索网幕墙计算

2.地震荷载


qEAk: 地震作用设计值(KN/m2) GAk: 玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重: 500N/m2
垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
qEAk=5×α
max×GAk
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=5×0.080×500.000/1000 =0.200 kN/m2
3.温度荷载
计算中温差极限值为-15℃～40℃ 拉索的线膨胀系数为1.6×10-5
索网幕墙计算分析
编制：杨竞
一.工程概况说明

计算工程背景：成都东客站索网幕墙 工程所在城市：成都 工程所属建筑物地区类别：C类 工程所在地区抗震设防烈度：7度（0.10g） 工程基本风压：0.3kN/m2
二.荷载计算



1.风荷载 2.地震荷载 3.温度荷载 4.荷载组合
1.风荷载
最大内力
最大位移
单层双向索3D3S操作步骤
1.绘制2000*1490的单索结构，竖向索共9根,横向索 12根。 2.将索打断，结构编辑→打断→直线两两相交打断。
3.点击结构编辑→添加杆件，定义索的截面为φ 22, 截面类型选择圆钢及索。
双击
4.定义材性

双击材性，出现如下对话框。
双击

双击材性1，定义材性，定义后结果如下图所示。


标高为31.2m处风荷载计算 W0:基本风压 W0=0.30kN/m2 β z: 31.2m高处风振系数 对15m以下取2； 15m以上25m以下取2.25； 25m以上40m以下取2.45； 40m以上取2.7。



μ z: 31.2m高处风压高度变化系数(按Ｃ类区计算): (GB50009-2001)(2006年版) 0.44 μ z=0.616×(Z/10) 0.44 =0.616×(31.2/10) =1.016 μ s:风压体型系数(墙面区)取μ s=1.2 风荷载标准值:Wk Wk=β z×μ z×μ s×W0 (GB50009-2001)（2006年版） =2.45×1.016×1.2×0.300 =0.896 kN/m2 因为Wk≤1.0kN/m2，取Wk=1.0 kN/m2，按 JGJ102—2003第5.3.2条采用。
5.点击构件属性→定义只拉单元→选择预定义单元
6.点击构件属性中的节点边界，给索施加节点约束。
1
2
7.节点约束定义后的图形如下
8.点击内力分析→计算内容选择及执行→初始状态 确定→计算参数→非线性初始态 9.建筑用索定义→定义主动索→定义→选中所有索 单元→计算
10.点击施加节点荷载，给所有节点施加Z向-0.6KN 的恒荷载。
最大拉力
最大扰度
3.计算结果


初始预拉力： 预估预拉力=最小破断力×（0.15～0.25） =325.02×（0.15～0.25） =48.75～81.26 kN 取预拉力=50 kN 拉力值N =113.121KN<最小破断力／2.5＝130.008KN 最大扰度df= 376.609mm <L/50=21000/50=420mm 以上计算结果均满足规范和设计要求！

（2） 承载能力极限状态 ①1.0×恒载+1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.5×地震荷载 ②1.0×恒载＋1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(+40℃) ③1.0×恒载＋1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(-15℃)

三.拉索计算

1.说明 2.计算模型 3.计算结果
1.说明



1）面板：玻璃面板采用10Low-E+12A+10中空钢化玻璃。 2）钢型材：横向钢梁采用材质Q235B的1100×600×26×26箱 型钢梁，表面氟碳喷涂处理；顶部钢桁架采用材质Q345钢，表面 氟碳喷涂处理。 3）拉索：本系统只设有竖向索，不设横向索，竖索选用 Φ 22mm的不锈钢钢绞线，具体参数如下表所示：
12.内力分析→计算内容选择及执行→非线性分析→ 非线性荷载态→计算
13.定义工况，组合
14.内力分析→非线性分析结果显示查询→显示内力 内力分析→非线性分析结果显示查询→显示位移
最大内力
最大位移
单层单向索3D3S操作步骤
1.绘制2000*1490的单索结构，如下图所示。
2.将索打断，打断后的样式如下图所示。

结构编辑→打断→直线两两相交打断
3.点击结构编辑→添加杆件，定义索的截面为φ 22, 截面类型选择圆钢及索。
双击
4.定义材性

双击材性，出现如下对话框。
双击

双击材性1，定义材性，定义后结果如下图所示。
表1 拉索材料性能的参数
钢丝直径
规格 （mm）
φ 22
结构
金属断 面积 （mm2）
（mm）
最小破 断力 （kN)
线膨胀系 （105N/mm2） 数
弹性模量
1×61
286.27
2.44
325.02
1.29
1.66×10-5
2.计算模型


采用3D3S软件对单层索网幕墙结构进行数值模拟 分析，拉索的预拉力经过反复验算后确定。对结构在 3D3S软件中，采用如下考虑： 1) 分析类型：非线性结构、静态； 2) 边界条件：竖向索与顶部钢梁均为铰接； 3) 荷载以集中力形式施加在模型上。 计算见下图：
4.荷载组合

单层索网结构是典型的几何非线性结构，《建筑 结构荷载规范》（2006版）规定的基本组合表达式不 适用于这种结构承载能力极限状态的计算，否则会使 其安全系数降低，因此，在单层索网结构计算时，承 载能力极限状态的荷载也采用荷载标准值，拉索总安 全系数取值为2.5。
（1） 正常使用极限状态 ①1.0×恒载+1.0×预拉力＋1.0×风荷载 ②1.0×恒载+1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(+40℃) ③1.0×恒载 +1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(-15℃)
50/2.022=24.7kN/m 80/2.47=32.388kN/m
9.点击施加节点荷载，给所有节点施加Z向-0.6KN的 恒荷载。
10.内力分析→初始态计算结果显示查询→内力显示 11.施加节点荷载→施加X向1KN风荷载 施加活荷载→施加X向0.2KN活荷载 施加温度增量→（-15℃-40℃）
5.点击构件属性→定义只拉单元→选择预定义单元
6.点击构件属性中的节点边界，给索施加节点约束。
1
2
7.节点约束定义后的图形如下
8.点击内力分析→计算内容选择及执行→初始状态确 定→计算参数→非线性初始态→建筑用索定义→定 义力密度→定义→计算（索网找形完成）
重点
横向索：50/2=25kN/m 竖向索：80/1.49=53.69kN/m
11.内力分析→初始态计算结果显示查询→内力显示
12.施加节点荷载→施加X向1KN风荷载 施加活荷载 →施加X向0.2KN活荷载 施加温度增量→（-15℃ — 40℃）
13.内力分析→计算内容选择及执行→非线性分析→ 非线性荷载态→计算
14.定义工况，组合
15.内力分析→非线性分析结果显示查询→显示内力 内力分析→非线性分析结果显示查询→显示位移