拉索幕墙及铝板计算书

计算分析表明，风荷载作用最为不利荷载。此时，为了保证节点位移控制在 1/50 以内，需要至少给竖向主拉索初始张拉应力为 225MPa，约每根直径 16mm 的索上 34.36KN 预拉力。索结构的最大位移为 88.5mm<5800/50=116mm。索结构的最大应力 为 356.2N/mm2<0.86x1320/1.8=631 N/mm2，最小索应力为 332.87>0。符合设计要求！ 经计算拉索的应力云图如下：
式中 :
ν:
泊松比: ν = 0.25
D = 20000 * 4^3/(12*( 1 - 0.25 ²)) = 113778
δ= 0.00504 * 0.001 * 400^4 / 113778
= 1.13 mm
<
400 / 100 =4.00 mm
6. 计算三边简支一边固定铝板 B：
固定边长度
a
=
1.165 m
简支边长度
b
=
0.4 m
根据 a/b = 2.9
==>
最大弯矩系数: m = 0.0840
板块中最大弯矩应力:
6mqL²/t
σ= ²
式中：
m : 最大弯矩系数. 0.0840
q : 作用于面板的最大荷载设计值.0.00140Mpa
L : 金属板区格较小边的边长. 400 mm
t : 金属板的厚度. 4 mm
δ= 0.00259 * 0.001 * 400^4 / 113778
= 0.58 mm
<
400 / 100 =4.00 mm
OK!
8. 计算两对边简支两对边固定铝板 B：
固定边长度
a
=
1.182 m
简支边长度
b
=
0.4 m
根据 a/b = 0.34
==>
最大弯矩系数: m =
-0.0843
板块中最大弯矩应力:
第九章 索结构计算
Ⅰ、φ16 不锈钢拉索计算
一 模型概述 1、ANSYS 计算模型
按照提供的资料，建立一个索桁架的 ANSYS 的模型，该模型由单根拉索做成的
幕墙系统。
水平拉索与钢管桁架柱之间的连接在模型中简化为拉索端部铰接。在计算中
索采用 link10 单元。拉索的弹性模量取为 1.25x105N/mm 2 。计算时按大应变及非线
353.571
335.461
340.636
345.81
350.984
356.158
拉索在荷载设计值作用下的应力云图
1 NODAL SOLUTION
STEP=1
SUB =4
6
TIME=1
USUM
(AVG)
RSYS=0
DMX =88.46
SMX =88.46
5
4 3
JUN 23 2010 11:28:51
1MX
Y 2MZN X
0
19.658
39.316
58.974
78.631
9.829
29.487
49.145
68.802
88.46
拉索在荷载标准值作用下的变形云图
３
幕墙计算书
支座反力：
PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE
***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING *****
σ = 6 * 0.0840 * 0.0014 * 400² / 4² = 7.06N/mm²
考虑大挠度变形的影响， 容许应力乘以折减系数 :η
根据:
θ = wk a²/Et^4
式中：
a : 金属板区格短边边长.400 mm
E: 金属板弹性模量.N/mm²
t : 金属板的厚度. mm
wk : 风及地震荷载组合标准值: 0.001MPa
L : 金属板区格较小边的边长. 400 mm
t : 金属板的厚度. 4 mm
σ = 6 * 0.1212 * 0.0014 * 400² / 4² = 10.18N/mm²
考虑大挠度变形的影响， 容许应力乘以折减系数 :η
根据:
θ = wk a²/Et4
式中：
a : 金属板区格短边边长.400 mm
2. 设计基本参数
铝板最大分格板块面积:
设计铝板加劲肋的最大间距： 设计采用铝板厚度
长：H = 宽：B = h
= t
=
2m 1.182 m
0.4 m
4 mm
2. 铝板力学性质: 铝板牌号: 复合铝板
铝板弹性模量 E = 20000N/mm²
铝板抗拉强度设计值 fat =
70N/mm²
铝板抗剪强度设计值 fav =
< 70N/mm²
5. 计算板跨中最大挠 度设计值:
μ δ= ql^4/D
式中:
μ: 最大挠度系数
OK!
７
幕墙计算书
根据 a /b = 0.3 查表得出
μ = 0.00504
q : 作用于面板的最大荷载标准值.0.00100Mpa
L : 金属板区格较小边的边长. 400 mm
D: 金属板刚度
D = Et^3/(12(1-ν²))
6mqL²/t
σ= ²
式中：
m : 最大弯矩系数. -0.0843
q : 作用于面板的最大荷载设计值.0.00140Mpa
L : 金属板区格较小边的边长. 400 mm
t : 金属板的厚度. 4 mm
９
幕墙计算书
σ = 6 * 0.0843 * 0.0014 * 400² / 4² = 7.08N/mm²
校核依据:
式中:
M/W <
fg
M : 最大弯矩设计值 N.mm
w : 截面抵抗矩 mm^3
按简支梁力学模型计算跨中最大弯矩设计值.加劲肋承受梯形荷载:
Mmax = q l² * ( 3 - 4 * a²)/24
式中： α: q: l:
B / 2L = 0.4 / ( 2 * 1.182) = 0.169 荷载线密度设计值 加劲肋分析跨度
短长边之比： a/b= 0.5910
弯曲系数：
m= 0.0880
挠度系数：
μ= 0.0088
计算杆件时的构件从属面积：
A= LogA= μs1(A)=
= μs1=
1.182×2=2.36 m²(10≥A≥1) 0.374 μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA 0.9 0.93+0.2
= 0.59 mm
<
400 / 100 =4.00 mm
OK!
１０
幕墙计算书
9. 计算铝板加劲肋
最大加劲肋跨度 L = 最大加劲肋间距 B =
1.182 m 0.4 m
荷载计算 加劲肋受面板传来线荷载设计值计算
q = 1.4 * 0.4 = 0.56 kN/m
加劲肋受面板传来线荷载标准值计算
qk = 1 * 0.4 = 0.40 kN/m
幕墙计算书
= 1.130 Wk= βgzμzμs1W0=
1.000KN/m²
Pk＝2.0×1.182×1.000=2.364 KN;
Gk=2.0×1.182×0.46=1.08 KN
ANSYS 计算模型如图 1
1 ELEMENTS
U
F
6
NFOR
RFOR
5
4 3
1
Y 2Z X
JUN 23 2010 11:09:49
对比而言， 加劲肋自重远小于风荷载 因此本计算不考虑自重产生的影响.
加劲肋型材截面性质:
选用型材材质:
6063-T5
抗弯强度设计值: fg = 85.5 N/mm²
弹性模量 E = 70000 N/mm²
受荷面载面惯性矩:I = 56200 mm^4
受荷面截面抵抗矩: W = 2200 mm^3
加劲肋强度计算
２
幕墙计算书
1 ELEMENT SOLUTION
STEP=1
SUB =4
6
TIME=1
LS1
(NOAVG)
MX
DMX =112.573
SMN =332.874
SMX =356.158
5
4 3
JUN 23 2010 11:07:50
1
MN
Y Z2 X
332.874
338.048
343.223
348.397
LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 4
TIME= 1.0000
LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE
FX
FY
FZ
2
-2486.1 -50779.
0.0000
4
-6541.2
6
-1361.6
20N/mm²
６
幕墙计算书
泊松比:
ν=
0.25
3. 计算三边简支一边固定铝板 A：
固定边长度
a
=
1.165 m
简支边长度
b
=
0.4 m
根据 a/b = 0.34
==>
最大弯矩系数:m =
-0.1212
板块中最大弯矩应力:
6mqL²/t
σ= ²
式中：
m : 最大弯矩系数. -0.1212
q : 作用于面板的最大荷载设计值.0.00140Mpa
q : 作用于面板的最大荷载设计值.0.001Mpa
L : 金属板区格较小边的边长. 400 mm
D: 金属板刚度
D = Et^3/(12(1-ν²))
式中 :
ν:
泊松比: ν = 0.25
D = 20000 * 4^3/(12*( 1 - 0.25 ²)) = 113778
δ= 0.00261 * 0.001 * 400^4 / 113778
μ δ= ql^4/D
式中:
μ: 最大挠度系数
根据 a /b = 2.9 查表得出
μ = 0.00259
q : 作用于面板的最大荷载设计值.0.001Mpa
L : 金属板区格较小边的边长. 400 mm
D: 金属板刚度
D = Et^3/(12(1-ν²))
式中 :
ν:
泊松比: ν = 0.25
D = 20000 * 4^3/(12*( 1 - 0.25 ²)) = 113778
66.014
88.018
11.002
33.007
55.011
77.016
99.021
门头变形云图
1 NODAL SOLUTION
STEP=1
SUB =1
TIME=1
SEQV
(AVG)
DMX =6.278
SMN =.072256
SMX =69.858
APR 26 2010 02:19:00
MX MN
Y X
TIME=1
UZ
(AVG)
RSYS=0
DMX =99.046
SMX =99.021
34 31 28
33 M3X0 27
APR 26 2010 02:19:49
32 29 26
1 3
4
9
8
7
131211 10 17161514201918
25 5
24
6
23
Y
22
M2N X Z
21
0
22.005
44.009
根据<<金属与石材幕墙规范>>查表达式 5.4.3
η = 1.00
因此， 实际板跨最大弯矩应力 σ 为:
σ = 1.00 * 7.08N/mm²
= 7.08N/mm²
<
70N/mm²
OK!
计算板跨中最大挠 度设计值:
μ δ= ql^4/D
式中:
μ: 最大挠度系数
根据 a /b = 0.3 查表得出
μ = 0.00261
E: 金属板弹性模量.20000N/mm²
t : 金属板的厚度. 4 mm
wk : 风及地震荷载组合标准值: 0.001MPa
θ = 0.001 * 400^4/(20000 * 4^4) =5
根据<<金属与石材幕墙规范>>查表达式 5.4.3
η = 1.00
因此， 实际板跨最大弯矩应力 σ 为:
σ = 1.00 * 10.18N/mm² = 10.18N/mm²
54379.
0.0000
TOTAL VALUES
VALUE -10389.
3600.0
0.0000
计算拉索门头的受力如下：
门架的应力 69.8<215 ,OK.门斗的最大变形为 99mm<5000/50=100mm。ok，符合设计要求。
４
幕墙计算书
1 NODAL SOLUTION
STEP=1
SUB =1
考虑大挠度变形的影响， 计算乘以折减系数 :η
根据:
θ = wk a²/Et^4
式中：
a : 金属板区格短边边长.400 mm
E: 金属板弹性模量.20000N/mm²
t : 金属板的厚度. 4 mm
wk : 风及地震荷载组合标准值: 0.001MPa
θ = 0.001 * 400^4/(20000 * 4^4) =5
Z
.072256
15.58
31.088
46.596
62.104
7.826
23.334
38.842
54.35
Βιβλιοθήκη Baidu
69.858
门头的 Moves 应力
５
幕墙计算书
第十章 铝板设计计算
10.1 4mm 厚复合铝板计算
1. 荷载计算 荷载设计值 1.4kN/m² (用于强度计算) 荷载标准值 1kN/m² (用于挠度计算)
性的模式进行计算，同时考虑索的蠕变及应力刚化效应。
2、荷载
竖向荷载由承重索承担，水平荷载在每个节点由玻璃传递，按照设计值取为
水平标准值 2.364 kN、竖向自重标准值按 1.0 kN；单元上的节点荷载由玻璃四角传
来，按面积生成。计算如下：
玻璃短边长： a=1182mm
玻璃长边长： b=2000mm
θ = 0.001 * 400^4/(20000 * 4^4) =5
根据<<金属与石材幕墙规范>>查表达式 5.4.3
OK!
８
幕墙计算书
η = 1.00
因此， 实际板跨最大弯矩应力 σ 为:
[σ] = 1.00 * 7.056N/mm²
= 7.06N/mm²
< 70N/mm²
OK!
7. 计算板跨中最大挠 度设计值: