单索结构玻璃幕墙结构计算

第三部分、单索结构玻璃幕墙结构计算第一章、荷载计算一、计算说明本章我们计算的是位于群楼部分的单索结构玻璃幕墙，单索结构幕墙总高度36.430 m，总长度24 m。

整个单索玻璃幕墙的主立面为一双曲平面，计算时，取风荷载计算部分表3-1中XX风荷载进行计算，在此部分单层拉索点式玻璃幕墙的最大水平分格为a=1960 mm，竖向分格为b=1921 mm，标准层层高为H=4.2 m。

幕墙位于A座北立面的4轴与D轴的交汇处，幕墙形式及做法见投标图中DY-M02。

支撑结构采用钢结构支撑体系。

二、单索玻璃幕墙的自重荷载计算（可按具体工程状况进行荷载工况分析）1、玻璃幕墙自重荷载标准值计算G AK：玻璃面板自重面荷载标准值玻璃面板采用TP8+1.14PVB+TP8 mm厚的中空钢化玻璃G AK=（8+8）×10-3×25.6=0.41 KN/m2G GK：考虑各种零部件和索件等后的玻璃幕墙重力荷载标准值G GK=0.45 KN/m22、玻璃幕墙自重荷载设计值计算r G：永久荷载分项系数，取r G=1.2按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第G G：考虑龙骨和各种零部件等后的玻璃幕墙重力荷载设计值G G=r G·G GK=1.2×0.45=0.54 KN/m2三、单索玻璃幕墙结构承受的风荷载计算说明：根据点支式幕墙工程技术规程（CECS127—2001），在计算点支式支撑结构风荷载标准值时，取风阵系数进行计算，其计算过程有待进一步修正。

此处只是取其意，具体计算过程暂不能作为本版标准计算书的正确部分。

1、水平风荷载标准值计算W 0：作用在幕墙上的风荷载基本值 0.45 KN/m 2按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4（按50年一遇）H ：单索结构玻璃幕墙钢结构高度，取H=36.430 mT ：结构的基本自振周期,取T=0.474 s按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表ET=0.013H=0.013×36.43=0.474 sξ：脉动增大系数，取ξ=1.779由W 0·T 2=0.62×0.45×0.4742=0.063，查《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表 υ：脉动影响系数，取υ=0.806由c 类地区，单索结构高度36.43 m ，查《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表 μZ ：风压高度变化系数，取μZ =0.74按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1βZ ：风振系数按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.4.2βZ =Z Z μξνϕ+1=999.00.1806.0779.11⨯⨯+=2.435 μS ：风荷载体型系数，取μS =-1.2按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第W K ：作用在幕墙上的风荷载标准值W K =1.1βz ·μS ·μZ ·W 0=1.1×2.435×（-1.2）×0.74×0.45=-0.9 KN/m 2（负风压） 取W K =1.0 KN/m 22、水平风荷载设计值计算r W ：风荷载分项系数，取r W =1.4按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第W ：作用在幕墙上的风荷载设计值W=r W ·W K =1.4×1.0=1.4 KN/m2 四、荷载组合（面板） 1、风荷载和水平地震作用组合标准值计算ψW ：风荷载的组合值系数，取ψW =1.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第ψE ：地震作用的组合值系数，取ψE =0.5按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第q K =ψW ·W K +ψE ·q EK =1.0×1.0+0.5×0.64=1.32 KN/m 22、风荷载和水平地震作用组合设计值计算q=ψW·W+ψE·q E=1.0×1.4+0.5×0.832=1.816 KN/m2五、荷载组合（支撑结构）1、风荷载和水平地震作用组合标准值计算ψW：风荷载的组合值系数，取ψW=1.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第ψE：地震作用的组合值系数，取ψE=0.5按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第q K=ψW·W K+ψE·q EK=1.0×1.0+0.5×0.64=1.32 KN/m2 2、风荷载和水平地震作用组合设计值计算q=ψW·W+ψE·q E=1.0×1.4+0.5×0.832=1.816 KN/m2第二章、点支式玻璃面板计算一、计算说明玻璃面板选用TP8+1.14PVB+TP8 mm 厚的半钢化夹胶玻璃。

采用250系列驳接爪，点式玻璃幕墙玻璃面板支撑点位置如下图所示。

二、主要参数幕墙分格宽度：B=1960 mm ；幕墙分格高度：H=1921 mm ；支撑点间玻璃面板短边边长：a=H-2×C=1921-2×120=1681 mm ；支撑点间玻璃面板长边边长：b=B-2×C=1960-2×120=1720 mm ；玻璃承受的风荷载标准值为：W K =1.0 KN/m 2；玻璃承受的风荷载设计值为：W=1.4 KN/m 2；外片玻璃的厚度为：t 1=8 mm ；内片玻璃的厚度为：t 2=8 mm ；玻璃孔边距:C=120 mm 。

三、玻璃面板强度校核 1、校核依据：根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第ησ226tmqb =≤f g1=39 N/mm 2。

σ：玻璃面板在荷载作用下产生的应力；m ：四点支撑玻璃板的弯矩系数； 由b a =17201681=0.977，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 表，得m =0.1528。

q ：玻璃面板受到的组合荷载设计值；t ：玻璃计算厚度；η：玻璃的应力折减系数；b ：支撑点间玻璃面板长边边长。

根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第，夹胶玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为323131t t t q q +=外、323132t t t q q +=内。

由于我们使用的夹胶玻璃内外片均为钢化玻璃，而且厚度相同，所以根据以上的公式，我们可以看出在相同的条件下，内外片的玻璃承受的荷载一样大，所以我们只需验算外片的玻璃是否满足强度条件要求即可。

2、外片玻璃面板强度校核1)外片玻璃荷载计算根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第t 1、t 2：夹胶玻璃内外片玻璃的厚度，取t 1=t 2=8 mmq 外：外片玻璃承受的组合荷载设计值323131t t t q q +=外333888816.1+⨯==0.908 KN/m 2 2)外片玻璃强度校核根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 公式44Et b q 外=θ454381072.0172010908.0⨯⨯⨯⨯=-=26.9 查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 表外片玻璃的应力折减系数 1η=0.8972外片玻璃在水平组合荷载作用下产生的应力为 =8972.0817*******.01528.06223⨯⨯⨯⨯⨯- =32.93 N/mm 2＜f g1=39 N/mm 2外片玻璃面板强度满足设计要求。

故玻璃面板强度满足设计要求。

四、玻璃面板挠度校核 1、校核依据：根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第f d =ημωD b K 4≤lim ,f d =60b f d ：风荷载标准值作用下挠度最大值；μ：四点支承玻璃面板的挠度系数； 由边长比17201681=b a =0.977，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 表μ=0.02507。

K ω：风荷载标准值；b ：支撑点间玻璃面板长边边长；D ：玻璃刚度；η：玻璃挠度折减系数2、挠度计算1)夹胶玻璃风荷载标准值W K =1.0 KN/m 22)夹胶玻璃等效计算厚度e t ，根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 公式 e t =33231t t +=33388+=10.08 mm3)玻璃刚度D ，根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 公式 D=)1(1223v Et -=)2.01(1208.101072.0235-⨯⨯=6.4×106 N·mm 4)夹胶玻璃挠度折减系数根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 公式44e K Et a ωθ==454308.101072.01681100.1⨯⨯⨯⨯-=11.4 查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 表玻璃面板的挠度折减系数 η=0.9565）点支式玻璃在风荷载作用下产生的挠度f d =ημωD b K 4=956.0104.61720100.102507.0643⨯⨯⨯⨯⨯- =27.5 mm≤lim ,f d =60b =601720=28.7 mm 点支式玻璃面板挠度满足设计要求。

第三章、单索计算理论分析一、单索计算力学分析本工程采用单索受力模型，对单索而言受力如下：其中P ： 索节点力 KNa ： 索节间长度 mL ： 索跨度 m:δ 索最大挠度n ： 节间数L=（2n+1）a （本版计算书仅出当为奇数是情况，偶数部分暂不会推导，望公司同事能就为偶数状况时进行推导，提供看法共同就这一问题进行探索。

）二、总变形与由最后一节拉索引起拉伸变形见的关系式当α很小，α≈tanα≈δ／L ，依据平衡条件可得：(n)-(n)索系平衡条件0=∑Y 2Tn×Sinαn ＝2nPTn ＝ap n p n nn δα≈sin 22 --（5） δn 是由Tn 作用于最后一节拉索，使其拉伸而产生，依照虎克定律，则：ε＝1)(1222-+=-+=aa a a EF T n n n δδ 依照台劳级数：......2)421()21(11+⨯-+=+x x x -1≤x≤1 当x 很小时， x x )21(11+≈+ 由于a nδ很小，故22)(211)(1aa n n δδ+≈+ 即： ε＝2222)(211)(1aa a a a EF T n n n n δδδ≈-+=-+= 2)(21aEF T n n δ≈---（6） 将式（5）代入式（6）得：2)(211aEF ap nn n δδ≈⨯ 推导化简可得：nP ＝3)(21aEF n δ―――――(7) 依据(n-1)-(n-1)索系平衡条件，同理可得：(n-1)P ＝31)(21aEF n -δ 依据(n-2)-(n-2)索系平衡条件，同理可得： (n-2)P ＝32)(21a EF n -δ 2P ＝32)(21aEF δ 依据(1)-(1)索系平衡条件，同理可得：P ＝31)(21aEF δ 依据以上各式可得：3311n n nn δδ-=- 333)2(3)1(1221)2()1(n n n n n n n n n n n n δδδδ=⨯=----=---- δ＝δ1+δ2+δ3+……δn -2+δn -1+δn＝n nn n n n n n n n δ)12321(333333+-+-+++ 设：B= 33333312321nn n n n n n n n +-+-+++ 则：δ＝Bδn ―――――(8)三、不施加预拉力T 0力学分析：当不施加预拉力T 0时，则δn 是由Tn 作用于最后一节拉索，使其拉伸而产生。