建筑幕墙结构设计-幕墙横梁结构计算

建筑幕幕墙结结构设设计5.幕墙横横梁结结构计计算板荷载载向横横梁的的传递递横梁内内力横梁挠挠度承重力力性能能横梁截截面设设计横梁最最小壁壁厚6.幕墙立立柱结结构计计算立柱的的力学学模型型多跨连连续梁梁铰接接点立柱挠挠度立柱截截面设设计玻璃肋肋计算算立柱最最小壁壁厚钢构件件设计计7.埋件计计算1、预埋埋件-平板埋埋件1）荷载载（拉拉压力力、剪剪力、、弯矩矩）2）埋件件构造造（钢钢筋、、钢板板、锚锚板））3）主体体混凝凝土性性能参参数4）计算算结果果承载力力极值值法向拉拉力设设计值值N＝＝4.3kN弯矩设设计值值M＝＝1.329kN·m剪力设设计值值V＝＝63.9kN受力直直锚筋筋的层层数n＝＝2层层每层直直锚筋筋的根根数、、直径径为：：2Φ12直锚筋筋的间间距b1＝＝100mm沿剪力力方向向最外外层锚锚筋中中心线线之间间的距距离z＝＝100mm常用埋埋件计计算例例题：：锚板厚厚度t＝＝10mm锚板宽宽度B＝＝300mm锚板高高度H＝＝180mm锚板的的弯曲曲变形形折减减系数数ααb混凝土土强度度等级级：C30fc＝＝14.3N/mm筋的抗抗拉强强度设设计值值fy＝＝300N/mm锚筋的的总截截面面面积As验验算当有剪剪力、、法向向拉力力和弯弯矩共共同作作用时时，应应按混混凝土土规范范式10.9.1－2及及式10.9.1－2两个公公式计计算，，并取取其中中的较较大值值：As≥≥V/ααr/ααv/fy+N/0.8/ααb/fy+M/1.3/ααr/ααb/fy/zAs≥N/0.8/αb/fy+M/0.4/αr/αb/fy/z锚筋的的受剪剪承载载力系系数ααv按按混凝凝土规规范式式10.9.1－－5计计算算：αv＝＝(4.0-0.08*d)*(fc/fy)^0.5＝＝(4.0-0.08*12)*(14.3/300)^0.5＝0.66锚板的的弯曲曲变形形折减减系数数ααb按按混混凝土土规范范式10.9.1－6计计算：：αb＝＝0.6+0.25*t/d＝＝0.6+0.25*10/12＝＝0.81当锚筋筋层数数n＝＝2时时，锚锚筋层层数影影响系系数ααr＝＝1.00锚筋的的总截截面面面积As＝＝2*2*ππ*(12/2)^2＝＝452mmAs1＝＝V/ααr/ααv/fy+N/0.8/ααb/fy+M/1.3/ααr/ααb/fy/zAs1＝63944/1.00/0.66/300+4274/0.8/0.81/300+1329292/1.3/1.00/0.81/300/100＝321+22+42＝385mm≤≤As＝452mmAs2＝N/0.8/αb/fy+M/0.4/αr/αb/fy/zAs2＝4274/0.8/0.81/300+1329292/0.4/1.00/0.81/300/100＝22+137＝159mm≤≤As＝452mm锚筋间间距和和锚筋筋至构构件边边缘的的距离离按混凝凝土规规范第第10.9.6条条，，对受受剪预预埋件件，其其锚筋筋的间间距b、、b1不不应大大于300mm，，且b1不不应应小于于6d和和70mm；锚锚筋至至构件件边缘缘的距距离c1，不不应小小于6d和和70mm，，b、、c不不应应小于3d和和45mm。。即：：b、、b1≤≤300mm，b、c≥≥45mm，，b1、c1≥≥72mm锚板的的构造造要求求锚板的的厚度度宜大大于锚锚筋直直径的的0.6倍倍。受受拉和和受弯弯预埋埋件的的锚板板厚度度尚宜宜大于于b/8。。锚板的的厚度度t＝＝10mm＞＞Max{0.6d,b/8}＝＝Max{7.2,6.3}＝＝7.2mm锚筋中中心至至锚板板边缘缘的距距离t1＞＞Max{2d,20}＝＝24mm锚板最最小宽宽度Bmin＝＝1*50+2*24mm＝＝98mm≤≤B＝＝300mm，，满足足要求求。锚板最最小高高度Hmin＝＝1*100+2*24mm＝＝148mm≤≤H＝＝180mm，，满足足要求求。当锚筋筋直径径不大大于20mm时时，宜宜采用用压力力埋弧弧焊。。HRB335级级、HRB440级级钢钢筋采采用手手工焊焊时，，焊缝缝高度度不宜宜小于于0.6d＝＝7mm。。钢结构构埋件件计算算举例例：钢结构构天幕幕采光光顶埋埋件计计算预埋件件EM01计算受力节节点见见下图图，在在楼板板处为为铰接接支座座。-槽式埋埋件1）荷载载（拉拉压力力、剪剪力、、弯矩矩）2）埋件件构造造、分分类（（钢板板槽、、锚筋筋）3）主体体混凝凝土性性能参参数4）计算算结果果承载力力极值值ParticularqualityfeaturesassociatedwithHALFENcast-inchannelsare:highbearingloadsupto32kNor108kN/msmalledgedistancesofminimum5cmeasytoadjustassemblywithoutnoiseanddirtofficiallyapprovedforstaticanddynamicloadsahighdegreeofcorrosionprotectionavailablebothinstainlesssteelandhot-dipgalvanized2、后置置埋件件-平板埋埋件1）荷载（拉拉压力、剪剪力、弯矩矩）2）埋件构造造（锚栓、、钢板）化学锚固机械锚固3）主体混凝凝土性能参参数4）计算结果果承载力极值值化学锚栓选选型：慧鱼化学锚锚栓设计参参数膨胀螺栓螺栓材料常常用材料料：Q215、Q235、25和45号钢，对于于重要的或或特殊用途途的螺纹联联接件，可可选用15Cr，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等机械性能能较高的合合金钢。-复杂后置埋埋件通过钢板焊焊接组合形形成。焊缝计算：：焊缝验算（1）计算说明明由于角钢的的翼缘的侧侧向刚度较较低，一般般不考虑其其承受剪力力，故全部部剪力由腹腹板上的一一条长110mm的焊缝承担担，弯矩和和拉力则由由全部焊缝缝来承担。。（2）焊缝有效效截面的几几何参数hf：焊缝高度度，取hf=8mmtmin：被焊接的的两块钢板板中，厚度度最小的钢钢板厚度，，取tmin=8mmhfmax：允许焊缝缝最大高度度hfmax=1.2tmin=1.2×8=9.6mmtmax：被焊接的的两块钢板板中，厚度度最大的钢钢板厚度，，取tmax=8mmhfmin：允许焊缝缝最小高度度hfmin=1.5tmax^0.5=1.5×8^0.5=4.2mmhfmin=4.2mm＜hf=8mm＜hfmax=9.6mmL1：竖向焊缝缝有效长度度L1=110-10=100mmA1：竖向焊缝缝计算截面面面积A1=0.7hf·L1=0.7×8×100=560mm2整个焊缝的的总截面特特性面积A=1680mm惯性矩I=2268800mm4抵抗矩W=32448mm3（3）焊缝强度度验算σ：由弯矩矩和拉力产产生的垂直直于焊缝长长度方向的的应力=18.9N/mm2＜ffw=160N/mm2σ1：由弯矩和和拉力产生生的垂直于于焊缝长度度方向的竖竖向焊缝应应力σ1=σ=18.9N/mm2τ1：由剪力产产生的竖向向焊缝剪应应力τ1=V3/2A1=4.627×103/2/560=4.13N/mm2β：正面角角焊缝的强强度设计值值提高系数数，取β=1.22=16N/mm2＜ffw=160N/mm2焊缝满足设设计要求。。8.连接件计算算1、上墙件-框架式幕墙墙上墙件材料：钢板板螺栓调节件连接壁厚荷载计算（1）M12螺栓承受的的剪力V1：M12螺栓承受的的竖直方向向剪力V1=N=4.627KN（见第四章章第二节））V2：M12螺栓承受的的水平方向向剪力V2=2V=2×6.751=13.5KN（见第四章章第二节））V：M12螺栓承受的的剪力V==14.271KN（2）焊缝承受受的荷载V3：焊缝承受受的竖直方方向剪力V3=V1=4.627KNM：焊缝受到到的弯矩作作用M=V3·d1=4.627×0.08=0.37KN·mN：焊缝承受受的拉力N=V2=13.5KN3、M12螺栓验算n：螺栓个数数，n=2nV：每个螺栓栓剪切面数数A0：M12螺栓有效面面积,取A0=84.3mm2NVb：M12螺栓的抗剪剪能力NVb=n·nV·A0·fV=2×2×84.3×245=82614N＞V=14271NM12不锈钢螺栓栓满足设计计要求。立柱局部抗抗压承载力力d：M12螺栓孔径，，取d=12mm∑t：穿过立柱柱的总壁厚厚∑t=2t=2×2.5=5mmn：螺栓个数数，n=2NCb：立柱局部部承压能力力NCb=n·d·∑t·fab=2×12×5×120.0=14400N＞V=14271N立柱局部承承压能力满满足设计要要求。-单元板上墙墙件材料：钢板板、铝板螺栓调整螺栓连接壁厚N1:连接处水平平总力(N):Nl=q1×Hsjcg=5.536×3900=21590.400kN/mN2:连接处自重重总值设计计值(N):N2=3089.0NN:连接处总合合力(N):N=(N12+N22)0.5=(21590.4002+3089.0002)0.5=22810.257ND2:连接不锈钢钢螺栓（A2-70）直径:12.000mmD0:连接螺栓有有效直径:10.360mmNvb:不锈钢螺栓栓的承载能能力:Nv:连接处剪切切面数:1Nvb=Nv×3.14×D02×fv/4=1×3.14×10.3602×245/4=20642.000NNum1:立梃与建筑筑物主结构构连接的螺螺栓个数:Num1=N/Nvb=22810.257/20642.000=1.105个设计有4个（公、母母料上各有有2个独立受力力的螺栓）），受力可可以满足要要求。不锈钢螺栓栓验算Ncbl:立梃型材（（6063-T5）壁抗承压压能力(N):D2:连接螺栓直直径:12.000mmNv:连接处剪切切面数:4t:立梃局部壁壁厚:5.000mm(螺栓处局部部加厚)+6.0mm(铝合金卡块块)=11.0mm(如图中标注注)Ncbl=D2×fce×t×Num1=12.000×120×11.000×4.000=63360.0N63360.000N≥22810.257N铝立柱局部部承压强度度可以满足足。Ncbg:铝合金挂码码型材(Q235)壁抗承压能能力(N):Lct2:连接处铝合合金挂码壁壁厚:12.000mmNcbg=D2×fce×Lct2×Num1=12.000×120×12.000×4.000=69120.000N69120.000N≥22810.257N铝合金挂码码局部承压压强度可以以满足。铝合金连接接件验算2、耳板1）荷载2）截面尺寸寸3）销轴形式式4）焊缝尺寸寸5）计算结果果3、五金件1）荷载2）截面尺寸寸3）销轴形式式4）焊缝尺寸寸5）计算结果果-门、窗五金金锁点计算传动计算1、幕墙承受荷载计计算风荷载标准准值的计算算方法参考天津国国际贸易中中心项目风风洞实验报报告，按最最大风压值值：wk=4.1KPa=4100Pa，校核锁点点时的玻璃璃面密度取取G=0.014X25.6=0.358kPa；开启窗锁点点计算基本参数：：1：分格尺寸寸：1500mm×700mm(1)风荷载作用用：qwk：风荷载线线分布最大大荷载标准准值(N/mm2)；wk：风荷载标标准值(MPa)；qwk=wk=0.004100N/mm2(2)水平地震作作用：qEAk：垂直于幕幕墙平面的的分布水平平地震作用用标准值(MPa)；βE：动力放大大系数，取取5.0；αmax：水平地震震影响系数数最大值，，取0.12；Gk：幕墙构件件的重力荷荷载标准值值(N)，(含面板和框框架)；A：幕墙平面面面积(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×0.12×0.000358=0.00021MPaqEk：水平地震震作用线荷荷载集度标标准值(N/mm)；B：开启扇分分格宽度(mm)；qE：水平地震震作用线荷荷载集度设设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.00021=0.00028N/mm2(3)幕墙受荷载载集度组合合：用于强度计计算时，采采用Sw+0.5SE设计值组合合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4qkw+0.5qE=1.4×0.0041+0.5×0.00028=5.88kN/m2N=5.88×0.7×1.5=6.17kN2、窗扇受力力计算作用锁点剪剪力许用值值为[V]=1200N.窗扇为上悬悬开启，六六点锁设计计，在闭合合状态时，，锁点受力力如下：其中：计算荷载方方程：QX1=(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)V3V3=6170/(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)=2276N所以单点剪剪力V=V3/2=2276/2=1138N<1200N.通过。六点锁点满满足使用要要求！-点驳件点驳爪点驳头支撑螺栓驳接头详细计计算采用T系列驳接头,根据提供的技技术资料及产产品的等强度度设计理念,在本计算中只只验算其薄弱弱截面。螺栓强度等级为A2-70，Ф14螺栓的小径为为D1=11.835mmA0=π×11.8352/4=110mm2螺栓抗剪强度度设计值fv为245N/mm2螺栓抗拉强度度设计值ft为320N/mm2螺栓抗拉承载载力为Ncb＝A0ft＝＝35.20kN螺栓抗剪承载载力为Nvb＝Afv＝37.71kN承重驳接头所所受拉力为Fy＝0.66kN<Ncb＝35.20kN螺栓所受面内内剪力为Vi＝(Fx2+Fz2)1/2＝(0.392+0.182)1/2＝0.43kN<Nvb＝37.71kN所受附加弯矩为(面内剪力产生生)M=Vi×e=0.43×1000×62mm=25800N.m其中e=32+2+36.5-8-1.14/2=62mm螺栓所受拉应应力为σ＝Fy/A0+M/(D3/32)＝0.66×1000/110+25800/(143/32)＝306.87N/mm2<ft＝320N/mm2螺栓所受剪应应力为τ＝Vi/A＝0.43×1000/(142×π/4)＝2.79N/mm2<fv＝245N/mm2由于[(τ/fv)2+(σ/ft)2]1/2＝[(2.79/245)2+(306.87/320)2]1/2＝0.96<1故螺拴强度满满足要求。驳接爪计算-拉索（杆）拉索（杆）索（杆）连