铝板幕墙计算

第一章、荷载计算
一、基本参数
基本风压：0.55KN/m2
计算标高：95.0m
地面粗糙度：C类
抗震设防烈度：7度基本加速度：0.10g 二、荷载计算
风荷载体型系数μS： 1.5
瞬时风压的阵风系数βgz： 1.610
风压高度变化系数μZ： 1.659
风荷载标准值：
W K=βgzμzμs W0
=1.61*1.659*1.5*0.55
=2.20KN/m2
风荷载组合系数ψw： 1.0
风荷载分项系数γw： 1.4
风荷载设计值W： 3.09KN/m2
自重荷载分项系数γG： 1.20
幕墙面密度标准值G AK：0.20KN/m2
幕墙面密度设计值G A：0.24KN/m2
动力放大系数βE： 5.0
水平地震影响系数最大值αmax：0.08
水平地震作用标准值：
q EK=βEαmax G AK
=5*0.08*0.2
=0.08KN/m2
水平地震作用组合系数ψE：0.5
水平地震作用分项系数γE： 1.3
水平荷载标准值：
q HK=ψW W K+ψE q EK
=1*2.2+0.5*0.08
=2.24KN/m2
水平荷载设计值：
q H=ψWγW W K+ψEγW q EK
=1*1.4*2.2+0.5*1.3*0.08
=3.14KN/m2
第二章、面板校核
一、面板强度校核
面板材料选用：4 mm厚铝塑复合板
查表可得弯矩系数m ：
a/b=0.75时：a/b=0.8时：a/b=0.750
时：
折减系数η的确定：
=2.24*10^-3*500^4/(20000*4^4)=27.4
查表可得折减系数η：
θ=20.0时：0.92θ=40.0时：0.84θ=27.4
时：
面板在水平载荷作用下的强度校核：
=6*0.0938*3.14*10^-3*500^2*0.89/4^2=24.57
N/mm 2
≤70
N/mm 2
铝板强度满足要求！
二、面板挠度校核
校核标准： 6.67mm
挠度系数μ的确定：
铝板短边计算长度/铝板长边计算长度:
0.750
查表可得挠度系数μ：
a/b=0.75时：a/b=0.8时：a/b=0.750
时：
铝板的刚度D ：
0.0938
0.00340
计算挠度d f ≤b/100=0.890
0.003400.003130.09380.0883
=20000*4^3/(12*(1-0.25^2))
=113777.8
面板在水平载荷作用下的挠度校核：
=0.0034*2.24*10^-3*500^4*0.89/113777.8
=3.73mm≤6.67mm
铝板挠度满足要求！
三、加劲肋计算
1、基本参数
加劲肋受力宽度W：666.7mm
加劲肋计算跨度L：500.0mm
加劲肋材料选用：铝型材6063-T5弹性模量E---------------------------70000N/mm2
抗拉压强度设计值f t------------------85.5N/mm2
抗剪强度设计值f v--------------------49.6N/mm2
局部承压强度设计值f c----------------120.0N/mm2
加劲肋允许挠度[f]--------------------- 2.78mm 2、力学模型及载荷分布
加劲肋水平方向线荷载标准值q H1K： 1.50KN/m q H1K=q HK L
=2.24*666.7/1000
=1.50KN/m
加劲肋水平方向线荷载设计值q H1： 2.09KN/m q H1=q H L
=3.14*666.7/1000
=2.09KN/m
3、内力计算及截面验算
计算跨度内截面最大弯矩M max：0.065KN-m
=2.09*0.5*10^2/8
=0.065KN-m
加劲肋截面参数：
沿主轴方向抵抗矩W X ：mm 3
沿次轴方向惯性矩I Y ：mm 4
次轴方向最大坐标X max ：mm 沿次轴方向抵抗矩W Y ：mm 3
塑性发展系数γ：加劲肋计算截面正应力：
=0.065*10^6/(1.05*4064.6)=15.31
N/mm 2
≤85.5N/mm 2
加劲肋选用满足强度要求！加劲肋挠度校核：
计算处加劲肋最大挠度f max ：
0.214mm
=5*1.5*500*10^4/(384*70000*81291)=0.214
mm
≤2.78mm
加劲肋选用满足挠度要求！
一、基本参数
横梁计算跨度L：2000mm 横梁上部板片高度h 1：1500mm 横梁下部板片高度h 2：900mm 横梁材料选用：
铝型材6063-T5弹性模量E---------------------------70000N/mm 2抗拉强度设计值f t --------------------85.5N/mm 2抗剪强度设计值f v --------------------49.6N/mm 2局部承压强度设计值f c ----------------120N/mm 2横梁允许变形[f]---------------------11.11
mm
第三章、幕墙横梁校核
2956.981291.020.04064.61.05
=2.35KN/m
横梁下部水平方向线荷载标准值q H2K： 1.01KN/m q H2K=q HK*b2
=2.24*450/1000
=1.01KN/m
横梁下部水平方向线荷载设计值q H2： 1.41KN/m q H2=q H*b2
=3.14*450/1000
=1.41KN/m
横梁竖直方向线荷载标准值q GK：0.30KN/m q GK=G AK*h1
=0.2*1500*10^-3
=0.30KN/m
横梁竖直方向线荷载设计值q G：0.36KN/m q G=G A*h1
=0.24*1500*10^-3
=0.36KN/m
三、内力计算及截面验算
参数a1、a2的取值：
a1----------------------------------750mm
a2----------------------------------450mm
横梁主轴方向最大弯矩M H1：
=2.35*2^2*(3-4×0.75^2/2^2)/24=0.956KN-m
横梁主轴方向最大弯矩M H2：
=1.41*2^2*(3-4×0.45^2/2^2)/24=0.658
KN-m
横梁次轴方向最大弯矩M V1：
=0.36*2^2/8=0.180
KN-m
沿主轴方向惯性矩I Y ：mm 4
主轴方向最大坐标X max ：mm 沿主轴方向抵抗矩W Y ：mm 3沿次轴方向惯性矩I X ：mm 4
次轴方向最大坐标Y max ：mm 沿次轴方向抵抗矩W X ：mm
3
塑性发展系数γ： 1.05
横梁计算截面正应力：
=[0.956/(1.05*12910.2)+0.658/(1.05*12910.2)+0.18/(1.05*7513.6)]*10^6=141.89
N/mm 2
e！
横梁选用不满足强度要求！横梁计算截面挠度：
a、横梁主轴方向最大挠度f H1：
12910.229190238.97513.643055533.4
=1.68*2000^4*(25/8-5*750^2/2000^2+2*750^4/2000^4)/(240*70000*430555)
=9.16mm
b、横梁主轴方向最大挠度f H2：
=1.01*2000^4*(25/8-5*450^2/2000^2+2*450^4/2000^4)/(240*70000*430555)
=6.43mm
c、横梁次轴方向最大挠度f V1：
=5*0.3*2000^4/(384*70000*291902)
=3.06mm
横梁最大变形f max：
=[(9.16+6.43)^2+3.06^2)]^0.5
=15.89mm
Failure！横梁选用不满足挠度要求！
第四章、幕墙立柱校核
一、基本参数
立柱受力宽度W：2000mm
计算位置处标准层高H：3000mm
立柱最大计算跨度L：3000mm
立柱材料选用：铝型材6063-T6
弹性模量E---------------------------70000N/mm2
抗拉压强度设计值f t------------------140.0N/mm2
抗剪强度设计值f v--------------------81.2N/mm2
局部承压强度设计值f c----------------161.0N/mm2
立柱允许变形[f]---------------------16.67mm
二、力学模型及载荷分布
立柱高度方向水平荷载标准值q H1K： 4.49KN/m
q H1K=q HK L
=2.24*2000/1000
=4.49KN/m
立柱高度方向水平荷载标准值q H1： 6.27KN/m
q H1=q H L
=3.14*2000/1000
=6.27KN/m
立柱竖直方向集中荷载标准值N1K： 1.20KN
N1K=G AK*L*H
=0.2*2000*10^-3*3000*10^-3
=1.20KN
立柱竖直方向集中荷载设计值N 1：
1.44KN
N 1=G A *L*H
=0.24*2000*10^-3*3000*10^-3=1.44
KN
三、内力计算及截面验算
计算跨度内截面最大弯矩M max ：0.00KN-m 计算跨度内截面最大挠度f max ：0.00mm 支座处最大水平反力R max ：0.00KN
沿主轴方向惯性矩I X ：mm 4
主轴方向最大坐标Y max ：mm 沿主轴方向抵抗矩W X ：mm 3沿次轴方向惯性矩I Y ：mm 4
次轴方向最大坐标X max ：mm 沿次轴方向抵抗矩W Y ：mm 3
塑性发展系数γ： 1.05
立柱计算截面正应力：
=1.44*10^3/1309.3+0*10^6/(1.05*41079.9)=1.10
N/mm 2
立柱选用满足强度要求！挠度校核：
计算处立柱最大挠度f max ：0.00mm 立柱允许变形[f]：16.67mm
立柱选用满足挠度要求！
一、横梁与立柱的连接
连接示意图如下：
第五章、主要部位连接校核
32.526306.4854958261062763.641079.9
=2.35*(2-0.75)/2+1.41*(2-0.45)/2=2.56KN
横梁端部垂直支反力N V ：
0.36KN
N V =P 1=0.36
KN
横梁端部所受合剪力V：
2.59KN
=(2.56^2+0.36^2)^0.5=2.59
KN
1、螺栓抗剪验算：
连接处基本参数如下：
螺栓选用：--------------------------M5A2-50不锈钢螺栓螺栓数量n：-------------------------2个螺栓有效直径d e ：-------------------- 4.249mm 抗拉强度设计值f t b ：-----------------230N/mm 2抗剪强度设计值f t b ：-----------------175N/mm 2单个螺栓抗拉强度允许值[f t ]：-------- 3.26KN 单个螺栓抗剪强度允许值[f V ]：-------- 2.48
KN
由图示可知，单个螺栓所承受的剪力为：
1.29KN
N V =V /n =2.59/2=1.29
KN
螺栓选用满足抗剪要求！2、角铝局部承压验算：
局部承压强度设计值f c ----------------120.0N/mm 2
连接处角铝承压壁厚t：---------------2mm 角铝开孔直径d：---------------------5
mm
角铝允许承压值N C ： 2.40KN
N C =n*d*t*f c
=2*5*2*120*10^-3
2
V
2H N N V +=
=2.40
KN
Failure！
N H =R max =0.00
KN
垂直反力N V ：
1.44KN
N V =N 1=1.44
KN 合剪力V：
1.44KN
=(0^2+1.44^2)^0.5=1.44
KN
1、螺栓抗剪验算：
连接处基本参数如下：
螺栓选用：--------------------------M12Q235镀锌螺栓螺栓数量n：-------------------------2
个
螺栓有效直径d e ：--------------------10.358mm 抗拉强度设计值f t b ：-----------------170N/mm 2抗剪强度设计值f t b ：-----------------140N/mm 2单个螺栓抗拉强度允许值[N t ]：--------14.33KN 单个螺栓抗剪强度允许值[N V ]：--------11.80KN 单个螺栓的受剪面数n 1----------------1
个
由图示可知，螺栓单面所承受的剪力为：
0.72KN
N V =V /(n*n 1)=1.44/(2*1)=0.72
KN
螺栓选用满足抗剪要求！2、立柱局部承压验算：
局部承压强度设计值f c ：--------------161.0N/mm 2连接处立柱承压壁厚t：--------------- 3.5mm 立柱开孔直径d：---------------------12
mm
立柱允许承压值N C ：
13.52KN
2
V
2H N N V +=
N C=n*n1*d*t*f c
=2*1*12*3.5*161*10^-3
=13.52KN
立柱壁厚选用满足局部承压要求！
垂直剪力N V1：0.72KN
N V1=N1/2
=1.44/2
=0.72KN
水平拉力N H1：0.00KN
N H1=R max/2
=0/2
=0.00KN
垂直作用力的M在端部产生的水平拉力N H2： 1.30KN
N H2=N V1*d1/d2
=0.72*90/50
=1.30KN
1、螺栓抗剪验算：
连接处基本参数如下：
螺栓选用：--------------------------M12Q235镀锌螺栓
螺栓数量n：-------------------------1个
螺栓有效直径d e：--------------------10.358mm
抗拉强度设计值f t b：-----------------170N/mm2
抗剪强度设计值f t b：-----------------140N/mm2
单个螺栓抗拉强度允许值[N t]：--------14.33KN
单个螺栓抗剪强度允许值[N V]：--------11.80KN
单个螺栓的受剪面数n1----------------1个由图示可知，螺栓单面所承受的剪力为：0.72KN
N V=N V1/(n*n1)
=0.72/(1*1)
=0.72KN
螺栓选用满足抗剪要求！
2、螺栓抗拉验算：
端部螺栓承受水平总拉力N：
1.30KN
N H =N H1+N H2=0+1.3=1.30
KN
螺栓选用满足抗拉要求！
一、锚筋直径确定
1、锚筋选用级别：---------------------------HPB235锚筋抗拉强度设计值f y ：--------------------210N/mm 2锚筋直径选用d：--------------------------10mm 锚筋选取根数n：--------------------------4根锚筋布置层数n 1：-------------------------2层
锚筋层数影响系数αr ：---------------------1主体混凝土强度等级：---------------------C30混凝土轴心抗压强度设计值f c ：-------------14.3N/mm 2混凝土轴心抗拉强度设计值f t ：------------- 1.43N/mm 2锚板厚度选用t：--------------------------10mm 锚筋中心线之间的距离Z：------------------140mm 锚筋受剪承载力系数αV ：
0.700
=(4.0-0.08*10)*(14.3/210)^0.5=0.700
锚板弯曲变形折减系数αb ：
0.850
=0.6+0.25*10/10=0.850
2、锚筋验算：
水平拉力N：
0.00
KN
第六章、预埋件计算
y
C V f f )
d 08.00.4(-=αd
t 25
.06.0b +=α
垂直剪力V： 1.44KN 支座处弯矩M：
0.00
KN-m
如图示，埋件受拉弯剪共同作用，计算公式如下：
=1.44*1000/(1*0.7*210)+0*1000/(0.8*0.85*210)+0*10^6/(1.3*1*0.85*210*140)
=9.80
mm 2
=0*1000/(0.8*0.85*210)+0*10^6/(0.4*1*0.85*210*140)=0.00
mm 2
取上述二者的大值A S0：
9.80
mm 2
锚筋实际选用A S ：
314.16mm 2
A S =n πd 2/4=4*3.14*10^2/4=314.16mm 2
锚筋直径及数量选用满足要求！
二、锚筋长度确定
锚筋实际长度选用l a ：
180mm 1、充分利用锚筋的抗拉强度时l a1：
235.0
mm
l a1=αf y d/f t
=0.16*210*10/1.43=235.0mm
2、未充分利用锚筋的抗拉强度时l a2：
150
mm
l a2=15d =150
mm 锚筋抗拉强度设计值f t ：
f t =N/A 0
=0*10^3*4/(3.142*10^2)=0.00
N/mm 2
＜f y
可知， 锚筋抗拉强度未被充分利用！理论长度取：
150
mm
综上， 锚筋长度选用满足规范要求！
Z
f 3.1M
f 8.0N f V A Y b r Y b Y V r 1S αα+
α+αα=
Z
f 4.0M
f 8.0N A Y b r Y b 2S αα+
α=。