单索幕墙计算书参考(9.17)

1、单索点支式玻璃幕墙计算第一章、计算说明点支式玻璃幕墙采用竖向单索受力形式，面板采用TP12LOW-E+12A+ TP12钢化中空玻璃。玻璃面板采用夹板式支撑结构形式。受力结构将通过通用有限元计算软件Ansys建立模型进行计算。玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003建筑结构荷载规范 GB50009-2001（2006年版）建筑抗震设计规范 GB50011-2001钢结构设计规范 GBJ50017-2003相关图纸第二章、荷载计算一、幕墙自重荷载计算玻璃采用TP12LOW-E+12A+ TP12钢化中空玻璃，根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表5.3.1条规定。玻璃重力密度：25

2、.6 KN/m3玻璃自重面荷载标准值：GGK=（12+12）10-325.6=0.615 KN/m2考虑到其他构件，玻璃幕墙自重面荷载标准值取：GGK=0.7 KN/m2幕墙面板自重面荷载设计值：GG=GGGK=1.20.7=0.84 KN/m2自重作用效应分项系数取G =1.2，按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2.1条规定。二、水平地震荷载计算抗震设防烈度：8度max：水平地震影响系数最大值，取max=0.16按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表5.3.4条规定动力放大系数：=5.0qEK：作用在幕墙上的地震荷载标准值qEK=GGK=0.165.00.7=0.

3、56 KN/m2qE：作用在幕墙上的地震荷载设计值：qE=EqEK=1.30.56=0.728 KN/m2地震荷载作用效应分项系数，取E=1.3，按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2.1条规定。三、风荷载计算计算说明：索网幕墙高9.31m，经过综合考虑计算高度取10 m。地面粗糙程度：C唐山地区基本风压：W0=0.4KN/m2（按50年一遇）计算高度：HMAX=10 m局部风压体形系数S1 ：正风压大面，取1.2；负风压大面，取-1.2；瞬时风压阵风系数：gz=2.0978高度变化系数：Z=0.74作用在幕墙上的风荷载标准值：正风压： WK=gzZS1W0= 2.09780

4、.741.20.4=0.745 KN/m2 1.0 KN/m2取WK=1.0 KN/m2负风压： WK=gzZS1W0= 2.09780.741.20.4=0.745 KN/m2 1.0 KN/m2取WK=-1.0 KN/m2风荷载设计值：W=GWK=1.41.0=1.400 KN/m2风荷载作用分项系数G=1.4，按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2.1条规定。四、温度荷载 索施工时处于室外，正常工作处于室内，按80摄氏度温差考虑，温度作用效应分项系数取1.4；线膨胀系数：不锈钢索1.2010-5，钢材1.210-5。温度作用标准值： TK=80 oC温度作用设计值： T

5、=1.480 oC=112 oC五、荷载工况组合综合考虑各种荷载工况，选取最不利的荷载工况如下： 挠度计算荷载组合： 恒载标准值+1.0预应力+风荷载标准值+0.2温度升高引起的荷载 强度计算荷载组合： 1.2恒载标准值+1.0预应力+1.4风荷载标准值+0.51.3地震荷载标准值+0.21.4温度下降引起的荷载第三章、索结构计算一、计算说明力学模型说明：本工程采用竖向单索支撑玻璃，采用16(119)和19.5(137)不锈钢索，竖向单索属于柔性结构，靠较大变形来平衡水平方向的荷载。竖索同时还要承受幕墙自重。1.来自坚朗供应商提供索的资料拉索断面参数与力学性能名称直径材质弹性模量（N/mm2）

6、钢丝强度（N/mm2）断面积（mm2）最小破断力（KN）竖索16不锈钢1.15e51320152.81181.52竖索19.5不锈钢1.3e51320225.51255.6竖索16(1X19)拉索拉力设计值： F=181.52/1.8100.8 KN竖索19.5(1X37)拉索拉力设计值：F=255.6/1.8142 KN 根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.2.5条的规定2.钢结构设计钢构件材质为Q235B，拉索上部钢梁为热轧工字钢22b,门框两侧立柱和门框横梁为H型钢HW400X400,门框中部立柱为箱形构件400X150X10。二、建立Ansys模型1.模型计算采用有限元

7、计算软件Ansys9.02.模型单元：钢构件部分采用BEAM189；不锈钢拉索部分采用LINK10。3.构件截面参数根据幕墙施工图建立有限元模型，有限元模型中各对应部位的构件截面尺寸根据幕墙施工图所示。4.支座条件根据幕墙施工图拉索上端通过22b工字钢与主体结构连接，下端与门框横梁连接；门框立柱下端与主体结构连接。5.荷载施加幕墙恒荷载、风荷载、地震作用按节点荷载施加；幕墙温度作用按均布温度施加，幕墙钢索预应力按初始应变施加。6. 各种梁单元截面特性如下：工字钢22b HW400X400箱形构件400X150X10。7. 有限元模型具体模型见下图两边较长竖索采用19.5(137)不锈钢索，中部

8、短索采用16(119)不锈钢索。单索幕墙有限元模型三维图单索幕墙有限元模型立面图三、单索挠度计算选取正常使用时控制工况进行计算：恒载标准值+1.0预应力+风荷载标准值+0.2温度升高80 索挠度按L/50进行控制，钢结构挠度按L/250进行控制；在竖索中施加预拉力，16(1X19)拉索施加的预应变值均为：0.0026；19.5(1X37)拉索施加的预应变值均为：0.003。 计算模型荷载图：运行后的挠度图如下：竖索扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=136.005 mm9310/50=186.2 mm，满足变形要求。两边长索19.5(1X37)扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=1

9、36.005 mm9310/50=186.2 mm，满足变形要求。中部短索16(1X19)扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=115.265 mm5850/50=117 mm，满足变形要求。钢结构扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=12.546 mm8150/250=32.6 mm，满足变形要求。顶部钢结构扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=0.560936 mm400/250=1.6 mm，满足变形要求。底部钢结构扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=12.546 mm8150/250=32.6 mm，满足变形要求。单索体系扰度满足设计要求。四、单索强度计算选取结构承载

10、能力极限状态控制工况进行计算：1.2恒载标准值+1.0预应力+1.4风荷载标准值+0.51.3地震荷载标准值+0.21.4温度下降引起的荷载 16(1X19)拉索拉力设计值按F=181.52/1.8100.8 KN进行控制，19.5(1X37)拉索拉力设计值按F=255.6/1.8142 KN进行控制；钢结构强度按215N/mm2进行控制。在竖索中施加预拉力，16(1X19)拉索施加的预应变值均为：0.0026；19.5(1X37)拉索施加的预应变值均为：0.003。 计算模型荷载图：运行后的强度图如下：竖索轴力内力图（单位N）：竖索的最大拉力N=127.734 KN255.6/1.8142

11、KN两边长索19.5(1X37)轴力内力图（单位：N）：19.5(1X37) 竖索的最大拉力N=127.734 KN255.6/1.8142 KN中部短索16(1X19)轴力内力图（单位N）：16(1X19)竖索的最大拉力N=70.225 KN181.52/1.8100.8 KN钢结构应力云图（单位：N/mm2）：钢结构的最大应力为160.491 N/mm2215 N/mm2单索体系强度满足设计要求。五、支座反力 计算模型支座节点编号图：支座个节点的反力如下表（单位：N.mm）： PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE * POST1 TOTAL REACTION

12、SOLUTION LISTING * LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN GLOBAL COORDINATES NODE FX FY FZ MX MY MZ 1 -0.57396E-01-0.12004E+06 -6523.8 82 0.57396E-01-0.12004E+06 -6523.8 87 -0.12372E+06-0.25189E+06 -32398. -0.10882E+09 76360. 0.16877E+09 108 5348.3 -0.

13、29916E+06 -32832. -0.11007E+09-0.29735E+07-0.55015E+07 122 0.86565E-07 49356. -29572. -0.10275E+09 0.48846E-05-0.22460E-04 136 -5348.3 -0.29916E+06 -32832. -0.11007E+09 0.29735E+07 0.55015E+07 150 0.12372E+06-0.25189E+06 -32398. -0.10882E+09 -76360. -0.16877E+09 315 0.22368E-01 0.12744E+06 -10197. -

14、0.50968E+08 66.685 561.05 318 -26.786 69568. -5587.3 -0.27825E+08 -10694. 211.59 321 -21.364 67169. -5873.0 -0.26865E+08 -8528.0 171.81 324 -17.204 62046. -5892.3 -0.24817E+08 -6867.7 128.18 327 -13.863 58439. -5902.1 -0.23374E+08 -5534.2 97.418 330 -11.294 57061. -5903.4 -0.22823E+08 -4508.7 77.425

15、 333 -9.2238 58065. -5897.4 -0.23224E+08 -3682.2 64.197 336 -7.3261 61353. -5885.3 -0.24540E+08 -2924.5 53.786 339 -5.2736 66349. -5869.3 -0.26538E+08 -2105.1 41.906 342 -2.9301 69022. -5599.0 -0.27607E+08 -1169.8 23.091 345 -0.11210E-08 70121. -5593.0 -0.28046E+08-0.40682E-07-0.89277E-09 348 2.9301

16、 69022. -5599.0 -0.27607E+08 1169.8 -23.091 351 5.2736 66349. -5869.3 -0.26538E+08 2105.1 -41.906 354 7.3261 61353. -5885.3 -0.24540E+08 2924.5 -53.786 357 9.2238 58065. -5897.4 -0.23224E+08 3682.2 -64.197 360 11.294 57061. -5903.4 -0.22823E+08 4508.7 -77.425 363 13.863 58439. -5902.1 -0.23374E+08 5

17、534.2 -97.418 366 17.204 62046. -5892.3 -0.24817E+08 6867.7 -128.18 369 21.364 67169. -5873.0 -0.26865E+08 8528.0 -171.81 372 26.786 69568. -5587.3 -0.27825E+08 10694. -211.59 375 -0.22363E-01 0.12744E+06 -10197. -0.50968E+08 -66.685 -561.05 TOTAL VALUES VALUE 0.18076E-04 0.13563E+06-0.30551E+06-0.1

18、0854E+10 0.19180E-02-0.23536E-04第二章、中空玻璃面板1计算一、计算说明玻璃面板选用TP12LOW-E+12A+ TP12mm钢化中空玻璃。玻璃幕墙的分格尺寸为， a=1050mm，b=2100mm。该玻璃幕墙的玻璃属于点支承体系，面板四点固定，可将其简化为四点支撑的面板计算模型。二、玻璃面板强度校核校核依据：fg按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第8.1.5条1、计算说明根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.5条的规定，中空玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为、。外片玻璃承受的荷载较大，由于内外片玻璃的厚度相同，所以我们只需要验算外片玻璃

19、的强度。2、外片玻璃承受的水平风荷载t1、t2：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmW K1：外片玻璃承受的水平风荷载标准值=0.55 KN/m2W1：外片玻璃承受的水平风荷载设计值=0.77 KN/m23、外片玻璃承受的水平地震荷载t1、t2：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmGAK1：外片玻璃面板自重面荷载标准值GAK1=1210-325.6=0.3072 KN/m2取GAK1=0.35 KN/m2q K1：外片玻璃承受的水平地震作用标准值max：水平地震影响系数最大值，取max=0.16 （按8度考虑）查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表5.3.4

20、E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条规定q K1：外片玻璃承受的水平地震作用标准值qEK=maxEGGK=0.165.00.35=0.28 KN/m2q1：外片玻璃承受的水平地震作用设计值=0.364 KN/m24、外片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值qK1=WWK1+EqEK1=1.00.55+0.50.28

21、=0.69 KN/m2q1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q1=WW1+EqE1=1.00.77+0.50.364=0.952 KN/m25、外片玻璃的强度折减系数：参数t：外片玻璃厚度，取t=12 mm=8.77：折减系数，取=0.97由=8.77，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2得6、外片玻璃强度校核m：弯矩系数，取m=0.13由=0.5，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表8.1.5得：外片玻璃产生的最大应力=21.54 N/mm2fg=84.0 N/mm2外片玻璃面板强度符合规范要求。由于外片玻璃承受的荷载大与内片玻璃承受的荷载，内外片玻璃的厚

22、度相同，可知内片片玻璃的强度符合规范要求。玻璃面板强度符合规范要求。三、玻璃面板挠度校核校核依据：df=df,lim=按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第8.1.5条t0:玻璃等效厚度t0=0.95=0.95=14.36D：玻璃刚度D=1.85107 Nmm：挠度系数，取=0.0142由=0.5，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表8.1.5得：折减系数，取=0.989：参数=6.35由=3.35，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2得df：在风荷载标准值作用下，玻璃产生的最大挠度df=14.89 mmdf=14.72 mmdf,lim=35 mm玻璃面

23、板挠度符合规范要求。第三章、中空玻璃面板2计算一、计算说明玻璃面板选用TP12LOW-E+12A+ TP12mm钢化中空玻璃。玻璃幕墙的分格尺寸为，a=1400mm，b=3160mm。该玻璃幕墙的玻璃属于一点两边支承体系。二、玻璃面板强度校核1、计算说明根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.5条的规定，中空玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为、。外片玻璃承受的荷载较大，由于内外片玻璃的厚度相同，所以我们只需要验算外片玻璃的强度。2、外片玻璃承受的水平风荷载t1、t2：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmW K1：外片玻璃承受的水平风荷载标准值=0.55 KN/m2W

24、1：外片玻璃承受的水平风荷载设计值=0.77 KN/m23、外片玻璃承受的水平地震荷载t1、t2：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=t2=12 mmGAK1：外片玻璃面板自重面荷载标准值GAK1=1210-325.6=0.3072 KN/m2取GAK1=0.35 KN/m2q K1：外片玻璃承受的水平地震作用标准值max：水平地震影响系数最大值，取max=0.16 （按8度考虑）查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表5.3.4E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条规定q K1：外片玻璃承受的水平地震作用标准值qEK=maxEGGK=0.

25、165.00.35=0.28 KN/m2q1：外片玻璃承受的水平地震作用设计值=0.364 KN/m24、外片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值qK1=WWK1+EqEK1=1.00.55+0.50.28=0.69 KN/m2q1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q1=WW1+EqE1=1.00.77+0.50.364=0.952 KN/m25、ansys程序对外片玻璃强度的分析5.1建立模型5.2模型荷载图5.3计算结果玻璃的最大强度为28.311 Mpa84.0Mpa。外片玻璃面板强度符合规范要求。6、ansys程序对玻璃强度的分析6.1玻璃面板承受荷载标准值为W=-1.0 KN/m26.2中空玻璃等效计算