幕墙设计中结构计算的实现和理解
幕墙立柱结构计算工具
幕墙立柱结构计算工具在幕墙(玻璃幕墙)的设计中,立柱结构是一个重要的组成部分。
计算幕墙立柱结构需要考虑多种因素,包括结构强度、稳定性、风荷载等。
以下是一些用于计算幕墙立柱结构的常见工具和方法:1.结构分析软件:使用专业的结构分析软件,如ETABS、SAP2000、STAAD.Pro等。
这些软件能够进行三维结构分析,考虑各种力的作用,提供详细的结构计算和分析结果。
2.风荷载计算软件:使用风荷载计算软件,例如WindLOAD、TURBO and WindSim等,用于计算幕墙立柱在不同风荷载条件下的应力和变形。
3.结构设计手册:参考结构设计手册,根据国家或地区的建筑规范和标准,进行幕墙立柱结构的计算。
手册通常提供了各类建筑结构元素的设计方法和计算公式。
4.有限元分析:进行有限元分析,使用有限元软件(如ANSYS、ABAQUS等),将立柱结构离散为有限个单元进行模拟,以获取更为精确的应力和变形分布。
5.建筑信息建模(BIM):使用BIM工具,如Revit、Tekla等,进行建筑信息建模。
这样的工具能够在设计阶段就模拟建筑结构的行为,提供结构参数和分析结果。
6.风洞试验:进行实际的风洞试验,以获取实际风荷载下幕墙结构的响应。
试验结果可以用于验证计算模型的准确性。
7.压杆法计算:幕墙设计中常使用的一种简化计算方法是压杆法。
通过考虑立柱处的等效压杆,进行结构计算,这样可以在一定程度上简化计算过程。
8.验算手算:在使用计算软件的同时,进行手算验证。
手算可以帮助确认计算结果的合理性,同时也有助于理解结构的基本原理。
幕墙计算分析
幕墙计算分析概述随着高层建筑的出现和建筑自重向轻型化的发展,建筑幕墙越来越多的被应用在建筑当中。
幕墙可以使建筑从外观上具有明亮和挺拨的效果,使建筑艺术构思和造型别具一格,是建筑师乐意采用的外围护结构之一。
近年来,根据国家有关部门的要求,我国土木工程界全面开展了工程结构可靠度设计标准的编制。
以概率理论为基础的极限状态设计法取代以经验为主的定值表达的容许应力设计法。
建筑幕墙是建筑物的围护结构,它亦采用上述方法进行高度设计计算。
而建筑结构设计的标准是在正常荷载作用下不产生损害,在这种情况下,幕墙亦处于弹性状态。
因此,其构件的内力计算应采取弹性计算方法进行。
由于幕墙承受多种荷载和作用,产生内力情况相当复杂,采用承载力表达式不很方便为了便于设计人员应用表达式较为合适,也就是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分项系数的设计表达式进行计算。
一、荷载和作用在建筑幕墙设计计算中需要考虑的荷载与作用主要有结构自重、风荷载、地震作用、温度作用和雪荷载及撞击荷载等。
1、结构自重结构自重为材料的重力体积密度与该材料的体积之乘积。
重力不象自然界其它的力,它是静止不变的,因为幕墙所用的材料较轻,只承担自身的重量,因而这是一个次要的力,很少能带来严重的设计问题。
它作用和依附于框架上,这各种载荷能引起框架的挠曲,因而必须有足够的相对活动量。
考虑材料规格尺寸的偏差及附属性构造零件,其荷载分项系数为rG=1.2。
2、风荷载风作用在幕墙上所产生的力,在很大程度上支配了幕墙结构的设计,同时风也是促成水泄漏的一个主要因素。
作用在幕墙上的风荷载标准值可按下式计算,并且不应小于1.0KN/m2。
WK =βDμZμSWO式中:WK为作用于建筑幕墙上的风荷载标准值;βD为阵风系数,根据我国采用风压转换成3秒瞬时风速的变换系数1.5,风压与风速平方成正比,故阵风系数βD 取为βD=1.52=2.25μZ为风压高度变化系数。
将地面粗糙度类别分为A、B、C、D四类。
astm标准幕墙结构计算书 解释说明
astm标准幕墙结构计算书解释说明1. 引言1.1 概述幕墙是指建筑物外部的非结构性外墙,广泛应用于现代建筑中。
随着建筑技术的发展和人们对建筑美观性的不断追求,幕墙结构在建筑设计和施工中起到了重要作用。
幕墙结构计算是确保幕墙安全可靠的重要环节,其准确性和合理性直接关系到整个建筑物的结构稳定性。
1.2 文章结构本文将以“astm标准幕墙结构计算书”为主题,对ASTM(美国材料与试验协会)标准在幕墙结构计算中的应用进行详细解释和说明。
文章将分为五个主要部分进行阐述。
在“引言”部分,我们将简要介绍本文的内容和目的,并概述ASTM标准在幕墙结构计算中的重要性。
在第二部分“astm标准幕墙结构计算书解释说明”中,我们将对该标准的简介进行阐述,并强调其在幕墙结构计算中所起到的重要作用。
同时,我们还将探讨ASTM标准在实际工程项目中的具体应用。
第三部分“幕墙结构计算原理与方法”将介绍幕墙结构计算的基本原理和方法,包括结构力学基础知识概述以及幕墙材料与强度特性分析。
此外,我们还将详细解释ASTM标准在幕墙结构计算中的具体应用方法。
在第四部分“实例分析与案例研究”中,我们将通过介绍实际的幕墙结构力学计算实例和ASTM标准的计算案例研究来深入探讨其应用效果,并对不同条件下的幕墙设计优化方案进行分析。
最后,在第五部分“结论与展望”中,我们将总结本文的主要研究成果,并对未来幕墙结构计算的发展趋势进行展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍和解释ASTM标准在幕墙结构计算中的应用。
通过深入解读标准内容和案例研究,希望能够为相关建筑工程设计人员、工程师以及学术研究者提供有关幕墙结构计算方面的参考和指导。
同时,本文也希望能够促进ASTM 标准在国内相关领域的应用和推广,从而提升幕墙结构计算的准确性和可靠性,为建筑工程质量的提高做出贡献。
2. astm标准幕墙结构计算书解释说明:2.1 astm标准幕墙结构计算书简介ASTM标准幕墙结构计算书是根据ASTM(美国材料与试验协会)组织的相关标准编制而成的一本用于幕墙结构计算的手册。
幕墙系统中结构胶计算方法和设计概念
文 献标 识 码 : A
Desgn c c pt a c c aton of t ucur s al t i i on e nd alul i s r t al e an n c t n w al/ urai l/Hu Guoo lng A b t a t Thi ril ito uc s a i c lulto o tucu a sr c : s a tce n r d e b sc a c a in fsr t r l s a a tb t,b s d o i h s me cosc c i g c l ua ins ae e l n ie a e n wh c o r s he k n a c lto r prpo e o s d. Re c in f tu t r l e lnt t . ie a plc to du to o sr c u a s aa bie .. p i ai n
r t c iv d a e u t ae i a he e sa r s l. s
Ke y wo ds sr c u a s a a t r : tu t r l e l n bie sr cur l e lnt t ; tu t a s a a de i n sg
sr s ;de in wi d l a te s sg n o d;t e lng s h r p n h o e ts o ts a
建 筑 接 缝 密 封 与 防水
幕 墙 系统 中结 构 胶 计 算 方 , 设 计 概 念 去和
胡 国 龙
( 图高新材料集团 , 迈 上海 2 0 3 ) 0 1 1
摘要 : 介绍 了幕墙 系统结构胶 宽度的基本计算 方法 , 并在此基
幕墙工程质量控制要点
幕墙工程质量控制要点幕墙工程作为建筑外立面的重要组成部分,不仅能够提升建筑的美观度,还能起到防风、防雨、隔热、保温等功能。
然而,要确保幕墙工程的质量,需要在设计、材料选择、施工过程以及竣工验收等各个环节进行严格的质量控制。
以下是幕墙工程质量控制的一些要点。
一、设计阶段的质量控制(一)设计方案的合理性幕墙设计方案应充分考虑建筑的整体风格、使用功能、地理环境和气候条件等因素。
设计方案应满足建筑结构的安全性要求,同时要保证幕墙的气密、水密、风压变形等性能指标符合相关标准。
(二)结构计算的准确性结构计算是幕墙设计的关键环节,应根据幕墙的类型、尺寸、荷载等参数进行精确计算。
计算结果应能确保幕墙的龙骨、连接件等结构构件具有足够的强度和刚度,以承受各种荷载的作用。
(三)节点设计的可靠性节点设计直接关系到幕墙的安装质量和密封性能。
节点应设计合理,便于施工安装和维护,同时要保证节点处的密封可靠,防止雨水渗漏和空气渗透。
二、材料选择的质量控制(一)幕墙板材幕墙板材常见的有玻璃、铝板、石材等。
玻璃应符合相关的安全标准,如钢化玻璃的强度、夹层玻璃的粘结性能等。
铝板的表面处理应均匀、牢固,厚度应符合设计要求。
石材的材质、颜色、纹理应均匀一致,且应进行防护处理,以提高其耐候性。
(二)龙骨材料龙骨一般采用铝合金型材或钢材。
铝合金型材的表面氧化膜厚度应符合标准,钢材应进行防腐处理。
龙骨的尺寸、规格应符合设计要求,其力学性能应满足幕墙的承载要求。
(三)密封材料密封材料包括密封胶和密封胶条。
密封胶应具有良好的粘结性、耐候性和弹性,且应与幕墙板材和龙骨材料相容性良好。
密封胶条应具有足够的弹性和压缩永久变形性能,以保证密封效果。
(四)五金配件五金配件如连接件、锚固件、开启窗配件等应选用质量可靠的产品,其材质、规格和性能应符合设计要求。
三、施工过程的质量控制(一)测量放线测量放线是幕墙施工的基础工作,应确保测量精度符合要求。
放线应根据建筑主体结构的轴线和标高进行,同时要对测量结果进行复核,以保证幕墙的安装位置准确无误。
建筑幕墙结构设计与优化探讨
建筑幕墙结构设计与优化探讨建筑幕墙是指建筑外墙的非承重构件,一般由玻璃、金属、石材等材料构成,并且一般设置在主体结构外部,起到保温、防水、隔热、吸音、节能等功能。
在建筑设计中,幕墙的设计与优化是非常重要的一环,它直接关系到建筑的外观美观和性能指标,对于建筑的整体质量和使用效果都有着重要的影响。
本文将就建筑幕墙结构设计与优化进行探讨。
一、建筑幕墙结构设计的要点1. 选材与功能在进行幕墙结构设计时,首先需要明确幕墙的使用功能,包括保温、隔热、防水、隔音等性能指标。
然后根据功能需求选择合适的材料,比如玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙等。
不同材料具有不同的性能和特点,需要根据实际情况进行选择。
2. 结构稳固幕墙作为建筑的外部构件,一定要保证其结构的稳固可靠,能够承受风压、自重和外部荷载等作用。
因此在设计时,需要进行严密的结构计算和合理的结构设计,选择合适的连接方式和材料,确保幕墙结构的稳固性。
3. 美观与创新幕墙作为建筑的外立面,不仅是功能性构件,还应该具备美观性和创新性。
设计师需要充分考虑建筑的整体风格和氛围,选用合适的材料和形式,设计出具有辨识度和艺术感的幕墙结构,使其成为建筑的亮点。
1. 节能与环保在当前推动建筑节能和环保的大环境下,幕墙结构设计需要朝着节能与环保的方向进行优化。
可以选择具有良好保温隔热性能的材料,设计带有空气隔热层或保温层的结构,尽量减少能源消耗,实现绿色建筑的目标。
2. 结构轻量化轻量化是当前建筑设计的一个重要方向,也是幕墙结构设计的优化方向之一。
通过改变材料的厚度和形式,优化结构的布置和连接方式,减少幕墙的自重,降低对主体结构的影响,提高建筑整体的抗风能力和抗震能力。
3. 智能化与自动化随着科技的不断发展,智能化与自动化已成为建筑设计的趋势之一。
在幕墙结构设计中,可以加入智能化的控制系统和自动化的调节装置,实现幕墙的自动开启关闭、智能调节采光和通风,提高建筑的舒适性和使用效果。
4. 安全与可靠安全是建筑设计的首要要求,幕墙结构设计也不例外。
幕墙结构计算要点
式中: γ O —结构重要性系数; S —荷载效应组合的设计值,对于幕墙结构如无特殊要求一般取 1; R —结构构件抗力的设计值,。应按照各有关建筑结构设计规范的 规定确定
1、幕墙结构在构件承载力极限状态时荷载作用效应组合: CASE1、无地震作用效应组合
S = γ G ⋅ SGK + φW ⋅ γ W ⋅ SWK CASE2、有地震作用效应组合
其中:
框支承幕墙——四边支承简支板
点式幕墙——四点、三点、六点支承简支板
全玻璃幕墙(橱窗)——对边支承简支板
在某些面材长宽比大于 2 时的四边支撑简支板也可以简化成对边支撑简支板来 进行计算。
2、计算的方法 面材的计算可以根据简化的力学模型分别采用解析法和有限单元法来进
行计算。对于支承形式和形状规则的矩形板可以采用解析方法来进行计算,而
用等效的静力方法不足以准确分析幕墙在地震作用下的效应,考虑结构动力特性
需要采用时程分析方法既瞬态分析。弹性时程分析的基本方程如下:
[m ]⎨⎧u..[C
]⎨⎧u.
⎩
⎭⎬⎫
+
[k
]{u}
=
−[m]⎩⎨⎧u..g
⎭⎬⎫
对于动力分析方法这里不做讲解。
垂直于幕墙表面的水平地震作用按照下式计算:
q EK
107.6
0.70e5
0.33
0.5-2.9 273. 0
158.4
7A04 T62
>2.9-10 287.0
166.5
7A09
0.5-2.9 273. 0 T62
>2.9-10 287.0
158.4 166.5
3、铝塑复合板 俗称铝塑板,由两边的铝合金板与中间聚乙烯层复合而成。主要力学性能如下:
幕墙设计的知识
总的说来,幕墙工程属于结构专业和机械专业的交叉学科。
宏观设计(方案设计)时用到的是结构知识和建筑知识,一般机械专业在这个不介入,到了后期的节点设计和施工图就用到很多机械专业知识。
这两个专业一些共同点则是幕墙设计的基本功,如运用材料力学知识设计节点和绘图技能等。
绘图技能是入门必须掌握的,常用的设计软件有AutoCAD。
但随着建筑幕墙的发展,造型越来越复杂,一些工业设计的软件也加入了幕墙设计的CAD行列,如犀牛(Rhinos),其代表作有北京天文馆新馆幕墙工程。
随着软件业的发展,一些更先进更方便的CAD软件如Solidwork,Pro/E等也在慢慢普及。
常常一个工程的图纸需要很多个CAD来共同完成,只会一种软件的设计师已经不能适应快速发展的幕墙行业。
幕墙设计还有一项基本功是计算,分为宏观设计计算和微观设计计算。
宏观设计计算通俗一点讲就是结构计算,结构是指幕墙的支撑结构,点式幕墙一般为钢结构,也有玻璃肋等,钢结构有时会碰上很复杂的结构形式,如大跨度结构和拉索式结构等。
框式幕墙(也就是常说的明框、隐框、单元等传统幕墙)结构形式比较简单,主要是横梁立柱形式,计算模型为简支梁,双跨梁和连续梁等。
微观设计计算主要指节点设计,用得较多的知识是材料力学。
节点设计是幕墙设计很重要的一个环节,节点设计除了要满足建筑要求外,还要节省材料。
通常节点设计能体现设计者巧妙的构思和智慧,是幕墙设计的点睛之作。
不管是那种设计计算都要按照规范,现在幕墙设计常用的规范是102规范(用于框式幕墙)和133规范(用于铝板幕墙和石才幕墙)。
点式幕墙还没有正式的设计规范。
其他常用得到的规范是荷载规范和钢结构规范等。
计算的方法有手算和电算。
手算一般为很简单的如玻璃计算,埋板计算,胶缝计算等,都是一些步骤很简单很机械的计算,方法在各规范上都有,这些计算现在都可以编程或者用Excel来自动计算,可以让设计师从一次次重复机械的劳动中解脱出来。
电算一般用专业的程序如sap2000、Ansys、staad等,可以完成大部分的幕墙结构计算,还有专用于框式幕墙的百科软件等。
幕墙工程量及算料计算规则
幕墙工程量及算料计算规则一、材料预算:(一)、石材、玻璃、铝板计算时先计算门、窗、玻璃幕墙,再计算铝板、石材;从大面上减去门窗面积,加上进出位的面积即为石材、铝板面积;玻璃的计算:明框应扣减掉铝型材框所占面积;隐框可直接按玻璃分格计算。
(二)、石材幕墙材料a、分种类计算面积b、辅材:1、钢材:竖龙骨:按龙骨布置图计算,一般间距为1-1.2m之间;横龙骨:每道石材缝都有。
2、挂件3、密封胶:横竖石材缝,先计算米,再折成支数,一般8m m宽的可打 3.5m/支4、石材干挂胶:按石材挂件计算:T型36套/公斤,L型27套/公斤5、泡沫棒:同密封胶按长度计算6、防火岩棉:每层结构梁处均有,按平方米计算,其中有镀锌铁皮7、保温岩棉:大面积,按平方米计算挂件分T型挂件与L型挑件T型挂件用在大面积上,L型用在接地石材,窗洞上方的石材及挑檐、各种洞口上方的一块石材,在窗台下方的一块石材侧边应用T型挂件(三)、铝板1、钢材:每一道缝均有,分规格计算2、自攻钉:沿缝高度,间距350m m3、铝板副框:为铝型材,按米计算,再折成公斤4、压板(压块):有铝板副框时,即用压板和六角螺栓连接于龙骨间距350MM5、密封胶:同石材,按16m m缝宽计算,一般 1.5米/支(四)、玻璃幕墙1、明框:铝型材分型号计算,龙骨每道缝均有;五金件:按套计算,执平、滑撑、铰链(一扇开启扇各一套);三元乙丙胶条:按米计算,一般玻璃窗内外都有;密封胶同铝板2、隐框:结构胶:按支计算,每块玻璃四周均打;双面胶:同结构胶,按米计算。
3、埋件:每道结构层的竖龙骨上,具体数量看图4、连接件:每块埋件两个连接件,厂家加工的按个,自己现场加工的按公斤二、甲方结算(一般按定额计算规则)无需计算辅材1、石材:实贴面积,乘上合同单价,计算外露面积2、玻璃窗幕墙:按窗框外围面积,同上3、铝板:实贴面积4、其它项目看甲方的合同书,单价确定的方式三、投标1、工程量要准确2、成本计算:取一单元计算辅料,再折成每平方米的含量3、单价要计算工程成本,成本核算用材料预算先要观察所需报价工程都包括那些项目,一般都有铝型材,胶,配件,铁件,这几大类;然后按类别计算。
幕墙系统中结构胶计算方法和设计概念
幕墙系统中结构胶计算方法和设计概念在整个历史发展过程中,玻璃结构装配引入外墙和幕墙行业已经有超过30年的历史了。
玻璃的结构装配中,通常使用具有高强度,高持久性的结构密封胶把玻璃黏接在幕墙框架上。
这种玻璃结构装配的概念的引入,在外墙框架玻璃结构的设计上给予了设计师和建筑师更多的自由,而且在全球范围内改变了对建筑的审美观念。
在设计和计算结构胶的数值时,它需要能够承受在玻璃上所受到的各种载荷。
在结构装配被引入以后,形成了一些基本的经验计算公式,这些公式已经被幕墙和结构装配行业的设计师和核算师所信赖。
这种公式其实是从工程学上的概念得来的,即在幕墙框架上的玻璃所受到的各种载荷等于黏接玻璃的结构胶所产生的抵抗强度。
因此,假如施加的载荷取风压在玻璃表面上压力,抵抗强度取施工长度方向上的结构胶所承受的强度,那根据施加的载荷等于抵抗的强度这个工程学概念,结构胶的施工宽度可以从下面的公式得出:这个基本的经验公式在玻璃结构装配开始的时候就被用来估计或者计算结构胶的注胶宽度,而且在这个行业里面已经被广泛接受。
由于这个经验公式已经在大量国内外项目上使用,有这样的支持,这个提供结构胶设计的经验公式一直没有改变过,成功地在各种环境条件下使用了10多年。
另外一方面,这个公式计算出来的结构胶宽度拥有非常高的安全系数,在这个行业里面也是无庸置疑的。
在现在的建筑设计中,为了减少浪费并且提供具有亲和力的设计和建筑材料,合理设计和价值工程的概念已经被广泛应用。
设计师和各种材料供应商现在有责任采取行动来平衡合理设计安全系数,提高材料质量,而并不是建筑质量跟随项目预算那么不确定。
当然结构胶的设计和使用也没有例外。
为了取得这个平衡,结构胶宽度的设计也需要经历价值工程概念的审核。
因此,假如结构胶宽度的设计公式带来了材料过份的,不必要的浪费,那我们就必须对于这个公式进行重新审核。
为了进行重新审核,我们必须分析一下现在的经验公式。
结构胶的宽度计算是由一个函数组成,这个函数包括建筑设计风压(DWL),最长短边长度(W)和结构胶的设计强度(SDS)。
幕墙设计中的结构稳定性考虑
幕墙设计中的结构稳定性考虑幕墙作为现代建筑设计的重要组成部分,不仅具有装饰美观的功能,同时也需要考虑结构的稳定性。
在幕墙设计过程中,为了保证幕墙系统的稳定性和安全性,需要考虑以下几个方面的因素。
一、荷载计算和分析在幕墙设计中,首先需要进行荷载计算和分析。
这包括对幕墙系统受到的静态和动态荷载进行评估,如自重荷载、风荷载、地震荷载等。
通过合理计算和分析这些荷载,可以确定幕墙系统所需的结构强度和稳定性。
二、结构抗震设计在地震区域,幕墙设计中的结构稳定性考虑更为重要。
结构抗震设计需要根据地震区域的设计参数和幕墙系统的特点,确定合适的抗震措施。
这包括对幕墙系统的抗震能力进行评估和计算,并采取相应的设计措施来提高其抗震性能。
三、幕墙结构的材料选择在幕墙设计中,材料的选择对结构的稳定性起着至关重要的作用。
一般来说,常见的幕墙材料包括玻璃、金属、石材等。
在选择材料时,需要考虑其强度、刚度、耐久性等因素,并结合设计需求和荷载要求进行合理选择。
四、结构连接和固定幕墙系统的结构连接和固定也是影响其稳定性的重要因素。
良好的结构连接和固定可以确保幕墙系统的整体稳定性和安全性。
在设计中,需要选择合适的连接件和固定方式,并进行合理的布置和设计。
五、结构变形和位移控制在幕墙系统设计中,结构变形和位移的控制也是十分重要的。
结构变形和位移过大可能会导致幕墙系统的破坏和失稳。
因此,需要通过设计和施工措施来控制结构的变形和位移,保证幕墙系统的稳定性和安全性。
六、施工工艺和质量控制在幕墙设计中,施工工艺和质量控制同样不可忽视。
良好的施工工艺和质量控制可以确保幕墙系统的结构稳定性和安全性。
因此,在施工过程中,需要严格按照设计要求进行施工,并采取相应的质量控制措施。
总结起来,幕墙设计中的结构稳定性考虑是十分重要的。
通过合理计算荷载、进行抗震设计、选择合适的材料、合理进行连接和固定、控制结构变形和位移以及加强施工工艺和质量控制等手段,可以确保幕墙系统的稳定性和安全性。
浅析建筑幕墙结构设计计算
素的作用 , 近年来幕墙 为超高层建筑甚 至中小型建筑所普遍使用 。 安全性 和经 济性 的设计 技术 , 这种 设计技 术 中 , 在 结构 上 的技 术
幕墙 的设计需 要综 合考 虑水 密 、 隔热 、 隔音 等性 能要 求 以及 ( l n 的研究 。 Mul ) i o
研究 ( 结构设计) 又成 为此 领域 的主 要内容 。要充 分提 高幕墙 的 ( et gBok , S tn l )玻璃 的 自重作用 在水平 构件 上 ; i c 风荷载在 水平构
竖直构件( l n 受到玻璃 、 Mul ) i o 板及开 启窗传 递的荷载 和水 平
( tc o t用插缝 结合 , 进行 结构 分析 , 根据 其结 果 ( 件 SakJi ) n 再 并 构
Tr o n 的研 究 。 连接在 框架上的幕墙也相互不 同地 移动着 , 时由于各层 的变形 ( asm) 这 标准位置部 分 , 竖直构 件在 强轴 方 向受风荷 载 ; 但在 转角 部 差异( 层间 变位 ) 幕 墙将 产 生平 面 内变 形 。框 架 式幕 墙 变 为梯 ,
这时要通过 “ 风洞实 验 ( n n e T s) 确定 风压 作 用 区域 , WidTu nl et”
S. D F
S. D F.
D 吼
口 — 口
D吼
口 — _ []
设计要按风压 区域来分别进行结 构研究 , 并考虑其经 济性 。
3 积雪荷载 。 )
JI I
2 设 计荷 载
以下几种荷 载作 用情况 :
1永 久 荷 载 。 )
相互 组合 来研究构件是否安 全( 图 1 。 见 ) 荷 载的选取计算是 幕墙结构计算 的先 决条件 , 幕墙主要 考虑 压 应力)
幕墙系统中结构胶计算方法和设计概念
6科技资讯科技资讯S I N &T N OLOGY I N FORM TI ON 2008N O.01SCI ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON 工程技术波串信号进行T2分布的反演,也大大提高了测井速度。
2仪器性能比较从对不同公司的核磁共振仪器的比较,我们发现,现代核磁共振测井仪器一般设计为贴井壁测量,传感器按梯度磁场设计,仪器采用多种频率工作,获得多个探测深度的数据。
贴井壁设计:减少盐饱和泥浆等环境影响,并能基本解决大斜度井和水平井中仪器难以居中的问题。
多磁场梯度:用于根据扩散系数来对油气进行类型划分或量化。
多工作频率:可以保证仪器在单趟测井中按照不同的采集参数采集到多个回波串。
多探测深度:使被泥浆滤液侵入的油气的信号最大化,同时避免了由于井眼不规则以及储层污染引起的数据质量问题。
M RX 和M RE X 的设计理念更是相似(如下表),均采用多个天线设计,包括一个多频主天线,两个高分辨率的单频天线,后者分别位于梯度磁体的两侧。
两个高分辨率天线探测深度浅,获取岩石物性和储层产能等数据,对储层总体经济状况进行评价;主天线具有多个探测深度,专门用于流体特征描述。
两种仪器的不同在于工作频率数量不一样,测量数据的探测深度不同。
3核磁共振测井的应用以及展望现代核磁共振测井响应仅与岩石孔隙流体中氢核的含量与状态有关,测量岩石的有效孔隙度不受岩石骨架、泥质的影响。
给定恰当的截止值,可以准确区分不同的孔隙成分,如自由流体孔隙度、毛细管流体孔隙度、粘土束缚水孔隙度等,从而计算出较准确的束缚水饱和度。
根据核磁共振孔隙度及驰豫特性评价地层渗透性,可以估算较为准确的渗透率。
通过测井仪测量的横向驰豫时间信息,能反映饱和水岩石的孔隙尺寸大小的分布情况。
核磁共振测井提供的孔、渗、饱储层参数中,孔隙度、渗透率比较可靠,含水饱和度受影响的因素较多,应用时应慎重考虑,而提供的束缚水饱和度较为准确。
幕墙竖框最优计算模型及工程实现
幕墙竖框最优计算模型及工程实现作者:许芳来源:《中国建筑金属结构·下半月》2013年第05期摘要:本文提出了幕墙竖框的四种计算模型。
从变形、弯矩及支座反力三方面对幕墙竖框计算模型进行分析,寻求最优化的计算模型。
本文提供了详细的计算方法、设计方案以及工程实例。
关键词:简支梁;双跨简支梁;短跨长度;最优计算模型中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1671-3362(2013)05-0071-02用于分析的工程实例为:幕墙中的危险部位处风荷载为1.5kN/m2,计算层间高L=3.6m,竖框承担的分格宽度为B=1.5m。
校核竖框挠度荷载组合如下:q刚度=Wk×B=1.56×1.5=2.34kN/m校核竖框强度荷载组合如下:q强度=(1.4×1×Wk+ 1 序言在幕墙设计中,人们会根据建筑幕墙结构的特点,采用与之相适应的结构计算与分析方法。
幕墙的立柱是幕墙的“骨架”,如何设计幕墙立柱,选择合理的计算分析方法,是保证幕墙结构安全和提高经济性能的关键环节。
竖框的计算模型主要有以下几种形式:单跨简支梁、双跨简支梁、等跨铰接静定梁和双支点等跨铰接静定梁。
本文将探讨幕墙竖框的四种力学计算模型,分析影响竖框计算的因素,提出最优化的计算模型及在工程实现中的注意事项。
5跨模型与7跨模型边跨中挠度几乎完全相等,只有0.04mm的差别。
5跨模型与7跨模型中跨中挠度只差0.11mm的差别。
但3跨模型与5、7跨模型挠度都有非常明显的差别,见表3。
6 本文总结四种计算模型各有优缺点,要综合考虑各种因素选择适合的计算模型,不能一概而论。
等跨铰接静定梁每层只有一个固定点,其连接构造最少,经济效益最明显,工作效率最高。
但是计算跨度不能小于5跨。
而且在一些工程中,由于竖框的型材截面一定,在结构允许的条件下,只能采取双跨梁设计。
要综合考虑构造和造价的要求,立柱是否采用哪种结构型式,一方面要考虑构造是否允许,另一方面还要综合考工程造价和结构安全等因素。
幕墙设计中的建筑结构与幕墙的协调
幕墙设计中的建筑结构与幕墙的协调幕墙作为现代建筑的重要组成部分,不仅具备美观的外观特点,还承担着保温、遮阳、节能等功能。
然而,在幕墙设计过程中,建筑结构与幕墙的协调是一个至关重要的问题。
本文将探讨幕墙设计中建筑结构与幕墙的协调关系,并提出一些解决方案。
一、建筑结构与幕墙的关系幕墙是建筑外围的整体装饰和保护体系,为了与建筑结构协调一致,需要考虑以下几个方面的问题:1. 结构系统:幕墙的设计必须与建筑的结构系统相匹配,以确保幕墙的稳定性和安全性。
根据建筑的结构形式和承载体系,选择适应的幕墙类型和材料。
2. 连接方式:幕墙与建筑结构的连接必须满足力学和防水要求,并且能够承受外部荷载作用。
选用合适的连接件和技术,确保幕墙与建筑结构之间的连接稳固。
3. 变形控制:建筑结构和幕墙材料在温度、湿度等环境条件的变化下会产生一定的变形,因此需要通过设计考虑变形控制的方法,以保证幕墙的正常使用和寿命。
二、建筑结构与幕墙协调的解决方案为了实现建筑结构与幕墙的协调,可以采取以下解决方案:1. 综合设计:在建筑设计的初期阶段,建筑师、结构工程师和幕墙工程师应密切合作,共同进行综合设计。
通过考虑幕墙的设计要求和建筑结构的特点,制定出最佳的设计方案。
2. 材料选择:根据建筑结构的特点和要求,选择合适的幕墙材料。
例如,对于高层建筑结构,应选用轻质材料,以减小建筑自重对结构的影响。
3. 连接技术:采用合适的连接技术,确保幕墙与建筑结构之间的连接牢固可靠。
例如,大型幕墙可以采用悬挂式或预应力技术,提高连接的稳定性和安全性。
4. 变形控制:通过预测和模拟建筑结构和幕墙的变形情况,制定变形控制方案。
例如,可以采用伸缩缝和变形缝等技术,以减小结构变形对幕墙的影响。
5. 施工管理:在幕墙施工的过程中,要加强施工管理,确保施工质量。
建筑结构和幕墙的协调应囊括在施工图纸和技术要求中,并通过现场监测和验收来进行验证。
三、幕墙设计中的优化与创新随着科技的不断进步和建筑行业对幕墙设计的不断需求,人们对幕墙的设计也提出了更高的要求。
综合体项目幕墙结构设计计算
综合体项目幕墙结构设计计算摘要】当前,幕墙结构在建筑工程中得到广泛的应用,其结构的设计计算关系到幕墙结构设计的合理性,并与幕墙结构的安全稳定息息相关。
本文结合工程实例,分析了工程幕墙结构的选型,并利用相关软件,对幕墙结构的设计进行了计算,为类似工程设计提供参考借鉴。
【关键词】综合体项目;幕墙结构;设计计算0 引言随着我国城市建设的快速发展以及建筑行业的不断进步,城市综合体项目在城市建设中的应用越来越广泛,幕墙结构在综合体项目施工中也得到了广泛的应用。
当前,玻璃幕墙作为一种新型建筑外围结构,具有节能环保、外观美观且防雨水防风性能良好等优点,得到了大量的使用。
但是,幕墙工程投入使用后,时有玻璃坠落、横梁扭转等安全事故的发生。
对此,对幕墙结构设计进行合理的计算,为幕墙结构设计提供可靠的数据依据具有十分重要的意义。
1 工程概况某综合体项目由A,B两个塔楼组成,主体结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,墙、柱混凝土强度等级为C40~C55,梁、板混凝土强度等级为C30,主要钢筋采用HRB400级,板筋采用HRB335级。
在14~15层标高范围内设置矩形钢桁架将塔楼A,B连接。
在立面上的钢桁架和两个塔楼围成的区域内设置单层索网点支承玻璃幕墙,共包括D轴、G轴两片幕墙,其中D轴索网幕墙的轴线间尺寸为40m×42m(高×宽),G轴索网幕墙的轴线间尺寸为44m×42m(高×宽),如图1,2所示。
2 结构选型玻璃幕墙结构形式主要分为构件式玻璃幕墙、点支承玻璃幕墙、全玻璃幕墙和单元式玻璃幕墙等。
为满足建筑造型、通透性以及安全环保的要求,采用点支承玻璃幕墙,即单层索网点支承玻璃幕墙,该玻璃幕墙的横向和竖直两个方向的单根不锈钢拉索为正交连接的网状布置形式,立面分格主要是幕墙横向拉索为主抗风索,其两端固定在塔楼A,B的型钢混凝土柱上,柱截面尺寸2.2m×3m;竖向拉索为承重索及次抗风索,其两端分别固定在上部钢桁架和下部框架梁上。
某大型体育馆拉索幕墙结构计算与分析
某大型体育馆拉索幕墙结构计算与分析发布时间:2021-01-11T07:21:16.539Z 来源:《防护工程》2020年28期作者:丁超[导读] 索结构充分利用较小截面的高强度钢索的抗拉强度实现跨越较大空间。
南京金宸建筑设计有限公司江苏南京 210000摘要:拉索幕墙结构在外荷载作用下有较大变形,结构刚度随位移的变化而不同,设计工作难度较大。
采用SAP2000软件,对某大型体育馆拉索幕墙结构进行非线性有限元计算分析。
结果表明,拉索幕墙结构在各作用效应组合工况下均能满足承载力和变形要求,结构选型合理,可以对类似幕墙结构设计提供参考。
关键词:拉索幕墙;有限元分析;几何非线性索结构充分利用较小截面的高强度钢索的抗拉强度实现跨越较大空间。
索结构与玻璃组成的拉索玻璃幕墙具有大跨度、轻量化、高通透性等特点,受到广大建筑师的青睐,在国内外多个大型公共建筑中得到应用。
索结构存在明显的刚度硬化,其刚度随位移的变化而不同。
【1】索结构是一种柔性结构体系,在外荷载作用下有较大变形,设计计算中必须考虑非线性大变形的影响。
【2】幕墙作为外围护构件,受室内外温度影响,温度变化对索结构应力、位移影响较大。
因此,为了确保工程安全,在设计计算过程中必须充分考虑这些因素。
1.工程概况该体育馆位于江苏省南京市,建筑地上6层,平面近似圆形布置,总建筑面积约12.3万平方米。
自二层起建筑四周外包一圈拉索点支式玻璃幕墙,幕墙顶标高29.5米,幕墙面积约1.5万平方米。
幕墙整体向建筑室外侧倾斜,与水平方向夹角最小值为71.2°,建筑效果如图1所示。
图1 体育馆立面效果图2.幕墙结构选型建筑外围分布有55根支承管桁架钢结构屋盖的钢管柱,紧贴屋盖桁架下口布置有一圈仅供幕墙连接的钢管梁。
幕墙布置在相邻两根钢柱形成的一跨内(如图2所示),共计54跨,跨度范围10.2m~15.2m,幕墙高度范围12.6m~23.3m。
在幕墙结构中,水平荷载起控制作用,且本项目水平方向的跨度相对较小,所以在水平方向沿玻璃水平分格线布置一道道鱼腹式索桁架(如图2所示)。
幕墙设计原理
幕墙设计原理
幕墙设计原理是建筑界广泛应用的一种垂直外墙系统,其主要功能是为建筑提供保温、隔音、防水、防火以及装饰等。
在幕墙设计中,有以下几个基本原理:
1. 结构原理:幕墙的结构是由支撑结构、外墙板和连接件等组成。
支撑结构可以是钢结构、混凝土结构或预制混凝土板,用于承受外墙板的重量荷载和风荷载。
外墙板可以是不同材质的板材,如玻璃、铝合金、陶瓷等,用于起到隔离空间和装饰的作用。
连接件用于连接支撑结构和外墙板,确保整个幕墙系统的稳定性和安全性。
2. 隔热原理:幕墙设计要考虑保温效果,以提高建筑的能源利用效率。
常见的隔热材料包括岩棉、聚苯板、硅酸盐板等,这些材料具有良好的隔热性能,可以减少室内外温差,降低能耗。
此外,幕墙中还可以设置隔热层,如气窗、阳光房等,进一步提高隔热效果。
3. 透光原理:幕墙设计还需要考虑建筑内部的自然采光。
透光材料主要是玻璃,通过选用不同类型的玻璃,如夹胶玻璃、中空玻璃等,可以实现不同程度的透光效果,满足建筑内部的自然采光需求,并提供良好的视觉效果。
4. 抗风压原理:幕墙作为建筑的垂直外墙系统,在设计中需要考虑抗风压性能。
采用合适的材料和结构设计,加强连接件的刚度和强度,以及合理设置风洞试验等方法,可以提高幕墙系统的抗风性能,确保其在强风等恶劣气候条件下的安全性。
总之,幕墙设计原理是基于结构、隔热、透光和抗风压等方面的考虑,通过合理选择材料、构造和施工工艺,实现建筑的外墙系统的功能和美观性。
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幕墙设计中结构计算的实现和理解
发表时间:2020-10-04T10:17:44.894Z 来源:《建筑学研究前沿》2020年14期作者:赵静君
[导读] 本文从简要分析对幕墙设计中结构计算的几点理解,通过对结果的分析、比较,以期达到更深层次的理解和应用。
赵静君
身份证号码:61212719800114xxxx 陕西省西安市 710000
摘要:本文从简要分析对幕墙设计中结构计算的几点理解,通过对结果的分析、比较,以期达到更深层次的理解和应用。
关键词:结构计算;受力模型;荷载取值及组合;概念设计
幕墙设计应从实际工程出发,以规范标准为依据,以安全适用为前提,综合考虑经济和社会效益。
只有做好结构计算工作,才能结合相应的构造要求,使幕墙设计趋于完善,从而做到安全和经济并顾。
1计算模型选取
选取正确合理的计算模型,是幕墙设计成败的关键。
以下以框支撑玻璃幕墙立柱为例进行分析。
根据《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-2003第6.3.6条规定,幕墙立柱设计可分别按单跨梁、双跨梁或多跨铰接梁计算由风荷载或地震作用产生的弯矩,并按其支承条件计算轴向力。
1.1采用单跨梁计算模型
采用单跨梁计算模型进行抗风压计算时对立柱进行简化,取简支梁计算简图。
假定立柱是以连接件为支座的单跨梁。
根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ1022003第6.3.7条规定,承受轴力和弯矩作用的立柱,其承载力应符合下式要求:N/An+M/γWn≤f单跨梁的跨中弯矩最大为0.13ql2,跨中剪力为零;而支座剪力最大为0.5ql,支座弯矩为零,即弯矩控制截面无剪力,而剪力控制截面无弯矩,因此只需分别按弯矩效应和剪力效应进行抗风压设计计算。
采用此种力学模型,立柱简化为支承在楼层上的简支梁,以层高作为计算跨度。
这种简化基本反映了立柱受力情况,计算也相当简单,但从理论和现场实践经验来看,此种力学模型与实际受力情况有一定的差异,计算结果偏于安全,浪费材料,不够经济。
1.2采用双跨梁计算模型
每层楼板边梁位置设置两个支座,上端的第一支座设置为固定铰支座,紧邻的第二支座设置为滑动铰支座,假定第一支座与第二支座距离为0.125L。
立柱悬挂在主体结构之上,下端通过插芯与下层立柱相连,形成第三个支座。
双跨梁的弯矩最大值为0.08ql2,而支座剪力最大值为0.73ql,最大弯矩较之简支梁减小了约38.5%,最大剪力较之简支梁增加了46%左右。
通过对比,在其他条件相同的情况下,当立柱设计为拉弯构件时,可以明显看到双跨梁模型较之简支梁模型能够大幅度节省立柱的材料用量,但是会增加一套埋件和转接件的用量,因此并不是所有的幕墙立柱都可以选择双跨梁计算模型。
根据理论分析和大多的实际工程经验,选择双跨梁计算模型应具备一下条件:(1)幕墙的跨度较大,分格宽度较宽时采用;(2)幕墙立柱的短跨跨度与总跨度的比值大于等于0.1时采用。
因此在低层裙房中较多的采用双跨梁计算模型。
1.3采用多跨铰接梁的计算模型
计算时取单支点多跨铰接梁(多跨静定梁)计算简图,实际上立柱结构是一段带悬挑的简支梁用铰连接成多跨梁。
这种计算模型对比简支梁与实际情况更为接近。
每层楼板边梁位置设置一个支座,假定立柱距支座向上悬挑段长度为0.125L,用插芯与上层立柱相连,形成铰连接。
此处立柱水平活动受到限制,而竖向可以自由伸缩,依次重复,形成多跨铰接连续静定梁。
多跨铰接梁的弯矩最大值为0.07ql2,而支座剪力最大值为0.50ql,最大弯矩较之简支梁减小了约46.2%,与双跨梁相差不大,最大剪力与简支梁相差不大,与双跨梁相比,减少了31.5%左右。
通过对比,在其他条件相同的情况下,当立柱设计为拉弯构件时,可以明显看到多跨铰接梁模型较之简支梁模型能够大幅度节省立柱的材料用量;较之双跨梁模型能减少一套埋件和转接件的用量,并且更符合实际受力情况,因此在一般的高层或超高层塔楼设计时可采用多跨铰接梁模型。
因此,应根据实际情况选取合理的受力模型,通过计算对比确定最终的方案。
2荷载取值及荷载组合
确定荷载取值与组合是否正确合理是保障结构安全的根本,同时也是节省材料、节约成本的前提。
2.1风荷载取值确定及计算
根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ1022003第5.3.2条规定,玻璃幕墙的风荷载标准值应按下式计算,并且不应小于1.0KN/m2。
wk=βgzμsμzw0。
第5.3.3条规定,玻璃幕墙的风荷载标准值可按风洞实验结果确定;玻璃幕墙高度大于200m或体型、风荷载环境复杂时,宜
进行风洞实验确定风荷载。
2.2地震作用取值确定及计算
根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ1022003第5.3.4条规定,垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用标准值可按下式计算:qEk=βEαmaxGk/A。
第5.3.5条:平行与玻璃幕墙平面的集中水平地震作用标准值可按下式计算:PEk=βEαmaxGk。
第5.3.6条:幕墙的支承结构以及连接件、锚固件所承受的地震作用标准值,应包括玻璃幕墙构件传来的地震作用标准值和其自身重力荷载标准值产生的地震作用标准值。
2.3荷载组合效应确定
幕墙设计中考虑两种极限受力状态,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合,并应取各自的最不利的组合进行设计。
根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ1022003第5.4.1条规定,幕墙构件承载力极限状态设计时,其作用效应的组合应符合下列规定:无地震作用效应组合时,应按:S=γGSGK+ψWγWSWK;有地震作用效应组合时,应按:S=γGSGK+ψWγWSWK+ψEγESEK。
根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ1022003第5.4.4条规定,幕墙构件挠度计算时,风荷载分项系数和永久荷载分项系数均应取1.0且可不考虑作用效应的组合。
3方案选用原则及不满足承载力要求时处理的方法
在工程设计中应根据实际工程的需要,做到安全适用、技术先进、经济合理。
因此,应在结合实际工程的前提下,综合比对不同计算模型在最不利荷载组合作用下,选取材料用量少、施工方便、缩短工期、工厂加工、节省人工的方案。
在实际工程中,当选取了既定的某种模型时,最终结果不能满足承载能力极限状态或正常使用极限状态的要求,可以考虑从以下几个方面采取处理措施:①改变受力模型、②改变材质、③局部加强措施。
4幕墙结构概念设计
目前有很多幕墙设计存在缺陷,主要原因就在于总体方案和构造措施上为采取正确的构思,即未进行概念设计。
幕墙概念设计一般指不经计算,尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据幕墙整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定幕墙结构的总体布置和细部构造措施的宏观控制。
运用概念性近似估算方法,可以在幕墙设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。
所得结构方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的安全可靠和经济合理性。
同时,也是判断计算机内力分析输出数据正确与否的主要依据。
幕墙结构概念设计主要从以下四个方面入手:①合理选择结构方案②选用恰当的计算简图③正确分析计算结果④采取相应的构造措施
5对幕墙设计的正确理解
在进行幕墙设计中,应严格遵守现行规范,合理设计,确保安全,因此对规范条文的正确理解就是幕墙设计的前提和基础。
例如:《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.3节对幕墙立柱设计做出了规定,由规范可知,幕墙立柱宜设计为拉弯构件,即采用上端悬挂方式。
(1)当立柱设计为拉弯构件时,在满足构造要求的前体下,只需要考虑满足承载能力和挠度限制要求即可。
(2)当立柱设计为压弯构件时,还需满足截面宽厚比的强制性规定,在弯矩作用方向的稳定性以及长细比λ不宜大于150的要求。
(3)在满足承载力和挠度的前提下,对比拉弯构件和压弯构件的截面选取,说明立柱拉弯构件设计的重要意义。
6结语
在幕墙设计中,选取合理的受力模型、对荷载进行正确的选取和组合是保证幕墙结构承载能力极限状态和正常使用极限状态的根本,同时能充分发挥材料的力学性能,满足力学平衡条件,对节省材料、节约成本起着至关重要的意义。
参考文献
[1]玻璃幕墙工程技术规范[Z]JGJ102-2003
[2]张芹.玻璃幕墙工程技术规范理解与应用[M].中国建筑工业出版社,2004
[3]陈伟、李凌燕.幕墙立柱抗风压设计中单跨梁与多跨梁模型的计算与比较[J],冶金丛刊,2005.8。