内容发布更新时间 : 2024/12/23 17:34:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
湖北羿天建筑装饰设计有限公司
HUBEI YITIAN ARCHITECTURE & DECORATION DESIGN LTD.
取2个
根据选择的螺栓数目,计算螺栓的受剪承载能力Nvb=58977.6N 根据选择的螺栓数目,计算立柱型材承压承载能力Ncbl=15960.0N Nvb=58977.6N > 8100.8N Ncbl=15960.0N > 8100.8N 强度可以满足
角码抗承压能力计算:
角码材料牌号:Q235钢 ( C级螺栓) Lct2: 角码壁厚: 6.0mm
J2
y: 热轧钢角码承压强度: 305.000N/mm Ncbg: 钢角码型材壁抗承压能力(N): Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1
=12.000×2×305×6.000×2.000 =87840.0N
87840.0N > 8100.8N 强度可以满足
四、幕墙连接件焊缝计算
法向力设设计值N:7496.4N 剪力设计值V:3070.2N 弯矩M:153510.0N·mm 焊缝参数:
焊接形式:三围围焊
水平焊缝长度Lx:50.0mm 竖直焊缝长度Ly:100.0mm 焊角高度hf:6.0mm
角焊缝的计算厚度:he=0.707×hf=4.2mm 焊缝特性参数计算: 有效面积:
A=2×he×(Lx-2×hf)+he×(Ly-2×hf)
=2×4.2×(50.0-2×6.0)+4.2×(100.0-2×6.0)
=695.7mm2
形心到竖直焊缝轴线距离:
dx=(Lx-2×hf)×(Lx-he)/(2×(Lx-2×hf)+(Ly-2×hy)) =(50.0-2×6.0)×(50.0-4.2)/(2×(50.0-2×6.0) +(100.0-2×6.0)) =10.6mm
Ix=he×(Ly-2×hf)3
/12+(L3
3
x-2×hf)×(Ly-(Ly-2×he))/12
=4.2×(100.0-2×6.0)3
/12+(50.0-2×6.0)
×(100.03-(100.0-2×4.2)3
)/12
=980434.8mm4
I2
2
3
2
y=he×[(Ly-2×hf)×dx+he×(Ly-2×hf)/12+(Lx-2×hf)/6+2×(Lx-2×hf)((Lx-he)/2-dx)]
=4.2×[(100.0-2×6.0)×10.62+4.22
×(100.0-2×6.0)/12+(50.0
-2×6.0)3/6+2×(50.0-2×6.0)((50.0-4.2)/2-10.6)2
]
=129906.1mm4
J=Ix+Iy
=980434.8+129906.1
=1110340.9mm4
根据《钢结构设计规范》GB50017-2003 公式7.1.3-1、7.1.3-2和7.1.3-3计算 βf:角焊缝的强度设计值增大系数,取值为:1.22 σm:弯矩引起的正应力: σm=M×(LX-(dx+he/2))/J
=153510.0×(50.0-(10.6+4.2/2))/1110340.9
=5.154N/mm2
σn:正应力 σn=N/A
=7496.4/695.7
=10.776N/mm2
τM:弯矩引起的剪应力: τM=M×Ly/(2×J)
=153510.0×100.0/(2×1110340.9)
=6.913N/mm2
τV:剪力引起的剪应力: τV=V/A
=3070.200/695.688
=4.413N/mm2
总正应力σf=σM+σN
=15.929N/mm2
总切应力τf=τM+τV
=11.326N/mm2
角焊缝强度设计值fw
2
f= 160.000N/mm 强度校核:
((σ2
f/βf)+τ20.5
f)
=((15.929/1.22)2+11.3262)0.5
=17.285 N/mm2≤160.000 N/mm2
焊缝强度可以满足!
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五、幕墙横梁计算
幕墙横梁计算简图如下图所示:
1. 选用横梁型材的截面特性:
选用型材号: XC8\\环达隐框横梁
选用的横梁材料牌号: 6061 T5
横梁型材抗剪强度设计值: 55.000N/mm2
横梁型材抗弯强度设计值: 90.000N/mm2
横梁型材弹性模量: E=0.70×105N/mm2
Mx横梁绕截面X轴(平行于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm) My横梁绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm)
W横梁截面绕截面X轴(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩: W3
nxnx=6.366cm
W3
ny横梁截面绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩: Wny=12.992cm
型材截面积: A=7.769cm2
γ塑性发展系数,可取1.00 2. 幕墙横梁的强度计算:
校核依据: Mx/γWnx+My/γWny≤f=90.0 横梁上分格高: 2.100m 横梁下分格高: 1.000m
H----横梁受荷单元高(应为上下分格高之和的一半): 1.550m l----横梁跨度,l=1190mm
(1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m)
G2
Ak: 横梁自重: 400N/m
Gk: 横梁自重荷载线分布均布荷载标准值(kN/m): 横梁自重受荷按上单元高: 2.100m
Gk=400×H/1000
=400×2.100/1000 =0.840kN/m
G: 横梁自重荷载线分布均布荷载设计值(kN/m) G=1.2×Gk =1.2×0.840 =1.008kN/m
My: 横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN·m)
M=G×B2
y/8
=1.008×1.1902
/8 =0.178kN·m
(2)横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)
风荷载线分布最大集度标准值(三角形分布) qwk=Wk×B
=1.000×1.190 =1.190kN/m
风荷载线分布最大集度设计值 qw=1.4×qwk =1.4×1.190 =1.666kN/m
Mxw: 横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)
M2
xw=qw×B/12
=1.666×1.1902
/12 =0.197kN·m (3)地震作用下横梁弯矩
qEAk: 横梁平面外地震作用: βE: 动力放大系数: 5
αmax: 地震影响系数最大值: 0.040
G幕墙构件自重: 400 N/m2
Ak: qEAk=5×αmax× 400/1000 =5×0.040× 400/1000
=0.080kN/m2
qex: 水平地震作用最大集度标准值
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B: 幕墙分格宽: 1.190m
水平地震作用最大集度标准值(三角形分布) qex=qEAk×B
=0.080×1.190 =0.095KN/m
qE: 水平地震作用最大集度设计值 γE: 地震作用分项系数: 1.3 qE=1.3×qex =1.3×0.095 =0.124kN/m
MxE: 地震作用下横梁弯矩:
M2
xE=qE×B/12
=0.124×1.1902
/12 =0.015kN·m (4)横梁强度:
σ: 横梁计算强度(N/mm2
):
采用SG+SW+0.5SE组合
W轴的净截面抵抗矩: 6.366cm3
nx: 横梁截面绕截面X
W: 12.992cm3
ny: 横梁截面绕截面Y轴的净截面抵抗矩 γ: 塑性发展系数: 1.00
σ=103
×M3
3
y/(1.00×Wny)+10×Mxw/(1.00×Wnx)+0.5×10×MxE/(1.00×Wnx)
=45.766N/mm2
45.766N/mm2
< f2
a=90.0N/mm 横梁正应力强度可以满足
3. 幕墙横梁的抗剪强度计算:
校核依据: τ2
x=Vy×Sx/(Ix×tx)≤55.0N/mm
校核依据: τ2
y=Vx×Sy/(Iy×ty)≤55.0N/mm Vx----横梁竖直方向(X轴)的剪力设计值N; Vy----横梁水平方向(Y轴)的剪力设计值N;
S----横梁截面计算剪应力处以上(或下)截面对中性轴(X轴)的面积矩=5.711cm3
x;
S的面积矩=8.825cm3
y----横梁截面计算剪应力处左边(或右边)截面对中性轴(Y轴);
I轴的毛截面惯性矩=25.618cm4
x----横梁绕截面X;
I轴的毛截面惯性矩=47.060cm4
y----横梁绕截面y; tx----横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度=5.5mm; ty----横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度=5.0mm;
f----型材抗剪强度设计值=55.0N/mm2
; (1)Qwk: 风荷载作用下横梁剪力标准值(kN)
W2
k: 风荷载标准值: 1.000kN/m B: 幕墙分格宽: 1.190m 风荷载呈三角形分布时: Qwk=Wk×B2
/4
=1.000×1.1902
/4 =0.354kN
(2)Qw: 风荷载作用下横梁剪力设计值(kN) Qw=1.4×Qwk =1.4×0.354 =0.496kN
(3)QEk: 地震作用下横梁剪力标准值(kN) 地震作用呈三角形分布时: Q2
Ek=qEAk×B/4
=0.080×1.1902
/4 =0.028kN
(4)QE: 地震作用下横梁剪力设计值(kN) γE: 地震作用分项系数: 1.3 QE=1.3×QEk =1.3×0.028 =0.037kN
(5)Vy: 横梁水平方向(y轴)的剪力设计值(kN): 采用Vy=Qw+0.5QE组合 Vy=Qw+0.5×QE
=0.496+0.5×0.037 =0.514kN
(6)Vx: 横梁竖直方向(x轴)的剪力设计值(kN): Vx=G×B/2 =0.600kN (7)横梁剪应力
τx=Vy×Sx/(Ix×tx)
=0.514×5.711×100/(25.618×5.5)
=2.084N/mm2
τy=Vx×Sy/(Iy×ty)
=0.600×8.825×100/(47.060×5.0)
=2.249N/mm2
τ2
2
x=2.084N/mm < f=55.0N/mm
τ22
y=2.249N/mm < f=55.0N/mm 横梁抗剪强度可以满足!
4.幕墙横梁的刚度计算
铝合金型材校核依据: df≤L/180
横梁承受呈三角形分布风荷载作用时的最大荷载集度: qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值(KN/m) qwk=Wk×B
=1.000×1.190 =1.190KN/m
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水平方向由风荷载作用产生的挠度: d4
fw=qwk×Wfg×1000/(0.7×Ix×120) =1.109mm
自重作用产生的挠度:
d4fG=5×GK×Wfg×1000/(384×0.7×Iy) =0.666mm
在风荷载标准值作用下,横梁的挠度为: dfw=1.109mm 在重力荷载标准值作用下,横梁的挠度为: dfG=0.666mm l----横梁跨度,l=1190mm
铝合金型材 dfw/l < 1/180
铝合金型材 dfG/l < 1/500 且 dfG不大于3mm 挠度可以满足要求!
Ⅲ、建筑标高5.1米处铝板幕墙计算(墙角区)
基本参数:武汉地区基本风压0.35kN/m2
B类 计算部位首层:标高5.1米 跨度为5.2米
立柱左分格1.025米 立柱右分格1.025米 横梁上分格2.1米 横梁下分格1.0米
根据 GB 50011-2001 2008年版《建筑抗震设计规范》规定,武汉市抗震设防烈度为6度,本建筑属于标准设防类因此抗震设防烈度按6度设防来设计 设计基本地震加速度0.05g
一、风荷载计算
标高为5.1m处风荷载计算
W0:基本风压
W2
0=0.35 kN/m
βgz: 5.1m高处阵风系数(按B类区计算)
β[1+(Z/10)-0.16
gz=0.89×]=1.883
μz: 5.1m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2001)(2006年版)
μ0.32
z=(Z/10) (B类区,在10米以下按10米计算)
=(10.0/10)0.32
=1.000 μsl:局部风压体型系数(墙角区) 支承结构(第1处)
5200mm×1025mm=5.33m2
该处从属面积为:5.33m2
μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A) =-{1.8+[0.8×1.8-1.8]×0.727} =-1.538
μsl=-1.538+(-0.2)=-1.738
该处局部风压体型系数μsl=1.738 风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0 (GB50009-2001)(2006年版) =1.883×1.000×1.738×0.350
=1.146 kN/m2
风荷载设计值:
W: 风荷载设计值(kN/m2
)
γw: 风荷载作用效应的分项系数:1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=γw×W2
k=1.4×1.146=1.604kN/m
二、幕墙立柱计算
幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算:
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1. 荷载计算:
(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算 qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m)
W: 风荷载设计值: 1.604kN/m2
B: 幕墙分格宽: 1.025m qw=W×B
=1.604×1.025 =1.645 kN/m (2)地震荷载计算
q2
EA: 地震作用设计值(KN/m):
G包括面板和框)的平均自重: 600N/m2
Ak: 幕墙构件( 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
q2
EAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m) qEAk=5×αmax×GAk
=5×0.040×600.000/1000
=0.120 kN/m2
γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3×qEAk =1.3×0.120
=0.156 kN/m2
qE:水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEA×B
=0.156×1.025
=0.160 kN/m (3)立柱弯矩:
Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)
qw: 风荷载均布线荷载设计值: 1.645(kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: 5.200m
M33
w=qw×(L1+L2)/8/(L1+L2)
=(4.6503+0.5503
)/8/(4.650+0.550)×1.645 =3.981 kN·m
ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):
M=q33
EE×(L1+L2)/8/(L1+L2)
=(4.6503+0.5503
)/8/(4.650+0.550)×0.160 =0.387kN·m
M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)
采用SW+0.5SE组合 M=Mw+0.5×ME
=3.981+0.5×0.387 =4.175kN·m
2. 选用立柱型材的截面特性: 立柱型材号: 80x60x4方钢
选用的立柱材料牌号:Q235 d<=16
型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2
型材弹性模量: E=2.10×105N/mm2
X轴惯性矩: I4
x=87.219cm
Y轴惯性矩: I4
y=55.747cm
立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: W3
n=21.797cm
立柱型材净截面积: A2
n=10.096cm
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=8.000mm
立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: S3
s=13.920cm 塑性发展系数: γ=1.00 3. 幕墙立柱的强度计算:
校核依据: N/A2
n+M/(γ×Wn)≤fa=215.0N/mm(拉弯构件) B: 幕墙分格宽: 1.025m G2
Ak: 幕墙自重: 600N/m 幕墙自重线荷载: Gk=600×B/1000
=600×1.025/1000 =0.615kN/m Nk: 立柱受力: Nk=Gk×L
=0.615×5.200 =3.198kN
N: 立柱受力设计值:
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