拉索点式玻璃幕墙结构计算

第四章、拉索点式玻璃幕墙结构计算A、点玻面板计算一、基本参数工程所在地：北京市幕墙计算标高：35.0 m玻璃最大设计分格：B×H=1.8×2.08 mB：玻璃宽度H：玻璃高度设计地震烈度：8度地面粗糙度类别：C类二、荷载计算1、风荷载标准值WK: 作用在幕墙上的风荷载标准值 (KN/m2)βgz: 瞬时风压的阵风系数: 取1.797按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.5.1μs: 风荷载体型系数: 取1.2按《玻璃幕墙工程技术手册》JGJ102-2003第5.2.1条μz: 风荷载高度变化系数: 1.069按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1北京基本风压W=0.45 KN/m2，WK =βgzμsμzW=1.797×1.2×1.069×0.45 =1.037 KN/m2＞ 1.0 KN/m2取WK=1.037 KN/m22、风荷载设计值W: 风荷载设计值 (KN/m2)rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4W= rw ×Wk=1.4×1.037 =1.452 KN/m23、玻璃幕墙构件重量荷载GAK: 玻璃幕墙构件自重标准值8+8+12A+8 mm厚钢化玻璃面荷载标准值（8++8+8）×25.6=614.4 N/m2考虑驳接头及部件面荷载标准值 80 N/m2GAK=614.4+80=694.4 N/m2取 GAK=0.75 KN/m2GK: 每个单元玻璃幕墙构件(包括玻璃和接头)的重量B: 玻璃幕墙分格宽: 1.8 mH: 玻璃幕墙分格高: 2.08 m4、地震作用qEK: 垂直于幕墙平面水平地震作用标准值βE: 动力放大系数: 可取5.0，αmax: 水平地震影响系数最大值: 0.16 ，qEK =KAEG⨯⨯maxαβ=5×0.16×0.75 =0.6 KN/m25、荷载组合风荷载和地震作用水平分布设计值q=ψW ·γW·qW+ψE·γE·qEK=1.0×1.4×1.037+0.5×1.3×0.6=1.842 KN/m2风荷载和地震作用水平分布标准值q K =ψW·qW+ψE·qEK=1.0×1.037+0.5×0.6 =1.337 KN/m2三、玻璃的选用与校核1、玻璃强度计算由于此部分幕墙与竖直方向成24O夹角，采用8+1.52PVB+8+12+8钢化夹胶中空玻璃；经过分析，在玻璃承受负风压时受力最不利，这里仅需要验算内片玻璃的强度和挠度。

内片恒载标准值25.6*0.008=0.205 kpa，0.205×Sin24O＝0.083 kpa内片恒载设计值1.2×0.083＝0.1 kpa，内片玻璃上的风载标准值1.037×1.1×512/(1024+512)=0.380 kpa内片玻璃上的风载设计值1.4×0.380＝0.532 kpa内片玻璃上地震作用标准值5×0.16×0.205×Cos24O＝0.15 kpa内片玻璃上地震作用设计值1.3×0.15＝0.195 kpa计算玻璃强度采用下列荷载组合1.0×恒载设计值＋1.0×风载设计值＋0.5×地震作用设计值q: 玻璃所受荷载组合设计值C：玻璃孔边距 150 mmLx:玻璃长边孔距Lx=H-2×C=2080-2×150=1780 mmLy:玻璃短边孔距Ly=B-2×C=1800-2×150=1500 mmt: 玻璃的计算厚度: 8 mmα1: 四点支承玻璃面板的应力系数 由边长比84.017801500==Lx L y，得:m=0.144，μ=0.01955 2587200017801073.044344=⨯⨯⨯=⨯=-Et L q X θ 查表得：η=0.9（1）σ: 四点支承玻璃面板跨中最大弯曲应力值σ= η226t L q m y⨯⨯ = 9.0817801073.0144.06223⨯⨯⨯⨯⨯- =28.1 N/mm 2 ≤g f =84 N/mm 2玻璃的强度满足设计要求。

3、玻璃的挠度校核校核依据：μ≤[μ]=60X L =29.6 mm E ： 玻璃的弹性模量 7.2×104 N/mm 2)2.01(12872000)1(122323-⨯=-=υEt D =3.2×106 N ·mm f d ：四点支承玻璃面板的挠度系数ημD L q d Xk f 4= =9.0102.3178010463.001955.0643⨯⨯⨯⨯⨯-=25.6 mm ＜ [μ]=60X L =29.7 mm 4、玻璃在自重作用下的挠度ημD L G d Xk f 411= =9.0102.3178010083.001955.0643⨯⨯⨯⨯⨯- =4.6 mm ≈ [μ]=500b =4.4 mm 玻璃挠度符合设计要求。

B 、点玻拉索计算点式玻璃幕墙采用拉索式结构，水平荷载由竖向索桁架承受，自重荷载由承重索和竖向索桁架承受，索桁架高度H=4.16 m ，矢高f 0=0.52 m ，横向分格B=1.8m ；钢索的强度标准值520 N/mm 2。

拉索张拉在水平桁架上，桁架最大跨度为15.3m ，上、下端均采用三角形桁架。

一、设计荷载q:水平面荷载设计值: 1.826 KN/m 2q K :水平面荷载标准值: 1.325 KN/m 2+q 线:水平线荷载设计值q线= q ·B=1.826q K 线:水平线荷载标准值q K 线= q K ·G K : G: 二、受力计算1、钢索选择“代梁”跨中弯矩4.752/8=8.125 KN ·m水平作用产生的反推力自重产生的反推力 H（Y）= G ·B·H=0.72×1.578×4.75=5.397 KN竖向索承受的拉力 T（Y）=5.397 KN索桁架钢索由水平作用产生的拉力 T（X）= H（X）/Cos6.56°=16.25/0.99345=16.36 KN预估钢绞线：索桁架钢索 A0（X）=16.36×103/600=27.3 mm2竖向索 A0（Y）=5.397×103/600=8.995 mm2索桁架钢索选用φ8， A（X）=38.18 mm2竖向索选用φ6， A（X）=21.48 mm2预应力张拉控制值σcon=0.16×1320=211.2 N/mm22、有效预应力失值锚具变形产生的损失值σL1=1×1.8×105/4750=37.9 N/mm2装置摩擦产生的损失值σL2=5%×211.2=10.6 N/mm2扣除第一批应力损失后钢索的有效预应力σP0（1）=211.2-37.9-10.6=162.7 N/mm2对支撑结构的反推力 H（1）=162.7×（2×38.18+21.48）=15.92 KN支撑支撑结构由于跨端张拉产生的挠度160*100*6方通的惯性矩 I=57906475 mm4f1=PL3/3EI=15.62×103×5503/3×2.06×105×57906475=0.07 mm后一榀张拉支撑结构挠曲产生的预应力损失值σL3= f1×1.8×105/H=0.07×1.8×105/4750=2.7 N/mm2索松弛产生的预应力损失值σL4= 0支撑结构承受活荷载挠曲产生的预应力损失值σL5= 1×1.8×105/H=1×1.8×105/4750=37.9 N/mm2总预应力损失值∑σL=37.9+10.6+2.65+37.9=89.1 N/mm2＞80 N/mm2有效预应力值σP0=211.2-89.1=122.1 N/mm23、索桁架强度验算由有效预应力产生的反推力 H0（X）=122.1×38.18×0.993=4.629 KN由反推力折算的均布线荷载 q=8×4.629×0.5/4.75=0.821 KN/m钢索线刚变 EAL2/24=1.8×105×38.18×4.752/24=6461 KN钢索理论长度 L0=2375/0.993=2391.7 mm钢索预计伸长 △L= 211.2×2391.7/1.8×105=2.8 mm钢索下料长度 L1=2391.7-2.8=2388.9 mm索桁架最终反推力设计值由公式 H L -H 0（X ）=)()(202022224X L H q H q EAL -，采用渐进法解得 H L =15.853 KN钢索拉力 T L =15.957 KN承力索截面最大应力设计值 σ（X ）=15.957×103/38.13 =418.5 N/mm 2 ＜600 N/mm 2稳定索截面最大应力设计值 σ（Y ）=5.397×103/21.48 =251.3 N/mm 2 ＜600 N/mm 2连系杆压力 N=15.957×Sin6.56°×2=3.646 KN选用S01拉索支撑杆，A=706.8 mm 2应力值σ=3.646×103/706.8=5.1 N/mm 2拉索式桁架的强度满足设计要求。

4、索桁架挠度验算q K 线= q K ·B=1.325×1.578=2.091 KN/m由公式H LK -H 0（X ）=)()(202022224X LK K H q H q EAL -代入上述数值，采用渐进法解得 H LK =11.621 KN承力索终态矢高 f=LK K H L q 82⨯线=116218475009122⨯⨯.=507.5 mm 索桁架挠度 △f=507.5-500=7.5 mm相对挠度 △f/L=7.5/4750=1/633＜1/250稳定索终态矢高 f 1=500-7.5=492.5 mm稳定索终态长度 L 2=（492.52+23752）1/2=2425.5 mm ＞2388.9稳定索终态应力保有值 σ2=（2425.5-2388.9）×10-3×1.8×105/2391.7=2.8N/mm 2C 、支撑桁架的验算点式幕墙受力时，并不是每一榀桁架同时达到最大值，取其最大值的0.7倍，悬臂梁在负风压作用下的应力与挠度最大，悬臂长度L=0.6 m 。