单索幕墙计算书参考(9.17)

单索点支式玻璃幕墙计算第一章、计算说明点支式玻璃幕墙采用竖向单索受力形式，面板采用TP12LOW-E+12A+ TP12钢化中空玻璃。

玻璃面板采用夹板式支撑结构形式。

受力结构将通过通用有限元计算软件Ansys建立模型进行计算。

《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001（2006年版）《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001《钢结构设计规范》 GBJ50017-2003相关图纸第二章、荷载计算一、幕墙自重荷载计算玻璃采用TP12LOW-E+12A+ TP12钢化中空玻璃，根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.3.1条规定。

玻璃重力密度：25.6 KN/m3玻璃自重面荷载标准值：G GK=（12+12）×10-3×25.6=0.615 KN/m2考虑到其他构件，玻璃幕墙自重面荷载标准值取：G GK=0.7 KN/m2幕墙面板自重面荷载设计值：G G=γG·G GK=1.2×0.7=0.84 KN/m2自重作用效应分项系数取γG=1.2，按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定。

二、水平地震荷载计算抗震设防烈度：8度αmax：水平地震影响系数最大值，取αmax=0.16按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.3.4条规定动力放大系数：β=5.0q EK：作用在幕墙上的地震荷载标准值q EK=α·β·G GK=0.16×5.0×0.7=0.56 KN/m2q E：作用在幕墙上的地震荷载设计值：q E=γE·q EK=1.3×0.56=0.728 KN/m2地震荷载作用效应分项系数，取γE=1.3，按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定。

三、风荷载计算计算说明：索网幕墙高9.31m，经过综合考虑计算高度取10 m。

地面粗糙程度：C唐山地区基本风压：W0=0.4KN/m2（按50年一遇）计算高度：H MAX=10 m局部风压体形系数μS1 ：正风压大面，取1.2；负风压大面，取-1.2；瞬时风压阵风系数：βgz=2.0978高度变化系数：μZ=0.74作用在幕墙上的风荷载标准值：正风压：W K=βgzμZμS1W0= 2.0978×0.74×1.2×0.4=0.745 KN/m2 <1.0 KN/m2取W K=1.0 KN/m2负风压：W K=βgzμZμS1W0= 2.0978×0.74×1.2×0.4=0.745 KN/m2 <1.0 KN/m2取W K=-1.0 KN/m2风荷载设计值：W=γG×W K=1.4×1.0=1.400 KN/m2风荷载作用分项系数γG=1.4，按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第 5.4.2.1条规定。

四、温度荷载索施工时处于室外，正常工作处于室内，按80摄氏度温差考虑，温度作用效应分项系数取1.4；线膨胀系数：不锈钢索1.20×10-5，钢材1.2×10-5。

温度作用标准值： T K=80 o C温度作用设计值： T=1.4×80 o C=112 o C五、荷载工况组合综合考虑各种荷载工况，选取最不利的荷载工况如下：挠度计算荷载组合：恒载标准值+1.0×预应力+风荷载标准值+0.2×温度升高引起的荷载强度计算荷载组合： 1.2×恒载标准值+1.0×预应力+1.4×风荷载标准值+0.5×1.3×地震荷载标准值+0.2×1.4×温度下降引起的荷载第三章、索结构计算一、计算说明力学模型说明：本工程采用竖向单索支撑玻璃，采用φ16(1×19)和φ19.5(1×37)不锈钢索，竖向单索属于柔性结构，靠较大变形来平衡水平方向的荷载。

竖索同时还要承受幕墙自重。

1.来自坚朗供应商提供索的资料拉索断面参数与力学性能竖索φ16(1X19)拉索拉力设计值： F=181.52/1.8＝100.8 KN竖索φ19.5(1X37)拉索拉力设计值：F=255.6/1.8＝142 KN根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.2.5条的规定2.钢结构设计钢构件材质为Q235B，拉索上部钢梁为热轧工字钢22b,门框两侧立柱和门框横梁为H 型钢HW400X400,门框中部立柱为箱形构件□400X150X10。

二、建立Ansys模型1.模型计算采用有限元计算软件Ansys9.02.模型单元：钢构件部分采用BEAM189；不锈钢拉索部分采用LINK10。

3.构件截面参数根据幕墙施工图建立有限元模型，有限元模型中各对应部位的构件截面尺寸根据幕墙施工图所示。

4.支座条件根据幕墙施工图拉索上端通过22b工字钢与主体结构连接，下端与门框横梁连接；门框立柱下端与主体结构连接。

5.荷载施加幕墙恒荷载、风荷载、地震作用按节点荷载施加；幕墙温度作用按均布温度施加，幕墙钢索预应力按初始应变施加。

6. 各种梁单元截面特性如下：工字钢22bHW400X400箱形构件400X150X10。

7. 有限元模型具体模型见下图两边较长竖索采用φ19.5(1×37)不锈钢索，中部短索采用φ16(1×19)不锈钢索。

单索幕墙有限元模型三维图单索幕墙有限元模型立面图三、单索挠度计算选取正常使用时控制工况进行计算：恒载标准值+1.0×预应力+风荷载标准值+0.2×温度升高80 索挠度按L/50进行控制，钢结构挠度按L/250进行控制；在竖索中施加预拉力，φ16(1X19)拉索施加的预应变值均为：0.0026；φ19.5(1X37)拉索施加的预应变值均为：0.003。

计算模型荷载图：运行后的挠度图如下：竖索扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=136.005 mm＜9310/50=186.2 mm，满足变形要求。

两边长索φ19.5(1X37)扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=136.005 mm＜9310/50=186.2 mm，满足变形要求。

中部短索φ16(1X19)扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=115.265 mm＜5850/50=117 mm，满足变形要求。

钢结构扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=12.546 mm＜8150/250=32.6 mm，满足变形要求。

顶部钢结构扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=0.560936 mm＜400/250=1.6 mm，满足变形要求。

底部钢结构扰度计算结果（单位：mm）：最大位移：f=12.546 mm＜8150/250=32.6 mm，满足变形要求。

单索体系扰度满足设计要求。

四、单索强度计算选取结构承载能力极限状态控制工况进行计算：1.2×恒载标准值+1.0×预应力+1.4×风荷载标准值+0.5×1.3×地震荷载标准值+0.2×1.4×温度下降引起的荷载φ16(1X19)拉索拉力设计值按F=181.52/1.8＝100.8 KN进行控制，φ19.5(1X37)拉索拉力设计值按F=255.6/1.8＝142 KN进行控制；钢结构强度按215N/mm2进行控制。

在竖索中施加预拉力，φ16(1X19)拉索施加的预应变值均为：0.0026；φ19.5(1X37)拉索施加的预应变值均为：0.003。

计算模型荷载图：运行后的强度图如下：竖索轴力内力图（单位N）：竖索的最大拉力N=127.734 KN＜255.6/1.8＝142 KN两边长索φ19.5(1X37)轴力内力图（单位：N）：φ19.5(1X37) 竖索的最大拉力N=127.734 KN＜255.6/1.8＝142 KN中部短索φ16(1X19)轴力内力图（单位N）：φ16(1X19)竖索的最大拉力N=70.225 KN＜181.52/1.8＝100.8 KN 钢结构应力云图（单位：N/mm2）：钢结构的最大应力为160.491 N/mm2＜215 N/mm2单索体系强度满足设计要求。

五、支座反力计算模型支座节点编号图：支座个节点的反力如下表（单位：N.mm）：第二章、中空玻璃面板1计算一、计算说明玻璃面板选用TP12LOW-E+12A+ TP12mm 钢化中空玻璃。

玻璃幕墙的分格尺寸为， a=1050mm ，b=2100mm 。

该玻璃幕墙的玻璃属于点支承体系，面板四点固定，可将其简化为四点支撑的面板计算模型。

二、玻璃面板强度校核校核依据：226mqb tση=≤f g按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第8.1.5条1、计算说明根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.5条的规定，中空玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为3231311.1t t t q q +=外、323132t t t q q +=内。

外片玻璃承受的荷载较大，由于内外片玻璃的厚度相同，所以我们只需要验算外片玻璃的强度。

2、外片玻璃承受的水平风荷载t 1、t 2：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t 1=t 2=12 mm W K1：外片玻璃承受的水平风荷载标准值32313111.1t t t W W K K +=333121.1 1.01212=⨯⨯+=0.55 KN/m 2W 1：外片玻璃承受的水平风荷载设计值32313111.1t t t W W +=333121.1 1.41212=⨯⨯+=0.77 KN/m 2 3、外片玻璃承受的水平地震荷载t 1、t 2：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t 1=t 2=12 mm G AK1：外片玻璃面板自重面荷载标准值 G AK1=12×10-3×25.6=0.3072 KN/m 2取G AK1=0.35 KN/m 2q K1：外片玻璃承受的水平地震作用标准值 αmax：水平地震影响系数最大值，取αmax=0.16 （按8度考虑）查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.3.4 βE ：动力放大系数，取βE =5.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条规定 q K1：外片玻璃承受的水平地震作用标准值 q EK =αmax·βE ·G GK =0.16×5.0×0.35=0.28 KN/m 2q 1：外片玻璃承受的水平地震作用设计值1 1.3k q q = 1.30.28=⨯=0.364 KN/m 24、外片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算 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5.4.3条 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5.4.3条 q K1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值 q K1=ψW ·W K1+ψE ·q EK1=1.0×0.55+0.5×0.28=0.69 KN/m 2q 1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值 q 1=ψW ·W 1+ψE ·q E1=1.0×0.77+0.5×0.364=0.952 KN/m 2 5、外片玻璃的强度折减系数 θ：参数t ：外片玻璃厚度，取t=12 mm 4k14q b Et θ=34540.691021000.721012-⨯⨯=⨯⨯=8.77η：折减系数，取η=0.97由θ=8.77，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2得 6、外片玻璃强度校核 m ：弯矩系数，取m=0.13 由ba =10502100=0.5，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表8.1.5得 σ：外片玻璃产生的最大应力2126mq b t ση==32260.130.931021000.9712-⨯⨯⨯⨯⨯ =21.54 N/mm 2＜f g =84.0 N/mm 2 外片玻璃面板强度符合规范要求。