幕墙结构计算入门培训
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、竖直方向的挠度计算
df，X：竖直方向的挠度 df，X= 5GK线 B 4
384EI X = 5 0.27 2000 4
384 70000 236593 =3.396 mm
2、水平方向的挠度计算
风荷载标准值 WK= 1.000KN/m2
水平方向线荷载标准值 WK 线 1=WK·h1=1.000×0.300=0.300 KN/m WK 线 2=WK·h2=1.000×1.0=1.000 KN/m df，Y1：水平方向矩形荷载产生的挠度 d = f，Y1 5WK线1B 4
X轴惯性矩: Ix=156.662cm4
Y轴惯性矩: Iy=85.870cm4
X轴抵抗矩: Wx1=30.412cm3
X轴抵抗矩: Wx2=32.311cm3
Y轴抵抗矩: Wy1=23.424cm3
Y轴抵抗矩: Wy2=13.243cm3
型材截面积: A=11.383cm2
型材计算校核处壁厚: t=2.000mm
幕墙结构计算基础
精品课件
第一章 概述
1、幕墙计算现状
传统的计算原理 手工计算 各类计算软件发展迅速 大型软件受青睐 手工计算与软件联合、互补。 应用规范
精品课件
2、目前存在问题
计算人员实际经验不足 过渡依赖计算软件 形式主义 距离优化设计很远。
精品课件
3、今后发展趋势
Mx1=M*Ix1/(Ix1+Ix2) Mx2=M*Ix2/(Ix1+Ix2) 内力分配系数 立柱弯矩按公料、母料的抗弯刚刚度度分分配配，系分数配系数计算如下： Ix=Ix1+Ix2=401.788+381.848=783.636cm4 公料弯矩分配系数：a1=Ix1/Ix=401.788/783.636=0.51 母料弯矩分配系数：a2=Ix2/Ix=381.848/783.636=0.49 立柱剪力及轴向力按公料、母料的抗剪刚度分配，分配系数计算如下： A=A1+A2=15.945+14.111=30.056cm2 公料剪、轴力分配系数：b1=A1/A=15.945/30.056=0.53 母料剪、轴力分配系数：b2=A2/A=14.111/30.056=0.47
τX：水平方向剪应力 VS = 1339 5987 It 398172 2.8 =7.191 N/mm2＜fav=49.6 N/mm2
立柱抗剪强度符合规范要求。
精品课件
立柱挠度校核
校核依据：df≤df,lim= H ,且≤15 mm 180
按《铝合金窗》GB/T 8479-2003 第 6.4.1 条 风荷载标准值 WK=1.000 KN/m2 水平方向线荷载标准值 WK 线 1=WK·h1=1.000×0.325=0.325 KN/m WK 线 2=WK·h2=1.000×0.575=0.575 KN/m WK 线 3=WK·h3=1.000×0.370=0.370 KN/m WFK 线=FK·WK /qk=0.908×1.000/1.135=0.8 KN 经过力学计算
精品课件
第三节、多杆结构体系 （1）框架体系 -窗：
精品课件
1）荷载 梯形荷载、三角形荷载
窗竖挺荷载
精品课件
2）截面特性 闭口型腔
锁五金件
精品课件
3）窗型
精品课件
4）支撑形式
精品课件
校核依据： N M ≤fa A W
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第 6.3.7 条
2、水平方向剪应力 t：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度，取t=5.0 mm τY：横梁承受的水平荷载产生的剪应力
=4.366 N/mm2＜fav=49.6 N/mm2 横梁抗剪强度符合规范要求。
精品课件
横梁挠度校核
校核依据：df≤df,lim= B 180
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第 6.2.7 条
384EIY
= 5 0.300 2000 4 384 70000 501988
=1.779 mm
df，Y2：水平方向三角形荷载产生的挠度
d = f，Y2 WK线2 B 4 =
1.000 2000 4
=3.794 mm
120EIY 120 70000 501988
df，Y：水平方向最大挠度
≤df,lim= B 1580 =8.778 mm，且≤15 mm 180 180
横梁刚度满足设计要求！
精品课件
-单元板框架计算 1）荷载 2）截面特性 3）分格 4）连接形式 5）计算结果
精品Байду номын сангаас件
单元式幕墙组成
幕墙框架精图品课件
q=q1+q2 ----------------------(1) M=M1+M2 -------------------(2) f1=f2 ----------------------------(3)
立柱公料材质: 铝合金6063-T5，型材断面如图：
型材强度设计值: 85.500N/mm2
型材弹性模量: E=0.7×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=401.788cm4
Y轴惯性矩: Iy=76.622cm4
X轴抵抗矩: Wx1=55.325cm3
X轴抵抗矩: Wx2=38.866cm3
精品课件
2）截面特性
外轮廓：整体、组合
截面积 X轴惯性矩 X轴抵抗矩 X轴面积矩 塑性发展系数
A0=8311 mm2 IX=11897866 mm4 WX=86583 mm3 SX=91392 mm3 γ=1.05
型材壁厚
t=2.5 mm
壁厚 材质
6063-T5,T6
精品课件
精品课件
连续梁受力：
内力计算 简支梁受力：
M=q*L^2/8
精品课件
逐跨内力分析：
立柱按多跨铰接连续静定梁进行设计计算：
第1跨内力：
RB1=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-0×(285/3615)=9945N
P2=9945N
M1=5.536×36152×[1-(285/3615)2]2/8-0×285×[1-(1+285/3615)2/2+285/3615]
型材截面积: A=15.945cm2
公立柱
型材计算校核处壁厚: t=3.000mm
型材截面面积矩: Sx=36.070cm3
塑性发展系数: γ=1.05
母立柱
精品课件
立柱母料材质: 铝合金6063-T5，型材断面如图： 型材强度设计值: 85.500N/mm2 型材弹性模量: E=0.7×105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=381.848cm4 Y轴惯性矩: Iy=26.989cm4 X轴抵抗矩: Wx1=52.397cm3 X轴抵抗矩: Wx2=37.028cm3 型材截面积: A=14.111cm2 型材计算校核处壁厚: t=3.000mm 型材截面面积矩: Sx=33.158cm3 塑性发展系数: γ=1.05
= =83.195 N/mm2＜fa=85.5 N/mm2 横梁抗弯强度符合规范要求。
精品课件
校核依据：
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.2.5条 1、竖直方向剪应力 t：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度，取t=5.0 mm τX：横梁承受的竖直荷载产生的剪应力
=
=1.475 N/mm2＜fav=49.6 N/mm2
-刚架
-壳体
精品课件
第二节、单根杆件计算
框架式幕墙： 立柱 1）荷载
-风荷载
Wk=βzμsμzW0
βgz---高度Z处的阵风系数 μz---风压高度变化系数 μs1 —风压体型系数 Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2) W0---基本风压(kN/m2)
场地类别、建筑外轮廓、地区地域有关。
精品课件
幕墙横梁的强度计算
校核依据: M x /γ W x+ M y/γ W y≤f a=85.5 (N/mm2)
幕墙横梁的抗剪强度计算
校核依据: τmax≤[τ]=49.6N/mm2
幕墙横梁的刚度计算 校核依据: U max≤L/180 横梁承受呈三角形分布线荷载作用.
精品课件
（2）多根杆件组成的结构体系： -框架 窗、单元板（立柱、横梁、中挺）
精品课件
d = f，Y1 5WK线1B 4 384EIY
= 5 0.325 1580 4 384 70000 466949
=0.807 mm
df，Y2：水平方向梯形荷载产生的挠度
d = f，Y2 WK线2 B4 [ 25 5( h2 )2 2( h2 )4 ]
240EIY 8 B
B
= 0.575 1580 4 [ 25 5 (0.575 )2 2 (0.575 )4 ]
=8931701N•mm
第2跨内力：
RB2=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-9945×(285/3615)=9161N
P3=9161N
MA2=-(9945×285+5.536×2852/2)=-3059097N•mm
N M A0 WX
5）= 11计28 算 0.结709果106 465 1.05 8321
=83.574 N/mm2＜fa=85.5 N/mm2 立柱强度符合规范要求。
立柱抗剪强度校核
校核依据： VS ≤fav It
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第 6.2.5 条
t：立柱截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度，取 t=2.8 mm
精品课件
连续梁内力表： M=系数*qL^2; Q=系数*qL ; f=系数*qL^4/100EI
精品课件
简支梁均布荷载 作用内力公式
精品课件
简支梁梯形荷载 作用内力公式
精品课件
简支梁三角形荷 载作用内力公式
精品课件
ω-------分段比 1/4
简支梁集中荷载 作用内力公式
精品课件
-桁架 钢桁架、异型桁架、网架 一般采用有限元分析软件计算。 1、3D3S 2、Sap2000 3、Ansys 4、Staad
有限元软件功能细化 计算人员更专业。 计算规范与标准更详细、准确。
精品课件
（1）单根杆件
-框架幕墙的立第柱、二横章梁 杆件计算
选用横梁型材的截面特性:
选用型材材质: 铝合金6063-T5，断面如图：
型材强度设计值: 85.500N/mm2
型材弹性模量: E=0.7×105N/mm2
240 70000 466949 8
1.580
1.580
=1.141 mm
df，Y：水平方向最大挠度 df，Y= d + f，Y1 df，Y2=0.807+1.141=1.948 mm 水平及竖直方向综合挠度
df
d2 f ,X
d f ,Y 2
1.921 2 1.948 2 =2.736 mm
384EI X = 5 0.293 1580 4
384 70000 176835 =1.921 mm
2、水平方向的挠度计算
风荷载标准值 WK= 1.000KN/m2 水平方向线荷载标准值 WK 线 1=WK·h1=1.000×0.325=0.325 KN/m WK 线 2=WK·h2=1.000×0.575=0.575 KN/m df，Y1：水平方向矩形荷载产生的挠度
df=5.235 mm＜df,lim= H = 1800 =10 mm，且＜15 mm 180 180
立柱刚度满足设计要求！
横梁挠度校核
校核依据：df≤df,lim= B ，且≤15mm 180
按《铝合金窗》GB/T 8479-2003 第 6.4.1 条
1、竖直方向的挠度计算
df，X：竖直方向的挠度 df，X= 5GK线 B 4
3）支撑形式 简支梁 --- 铰接、固接、滑动铰。
精品课件
4）计算结果 横梁 1）荷载
水平荷载：线性荷载输入。 竖向荷载：集中力
2）截面特性
开口、闭口。
3）支撑形式
一般采用铰接，钢结构有时会采用固接。
4）计算结果
最大弯曲应力、最大剪应力，挠度mm。
精品课件
横梁抗弯强度校核 校核依据： 按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.2.4条
df，Y= d + f，Y1 df，Y2=1.779+3.794=5.573 mm
水平及竖直方向综合挠度
df
d2 f ,X
d2 f ,Y
3.396 2 5.573 2 =6.526 mm
≤df,lim= B 2000 =11.111 mm 180 180
横梁刚度满足设计要求！
根据以上计算，横梁的各种性能均满足设计要求！
df，X：竖直方向的挠度 df，X= 5GK线 B 4
384EI X = 5 0.27 2000 4
384 70000 236593 =3.396 mm
2、水平方向的挠度计算
风荷载标准值 WK= 1.000KN/m2
水平方向线荷载标准值 WK 线 1=WK·h1=1.000×0.300=0.300 KN/m WK 线 2=WK·h2=1.000×1.0=1.000 KN/m df，Y1：水平方向矩形荷载产生的挠度 d = f，Y1 5WK线1B 4
X轴惯性矩: Ix=156.662cm4
Y轴惯性矩: Iy=85.870cm4
X轴抵抗矩: Wx1=30.412cm3
X轴抵抗矩: Wx2=32.311cm3
Y轴抵抗矩: Wy1=23.424cm3
Y轴抵抗矩: Wy2=13.243cm3
型材截面积: A=11.383cm2
型材计算校核处壁厚: t=2.000mm
幕墙结构计算基础
精品课件
第一章 概述
1、幕墙计算现状
传统的计算原理 手工计算 各类计算软件发展迅速 大型软件受青睐 手工计算与软件联合、互补。 应用规范
精品课件
2、目前存在问题
计算人员实际经验不足 过渡依赖计算软件 形式主义 距离优化设计很远。
精品课件
3、今后发展趋势
Mx1=M*Ix1/(Ix1+Ix2) Mx2=M*Ix2/(Ix1+Ix2) 内力分配系数 立柱弯矩按公料、母料的抗弯刚刚度度分分配配，系分数配系数计算如下： Ix=Ix1+Ix2=401.788+381.848=783.636cm4 公料弯矩分配系数：a1=Ix1/Ix=401.788/783.636=0.51 母料弯矩分配系数：a2=Ix2/Ix=381.848/783.636=0.49 立柱剪力及轴向力按公料、母料的抗剪刚度分配，分配系数计算如下： A=A1+A2=15.945+14.111=30.056cm2 公料剪、轴力分配系数：b1=A1/A=15.945/30.056=0.53 母料剪、轴力分配系数：b2=A2/A=14.111/30.056=0.47
τX：水平方向剪应力 VS = 1339 5987 It 398172 2.8 =7.191 N/mm2＜fav=49.6 N/mm2
立柱抗剪强度符合规范要求。
精品课件
立柱挠度校核
校核依据：df≤df,lim= H ,且≤15 mm 180
按《铝合金窗》GB/T 8479-2003 第 6.4.1 条 风荷载标准值 WK=1.000 KN/m2 水平方向线荷载标准值 WK 线 1=WK·h1=1.000×0.325=0.325 KN/m WK 线 2=WK·h2=1.000×0.575=0.575 KN/m WK 线 3=WK·h3=1.000×0.370=0.370 KN/m WFK 线=FK·WK /qk=0.908×1.000/1.135=0.8 KN 经过力学计算
精品课件
第三节、多杆结构体系 （1）框架体系 -窗：
精品课件
1）荷载 梯形荷载、三角形荷载
窗竖挺荷载
精品课件
2）截面特性 闭口型腔
锁五金件
精品课件
3）窗型
精品课件
4）支撑形式
精品课件
校核依据： N M ≤fa A W
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第 6.3.7 条
2、水平方向剪应力 t：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度，取t=5.0 mm τY：横梁承受的水平荷载产生的剪应力
=4.366 N/mm2＜fav=49.6 N/mm2 横梁抗剪强度符合规范要求。
精品课件
横梁挠度校核
校核依据：df≤df,lim= B 180
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第 6.2.7 条
384EIY
= 5 0.300 2000 4 384 70000 501988
=1.779 mm
df，Y2：水平方向三角形荷载产生的挠度
d = f，Y2 WK线2 B 4 =
1.000 2000 4
=3.794 mm
120EIY 120 70000 501988
df，Y：水平方向最大挠度
≤df,lim= B 1580 =8.778 mm，且≤15 mm 180 180
横梁刚度满足设计要求！
精品课件
-单元板框架计算 1）荷载 2）截面特性 3）分格 4）连接形式 5）计算结果
精品Байду номын сангаас件
单元式幕墙组成
幕墙框架精图品课件
q=q1+q2 ----------------------(1) M=M1+M2 -------------------(2) f1=f2 ----------------------------(3)
立柱公料材质: 铝合金6063-T5，型材断面如图：
型材强度设计值: 85.500N/mm2
型材弹性模量: E=0.7×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=401.788cm4
Y轴惯性矩: Iy=76.622cm4
X轴抵抗矩: Wx1=55.325cm3
X轴抵抗矩: Wx2=38.866cm3
精品课件
2）截面特性
外轮廓：整体、组合
截面积 X轴惯性矩 X轴抵抗矩 X轴面积矩 塑性发展系数
A0=8311 mm2 IX=11897866 mm4 WX=86583 mm3 SX=91392 mm3 γ=1.05
型材壁厚
t=2.5 mm
壁厚 材质
6063-T5,T6
精品课件
精品课件
连续梁受力：
内力计算 简支梁受力：
M=q*L^2/8
精品课件
逐跨内力分析：
立柱按多跨铰接连续静定梁进行设计计算：
第1跨内力：
RB1=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-0×(285/3615)=9945N
P2=9945N
M1=5.536×36152×[1-(285/3615)2]2/8-0×285×[1-(1+285/3615)2/2+285/3615]
型材截面积: A=15.945cm2
公立柱
型材计算校核处壁厚: t=3.000mm
型材截面面积矩: Sx=36.070cm3
塑性发展系数: γ=1.05
母立柱
精品课件
立柱母料材质: 铝合金6063-T5，型材断面如图： 型材强度设计值: 85.500N/mm2 型材弹性模量: E=0.7×105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=381.848cm4 Y轴惯性矩: Iy=26.989cm4 X轴抵抗矩: Wx1=52.397cm3 X轴抵抗矩: Wx2=37.028cm3 型材截面积: A=14.111cm2 型材计算校核处壁厚: t=3.000mm 型材截面面积矩: Sx=33.158cm3 塑性发展系数: γ=1.05
= =83.195 N/mm2＜fa=85.5 N/mm2 横梁抗弯强度符合规范要求。
精品课件
校核依据：
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.2.5条 1、竖直方向剪应力 t：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度，取t=5.0 mm τX：横梁承受的竖直荷载产生的剪应力
=
=1.475 N/mm2＜fav=49.6 N/mm2
-刚架
-壳体
精品课件
第二节、单根杆件计算
框架式幕墙： 立柱 1）荷载
-风荷载
Wk=βzμsμzW0
βgz---高度Z处的阵风系数 μz---风压高度变化系数 μs1 —风压体型系数 Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2) W0---基本风压(kN/m2)
场地类别、建筑外轮廓、地区地域有关。
精品课件
幕墙横梁的强度计算
校核依据: M x /γ W x+ M y/γ W y≤f a=85.5 (N/mm2)
幕墙横梁的抗剪强度计算
校核依据: τmax≤[τ]=49.6N/mm2
幕墙横梁的刚度计算 校核依据: U max≤L/180 横梁承受呈三角形分布线荷载作用.
精品课件
（2）多根杆件组成的结构体系： -框架 窗、单元板（立柱、横梁、中挺）
精品课件
d = f，Y1 5WK线1B 4 384EIY
= 5 0.325 1580 4 384 70000 466949
=0.807 mm
df，Y2：水平方向梯形荷载产生的挠度
d = f，Y2 WK线2 B4 [ 25 5( h2 )2 2( h2 )4 ]
240EIY 8 B
B
= 0.575 1580 4 [ 25 5 (0.575 )2 2 (0.575 )4 ]
=8931701N•mm
第2跨内力：
RB2=5.536×3615×[1-(285/3615)2]/2-9945×(285/3615)=9161N
P3=9161N
MA2=-(9945×285+5.536×2852/2)=-3059097N•mm
N M A0 WX
5）= 11计28 算 0.结709果106 465 1.05 8321
=83.574 N/mm2＜fa=85.5 N/mm2 立柱强度符合规范要求。
立柱抗剪强度校核
校核依据： VS ≤fav It
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 第 6.2.5 条
t：立柱截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度，取 t=2.8 mm
精品课件
连续梁内力表： M=系数*qL^2; Q=系数*qL ; f=系数*qL^4/100EI
精品课件
简支梁均布荷载 作用内力公式
精品课件
简支梁梯形荷载 作用内力公式
精品课件
简支梁三角形荷 载作用内力公式
精品课件
ω-------分段比 1/4
简支梁集中荷载 作用内力公式
精品课件
-桁架 钢桁架、异型桁架、网架 一般采用有限元分析软件计算。 1、3D3S 2、Sap2000 3、Ansys 4、Staad
有限元软件功能细化 计算人员更专业。 计算规范与标准更详细、准确。
精品课件
（1）单根杆件
-框架幕墙的立第柱、二横章梁 杆件计算
选用横梁型材的截面特性:
选用型材材质: 铝合金6063-T5，断面如图：
型材强度设计值: 85.500N/mm2
型材弹性模量: E=0.7×105N/mm2
240 70000 466949 8
1.580
1.580
=1.141 mm
df，Y：水平方向最大挠度 df，Y= d + f，Y1 df，Y2=0.807+1.141=1.948 mm 水平及竖直方向综合挠度
df
d2 f ,X
d f ,Y 2
1.921 2 1.948 2 =2.736 mm
384EI X = 5 0.293 1580 4
384 70000 176835 =1.921 mm
2、水平方向的挠度计算
风荷载标准值 WK= 1.000KN/m2 水平方向线荷载标准值 WK 线 1=WK·h1=1.000×0.325=0.325 KN/m WK 线 2=WK·h2=1.000×0.575=0.575 KN/m df，Y1：水平方向矩形荷载产生的挠度
df=5.235 mm＜df,lim= H = 1800 =10 mm，且＜15 mm 180 180
立柱刚度满足设计要求！
横梁挠度校核
校核依据：df≤df,lim= B ，且≤15mm 180
按《铝合金窗》GB/T 8479-2003 第 6.4.1 条
1、竖直方向的挠度计算
df，X：竖直方向的挠度 df，X= 5GK线 B 4
3）支撑形式 简支梁 --- 铰接、固接、滑动铰。
精品课件
4）计算结果 横梁 1）荷载
水平荷载：线性荷载输入。 竖向荷载：集中力
2）截面特性
开口、闭口。
3）支撑形式
一般采用铰接，钢结构有时会采用固接。
4）计算结果
最大弯曲应力、最大剪应力，挠度mm。
精品课件
横梁抗弯强度校核 校核依据： 按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.2.4条
df，Y= d + f，Y1 df，Y2=1.779+3.794=5.573 mm
水平及竖直方向综合挠度
df
d2 f ,X
d2 f ,Y
3.396 2 5.573 2 =6.526 mm
≤df,lim= B 2000 =11.111 mm 180 180
横梁刚度满足设计要求！
根据以上计算，横梁的各种性能均满足设计要求！