm 98mm B 300mm，滿足要求。 錨板最小高度 Hmin 1*100+2*24mm 148mm H 180mm，滿足要求。當錨筋直徑不大于 20mm 時，宜采用

6、壓力埋弧焊。HRB335 級、HRB440 級鋼筋采用手工焊時，焊縫高度不宜小于 0.6d 7mm。鋼結(jié)構(gòu)埋件計算舉例：鋼結(jié)構(gòu)天幕采光頂埋件計算預(yù)埋件EM01計算 受力節(jié)點見下圖，在樓板處為鉸接支座。-槽式埋件1）荷載（拉壓力、剪力、彎矩）2）埋件構(gòu)造、分類（鋼板槽、錨筋）3）主體混凝土性能參數(shù)4）計算結(jié)果承載力極值Particular quality features associated with HALFEN cast-in channels are:high bearing loads up to 32 kN or 108 kN/m small edge distances of mi

7、nimum 5 cm easy to adjust assembly without noise and dirt officially approved for static and dynamic loads a high degree of corrosion protection available both in stainless steel and hot-dip galvanized2、后置埋件-平板埋件1）荷載（拉壓力、剪力、彎矩）2）埋件構(gòu)造（錨栓、鋼板）化學錨固機械錨固3）主體混凝土性能參數(shù)4）計算結(jié)果承載力極值化學錨栓選型：慧魚化學錨栓設(shè)計參數(shù)膨脹螺栓螺栓材料 常用材料

8、：Q215、Q235、25和45號鋼，對于重要的或特殊用途的螺紋聯(lián)接件，可選用15Cr ，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等機械性能較高的合金鋼。-復雜后置埋件通過鋼板焊接組合形成。焊縫計算：焊縫驗算（1）計算說明由于角鋼的翼緣的側(cè)向剛度較低，一般不考慮其承受剪力，故全部剪力由腹板上的一條長110 mm的焊縫承擔，彎矩和拉力則由全部焊縫來承擔。（2）焊縫有效截面的幾何參數(shù)hf：焊縫高度，取hf=8 mmtmin：被焊接的兩塊鋼板中，厚度最小的鋼板厚度，取tmin=8 mmhfmax：允許焊縫最大高度hfmax=1.2tmin=1.28=9.6 mmtmax：被焊接的兩塊鋼板中

9、，厚度最大的鋼板厚度，取tmax=8 mm hfmin：允許焊縫最小高度hfmin=1.5tmax0.5 =1.580.5 =4.2 mmhfmin=4.2 mmhf=8 mmhfmax=9.6 mmL1：豎向焊縫有效長度L1=110-10=100 mmA1：豎向焊縫計算截面面積A1=0.7hfL1=0.78100=560 mm2整個焊縫的總截面特性面積 A=1680 mm慣性矩 I=2268800 mm4抵抗矩 W=32448 mm3（3）焊縫強度驗算：由彎矩和拉力產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力 =18.9 N/mm2ffw=160 N/mm21：由彎矩和拉力產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的豎向焊

10、縫應(yīng)力1=18.9 N/mm21：由剪力產(chǎn)生的豎向焊縫剪應(yīng)力1=V3/2A1=4.627103/2/560=4.13 N/mm2：正面角焊縫的強度設(shè)計值提高系數(shù)，取=1.22=16 N/mm2ffw=160 N/mm2焊縫滿足設(shè)計要求。8.連接件計算1、上墻件-框架式幕墻上墻件材料：鋼板螺栓調(diào)節(jié)件連接壁厚荷載計算（1）M12螺栓承受的剪力V1：M12螺栓承受的豎直方向剪力V1=N=4.627 KN（見第四章第二節(jié)）V2：M12螺栓承受的水平方向剪力V2=2V=26.751=13.5 KN（見第四章第二節(jié)）V：M12螺栓承受的剪力V= =14.271 KN（2）焊縫承受的荷載V3：焊縫承受的豎直

11、方向剪力V3=V1=4.627 KNM：焊縫受到的彎矩作用M=V3d1=4.6270.08=0.37 KNmN：焊縫承受的拉力N=V2=13.5 KN3、M12螺栓驗算n：螺栓個數(shù)，n=2nV：每個螺栓剪切面數(shù)A0：M12螺栓有效面積,取A0=84.3 mm2NVb：M12螺栓的抗剪能力NVb= nnVA0fV=2284.3245=82614 NV=14271 NM12不銹鋼螺栓滿足設(shè)計要求。立柱局部抗壓承載力d：M12螺栓孔徑，取d=12 mmt：穿過立柱的總壁厚t=2t=22.5=5 mmn：螺栓個數(shù)，n=2NCb：立柱局部承壓能力NCb=ndtfab=2125120.0=14400 NV

12、=14271 N立柱局部承壓能力滿足設(shè)計要求。-單元板上墻件材料：鋼板、鋁板螺栓調(diào)整螺栓連接壁厚N1: 連接處水平總力(N): Nl=q1Hsjcg =5.5363900 =21590.400kN/m N2: 連接處自重總值設(shè)計值(N): N2=3089.0N N: 連接處總合力(N): N=(N12+N22)0.5 =(21590.4002+3089.0002)0.5=22810.257N D2: 連接不銹鋼螺栓（A2-70）直徑: 12.000mm D0: 連接螺栓有效直徑: 10.360mm Nvb: 不銹鋼螺栓的承載能力: Nv: 連接處剪切面數(shù): 1 Nvb= Nv3.14D02fv

13、/4 =13.1410.3602245/4 =20642.000N Num1: 立梃與建筑物主結(jié)構(gòu)連接的螺栓個數(shù): Num1=N/Nvb =22810.257/20642.000 =1.105個 設(shè)計有4個（公、母料上各有2個獨立受力的螺栓），受力可以滿足要求。不銹鋼螺栓驗算Ncbl: 立梃型材（6063-T5）壁抗承壓能力(N): D2: 連接螺栓直徑: 12.000mm Nv: 連接處剪切面數(shù): 4 t: 立梃局部壁厚: 5.000mm(螺栓處局部加厚)+6.0mm(鋁合金卡塊)=11.0mm(如圖中標注) Ncbl=D2fcetNum1 =12.00012011.0004.000 =63

14、360.0N 63360.000N 22810.257N 鋁立柱局部承壓強度可以滿足。 Ncbg: 鋁合金掛碼型材(Q235)壁抗承壓能力(N): Lct2: 連接處鋁合金掛碼壁厚: 12.000mm Ncbg=D2fceLct2Num1 =12.00012012.0004.000 =69120.000N69120.000N 22810.257N 鋁合金掛碼局部承壓強度可以滿足。鋁合金連接件驗算2、耳板1）荷載2）截面尺寸3）銷軸形式4）焊縫尺寸5）計算結(jié)果3、五金件1）荷載2）截面尺寸3）銷軸形式4）焊縫尺寸5）計算結(jié)果-門、窗五金鎖點計算傳動計算1、幕墻承受荷載計算風荷載標準值的計算方法

15、參考天津國際貿(mào)易中心項目風洞實驗報告，按最大風壓值：wk=4.1KPa=4100Pa ，校核鎖點時的玻璃面密度取G=0.014X25.6=0.358kPa；開啟窗鎖點計算基本參數(shù)：1：分格尺寸：1500mm700mm (1)風荷載作用： qwk：風荷載線分布最大荷載標準值(N/mm2)； wk：風荷載標準值(MPa)；qwk=wk=0.004100N/mm2(2)水平地震作用： qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標準值(MPa)； E：動力放大系數(shù)，取5.0； max：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.12； Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標準值(N)，(含面板和框架)； A：幕墻平面面積(mm

16、2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.120.000358 =0.00021MPa qEk：水平地震作用線荷載集度標準值(N/mm)；B：開啟扇分格寬度(mm)； qE：水平地震作用線荷載集度設(shè)計值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.00021 =0.00028N/mm2(3)幕墻受荷載集度組合：用于強度計算時，采用Sw+0.5SE設(shè)計值組合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4qkw+0.5qE =1.40.0041+0.50.00028 =5.88kN/m2N=5.880.71.5=6.17 kN2、窗扇受力計算作用鎖點剪力許用

17、值為V=1200 N.窗扇為上懸開啟，六點鎖設(shè)計，在閉合狀態(tài)時，鎖點受力如下：其中：計算荷載方程：QX1=(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)V3 V3=6170/(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5) =2276 N所以單點剪力 V=V3/2=2276/2= 1138 N 1200 N. 通過。六點鎖點滿足使用要求！-點駁件點駁爪點駁頭支撐螺栓駁接頭詳細計算采用T系列駁接頭,根據(jù)提供的技術(shù)資料及產(chǎn)品的等強度設(shè)計理念,在本計算中只驗算其薄弱截面。螺栓強度等級為A2-70，14螺栓的小徑為D1=11.835mm A0=11.8352/4=110mm2螺栓抗剪強度設(shè)計值fv為245N/m

18、m2螺栓抗拉強度設(shè)計值ft為320N/mm2螺栓抗拉承載力為NcbA0ft35.20kN螺栓抗剪承載力為NvbAfv37.71kN承重駁接頭所受拉力為Fy0.66kN Ncb35.20kN螺栓所受面內(nèi)剪力為Vi(Fx2+Fz2)1/2(0.392+0.182)1/20.43kNNvb37.71kN所受附加彎矩為(面內(nèi)剪力產(chǎn)生)M= Vie= 0.43100062mm= 25800 N.m其中e=32+2+36.5-8-1.14/2=62mm螺栓所受拉應(yīng)力為Fy/ A0+ M/(D3/32)0.661000/110+25800/(143/32)306.87N/mm2ft320N/mm2螺栓所受剪應(yīng)力為Vi/ A0.431000/(142/4)2.79N/mm2fv245N/mm2由于(/fv) 2+(/ft)21/2(2.79/245) 2+(306.87/320)21/2 0.96 1故螺拴強度滿足要求。駁接爪計算-拉索（桿）拉索（桿）索（桿）連接頭銷軸9.支座反力計算拉壓力剪力彎矩各種類型支反力：廣東全球通懸挑鋼架天幕鋼結(jié)構(gòu)支座反力 N, Nm