玻璃幕墙结构设计

目录

作业1 (1)

1.基本参数 (1)

2.3D3S电算分析 (1)

2.1模型建立 (1)

2.2荷载计算 (2)

2.3强度校核 (3)

2.4挠度校核 (4)

2.5 3D3S计算结果分析 (5)

3.A NSYS计算分析 (6)

3.1模型建立 (6)

3.2应力计算结果 (7)

3.3挠度计算结果 (7)

3.4 APDL命令流 (8)

4.计算结果分析 (8)

作业2 (9)

1.模型建立 (9)

1.1快速建模 (9)

1.2计算参数 (10)

2.预应力分布 (10)

3.荷载下的内力及变形 (10)

3.1施加荷载 (10)

3.2结构内力 (11)

3.3结构变形 (11)

《玻璃幕墙结构设计》作业

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作业1

采用商用有限元软件计算下图所示玻璃面板的应力和挠度，并与例题中规范计算结果进行比较。

1.基本参数

(1) 计算点标高：68m

(2) 玻璃面板短边长度：a = 2000 mm (3) 玻璃面板长边长度：b = 2000 mm (4) 玻璃配置：单片玻璃 (5) 玻璃种类：浮法玻璃 (6) 玻璃厚度： t = 12 mm

面板的计算模型为：四边简支；

2. 3D3S 电算分析

2.1模型建立

考虑到3D3S 玻璃幕墙模块中没有题目中所要求的地区参考信息库，我设置了一个新的地区参考信息，与上海地区不同的是：

地震加速度为0.15 αmax

=0.12

《玻璃幕墙结构设计》作业

上述各参数按照题目要求给定。

2.2荷载计算

2.2.1风荷载标准值计算

按《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）第7.3.3条，视玻璃面板为主体结构，体型系数不进行折减，对墙面负压区体型系数取值为1.2，对墙角负压区体型系数为2.0。故此，本工程计算处的体型系数取值为μs = 2

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)第5.3.2条，玻璃幕墙风荷载标准值按下式计算：并且不小于1.0×10-3 MPa

W k=βgz·μ z·μs ·W0= 1.668 × 1.432 × 2 ×0.55 ×10-3= 2.627 ×10-3 Mpa

2.2.2玻璃面板荷载计算

(1) 玻璃面板的自重

G Ak：玻璃面板单位面积自重(仅包括玻璃)（MPa）

玻璃面板厚度(mm)，t = 12 mm

γg：材料的重力密度，对玻璃取值为：25.6 kN/m3

G Ak =γg ·t = 0.0000256 × 12=0.307 ×10-3 Mpa

(2)垂直于面板平面的分布水平地震作用

a.垂直于面板平面的分布水平地震作用标准值

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《玻璃幕墙结构设计》作业

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q Ek =βE ·αmax ·G Ak = 5.0 ×0.12 × .000307=0.184 ×10-3 MPa

b.垂直于玻璃平面的分布水平地震设计值为：

q E = γE ·q Ek = 1.3 ×0.184 ×10-3=0.24 ×10-3 MPa

(3)作用于玻璃面板的风荷载：

a.作用于幕墙上的风荷载标准值 依据上述计算结果，风荷载标准值为：

W k = 2.627×10-3 MPa

b.作用于幕墙上的风荷载设计值为：

W = γw ·W k = 1.4 × 2.627 ×10-3 MPa= 3.678 ×10-3 MPa

(4)作用于玻璃面板的风荷载及地震作用荷载组合：

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)第 5.4.3 条，作用于幕墙上的风荷载和地震作用的组合系数分别如下：

风荷载组合系数：ψw =1 地震作用组合系数：ψe =0.5

a.风荷载和水平地震作用组合标准值为：

q k =1× W k +0.5× q Ek = 1 × .002627 +0.5 ×0.000184= 2.719 ×10-3 Mpa b.风荷载和水平地震作用组合设计值为：

q =1× W +0.5× q E = 1 ×0.003678 +0.5 ×0.00024= 3.798 ×10-3 Mpa

2.3强度校核

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)第 6.1.2条,单片玻璃在垂直于玻璃幕墙平面的风荷载和地震作用下，玻璃截面最大应力应满足下列条件：

σ = 6mqa 2

t

2 η ≤ f g

玻璃的强度折减系数

θ = q k a 4E t 4 = .002719 × 20004

0.72 × 105 × 12

4 = 29.14

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)查表6.1.2-2可得： 折减系数：

η =0.88344

《玻璃幕墙结构设计》作业

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弯矩系数

由 a b = 2000

2000 = 1

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)查表6.1.2-1可得： 弯矩系数：m =0.0442 玻璃强度校核

玻璃产生的最大应力为：

σ = 6mqa 2

t 2

η

= 6 × .0442 × 3.798 × 20002

122 × .88344

= 24.72 MPa ≤ f g = 28 MPa

玻璃强度满足要求！

2.4挠度校核

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)第 6.1.3条,单片玻璃在风荷载作用下的跨中挠度，应满足下列条件：

d f = μ W k a 4D η ≤ d f-lim

= a

60

依据上述公式可以算得参数：

θ = W k a 4E t 4 = .002719 × 20004

0.72 × 105 × 12

4 = 28.15

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)查表6.1.2-2可得：

折减系数：

η =0.88739

挠度系数

由 a b = 2000

2000 = 1

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)查表6.1.3可得： 挠度系数：

μ =0.00406