幕墙立柱的几种常见力学计算模型电子版

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幕墙计算教材

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幕墙计算1、横框计算2、竖框计算3、玻璃计算4、连接计算5、预埋件设计、计算6、焊缝计算一、幕墙横框的计算受力模型:横梁以立柱为支承,按立柱之间的距离作为梁的跨度,梁的支撑条件按简支考虑,其弯距见表5-31。

简支梁内力和挠度表表5-31受力状态:横梁是双向受弯构件,在水平方向由板传来风力、地震力;在竖直的方向由板和横梁自重产生竖向弯距,见图5-14。

1、强度M x/γW x+M y/γW y≤f a式中:Mx -- 横梁绕x轴(垂直于幕墙平面方向)的弯距设计值(KN²m); My——横梁截面绕y轴(幕墙平面内方向)幕墙平面内方向的弯距设计值(KN²m);Wx-横梁截面绕x轴(垂直于幕墙平面方向)的截面抵抗矩(mm3) Wy-横梁截面绕y轴(幕墙平面内方向)的截面抵抗矩(mm3)γ-塑性发展系数,可取为1.05;f a-铝型材受拉强度设计值(KN²m2)①横梁受风荷载和地震作用时M x =1/12qy³B2(B≤H时)横梁双向受弯M x =1/8q y ³B 2 (B >H 时)q y =(1.0³1.4³W k +0.6³1.3³q ey )³Bq y -荷载组合值(KN /m );W k =βZ ²μS ²μZ ²W O式中:W k -作用在幕墙上的风荷载标准值(KN /m 2); βZ -瞬时风压的阵风系数,取2.25;μS -风荷载体型系数,竖直幕墙外表面可按±1.5取用;μZ -风压高度变化系数;应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9采用。

W O -基本风压(KN /m 2),按GBJ9附图中的数值采用;部分城市基本风压见表5-5 。

我国部分城市基本风压W 0 (KN /m 2) 表5-5q ey =βE ²αmax²G /A式中:q ey ——垂直于幕墙表面的地震作用(KN /m 2);组合系数 分项系数βE——动力放大系数,可取3.0;αmax—水平地震影响系数最大值, 6度抗震设计时取 0.04; 7度抗震设计时取 0.08; 8度抗震设计时取 0.16;G ——幕墙构件的重量(KN);A ——幕墙构件的面积(m2);其中:G=H³B³(t1+ t2)³γ玻³1.1A= H³B式中:H——分格高 m;B——分格宽 m;t1——外片玻璃厚度 m;t2——内片玻璃厚度 m;γ玻—玻璃重量体积密度 KN/m3②横梁受重力作用时M y =1/8qx³B2q x=1.2³q xkq xk=1.2²t²H³1.1式中:q x-横框所承受的重力线荷载设计值(KN/m);q xk-横框所承受的重力线荷载标准值(KN/m);t -玻璃总厚度( m )2.刚 度:玻璃板材支承在横梁和立柱上,组成幕墙平面。

幕墙立柱模型简介

幕墙立柱模型简介

1.合理设置埋件,选择有利计算力学模型
不同的埋件设置,决定了不同的受力方式和计算力学模型,对优化设计,节约成本很关键,以下是几种幕墙安装方式及受力模型,如图8所示。

以上模型均是以上端悬挂为例,拉弯杆件要比下端支撑的压弯构件受力好的多,不需计算失稳问题,所以实际设计中如无特殊情况,杆件均应采用上端悬挂。

在相同的杆件和层高的情况下,这几种计算模型里,简支梁受力最为不利,对立柱的惯性矩和抵抗矩的要求最大,但简支梁安装简单,适应性强,有无窗台墙均可,对插芯的要求不高。

外伸梁和双跨梁受力较简支梁有利的多,较为节约立柱材料,但对主体结构和设计均有要求。

外伸梁尤其是双跨外伸梁,需要有窗台墙遮挡幕墙立柱接缝,并且插芯要有相当的强度来抵御所受弯矩。

双跨梁则需要下返梁有足够的空间来安装第二个埋件,并且下支撑点应为长圆孔。

在条件允许的情况下,双跨梁可以选择上埋和下埋的组合,这样中间支点最接近梁中间,受力最为有利。

幕墙荷载计算EXCEL版(龙骨验算)

幕墙荷载计算EXCEL版(龙骨验算)

幕墙荷载计算EXCEL版(龙骨验算)一、0.5KN/m 20.35KN/m 227m A 类风压高度变化系数m Z : 1.750-2.001.552=1.55×1.75×-2×0.5-2.72KN/m 21.01.40.50KN/m 21.00.91.0=1×0.350.35KN/m 20.701.40q VK =w K +0.6q EK G Ak +ωk =0.5+1×(-2.716)-2.22KN/m 2q VK =1.4w K +0.6×1.3q EK γG G Ak +0.7γS S k=0.9×0.5+1.4×(-2.716)-3.35KN/m 2垂直荷载设计值(向上):风荷载体型系数m S :瞬时风压的阵风系数b gz :自重荷载作用组合系数:幕墙面板自重G AK :S K =μr S 0积雪荷载作用标准值:自重荷载作用分项系数γG :风荷载标准值:27m以下垂直荷载计算27m 高度处荷载计算:场地类别:计算高度处离地面距离:基本风压w 0:基本雪压S 0:w K =b gz m Z m S w 0积雪分布系数μr :风荷载组合值系数:风荷载分项系数:雪荷载作用组合系数:雪荷载作用分项系数γS :垂直荷载标准值(向上):q VK =w K +0.6q EKG Ak +0.7S k =0.5+0.7×0.350.75KN/m 2q VK =1.4w K +0.6×1.3q EK γG G Ak +0.7γS S k=0.9×0.5+0.7×1.4×0.350.79KN/m 2垂直荷载设计值(向下):垂直荷载标准值(向下):。

反力计算

反力计算

B 类A 为围护构件的从属面积A 11.7=m 2μs1:风荷载局部体型系数μs1(1):从属面积不大于1m 2时的体型系数,取μs1(1) 1.4:=μs1(25):从属面积大于或等于25m 2时的体型系数μs1(25)0.8μs1(1):=μs1(A):从属面积大于1m 2小于25m 2时的体型系数μz : 风压高度变化系数μz 1= βgz :高度z 处的阵风系数βgz 1.7= Wk : 风荷载标准值(KN/m 2)Wk βgz μz ⋅μs1⋅W0⋅:=一、幕墙立柱的设计计算(反力提取)幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算:1、结构尺寸跨度(高度)L 6500mm :=左右面板宽度:B11800mm :=B21800mm :=荷载有效宽度:2、荷载线分布最大荷载集度设计算(矩形分布)(1)垂直于玻璃平面的风荷载作用计算标高(m)z 6.5:= m 基本风压: W00.8KN m 2-⋅:=地面粗糙度类别:αmax 0.08:=qEAK: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m 2)qEAK βE αmax ⋅GAK⋅:=qEAK 0.361KN m2-⋅=qEK : 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用线荷载标准值(kN/m)qEK qEAK a⋅:=qEK 0.65KN m 1-⋅=γE : 地震作用分项系数γE 1.3:=qE : 地震荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m)qE γE qEK⋅:=qE 0.844KN m1-⋅=(4)荷载组合q : 玻璃所受组合线荷载设计值:(kN/m)采用SW+0.5SE 组合: (JGJ102-2003 5.4.2)q qw 0.5qE+:=q 5.174KN m1-⋅=3、结构分析最大弯矩:Mh 2.732107⨯N mm⋅=最大剪力:Q 0.5q L⋅:=Q 1.681104⨯N=立柱两端支座反力:R Q:=4、选用立柱型材的截面特性γw : 风荷载作用效应的分项系数γw 1.4:=qwk : 风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m)qwk Wk a1a2+()⋅:=qwk 3.394N mm1-⋅=qw : 风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m)qw γw qwk⋅:=qw 4.751N mm1-⋅=(2)幕墙自重荷载ρg :玻璃重度(KN/m 2)ρg 25.6KN m 3-⋅:=t :玻璃厚度(mm )t 20mm :=ρg :立柱型材重度(KN/m 2)ρa 78.5KN m 3-⋅:=Aa :立柱总截面面积(包括副框或扣盖)Aa 6600mm2:=Gk :幕墙自重(包括玻璃和框料)产生的轴向荷载(N )Gk ρg t a ⋅()⋅120%+()⋅L ⋅ρa Aa ⋅L⋅+:=Gk 10556.1N=GAK :幕墙构件(包括玻璃和框料)的平均自重(KN/m 2)GAK 0.902KN m2-⋅=βE :动力放大系数βE 5:=αmax : 水平地震影响系数最大值立柱刚度可以满足!<Umax 25.573mm=Umax : 立柱最大挠度校核依据: Umax ≤L/250 (JGJ102-2003 6.3.10)6、幕墙立柱的刚度计算立柱强度可以满足!fb_a 205N mm2-⋅=<强度校核:F γG Gk⋅:=F : 立柱轴向受力设计值(N )rG : 结构自重分项系数γG 1.2:=γ 1.05:=γ: 塑性发展系数 校核依据: F/A+M/g/W ≤fa=215N/mm 2(拉弯构件)5、幕墙立柱的强度计算fv_a 120N mm2-⋅:=fc_a 205N mm2-⋅:=fb_a 205N mm2-⋅:=许用应力:Ea 206000N mm2-⋅:=Aa 6600mm2:=Ixa 1497.37cm4:=Wxa 181.5cm 3:=钢型材截面性质:40x165实心钢。

幕墙计算书

幕墙计算书

计算项目: 幕墙立柱横梁计算[ 基本信息]立柱横梁材料: 铝型材立柱间距: 1.2 m立柱层高: 3 m立柱截面惯性矩: 137100 mm4立柱截面抵抗矩: 5480 mm3立柱截面面积: 3.67 mm2计算模式: 按单跨梁计算应力和挠度.横梁间距: 3 m横梁水平轴抵抗矩: 5480 mm3横梁竖向轴抵抗矩: 5480 mm3设计水平荷载: 2 KN/m2幕墙自重: 0.2 KN/m2[ 横梁应力计算]:qy = q×L= 2×1.2= 2.399 KN/mqx = 1.2×Gk×L= 1.2×0.2×3= 0.72 KN/mMx = 0.125×qx×L^2= 0.125×0.72×1.2^2= 0.129 KN-mMy = ( 1/12 )×qy×L^2= 0.0833×2.399×1.2^2= 0.287 KN-mσ= Mx / (1.05×Wx) + My / (1.05×Wy)= 0.129×10^6/(1.05×5480)+0.287×10^6/(1.05×5480) = 72.555 N/mm2强度满足[ 立柱应力计算]:qx = q×L= 2×1.2= 2.399 KN/mN = 1.2×Gk×H×L= 1.2×0.2×3×1.2= 0.863 KNMx = ( 经计算机按简支梁分析: )= 2.699 KN-mσmax = N/Area + Mx/( 1.05Wx )= 0.863×10^3 /3.67+2.7×10^6 /(1.05×5480)= 704.661 N/mm2设计强度f= (用户查表输入)强度满足[ 立柱挠度计算]:δmax = ( 经计算机按简支梁分析: )= 188.383 mm立柱允许挠度[δ] = (用户查表输入)刚度满足[ 支座反力计算]:Fx = ( 经计算机按简支梁分析: )= 7.19 KNFy = N = 0.863 KN∑F = ( Fx^2 + Fy^2 )^0.5= 7.25 KN[ 支座螺栓计算]:选用直径12mm螺栓,抗剪能力:Nvb = 2 × π ×d^2 ×130 / 4= 2 × 3.14 ×10.36^2 ×130 / 4= 21906 N= 21.9 kN需要螺栓个数:n = ∑F / Nvb = 0.3 颗实际取2 颗立柱型材壁承压计算(壁厚取3mm):Ncb = d × 2 × t × n × [f]= 12 × 2 × 3 × 2 × 120= 17280 N> ∑F强度满足。

03 立柱(修改后)-0624

03 立柱(修改后)-0624

三、幕墙立柱计算1. 荷载计算(1). 风荷载计算W k:作用在幕墙上的风荷载标准值 ( kN/m^2)W:作用在幕墙上的风荷载设计值 ( kN/m^2)室外标高:0mβgz:28.000m 高处阵风系数(按B类区计算)μf=0.5×( Z/10 )^-0.16 = 0.424βgz=0.89×( 1 + 2μf ) = 1.645μz:28.0m高处风压高度变化系数(按B类区计算)GB50009-2001(2006年版)μz=1×( Z/10 )^0.32 = 1.390μs:风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001(2006年版),对于建筑物的外表面大面处μs =-1.0对于建筑物的内表面大面处μs =-0.2μs1=-1.0+-0.2=-1.2μs1(A):局部风压体型系数a:立柱从属面积的短边 a = 1.800 mb:立柱从属面积的长边 b = 9.400 mA:立柱从属面积1.8×9.4= 16.9LogA=Log16.920= 1.228μs1(A)=μ(1)+[μs1(10)- μs1(1)]×logAs1=-1.0+[ 0.8×(-1.0)-(-1.0)]×1.228=-0.8μs1=-0.754+-0.2=-0.954γw:风荷载作用分项系数: 1.4W k=βgz×μz×μs×W0 GB50009-2001(2006年版)=1.645×1.390×0.954×0.450 = 0.982 kN/m^2W=γw × Wk =1.4×1.000 = 1.400 kN/m^2W k:作用在幕墙上的风荷载标准值:1.000 kN/m^2W:作用在幕墙上的风荷载设计值:1.400 kN/m^2(2). 自重荷载计算:G AK:玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重标准值: 0.600 kN/m^2G A:玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重设计值 ( kN/m^2 )γG:自重荷载作用分项系数: 1.2G A =γG × G AK=1.2×0.600 = 0.720 kN/m^2(3). 地震租用计算:q EAK:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用标准值( kN/m^2 )q EA:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用设计值( kN/m^2 )β:动力放大系数,取 5.0α:水平地震影响系数最大值,本工程抗震设防烈度:6 度,取 0.05γ E :地震作用分项系数: 1.3q EAK =β×α×G AK=5.0×0.05×0.600=0.150 kN/m^2q EA =1.3×0.150 = 0.195 kN/m^2(4). 水平荷载组合计算:q k:幕墙所受水平组合荷载标准值( kN/m^2 )q:幕墙所受水平组合荷载设计值( kN/m^2 )荷载采用 S W + 0.5S E 组合:q k =W k + 0.5q EAk=1.000 + 0.5 × 0.150 = 1.075 kN/m^2q=W+ 0.5q EA=1.400 + 0.5 × 0.195 = 1.498 kN/m^22.内力计算幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算(压弯构件):此处立柱选用: 6063-T6 铝立柱f:型材强度设计值:150.0 N/mm^2E:型材弹性模量:70000 N/mm^2γ:塑性发展系数:1.00立柱最大挠度 Umax,小于立柱计算跨度的 1/180(1). 立柱弯矩:q k.L:立柱所受水平组合荷载线分布最大荷载集度标准值( kN/m ) q.L:立柱所受水平组合荷载线分布最大荷载集度设计值( kN/m ) B:幕墙分格宽: 1.800 mq k.L=q k × B=1.075 × 1.800 = 1.935 kN/mq.L=q× B=1.498 × 1.800 = 2.696 kN/mM:水平组合荷载作用下立柱弯矩 (kN.m)H sjcg:立柱计算跨度: 9.400 mM=q.L×H sjcg2/8=2.696 × 9.400^2 / 8 = 29.772 kN.m(2). 立柱抗弯矩预选值:w:立柱抗弯矩预选值( mm^3)w=M×106/γ/f=29.772×10^3 / 1.00 / 150.0 = 198479 mm^3 (3). 立柱惯性矩预选值:I:立柱惯性矩预选值( mm^4)I=900×qk.L×(Hsjcg×1000)^3 / ( 384×E )=900×1.935×(9.400×1000)^3/(384×70000)=53811832 mm^4选定立柱抗弯矩应大于: 198479 mm^3选定立柱惯性矩应大于: 53811832 mm^43. 选用立柱型材的截面特性I x:X轴惯性矩: 36574980 mm^4w x:X轴抵抗矩: 246117 mm^3A:型材截面积: 3920 mm^2t:型材计算校核处壁厚: 5.0 mmi:型材截面回转半径: 96.6 mm4. 幕墙立柱的强度验算校核依据: N/A+M/γ/w ≤f(GB 50429-2007 6.1.1) N:立柱受力设计值N=G A × B× H sjcg=0.720 × 1.800 × 9.400 = 12.182 kNM:水平组合荷载作用下立柱弯矩:29.772 kN.mσ:立柱计算强度 (N/mm^2)σ=N×103/A+M×106/γ/w x=12.182×10^3/3920 + 29.772×10^6/1.00/246117=124.074 N/mm^2124.074 N/mm^2 < 150.0 N/mm^2立柱强度可以满足5. 幕墙立柱的稳定性验算校核依据: N/ψx/A+βmx M/[γx.w x.(1-η1N/N E)] ≤f(压弯构件)(GB 50429-2007 8.2.1-1) N:立柱受力设计值: 12182 NM:水平组合荷载作用下立柱弯矩:29.772 kN.mβ:等效弯矩系数:1.0η1:硬化合金影响系数:0.75λ:长细比:Hsjcg/i = 97.31ψ:弯矩作用平面内的轴心受压稳定系数,由长细比查表6.3.8 得: 0.41N E:临界轴压力N E=π2×E×A/1.2/λ2(JGJ102-2003 6.3.8-2) =π^2×70000×3920 / 1.2 / 97.31^2=238311 N立柱稳定性计算:N/ψx/A+βmx×M×106/[γ.w x.(1-η1N/N E)]=12182/0.41/3920+1.0×29.772×10^6/[1.00×246117×(1-0.75××12182/238311)]=133.427 N/mm^2133.427 N/mm^2 < 150.0 N/mm^2立柱稳定性可以满足5. 幕墙立柱的挠度验算校核依据: Umax ≤ Hsjcg/180(JGJ102-2003 6.3.10-1)U max:立柱最大挠度 ( mm )U max=5×q k.L×(H sjcg×1000)^4 / ( 384×E×I )=5×1.935×(9.400×1000)^4/(384×70000×36574980)=76.83 mm76.83 mm > 9.400×1000/180 = 52.22 mm立柱挠度不能满足要求6.幕墙立柱与主结构连接(1)支座反力计算N1:连接处水平总力设计值 ( kN )N1=q.L × H sjcg / 2=2.696 × 9.400 / 2 = 12.669 kNN2:连接处自重总值设计值 ( kN )N2=G A × B× H sjcg=0.720 × 1.800 × 9.400 = 12.182 kNN:连接处总合力设计值 ( kN )N =( N12 + N22 )0.5=( 12.669^2 + 12.182^2 )^0.5 = 17.576 kN(2)螺栓抗剪强度验算f v:不锈钢螺栓连接的抗剪强度计算值: 175.0 N/mm^2N v:剪切面数: 1D1:螺栓公称直径: 12 mmD0:螺栓有效直径: 10.360 mmD vbh:每个螺栓受剪承载能力:D vbh=N v×π×D2×f v/4(GB50017-2003 7.2.1-1)=1 × π × 12^2 × 175.0 / 4= 19792 NN num:螺栓个数:2个V:每个螺栓受到的剪力设计值为:V=N × 10^3 / N num=17.576 × 10^3 / 1 = 17576 N17576 < 19792 kN螺栓抗剪强度可以满足要求(3)连接部位立柱型材壁承压验算N cbl:连接部位立柱型材壁抗承压能力计算:f c b:构件承压强度设计值: 240.0 N/mm^2t:立柱型材壁厚: 5.0 mmN cbl=D1×∑t×f c b×N um/1000(GB50017-2003 7.2.1-3) =1 × 12 × 5.0 × 240.0 × 2 / 1000= 28.800 kN28.800 kN > 17.576 kN强度可以满足(4)连接部位钢角码承压验算N cbj:连接部位钢角码壁抗承压能力计算:f c b:构件承压强度设计值: 305.0 N/mm^2t:角码壁厚: 5.0 mmN cbj=D1×∑t×f c b×N um/1000(GB50017-2003 7.2.1-3) =1 × 12 × 5.0 × 305.0 × 2 / 1000= 36.600 kN36.600 kN > 17.576 kN强度可以满足五、预埋件计算1、位于幕墙立柱顶部预埋件计算(1). 荷载计算:N=P H :作用于预埋件的水平荷载设计值: 12.669 kNV=P V :作用于预埋件的竖直荷载设计值: 12.182 kN2). 预埋件计算:此处预埋件受拉力和剪力,弯矩作用M :弯矩设计值(N.mm)e0 :螺孔中心与锚板边缘距离: 80 mmM =max(V×e0 ,0.4×N×Z)=974592 N.mmV ×e0=12.182 × 10^3 × 80 = 974592 N.mm0.4×N×z=0.4×12.669 × 10^3 × 100 = 506754 N.mmZ :外层钢筋中心线距离: 100 mmN um1 :锚筋根数: 4 根锚筋层数: 2 层αr :锚筋层数影响系数: 1.00关于混凝土:混凝土标号 C30混凝土轴心抗压强度设计值: fc = 15.0 N/mm^2混凝土轴心抗拉强度设计值: ft = 1.5 N/mm^2按现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002采用。

幕墙的结构计算书

幕墙的结构计算书

幕墙的结构计算书l. 荷载计算:1.1风荷载计算:计算式:Wk=ξ×βD×μs×μz×Wo(KN/m2)式中:Wk——作用于幕墙的风荷载标准值(KN/m2)ξ——放大系数。

ξ=1.0βD—一阵风系数βD=2.25μs—风荷载荷的体型系数μs=±1.5μz——风荷载荷的高度系数。

Μz=1.83Wo——基本风压值。

Wo=0.44 KN/m2计算结果:Wk=2.72 KN/m21.2自重荷载计算:幕墙单元构件自重包括:铝合金型材、玻璃(铝板)及连接件的重量:计算式:G=η1×A1+η2×A2+η3×A3(KN /m 2)式中:G —单元构件的重量(KN )η1---玻璃单位面积重量(KN /m 2)η1=0.324KN /m 2A1----单元板玻璃安装面积m 2η2---型材及连接件单位面积安装重量(KN /m 2) η2=0.147KN /m 2A2-----单元板块的面积m 2A2=3.3 m 2计算结果:G=1.544KN1.3幕墙立柱型材断面的几何特性:Jy=699.98cm 4Wy=89.14 cm 3A=27.54 cm 2Wk=2.72 KN /m 2水平分格=1.8m 支点间距=1.85m计算弯矩=3KN.m E=0.7×105 MPa (铝型材)塑性发展系数取1.051.3.1幕墙立柱的挠度计算计算式:f max =JyE L P ...384..53 计算结果:f max =1.562mm校核:f max <f=1850/180=10.287mm结论:挠度满足要求。

1.3.2幕墙立柱的强度计算:计算式:WM A N γσ+=0 计算结果:бmax =32.05MPa校核:бmax <б=84.2MPa结论:强度满足要求1.4横框的挠度、强度计算:横框的挠度计算:1.4.1横框受二个方向荷载作用,产生两个方向挠度fx 和fy 计算式:总挠度: f=22y x f f +(mm)Wk=2.72 KN /m 2 水平分格=1.8m垂直分格=1.85m ,玻璃厚度=2×6=12mm地震作用=0.1127KN /m 2 玻璃自重=1.02KN风载弯矩=1.893kN.m 自重弯矩=0.2762m 3 Jx=135.878cm 4 Wx=24.429m 3Jv=166.453cm 4 Wy=24.339 m 3计算结果:f max =4.698mm校核: f max <f=1800/180=10mm (fx=4.615mm fy=0.879mm) 结论:挠度满足要求)(1023MPa Ap -⨯=压σ1.4.2横框的强度计算:横框截面承载力的计算式: 截面承载力:YY X X W M W M γγσ+= 计算结果:бmax =73.817MPaбmax <б=84.2MPa 结论:强度满足要求1.5 幕墙转接件1.5.1连接件与幕墙立柱连接螺栓抗剪强度计算:Wk=2.72 KN /m 2 地震作用=0.113KN /m 2 板块自重=1.554 水平分格=1.8m立柱支点间距=1.8m A2-70不锈钢螺栓安装数量=6颗 螺栓孔数=6个 螺栓直径=0.010m螺栓孔总壁厚=0.006m 承压面积=0.00036 m 2抗剪面积=0.002827 m 2计算结果: τ=4.636MPa核核: τ<fs=89MPa (不锈钢材料)计算结果:螺栓抗剪强度满足要求。

幕墙的结构计算书

幕墙的结构计算书

幕墙的结构计算书l.荷载计算:1.1风荷载计算:计算式:Wk=ξ×βD×μs×μz×Wo(KN/m2)式中:Wk—-作用于幕墙的风荷载标准值(KN/m2)ξ——放大系数。

ξ=1.0βD—一阵风系数βD=2.25μs-风荷载荷的体型系数μs=±1.5μz——风荷载荷的高度系数.Μz=1.83Wo—-基本风压值。

Wo=0.44KN/m2计算结果:Wk=2.72KN/m21.2自重荷载计算:幕墙单元构件自重包括:铝合金型材、玻璃(铝板)及连接件的重量:计算式:G=η1×A1+η2×A2+η3×A3(KN/m2)式中:G—单元构件的重量(KN)η1---玻璃单位面积重量(KN/m2)η1=0.324KN/m2A1-———单元板玻璃安装面积m2η2-—-型材及连接件单位面积安装重量(KN/m2)η2=0。

147KN/m2A2—--—-单元板块的面积m2A2=3.3m2计算结果:G=1。

544KN1。

3幕墙立柱型材断面的几何特性:Jy=699.98cm4Wy=89.14 cm3A=27.54 cm2Wk=2.72 KN/m 2水平分格=1.8m 支点间距=1。

85m计算弯矩=3KN 。

m E =0。

7×105 M Pa (铝型材) 塑性发展系数取1.051.3.1幕墙立柱的挠度计算计算式:f max =JyE L P ...384..53 计算结果:f max =1。

562mm校核:fmax <f=1850/180=10。

287mm结论:挠度满足要求。

1.3。

2幕墙立柱的强度计算:计算式:WM A N γσ+=0 计算结果:бmax =32.05MPa校核:бmax 〈б=84.2MPa结论:强度满足要求1.4横框的挠度、强度计算:横框的挠度计算:1。

4.1横框受二个方向荷载作用,产生两个方向挠度fx 和fy。

03幕墙计算

03幕墙计算

幕墙计算(一)幕墙立柱计算一、基本参数:1.所在城市:梧州2.地区类型:B 类3.计算点标高:20 m4.力学模型:简支梁5.立柱跨度:4600 mm6.立柱左分格宽度(B1):1500 mm立柱右分格宽度(B2):1500 mm二、立柱荷载1.风荷载作用的线荷载集度:体型系数:靤 = 1.0802风压高度变化系数:靭 = 1.231阵风系数:鈍z = 1.631风荷载标准值:Wk = 1kN/m^2风荷载作用效应的分项系数:鉾 = 1.4风荷载设计值:W = 1.4kN/m^2风荷载作用线荷载集度标准值:qWK = (B1+B2)/2×Wk = 1.5kN/m 风荷载作用线荷载集度设计值:qW = (B1+B2)/2×W = 2.1kN/m2.水平地震作用线荷载集度:动力放大系数:釫 = 5.0水平地震影响系数最大值:醡ax = .04玻璃总厚度:H = 16mm玻璃板块平均自重(不包括框):GAK1 = .4096kN/m^2幕墙的平均自重(包括面板和框): GAK = .5596kN/m^2水平地震作用标准值:qEAK = .112kN/m^2水平地震作用分项系数:鉫 = 1.3水平地震作用设计值:qEB= .145kN/m^2水平地震作用线荷载集度标准值:qEk = .168kN/m水平地震作用线荷载集度设计值:qE = .218kN/m荷载组合线荷载集度标准值:qK = 1.584kN/m荷载组合线荷载集度设计值:q = 2.209kN/m3.立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值:风荷载作用下的弯矩设计值:Mw = 5554500 N.mm地震荷载作用下的弯矩设计值:Me = 576610 N.mm荷载组合为:1Sw + .5Se弯矩组合设计值为:M = 1Mw + .5Me = 5842805 N.mm 自重荷载作用标准值:Nk = 3861.24 N自重荷载作用的设计值:N = 4633.488 N塑性发展系数为:? = 1.05剪力组合设计值为:V = qL/2 = 5080.7N三、确定材料的初选截面:1.所选钢材牌号为: Q235(d≤16)钢材的弹性模量为:E = 206000 MPa钢材的抗拉,抗压强度值为:fa = 215 MPa钢材的剪强度值为:鬭 = 125 MPa2.立柱抵抗矩预选值为:Wnx = Mx/鉬y = 25881.75 mm^33.立柱惯性矩预选值为:Ix = 2307152.609 mm^4四、选用立柱型材的截面特性:钢型材净截面面积:A = 4544 mm^2绕X轴的惯性矩:Ix = 23060140 mm^4绕Y轴的惯性矩:Iy = 7578539 mm^4绕X轴净截面矩:Wx1 = 230601.4 mm^3绕X轴净截面矩:Wx2 = 230601.4 mm^3型材截面面积矩:Sx = 144512 mm^3抗剪总厚度:t = 16 mm五、立柱截面验算:1.立柱的抗弯强度计算:? = N/An +Mx/鉝nx= 25.15 MPa < fy = 215 MPa*************************立柱抗弯强度满足要求!*************************2.立柱的挠度计算:df = 1.84090851181774 mm< df,lim = min[L/250,20(30)]= 18.4 mm*******************立柱挠度满足要求!*******************3.立柱的抗剪计算:? = VSx/Ixt= 1.99 MPa < fv = 125 MPa*************************立柱抗剪强度满足要求!(二)横梁计算一、基本参数:1.计算点标高:20m2.横梁跨度:B = 1500mm3.横梁的上分格高度 h1:1600mm横梁的下分格高度 h2:1450mm4.力学模型:简支梁(双向受弯)5.玻璃总厚度: h = 16mm二、横梁荷载:a.垂直于幕墙平面的水平方向荷载:(上部为三角形分布,下部为梯形分布):1.风荷载标准值:Wk = 1 kN/m^22.风荷载设计值:W = 1.4kN/m^23.地震荷载作用标准值:qEAK = .112kN/m^24.地震荷载作用设计值:qEB = .145kN/m^25.横梁上部荷载线荷载集度(按三角分布): (1)上部风荷载线集度标准值:qWks = Wk × B/2 =.75kN/m(2)上部风荷载线集度设计值:qWs = W ×B/2 =1.05kN/m(3)上部地震荷载线集度标准值:qEKs = qEAK × B/2 =.084kN/m(4)上部地震荷载线集度设计值:qEs = qE1 × B/2 =.109kN/m6.横梁下部荷载线荷载集度(按梯形分布): (1)下部风荷载线集度标准值:qWkx = Wk × h2/2 =.725kN/m(2)下部风荷载线集度设计值:qWx = W × h2/2 =1.015kN/m(3)下部地震荷载线集度标准值:qEKx = qEAK × h2/2 = .081kN/m(4)下部地震荷载线集度设计值:qEx = qE2 × h2/2 =.105kN/m7.横梁上部荷载的弯矩设计值:荷载组合: Sw1 + .5Se1上部荷载作用下的弯矩设计值:My1 = 207000 N.mm8.横梁下部荷载的弯矩设计值:荷载组合: Sw2 + .5Se2下部荷载作用下的弯矩设计值:My2 = 206813.75 N.mm9.垂直于幕墙平面的水平方向弯矩设计值: My = 413813.75 N.mm10.横梁上部荷载的剪力设计值:荷载组合: Sw1 + .5Se1上部荷载作用下的水平剪力设计值:Vx1 = 414N11.横梁下部荷载的剪力设计值:荷载组合: Sw2 + .5Se2下部荷载作用下的水平剪力设计值:Vx2 = 413.85N12.垂直于幕墙平面的水平总剪力设计值: Vx = Vx1 + Vx2 = 827.85Nb.横梁在自重荷载作用下的荷载1.横梁在自重荷载作用下的弯矩值:(1)横梁自重线荷载标准值:Gk = .895 kN/m(2)横梁自重线荷载设计值:G = Gk × 1.2 = 1.074 kN/m(3)自重荷载下的弯矩设计值:Mx = G×B^2/8 = 302062.5 N.mm 2.横梁在竖直方向的剪力设计值:Vy = G×B/2 = 805.5 N三、确定初选截面的参数:所选钢材牌号为: Q235(d≤16)钢材的抗弯强度设计值:fy = 215 MPa钢材的抗剪强度设计值:fv = 125 MPa钢材弹性模量:E = 206000 MPa1.横梁抵抗矩预选为:Wnx = Mx /鉬a = 1338 mm^3 ;Wny = My /鉬a = 1833.1 mm^3 ;2.横梁惯性矩预选为:横梁挠度的限值:df,lim = B/250 = 6 mm则由水平方向的挠度公式:df,lim = Wk×B^4/120EI ++ [Wk×B^4/240EI]×(25/8-5醊2+2醊4) 知:Ix = 47731.9 mm^4 ;由水平方向的挠度公式:df,lim= 5×Gk×B^4/384EI知:Iy = 51162.9 mm^4 ;四、选用横梁型材的截面特性:所选钢材截面特性为:型材净截面面积:A = 1216 mm^2绕X轴的惯性矩:Ix = 1173845 mm^4绕Y轴的惯性矩:Iy = 1173845 mm^4绕X轴净截面矩:Wx1 = 29346.1 mm^3绕X轴净截面矩:Wx2 = 29346.1 mm^3绕Y轴净截面矩:Wy1 = 29346.1 mm^3绕Y轴净截面矩:Wy2 = 29346.1 mm^3型材截面绕X轴面积矩:Sx = 17344 mm^3型材截面绕Y轴面积矩:Sy = 17344 mm^3垂直于X轴腹板的厚度:tx = 8 mm垂直于Y轴腹板的总厚度:ty = 8 mm五、横梁截面验算1. 按横梁抗弯强度计算公式,应满足:Mx/鉝nx + My/鉝ny ≤ fy 则:?= Mx/鉝nx + My/鉝ny= 23.233 MPa≤ fy = 215 MPa****************************横梁抗弯强度满足要求!****************************2.横梁的挠度验算:横梁水平方向的挠度为:df1=.262mm ≤ df,lim= min[B/250,20(30)]=6mm横梁水平挠度满足要求!********************横梁竖直方向的挠度为:df2=.244mm ≤ df,lim= min[B/500,3]=3 mm横梁竖直方向挠度满足要求!****************************故此,横梁的挠度满足要求!****************************3.横梁的抗剪强度验算:横梁水平方向的剪应力为:魓 = 1.529 N/mm ≤ fv= 125 N/mm横梁水平剪力满足要求!********************横梁竖直方向的剪应力为:魕 = 1.488 N/mm ≤ fv = 125 N/mm横梁竖直剪力满足要求!****************************故此,横梁的抗剪强度满足要求*****************************(三)玻璃计算一、基本参数:1.所在城市:梧州2.地区类型:B 类3.计算点标高:20 m4.力学模型:四边简支板5.玻璃配置为:夹层玻璃6.第一片(外片)玻璃种类为:钢化玻璃7.第一片(外片)玻璃厚度为:t1 = 8 mm8.第二片(内片)玻璃种类为:钢化玻璃9.第二片(内片)玻璃厚度为:t2 = 8 mm二、玻璃板风荷载计算1.体型系数: 靤 = 1.22.风压高度变化系数:靭 = 1.2313.阵风系数:鈍z = 1.6314.风荷载标准值:Wk = 1 kN/m^25.风荷载设计值:W = 1.4 kN/m^2三、玻璃验算第一片玻璃(外片)强度验算:(1)第一片(外片)分配的风荷载标准值:Wk1 = .5 kN/m^2(2)第一片(外片)分配的风荷载设计值:W1 = .7 kN/m^2(3)第一片(外片)分配的荷载组合标准值: qk1 = .52 kN/m^2(4)第一片(外片)荷载组合设计值:q = .727 kN/m^2(5)弯矩系数:m = .049425(6)玻璃计算参数:?1 = 8.926392(7)强度折减系数:?1 = .96859(8)第一片玻璃板设计最大应力值:?1 = (6 ? m ? q1 ? a ^ 2 / t1 ^ 2 ) ?1= 7.341 MPa < 84 MPa***************************第一片玻璃抗弯强度满足要求***************************2.第二片(内片)玻璃强度验算:(1)第二片(内片)分配的风荷载标准值:Wk2 = .5 kN/m^2(2)第二片(内片)分配的风荷载设计值:W2 = .7 kN/m^2(3)第二片(内片)分配的荷载组合标准值: qk2 = .52 kN/m^2(4)第一片(内片)荷载组合设计值:q2 = .727 kN/m^2(5)弯矩系数:m = .049425(6)玻璃计算参数:?2 = 8.926392(7)强度折减系数:?2 = .96859(8)第二片玻璃板设计最大应力值:?2 = (6 ? m ? q2 ? a ^ 2 / t2 ^ 2 ) ?2= 7.341 MPa < 84 MPa***************************第二片玻璃抗弯强度满足要求***************************3.玻璃面板挠度验算:(1)挠度系数为:? = .004607(2)夹胶玻璃的等效厚度为:te = 10.08 mm(3)计算参数为:鑔2 = 6.812386(4)挠度折减系数为:鏳2 = .9855(5)玻璃面板的挠度计算值为:df2 = ?2 ? ? 譝k 譨 ^ 4 / D2= 3.59 mm < dflim = a/60 = 25.000 mm ****************************玻璃面板挠度满足要求****************************。

幕墙立柱计算

幕墙立柱计算
1、胶条的E值,E值越小,胶条的纵向剪切变形越大,用等效截面计 算的惯性矩值的误差越大。
2、胶条的高度,胶条越高,胶条的纵向剪切变形越大,用等效截面计 算的惯性矩值的误差越大。
3、胶条的厚度,厚度越小,胶条的纵向剪切变形越大,用等效截面计 算的惯性矩值的误差越大。
4、梁的跨度,跨度越大,胶条应变越小,用等效截面计算的惯性矩值的误差越 小。
2、水平风荷载设计值计算
rW:风荷载分项系数,取rW=1.4 按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条
W:作用在幕墙上的风荷载设计值
W=rW·WK=1.4×2.254=3.156KN/m2 3、幕墙构件重量荷载
GAK:幕墙构件自重标准值,取0.60 KN/m2 GA:幕墙构件自重设计值 GA=1.2×GAK=1.2×0.6=0.72 KN/m2 4、地震作用
M q线L2 4.968 42 9.936KN m
8
8
假设立柱外轮廓尺寸不变,只改变壁厚,求出立柱满足结构设计要求时立柱截 面面积,最后进行比较。 4、立柱截面参数:
5、立柱抗弯强度校核 校核依据: N M ≤fa
A0 WX
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.3.7条
根据以上各种影响因素的考虑,我们在型材设计时应考虑型材结构构造的要 求才能设计出比较合理的组合型材。
在我们投标设计的方案设计阶段,建议组合型材截面参数计算时,宜 采用如下图所示简化方法计算,而不宜直接将整个型材都当作铝型材来考 虑。
五、实例
下面我们将以一个常见的工程实例的设计来详细说明三种处理方法各自的特点。 假设深圳地区,基本风压0.75Kpa,地面粗糙度C类,地震加速度7度0.10g,幕墙计算 高度120米大面处,层高4米,幕墙板块宽度B=1.5米,幕墙板块平均自重0.6KN/mm2 ,立柱 选用6063-T6的铝型材。分别用上述三种处理方法对普通隐框幕墙立柱进行设计。立柱截 面如下:

幕墙立柱的几种常见力学计算模型电子版..

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幕墙立柱的几种常见力学计算模型幕墙立柱根据实际支撑条件一般可以按以下几种力学模型设计。

1、简支梁简支梁力学模型是《建筑幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)中推荐的立柱计算模型。

在均布荷载作用下,其简化图形如图1.1。

由截面法可求得简支梁任意位置的弯矩为: 图1.1x ql x q M 222+-= 进而可解得:当2/l x =时,有弯矩最大值:2max 125.0ql M =。

简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]:)22(22qx x ql dx y d EI --= 经过两次积分可得简支梁的挠度方程为:)242412(1343x ql qx qlx EI y ---= 由于梁上外力及边界条件对于梁跨中点都是对称的,因此梁的挠曲线也是对称的,则最大挠度截面发生在梁的中点位置。

即:当2/l x =时,代入上式有:EIl q f k 38454max = 此种力学模型是目前我国幕墙行业使用的较广泛的形式,但由于没有考虑上下层立柱间的荷载的传递,因而计算结果偏于保守。

2、连续梁在理想状态下,认为立柱上下接头处可以完全传递弯矩和剪力,其最大弯矩和变形可查《建筑结构静力手册》中相关的内力表。

在工程实际中,上下层立柱间采用插芯连接,若让插芯起到传递弯矩的作用,需要插芯有相当长的嵌入长度和足够的刚度。

即立柱接头要作为连续,能传递弯矩,应满足以下两个条件:(I) 芯柱插入上、下柱的长度不小于2h c , h c 为立柱截面高度;(II) 芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩[4]。

计算时连续梁的跨数,可按3跨考虑。

同时考虑由于施工误差等原因造成活动接头的不完全连续,从设计安全角度考虑,按连续梁设计时,推荐采用的弯矩值为:2)101~121(ql M 。

在工程实际中,我们不提倡采用这种连续梁算法。

主要原因是由于铝合金型材模具误差等不可避免的因素,造成立柱接头处只能少部分甚至无法传递弯矩,根本无法形成连续梁的受力模型。

幕墙计算教材

幕墙计算教材

幕墙计算1、横框计算2、竖框计算3、玻璃计算4、连接计算5、预埋件设计、计算6、焊缝计算一、幕墙横框的计算受力模型:横梁以立柱为支承,按立柱之间的距离作为梁的跨度,梁的支撑条件按简支考虑,其弯距见表5-31。

简支梁内力和挠度表表5-31受力状态:横梁是双向受弯构件,在水平方向由板传来风力、地震力;在竖直的方向由板和横梁自重产生竖向弯距,见图5-14。

① 横梁受风荷载和地震作用时M x =1/12q y ×B 2 (B ≤H 时) M x =1/8q y ×B 2 (B >H 时)q y =(1.0×1.4×W k +0.6×1.3×q ey )×Bq y -荷载组合值(KN /m );组合系数分项系数W k =βZ·μS·μZ·WO式中:Wk-作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2);βZ-瞬时风压的阵风系数,取2.25;μS-风荷载体型系数,竖直幕墙外表面可按±1.5取用;μZ-风压高度变化系数;应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9采用。

WO-基本风压(KN/m2),按GBJ9附图中的数值采用;部分城市基本风压见表5-5 。

我国部分城市基本风压W(KN/m2)表5-56度抗震设计时取 0.04;7度抗震设计时取 0.08;8度抗震设计时取 0.16;G ——幕墙构件的重量(KN);A ——幕墙构件的面积(m2);其中:G=H×B×(t1+ t2)×γ玻×1.1A= H×B式中:H——分格高 m;B——分格宽 m;——外片玻璃厚度 m;t1t——内片玻璃厚度 m;23q xk-横框的许用挠度 [f]=B/180≤20mm.①水平方向的挠度·B4/120EI XB≤H时 f=qykB>H时 f=5q yk·B4/384EI xq=(1.0×W K+0.6 q ey) ×Byk式中: E-弹性模量,铝合金70000N/(KN/mm2); q yk-荷载组合值(KN/m);②竖直方向的挠度f=5q xk·B4/384EI Y实际刚度计算先选横框,通过许用挠度[f]算出I xmin、I ymin来核算所选择的横框是否符合。

玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型

玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型

玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型 1.1 立柱荷载简化建筑幕墙的立柱是幕墙结构体系的主体,它悬挂于主体结构之上,上、下立柱之间留有15mm以上的缝隙。

在一般情况下,立柱所受荷载可以简化为呈线性分布的矩形荷载,其受力简图可以表示为如图1所示。

图1为立柱为受均布荷载的简支梁计算简图,其荷载集度为 ,立柱的计算长度为。

因此立柱的计算分析,可以简化为一个典型平面杆系问题。

该问题可以认为是一个平面内的问题。

对幕墙立柱来说,我们认为:①它是细长杆件,因此可以用坐标来描述;②主要变形为垂直于轴的挠度,可以用挠度来描述位移场。

所以可以进行如下假设:●直法线假定;●小变形与平面假设。

图1 立柱为受均布荷载的简支梁计算简图1.2 双跨梁计算模型解析1.2.1 双跨梁的计算简图由于幕墙立柱所受荷载可以简化为呈线性分布的矩形荷载,假设其荷载集度为 ,立柱的计算长度为 ,则立柱双跨梁力学计算模型的计算简图如图2所示。

图2 立柱双跨梁力学计算模型计算简图该力学模型边界条件为:在平面内,立柱共有三个支座,分别是支座A、支座B和支座C。

立柱为细长杆件,主要变形为垂直于轴的挠度。

三个支座处的支座反力只有平行于轴方向的反力,没有水平支座反力,即立柱无轴向力。

立柱几何参数:长度、长跨、短跨和比例因子。

1.2.2 双跨梁力学参数的求解对幕墙立柱进行结构分析计算时,需要计算的力学参数主要有:各支座反力、垂直于轴方向的挠度、立柱内力即弯矩和剪力等。

下面给出其求解过程,假设立柱材料的弹性模量为 ,其截面对中性轴的惯性矩为。

我们知道,双跨梁的计算问题,实际上是一个超静定问题,因此必须要用到静力平衡条件和变形谐调条件。

该问题的变形谐调条件就是在C支座处,垂直于轴方向的挠度为0。

根据叠加原理,在小变形的前提下,在弹性范围内,作用在立柱上的力是各自独立的,并不相互影响,各个荷载与它所引起的内力成线性关系,叠加各个荷载单独作用的内力,就可以得到共同作用时的内力。

幕墙立柱的几种常见力学计算模型电子版

幕墙立柱的几种常见力学计算模型电子版

幕墙立柱的几种常见力学计算模型幕墙立柱根据实际支撑条件一般可以按以下几种力学模型设计。

1、简支梁简支梁力学模型是技术规范》(JGJ102-2003)的立柱计算模型。

下,其简化图形如图1.1。

由截面法可求得简支梁任意位置的弯矩为: 图1.1x ql x q M 222+-= 进而可解得:当2/l x =时,有弯矩最大值:2max 125.0ql M =。

简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]:)22(22qx x ql dx y d EI --= 经过两次积分可得简支梁的挠度方程为:)242412(1343x ql qx qlx EI y ---= 由于梁上外力及边界条件对于梁跨中点都是对称的,因此梁的挠曲线也是对称的,则最大挠度截面发生在梁的中点位置。

即:当2/l x =时,代入上式有:EIl q f k 38454max = 此种力学模型是目前我国幕墙行业使用的较广泛的形式,但由于没有考虑上下层立柱间的荷载的传递,因而计算结果偏于保守。

2、连续梁在理想状态下,认为立柱上下接头处可以完全传递弯矩和剪力,其最大弯矩和变形可查《建筑结构静力手册》中相关的内力表。

在工程实际中,上下层立柱间采用插芯连接,若让插芯起到传递弯矩的作用,需要插芯有相当长的嵌入长度和足够的刚度。

即立柱接头要作为连续,能传递弯矩,应满足以下两个条件:(I) 芯柱插入上、下柱的长度不小于2h c , h c 为立柱截面高度;(II) 芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩[4]。

计算时连续梁的跨数,可按3跨考虑。

同时考虑由于施工误差等原因造成活动接头的不完全连续,从设计安全角度考虑,按连续梁设计时,推荐采用的弯矩值为:2)101~121(ql M 。

在工程实际中,我们不提倡采用这种连续梁算法。

主要原因是由于铝合金型材模具误差等不可避免的因素,造成立柱接头处只能少部分甚至无法传递弯矩,根本无法形成连续梁的受力模型。

3、双跨梁(一次超静定)在简支梁的计算中,由于挠度和弯矩偏大,为了提高梁的刚度和强度,就必须加大立柱截面,这样用料较大,在经济上也不太合算。

不同力学模型在幕墙立柱计算中的比较

不同力学模型在幕墙立柱计算中的比较

不同力学模型在幕墙立柱计算中的比较中图分类号:O3 文献标识码:A 文章编号:摘要:幕墙立柱计算采用简支梁、双跨梁、多跨静定梁、多跨铰接一次超静定梁的计算比较,从而选取最优的受力方式。

关键词:立柱抗弯和抗剪强度计算、立柱刚度挠度的计算。

绪论:幕墙是建筑的外围护结构,目前外墙采用建筑幕墙形式非常普及,本文通过对不同受力力学模型的比较就会发现受力形式不同,对幕墙立柱的选取是不同的,如果在进行设计时,选取相应不同受力力学模型的计算,幕墙立柱将会充分合理使用,这将降低成本,取得较好经济的效益。

设计人员不应简单以简支梁或双跨梁进行幕墙立柱的计算,实际建筑中应是多跨静定梁或多跨铰接一次超静定梁的受力计算,避免计算中材料的无为浪费。

为使比较方便统一,我们选取同一位置分格的幕墙立柱进行比较。

论文主体基本参数取北京新建口腔医学院综合楼计算;本工程按C类地形考虑,地震基本烈度为:8度,地震动峰值加速度为0.2g,取:αmax=0.16。

计算点基本参数:计算点标高:100m;立柱跨度:L=4000mm;立柱左分格宽:1100mm;立柱右分格宽:1100mm;立柱计算间距:B=1100mm;板块配置:中空玻璃6+12A+6 mm;立柱材质:6063-T5;选用立柱型材的截面特性选用立柱型材号:60/150系列型材的抗弯强度设计值:fa=90MPa型材的抗剪强度设计值:τa=55MPa型材弹性模量:E=70000MPa绕X轴惯性矩:Ix=4173330mm4绕Y轴惯性矩:Iy=842340mm4绕X轴净截面抵抗矩:Wnx1=53583mm3绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=57857mm3型材净截面面积:An=1411.5mm2型材线密度:γg=0.03811N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:t=6mm型材受力面对中性轴的面积矩:Sx=34589mm3塑性发展系数:γ=1.00幕墙承受荷载计算风荷载标准值的计算方法按建筑结构荷载规范计算:wk=βgzμzμs1w0上式中:βgz:瞬时风压的阵风系数;βgz=1.6019μz:风压高度变化系数;μz=1.6966μs1:局部风压体型系数;μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA w0:基本风压值(MPa),取0.00045MPa;计算支撑结构时的风荷载标准值A=1.1×4=4.4m2wk=βgzμzμs1w0=0.00131MPa计算面板材料时的风荷载标准值A=1.1×1.38=1.518m2wk=βgzμzμs1w0 =0.001424MPa垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEAk=βEαmaxGk/A作用效应组合S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk幕墙立柱按简支梁计算简支梁:幕墙立柱单跨用一处连接件与主体结构连接,单跨立柱在连接处向上悬挑一段,上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上,计算时取简支梁,计算简图对结构作了简化。

玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型

玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型

玻璃幕墙立柱双跨梁力学模型玻双学璃幕墙立柱跨梁力模型1.1 立柱荷墙墙化建筑幕墙的立柱是幕墙墙系的主~墙于主墙墙之上~上、下立柱之墙留有构体体它挂体构15mm以上的墙隙。

在一般情下~立柱所受荷墙可以墙化墙呈墙性分布的矩形荷墙~其受力墙墙况可以表示墙如墙1所示。

墙1墙立柱墙受均布荷墙的墙支梁墙算墙墙~其荷墙集度墙~立柱的墙算墙度墙。

因此立柱的墙算分析~可以墙化墙一典型平面杆系墙墙。

个墙墙墙可以墙墙是一平面的墙墙。

个内墙幕墙立柱墙~我墙墙墙,?是墙墙杆件~因此可以用坐墙描述~?主要墙形墙垂直于墙的墙度来它来~可以用墙度描述位移墙。

所以可以墙行如下假墙,来? 直法墙假定~? 小墙形平面假墙。

与墙1 立柱墙受均布荷墙的墙支梁墙算墙墙1.2 跨梁墙算模型解析双1.2.1 跨梁的墙算墙墙双由于幕墙立柱所受荷墙可以墙化墙呈墙性分布的矩形荷墙~假墙其荷墙集度墙~立柱的墙算墙度墙~墙立柱跨梁力墙算模型的墙算墙墙如墙双学2所示。

墙2 立柱跨梁力墙算模型墙算墙墙双学墙力模型墙界件墙,在平面~立柱共有三支座~分墙是支座学条内个A、支座B和支座C。

立柱墙墙墙杆件~主要墙形墙垂直于墙的墙度。

三支座墙的支座反力只有平行于墙方向的反个力~有水平支座反力~立柱无墙向力。

没即立柱何,墙度、墙跨、短跨和比例因子。

几参数1.2.2 跨梁力的求解双学参数墙幕墙立柱墙行墙分析墙算墙~需要墙算的力主要有,各支座反力、垂直于墙方向的构学参数墙度、立柱力矩和剪力等。

下面墙出其求解墙程~假墙立柱材料的墙性模量墙~其截面墙内即弯中性墙的墙性矩墙。

我墙知道~跨梁的墙算墙墙~墙墙上是一超定墙墙~因此必墙要用到力平衡件和墙形墙双个静静条墙件。

墙墙墙的墙形墙墙件就是在条条C支座墙~垂直于墙方向的墙度墙0。

根据加原理~在小墙形的前提下~在墙性范墙~作用在立柱上的力是各自立的~不相叠内独并互影~各荷墙所引起的力成墙性墙系~加各荷墙墙作用的力~就可以得到共响个与它内叠个独内同作用墙的力。

幕墙转角立柱计算方法

幕墙转角立柱计算方法

幕墙转角立柱计算方法本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第十三章、补充其他结构计算第一节、转角竖料结构受力分析一、计算说明根据图纸分格及幕墙所处的位置,我们选取了最不利的位置进行计算。

竖料选用6063-T6铝合金型材,根据建筑结构特点,幕墙竖料悬挂与主体结构之上,竖料为拉弯构件,各层接缝之间设置伸缩缝,故竖料仅验算其强度和刚度,整体稳定不需要考虑。

此次主要对西北转角处立柱校核,考虑在负风压作用下,立柱两半框将不再相互挤压,而是有相互分离的趋势,此处我司将插芯与立柱半框的螺钉调节为@300mm,同时采取措施避免了立柱分离至裂开的状况。

竖料荷载分布图及计算模型:二、力学模型及基本假定竖料支撑于主体支座之上,上部竖料对插入下部竖料,实际受力模型为简支梁,它将承受风荷载、地震作用、自重荷载及其他形式的荷载;水平荷载可简化为梯形荷载,竖料自重以轴心拉力形式为集中荷载,而竖料自重简化为均布荷载。

竖料左部荷载宽度 W L=1420mm竖料右部荷载宽度 W R=1500mm该竖料左右边框均为相同的半框,偏安全考虑取W=1500mm。

计算竖料的最大计算跨度 S m =2700mm计算转角框三、竖料截面参数铝合金竖梁的截面特性,关于强轴X-X 方向:A m =1370mm 2 I x_m =3174097mm 4 I y_m =3197235mm 4 C yc_m =69mm 1___-⨯=myc C m x I m xc W 346013_mm m xc W = C yt_m =76mm 1___-⨯=m yt C m x I m xt W341754_mm mxt W = 局部扭曲失稳——截面等级分类:GB 50429-2007表5.2.2-1 受压板件全部有效的最大宽厚比GB 50429-2007表5.2.3 计算系数21,αα的取值杆件A ——元件类型——加劲肢单元: 计算板件的宽度: mm b 83.28= 计算板件的厚度: mm t 3=关于X-X 轴为均布应力:根据规范规定,对于均布受压板件:0.1'=k 加劲肋修正系数,对于不带加劲肋的板件: 1=η材质系数查表得: MPa f 1802.0=, 15.1/2402.0==f MPa ε 加劲板件、中间加劲板件的宽厚比限值: 83.24'5.210==k I ηεβ 实际计算宽厚比: 83.2461.90=<==I tbββ 满足要求。

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幕墙立柱的几种常见力学计算模型幕墙立柱根据实际支撑条件一般可以按以下几种力学模型设计。

1、 简支梁简支梁力学模型是技术规范》(JGJ102-2003)的立柱计算模型。

下,其简化图形如图1.1。

的弯矩为: 图1.1进而可解得:当2/l x =矩最大值:2max 125.0ql M =。

简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]:经过两次积分可得简支梁的挠度方程为:由于梁上外力及边界条件对于梁跨中点都是对称的,因此梁的挠曲线也是对称的,则最大挠度截面发生在梁的中点位置。

即:当2/l x =时,代入上式有:EIl q f k 38454max = 此种力学模型是目前我国幕墙行业使用的较广泛的形式,但由于没有考虑上下层立柱间的荷载的传递,因而计算结果偏于保守。

2、连续梁在理想状态下,认为立柱上下接头处可以完全传递弯矩和剪力,其最大弯矩和变形可查《建筑结构静力手册》中相关的内力表。

在工程实际中,上下层立柱间采用插芯连接,若让插芯起到传递弯矩的作用,需要插芯有相当长的嵌入长度和足够的刚度。

即立柱接头要作为连续,能传递弯矩,应满足以下两个条件:(I) 芯柱插入上、下柱的长度不小于2h c , h c 为立柱截面高度;(II) 芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩[4]。

计算时连续梁的跨数,可按3跨考虑。

同时考虑由于施工误差等原因造成活动接头的不完全连续,从设计安全角度考虑,按连续梁设计时,推荐采用的弯矩值为:2)101~121(ql M =。

在工程实际中,我们不提倡采用这种连续梁算法。

主要原因是由于铝合金型材模具误差等不可避免的因素,造成立柱接头处只能少部分甚至无法传递弯矩,根本无法形成连续梁的受力模型。

3、双跨梁(一次超静定)在简支梁的计算中,由于挠度和弯矩偏大,为了提高梁的刚度和强度,就必须加大立柱截面,这样用料较大,在经济上也不太合算。

在简支梁中间适当位置增加一个支撑,就形成了“双跨梁”,可以有效的减小梁的内力和挠度。

双跨梁简化图形如图3.1。

图3.1双跨梁为一次超静定结构,可以采用力法求解,具体如下:将支座B 等效简化为一个反力R B ,则根据荷载叠加原理,可以将图3.1的力学模型简化为图3.2-a 和图33.2-b 两种力学模型的合成。

按图3.2-a ,在均布荷载作用下,B 点的变形为:])()(21[24323la l a EI a ql fb +-=…………① 按图3.2-b ,在集中荷载R B 作用下,B 点的变形为:EIla l a R f Bb 3)(220--=…………………② 另外,B 点为固定支座,其总的变形为0按此条件将①式与②式联立,可得方程③:0])()(21[243)(32322=+-+--la l a EI a ql EIl a l a R B ……………….. ③ 解方程③,可以求得支座B 处的反力R B ,进而采用截面法可解得梁的最大弯矩为支座B 处的负弯矩,其值为:双跨梁的最大挠度在BC 段,其值可近似按下式计算:另外,在工程实际中双跨梁的最大挠度也可将BC 段视做简支梁,按BC 段简支挠度计算,这样计算的结果偏大。

双跨梁的弯矩和挠度除按上述方法计算外,也可按下式计算:式中:m 为最大弯矩系数,μ为最大挠度系数,均可由表1查取。

???当广泛的,它可以大大减少立柱的用料。

在工程中大多利用建筑结构的下翻梁或加设钢梁、钢架来增加支点。

同时,应当注意,双跨梁的最大支反力一般也出现在中间支座B处,这在计算幕墙预埋件时应特别注意。

待续铰接多跨梁的立柱计算与分析1.前言21世纪,我国的幕墙行业已进入高速发展阶段,幕墙市场的竞争越来越激烈,幕墙工程的设计与施工也越来越规范、越来越成熟。

作为一名幕墙设计师,为了降低工程的直接材料成本,提高幕墙产品的价格竞争力,在初步设计阶段,合理科学地选用计算模型显得十分重要。

根据玻璃幕墙规范与金属板石材幕墙规范规定,立柱设计可采用单跨梁、双跨梁或铰接多跨梁进行计算。

本文将对单支点铰接多跨梁(多跨静定梁)的设计进行分析。

2.多跨铰接梁的受力分析在幕墙立柱设计过程中,当主体结构梁高度较小,且楼层较多时,通常采用这种受力方式:幕墙立柱每层用一处连接件与主体结构连接,每层立柱在连接处向上悬挑一段,上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上,实际上是一段段带悬挑的简支梁用铰连接成多跨梁,也就是多跨铰接梁。

如图1。

图1 铰接多跨梁简图根据大多实际工程情况,楼层高度是一致的,因此,我们只对等跨静定铰接梁讨论,即:H1=H2=H3=…=Hn(H为层高)L1’=L2’=L3’=…=Ln’(L’为悬挑长度)从图1可以看出,第一跨为简支梁受力形式,第二、三、…、n跨均为静定梁受力结构。

从整个结构受力来看,第一跨是结构受力最不利的部位。

因而对于第一跨的设计及计算是多跨铰接梁受力计算的一个不可忽视的重点。

另外,由于H1=H2=H3=…=Hn是建筑物的楼层高度是固定值,L1’=L2’=L3’=…=Ln’是在设计时确定的悬挑段长度,可见悬挑值的确定会直接影响到立柱材料大小的选择。

3.多跨铰接梁需关注的问题3.1 第一跨问题根据受力分析,第一跨的结构受力较为不利,通常采用两种方式解决。

方案一:对第一跨作局部加强处理,可以增大型材截面,也可以在铝型材空腔中设置加强钢件,增大立柱的抵抗矩。

以上处理均需在施工图及计算书中明确说明,在结构计算时需单独校核,以满足设计要求。

方案二:一般情况下,第一跨处于幕墙顶部,此部位大多有女儿墙结构,因此可以增设支点,受力形式也就为图2所示,第一跨实际为双跨梁受力结构,短跨为L0’。

在受力分析计算时必须单独校核该部位立柱强度。

图2 受力模型简图3.2 悬挑段长度的确定在选定受力模式后,对L1’、L2’、…、Ln’的取值在设计时通常是根据主体结构与连接点的关系确定。

但是否有较为合理的取值?下面我们对多跨静定铰接梁(等跨)的受力作进一步的分析。

图3 受力模型分析示意图图4 悬挑段与简支段受力示意图在图3中,AB1段为简支梁,我们对它作局部处理,它的受力在分析时仅供参考。

B1B2、B2B3、…、Bn-1Bn均为带悬臂的静定梁,悬臂长度为L2’、L3’、…、Ln’。

Bn端以下一跨梁的悬臂为支座,在悬臂的端部作用一集中荷载,此集中荷载为前一跨梁Bn端的支座反力。

为讨论方便,我们将每跨静定梁分成悬挑段和简支段。

图4中第一种情况是悬挑段受力简图,它受到来自面板的均布荷载q 和Bn-1端的集中力P的作用,集中力P是前一跨梁端部支座反力的反作用力。

第二种情况是简支段受力简图,它的荷载除均布荷载q外,还有由集中力P及均布荷载对Cn-1端产生的负弯距作用。

根据计算模型,第一跨B支座反力R1B=qL1/2×[1-(L1’/L1)2] (1)第n跨B支座反力RnBn=2、4、6----=R1B×[1-Ln’/Ln -(Ln’/Ln)n]RnBn=3、5、7----=R1B×[1-Ln’/Ln +(Ln’/Ln)n]当n≥4以后,(Ln’/Ln)n 项值很微小,RnB逼近一定值,可近似取:第n跨B支座反力RnBn=4、5----= R1B×[1-Ln’/Ln] (2)第n跨集中力Pnn=2、3、4----=R(n-1)B (3)P2>P3、P3<P4----当n≥4以后,Pn逼近一定值,同时Mn也逼近一定值。

第n跨C支座弯距为:M nC n=2、3、4----= -[PnLn’+qLn’2/2] (4)第n跨简支段跨中弯距为:Mn= qLn2/8·[1-(Ln’/Ln)2]2-PnLn’×[1-(1+Ln’/Ln)2/2+ Ln’/Ln] (5)图5 悬挑段与简支段弯矩图从图5中可知,对同一立柱,当Cn支座的弯距M nC与跨中弯距M n相等时,能充分发挥立柱的截面特性,经济性也最好。

即MnCn=2、3、4----=Mn (6)于是有,PnLn’+qLn’2/2=qLn2/8·[1-(Ln’/Ln)2]2-PnLn’×[1-(1+Ln’/Ln)2/2+ Ln’/Ln]联解(1)、(2)、…(5)等式,得Ln’/Ln=1/6 (7)可见,当悬挑段长度为简支段长度的1/6时,两段的最大弯距很接近,立柱材料大小的选用最恰当。

4.多跨梁的设计分析下面我们以138系列立柱为例,运用多跨铰接梁电算程序分析跨度L=4m时,悬挑段长度Ln’与简支段长度Ln的比值与各跨立柱最大应力的关系。

立柱截面参数:Ix=4104226.29 mm4Wx=55462.52 mm3A=1570.73 mm2立柱线荷载标准值:qk=3.0 kN/m采用最大荷载法分析,悬挑长度Ln’分别取400mm(Ln’/Ln =1/9)、500mm(Ln’/Ln=1/7)、565mm(Ln’/Ln=1/6)、600mm(Ln’/Ln=1/5.7)、700mm(Ln’/Ln=1/4.7)。

对应部位的最大应力如下:表 1 (单位: N/mm2 )从表1中数据可知,对应部位最大应力与悬挑段Ln’的变化关系,在第三种情况下实现了最佳组合,立柱的各跨度最大应力最接近,也就是我们经常提到的等强度设计理论,从受力角度考虑,这种情况立柱的经济性最好,能发挥立柱截面的最大效益,此时悬臂段与简支段长度的比值约为1/6。

当跨度为其他值时,情况又是如何呢?表2数据为不同跨度情况下,悬挑段与简支段长度比值Ln’/Ln均约按1/6进行取值进行计算的结果。

结果表明(除去第一跨AB1段)各跨的的最大应力都很接近,与以上分析情况一致。

表2 (单位: N/mm2 )5.结束语当选用铰接多跨梁模型进行幕墙立柱设计时,我们要注意如下两点:一是第一跨是薄弱环节,其设计计算需慎重考虑;二是悬挑段的选定,可参照悬挑段与简支段为1:6的比例关系进行选取材料的利用率会最大,也会有更大的经济效益。

参考文献1.张芹编《单元式、金属(石)板幕墙资料汇编》2.《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)3.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)4.《建筑结构静力计算手册》中国建筑工业出版。

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