上新雅苑石材幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書

上新雅苑設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)：校對：審核：批準(zhǔn)：

目錄TOC\o"1-3"\h\z石材幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書 基本參數(shù)幕墻所在地區(qū)重慶地區(qū)；地面粗糙度分類等級幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)A類：指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類：指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)；C類：指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類：指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)；依照上面分類標(biāo)準(zhǔn)，本工程按C類地形考慮?？拐鹪O(shè)防按《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，建筑工程應(yīng)分為以下四個抗震設(shè)防類別：1.特殊設(shè)防類：指使用上有特殊設(shè)施，涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等特別重大災(zāi)害后果，需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑，簡稱甲類；2.重點(diǎn)設(shè)防類：指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑，以及地震時可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果，需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑，簡稱乙類；3.標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類：指大量的除1、2、4款以外按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)防的建筑，簡稱丙類；4.適度設(shè)防類：指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑，簡稱丁類；在圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算中：1.特殊設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，同時，應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評價的結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其地震作用；2.重點(diǎn)設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，同時，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用；3.標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用；4.適度設(shè)防類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用；根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010(2016年版)及《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2015的要求，本工程所在地重慶地區(qū)地震基本烈度為：6度，地震動峰值加速度為0.05g，由于本工程是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，因此實(shí)際抗震計(jì)算中的水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度選取，也就是?。害羗axⅡ=0.04；本工程場地類型為：Ⅱ類場地，查表E.1[GB18306-2015]，場地地震動峰值加速度調(diào)整系數(shù)Fa=1；因此：αmax=Fa×αmaxⅡ=1×0.04=0.04幕墻承受荷載計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)計(jì)算：wk=βgzμs1μzw0……8.1.1-2[GB50009-2012]上式中：wk：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；z：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：20m；βgz：高度z處的陣風(fēng)系數(shù)；根據(jù)不同場地類型,按以下公式計(jì)算：βgz=1+2gI10(z/10)-α……條文說明部分8.6.1[GB50009-2012]其中A、B、C、D四類地貌類別截?cái)喔叨确謩e為：5m、10m、15m、30m；A、B、C、D四類地貌類別梯度高度分別為：300m、350m、450m、550m；也就是：對A類場地：當(dāng)z>300m時，取z=300m，當(dāng)z<5m時，取z=5m；對B類場地：當(dāng)z>350m時，取z=350m，當(dāng)z<10m時，取z=10m；對C類場地：當(dāng)z>450m時，取z=450m，當(dāng)z<15m時，取z=15m；對D類場地：當(dāng)z>550m時，取z=550m，當(dāng)z<30m時，取z=30m；g：峰值因子，按GB50009-2012取2.5；I10：10m高名義湍流度，對應(yīng)A、B、C、D地面粗糙度，可分別取0.12、0.14、0.23和0.39；α：地面粗糙度指數(shù)，對應(yīng)A、B、C、D地面粗糙度，可分別取0.12、0.15、0.22和0.30；對于C類地形，20m高度處的陣風(fēng)系數(shù)為：βgz=1+2×2.5×0.23×(20/10)-0.22=1.9874μz：風(fēng)壓高度變化系數(shù)；根據(jù)不同場地類型,按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》條文說明部分8.2.1提供的公式計(jì)算：A類場地：μzA=1.284×(z/10)0.24B類場地：μzB=1.000×(z/10)0.30C類場地：μzC=0.544×(z/10)0.44D類場地：μzD=0.262×(z/10)0.60公式中的截?cái)喔叨群吞荻雀叨扰c計(jì)算陣風(fēng)系數(shù)時相同，也就是：對A類場地：當(dāng)z>300m時，取z=300m，當(dāng)z<5m時，取z=5m；對B類場地：當(dāng)z>350m時，取z=350m，當(dāng)z<10m時，取z=10m；對C類場地：當(dāng)z>450m時，取z=450m，當(dāng)z<15m時，取z=15m；對D類場地：當(dāng)z>550m時，取z=550m，當(dāng)z<30m時，取z=30m；對于C類地形，20m高度處風(fēng)壓高度變化系數(shù)：μz=0.544×(20/10)0.44=0.738μs1：局部風(fēng)壓體型系數(shù)；按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012第8.3.3條：計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其連接的風(fēng)荷載時，可按下列規(guī)定采用局部體型系數(shù)μs1：1封閉矩形平面房屋的墻面及屋面可按表8.3.3-1的規(guī)定采用；2檐口、雨篷、遮陽板、邊棱處的裝飾條等突出構(gòu)件，取-2.0；3其它房屋和構(gòu)筑物可按本規(guī)范第8.3.1條規(guī)定體型系數(shù)的1.25倍取值。本計(jì)算點(diǎn)為墻面大面位置，按如上說明，查表得：μs1(1)=1按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012第8.3.4條：計(jì)算非直接承受風(fēng)荷載的圍護(hù)構(gòu)件風(fēng)荷載時，局部體型系數(shù)可按構(gòu)件的從屬面積折減，折減系數(shù)按下列規(guī)定采用：1當(dāng)從屬面積不大于1m2時，折減系數(shù)取1.0；2當(dāng)從屬面積大于或等于25m2時，對墻面折減系數(shù)取0.8，對局部體型系數(shù)絕對值大于1.0的屋面區(qū)域折減系數(shù)取0.6，對其它屋面區(qū)域折減系數(shù)取1.0；3當(dāng)從屬面積大于1m2且小于25m2時，墻面和絕對值大于1.0的屋面局部體型系數(shù)可采用對數(shù)插值，即按下式計(jì)算局部體型系數(shù)：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4……8.3.4[GB50009-2012]其中：μs1(25)=0.8μs1(1)=0.8×1=0.8計(jì)算支承結(jié)構(gòu)時的構(gòu)件從屬面積：A=1.1×1.5=1.65m2當(dāng)A>25時取a=25，當(dāng)A小于1時取A=1；LogA=0.217則：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4=1+[0.8-1]×0.217/1.4=0.969按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012第8.3.5條：計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載時，建筑物內(nèi)部壓力的局部體型系數(shù)可按下列規(guī)定采用：1封閉式建筑物，按其外表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2；2僅一面墻有主導(dǎo)洞口的建筑物：-當(dāng)開洞率大于0.02且小于或等于0.10時，取0.4μs1；-當(dāng)開洞率大于0.10且小于或等于0.30時，取0.6μs1；-當(dāng)開洞率大于0.30時，取0.8μs1；3其它情況，應(yīng)按開放式建筑物的μs1取值；注：1：主導(dǎo)洞口的開洞率是指單個主導(dǎo)洞口與該墻面全部面積之比；2：μs1應(yīng)取主導(dǎo)洞口對應(yīng)位置的值；本計(jì)算中建筑物內(nèi)部壓力的局部體型系數(shù)為0.2(封閉式建筑內(nèi)表面)；因此，計(jì)算非直接承受風(fēng)荷載的支承結(jié)構(gòu)時的局部風(fēng)壓體型系數(shù)為：μs1=0.969+0.2=1.169而對直接承受風(fēng)壓的面板結(jié)構(gòu)來說，其局部風(fēng)壓體型系數(shù)為：μs1=1+0.2=1.2w0：基本風(fēng)壓值(MPa)，根據(jù)現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012附表E.5中數(shù)值采用，但不小于0.3KN/m2，按重現(xiàn)期50年，重慶地區(qū)取0.0004MPa；計(jì)算支承結(jié)構(gòu)時的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk=βgzμzμs1w0=1.9874×0.738×1.169×0.0004=0.000686MPa因?yàn)閣k<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。計(jì)算面板材料時的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk=βgzμzμs1w0=1.9874×0.738×1.2×0.0004=0.000704MPa因?yàn)閣k<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值qEk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]qEk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；βE：動力放大系數(shù),取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)；A：幕墻構(gòu)件的面積(mm2)；平行于幕墻平面的集中水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值PEk=βEαmaxGk……5.3.5[JGJ102-2003]PEk：平行于幕墻平面的集中水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(N)；βE：動力放大系數(shù),取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)；按照J(rèn)GJ102規(guī)范5.4節(jié)條文說明部分的規(guī)定，對于豎向幕墻和與水平面夾角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墻，可不考慮豎向地震作用效應(yīng)的計(jì)算和組合。作用效應(yīng)組合荷載和作用效應(yīng)按下式進(jìn)行組合：S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]上式中：S：作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；SGk：重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；Swk、SEk：分別為風(fēng)荷載，地震作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；γG、γw、γE：各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；ψw、ψE：分別為風(fēng)荷載，地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)。上面的γG、γw、γE為分項(xiàng)系數(shù)，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]及表8.2.10[GB50068-2018]規(guī)定如下：進(jìn)行幕墻構(gòu)件強(qiáng)度、連接件和預(yù)埋件承載力計(jì)算時：重力荷載：γG：1.3；風(fēng)荷載：γw：1.5；地震作用：γE：1.3；進(jìn)行撓度計(jì)算時；重力荷載：γG：1.0；風(fēng)荷載：γw：1.0；地震作用：可不做組合考慮；上式中，風(fēng)荷載的組合系數(shù)ψw為1.0；地震作用的組合系數(shù)ψE為0.5；幕墻立柱計(jì)算基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：20m；2：力學(xué)模型：簡支梁；3：立柱跨度：L=1500mm；4：立柱左分格寬：1100mm；立柱右分格寬：1100mm；5：立柱計(jì)算間距：B=1100mm；6：板塊配置：鋁單板；7：立柱材質(zhì)：Q235；8：安裝方式：偏心受拉；本處幕墻立柱按簡支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：立柱型材選材計(jì)算(1)風(fēng)荷載作用的線荷載集度(按矩形分布)：qwk：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)；qwk=wkB=0.001×1100=1.1N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qw=1.5qwk=1.5×1.1=1.65N/mm(2)水平地震作用線荷載集度(按矩形分布)：qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；βE：動力放大系數(shù)，取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)，(含面板和框架)；A：幕墻構(gòu)件的面積(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.04×0.0004=0.00008MPaqEk：水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)；qEk=qEAkB=0.00008×1100=0.088N/mmqE：水平地震作用線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.088=0.114N/mm(3)幕墻受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=1.65+0.5×0.114=1.707N/mm用于撓度計(jì)算時，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.1N/mm(4)立柱在組合荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值：Mx：彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)；Mw：風(fēng)荷載作用下立柱產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；ME：地震作用下立柱產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；L：立柱跨度(mm)；采用Sw+0.5SE組合：Mw=qwL2/8ME=qEL2/8Mx=Mw+0.5ME=qL2/8=1.707×15002/8=480093.75N·mm確定材料的截面參數(shù)(1)立柱抵抗矩預(yù)選值計(jì)算：Wnx：立柱凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3)；Mx：彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)；γ：塑性發(fā)展系數(shù)：對于冷彎薄壁型鋼龍骨，按《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018-2002，取1.00；對于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，取1.00； fs：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)，對Q235取215MPa；Wnx=Mx/γfs=480093.75/1.05/215=2126.661mm3(2)立柱慣性矩預(yù)選值計(jì)算：qk：風(fēng)荷載線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；E：型材的彈性模量(MPa)，對Q235取206000MPa；Ixmin：材料需滿足的繞X軸最小慣性矩(mm4)；L：計(jì)算跨度(mm)；df,lim：按規(guī)范要求，立柱的撓度限值(mm)；關(guān)于幕墻龍骨撓度限值問題，由于目前JGJ133-2001、JGJ102-2003、JGJ336-2016、GB/T21086-2007等多部規(guī)范同時作用，這些規(guī)范制定年限跨度很大，限于規(guī)范制定時的上位法以及當(dāng)時的行業(yè)情況不同，這些規(guī)范對幕墻龍骨的撓度要求各有不同，具體要求分別如下：Ⅰ.按《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001：當(dāng)跨度≤7.5m時：鋁型材取跨度的1/180且不大于20mm，鋼型材取跨度的1/300且不大于15mm；當(dāng)跨度＞7.5m時：取跨度的1/500；Ⅱ.按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003：對鋁型材取跨度的1/180，鋼型材取跨度的1/250；Ⅲ.按《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ336-2016：當(dāng)跨度≤4500mm時，撓度限值為跨度的1/180；當(dāng)4500mm＜跨度≤7000mm時，撓度限值為跨度的1/250+7；當(dāng)跨度＞7000mm時，撓度限值為跨度的1/200；Ⅳ.按《建筑幕墻》GB/T21086-2007：對鋁型材取跨度的1/180，鋼型材取跨度的1/250；對于構(gòu)件式玻璃幕墻或單元幕墻：當(dāng)跨距≤4500mm時，絕對撓度不應(yīng)該大于20mm；當(dāng)跨距＞4500mm時，絕對撓度不應(yīng)該大于30mm；（其它形式幕墻或外圍護(hù)結(jié)構(gòu)無絕對撓度限制）表面上看上述規(guī)范應(yīng)用范圍各有不同，但是實(shí)際上這些幕墻形式的龍骨受力并無區(qū)別，JGJ133及JGJ102也在按JGJ336進(jìn)行修訂。按不同規(guī)范中對相同事物的規(guī)定，應(yīng)以最新規(guī)定為準(zhǔn)的原則：理論上無論是哪種幕墻，其龍骨撓度限值均應(yīng)以最新的JGJ336-2016的要求（與待頒布的新JGJ133及新102規(guī)范要求是相同的）來執(zhí)行，結(jié)合本工程實(shí)際情況，對本例中的撓度限值按JGJ336-2016?。合鄬隙认拗禐椋篖/180=1500/180=8.333mm實(shí)際撓度限值為：df,lim=8.333mmdf,lim=5qkL4/384EIxminIxmin=5qkL4/384Edf,lim=5×1.1×15004/384/206000/8.333=42240.388mm4選用立柱型材的截面特性按上一項(xiàng)計(jì)算結(jié)果選用型材號：矩形鋼管100×50×4型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fs=215MPa型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τs=125MPa型材彈性模量：E=206000MPa繞X軸慣性矩：Ix=1375080mm4繞Y軸慣性矩：Iy=457750mm4繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx1=27502mm3繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx2=27502mm3型材凈截面面積：An=1108.531mm2型材線密度：γg=0.08702N/mm型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：t=8mm型材受力面對中性軸的面積矩：Sx=17390mm3塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.05立柱的抗彎強(qiáng)度計(jì)算(1)立柱軸向拉力設(shè)計(jì)值：Nk：立柱軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值(N)；qGAk：幕墻單位面積的自重標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；A：立柱單元的面積(mm2)；B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)；L：立柱跨度(mm)；Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0004×1100×1500=660NN：立柱軸向拉力設(shè)計(jì)值(N)；N=1.3Nk=1.3×660=858N(2)抗彎強(qiáng)度校核：按簡支梁(受拉)立柱抗彎強(qiáng)度公式，應(yīng)滿足：N/An+Mx/γWnx≤fs……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：N：立柱軸力設(shè)計(jì)值(N)；Mx：立柱彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；An：立柱凈截面面積(mm2)；Wnx：在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩(mm3)；γx：塑性發(fā)展系數(shù)：對于冷彎薄壁型鋼龍骨，按《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018-2002，取1.00；對于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，取1.00；fs：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取215MPa；則：N/An+Mx/γWnx=858/1108.531+480093.75/1.05/27502=17.399MPa≤215MPa立柱抗彎強(qiáng)度滿足要求。立柱的撓度計(jì)算因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計(jì)算的，所以只要選擇的立柱慣性矩大于預(yù)選值，撓度就滿足要求：實(shí)際選用的型材慣性矩為：Ix=1375080mm4預(yù)選值為：Ixmin=42240.388mm4實(shí)際撓度計(jì)算值為：df=5qkL4/384EIx=5×1.1×15004/384/206000/1375080=0.256mm而df,lim=8.333mm所以，立柱撓度滿足規(guī)范要求。立柱的抗剪計(jì)算校核依據(jù)：τmax≤τs=125MPa(立柱的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)(1)Vwk：風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：Vwk=wkBL/2=0.001×1100×1500/2=825N(2)Vw：風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：Vw=1.5Vwk=1.5×825=1237.5N(3)VEk：地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：VEk=qEAkBL/2=0.00008×1100×1500/2=66N(4)VE：地震作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：VE=1.3VEk=1.3×66=85.8N(5)V：立柱所受剪力設(shè)計(jì)值組合：采用Vw+0.5VE組合：V=Vw+0.5VE=1237.5+0.5×85.8=1280.4N(6)立柱剪應(yīng)力校核：τmax：立柱最大剪應(yīng)力(MPa)；V：立柱所受剪力(N)；Sx：立柱型材受力面對中性軸的面積矩(mm3)；Ix：立柱型材截面慣性矩(mm4)；t：型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τmax=VSx/Ixt=1280.4×17390/1375080/8=2.024MPa2.024MPa≤125MPa立柱抗剪強(qiáng)度滿足要求!幕墻橫梁計(jì)算基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：20m；2：橫梁跨度：B=1100mm；3：橫梁上分格高：1200mm；橫梁下分格高：1200mm；4：橫梁計(jì)算間距：H=1200mm；5：力學(xué)模型：三角荷載簡支梁；6：板塊配置：鋁單板；7：橫梁材質(zhì)：Q235；因?yàn)锽≤H，所以本處幕墻橫梁按三角形荷載簡支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：橫梁型材選材計(jì)算(1)橫梁在風(fēng)荷載作用下的線荷載集度(按三角形分布)：qwk：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；B：橫梁跨度(mm)；qwk=wkB=0.001×1100=1.1N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qw=1.5qwk=1.5×1.1=1.65N/mm(2)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用的線荷載集度(按三角形分布)：qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(MPa)；βE：動力放大系數(shù)，取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)，(主要指面板組件)；A：幕墻平面面積(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.04×0.0003=0.00006MPaqEk：橫梁受水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；B：橫梁跨度(mm)；qEk=qEAkB=0.00006×1100=0.066N/mmqE：橫梁受水平地震作用線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.066=0.086N/mm(3)幕墻橫梁受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=1.65+0.5×0.086=1.693N/mm用于撓度計(jì)算時，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.1N/mm(4)橫梁在風(fēng)荷載及地震組合作用下的彎矩值(按三角形分布)：My：橫梁受風(fēng)荷載及地震作用彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)；Mw：風(fēng)荷載作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N·mm)；ME：地震作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N·mm)；B：橫梁跨度(mm)；Mw=qwB2/12ME=qEB2/12采用Sw+0.5SE組合：My=Mw+0.5ME=qB2/12=1.693×11002/12=170710.833N·mm(5)橫梁在自重荷載作用下的彎矩值(按矩形分布)：Gk：橫梁自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；H1：橫梁自重荷載作用高度(mm)，對掛式結(jié)構(gòu)取橫梁下分格高，對非掛式結(jié)構(gòu)取橫梁上分格高；Gk=0.0003×H1=0.0003×1200=0.36N/mmG：橫梁自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；G=1.3Gk=1.3×0.36=0.468N/mmMx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；B：橫梁跨度(mm)；Mx=GB2/8=0.468×11002/8=70785N·mm確定材料的截面參數(shù)(1)橫梁抵抗矩預(yù)選：Wnx：繞X軸橫梁凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3)；Wny：繞Y軸橫梁凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3)；Mx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；My：風(fēng)荷載及地震作用彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)；γx，γy：塑性發(fā)展系數(shù)：對于冷彎薄壁型鋼龍骨，按《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018-2002，取1.00；對于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，均取1.00；fs：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)，對Q235取215；按下面公式計(jì)算：Wnx=Mx/γxfs=70785/1.05/215=313.555mm3Wny=My/γyfs=170710.833/1.05/215=756.194mm3(2)橫梁慣性矩預(yù)選：df1,lim：按規(guī)范要求，橫梁在水平力標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度限值(mm)；df2,lim：按規(guī)范要求，橫梁在自重力標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度限值(mm)；B：橫梁跨度(mm)；不同的幕墻規(guī)范對橫梁的撓度限值要求與立柱是相同的，懸臂構(gòu)件跨度按其挑出長度2倍取值；此外：GB/T21086-2007旳5.1.9要求自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下?lián)隙炔粦?yīng)超過其跨度的1/500，并且不應(yīng)大于3mm；JGJ336-2016中第7.1.7則要求自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下?lián)隙炔粦?yīng)超過其跨度的1/250，且無絕對撓度要求；按不同規(guī)范中對相同事物的規(guī)定，應(yīng)以最新規(guī)定為準(zhǔn)的原則：理論上無論是哪種幕墻，其龍骨撓度限值均應(yīng)以最新的JGJ336-2016的要求（與待頒布的新JGJ133及新102規(guī)范要求是相同的）來執(zhí)行；結(jié)合本工程的實(shí)際情況，按JGJ336-2016?。罕竟こ痰膿隙认拗等≈禐椋篸f1,lim=B/180=6.111mmdf2,lim=B/250=4.4mmqk：風(fēng)荷載作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；E：型材的彈性模量(MPa)，對Q235取206000MPa；Iymin：繞Y軸最小慣性矩(mm4)；B：橫梁跨度(mm)；df1,lim=qkB4/120EIymin……(受風(fēng)荷載與地震作用的撓度計(jì)算)Iymin=qkB4/120Edf1,lim=1.1×11004/120/206000/6.111=10661.116mm4Ixmin：繞X軸最小慣性矩(mm4)；Gk：橫梁自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；df2,lim=5GkB4/384EIxmin……(自重作用下產(chǎn)生的撓度計(jì)算)Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim=5×0.36×11004/384/206000/4.4=7571.678mm4選用橫梁型材的截面特性按照上面的預(yù)選結(jié)果選取型材：選用型材號：角鋼L5×4型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：215MPa型材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：125MPa型材彈性模量：E=206000MPa繞X軸慣性矩：Ix=92600mm4繞Y軸慣性矩：Iy=92600mm4繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx1=6700mm3繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx2=2560mm3繞Y軸凈截面抵抗矩：：Wny1=6700mm3繞Y軸凈截面抵抗矩：：Wny2=2560mm3型材凈截面面積：An=389.7mm2型材線密度：γg=0.030591N/mm橫梁與立柱連接時角片與橫梁連接處橫梁壁厚：t=4mm橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：tx=4mm橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度：ty=4mm型材受力面對中性軸的面積矩(繞X軸)：Sx=2595mm3型材受力面對中性軸的面積矩(繞Y軸)：Sy=2595mm3塑性發(fā)展系數(shù)：γx=γy=1.05幕墻橫梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算按橫梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式，應(yīng)滿足：Mx/γxWnx+My/γyWny≤fs……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Mx：橫梁繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；My：橫梁繞Y軸方向(垂直于幕墻平面方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Wnx：橫梁繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的凈截面抵抗矩(mm3)；Wny：橫梁繞Y軸方向(垂直于幕墻平面方向)的凈截面抵抗矩(mm3)；γx，γy：塑性發(fā)展系數(shù)：對于冷彎薄壁型鋼龍骨，按《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018-2002，取1.00；對于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，取1.00；fs：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取215MPa。采用SG+Sw+0.5SE組合，則：Mx/γxWnx+My/γyWny=70785/1.05/2560+170710.833/1.05/2560=89.842MPa≤215MPa橫梁抗彎強(qiáng)度滿足要求。橫梁的撓度計(jì)算因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計(jì)算的，所以只要選擇的橫梁慣性矩大于預(yù)選值，撓度就滿足要求：實(shí)際選用的型材慣性矩為：Ix=92600mm4Iy=92600mm4預(yù)選值為：Ixmin=7571.678mm4Iymin=10661.116mm4橫梁撓度的實(shí)際計(jì)算值如下：df1=qkB4/120EIy=1.1×11004/120/206000/92600=0.704mmdf2=5GkB4/384EIx=5×0.36×11004/384/206000/92600=0.36mmdf1,lim=6.111mmdf2,lim=4.4mm所以，橫梁撓度滿足規(guī)范要求。橫梁的抗剪計(jì)算校核依據(jù)：τmax≤τs=125MPa(型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)(1)Vwk：風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：Vwk=qwkB/4=1.1×1100/4=302.5N(2)Vw：風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：Vw=1.5Vwk=1.5×302.5=453.75N(3)VEk：地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：VEk=qEkB/4=0.066×1100/4=18.15N(4)VE：地震作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：VE=1.3VEk=1.3×18.15=23.595N(5)Vx：水平總剪力(N)；Vx：橫梁受水平總剪力(N)：采用Vw+0.5VE組合：Vx=Vw+0.5VE=453.75+0.5×23.595=465.548N(6)Vy：垂直總剪力(N)：Vy=1.3×0.0003×BH1/2=1.3×0.0003×1100×1200/2=257.4N(7)橫梁剪應(yīng)力校核：τx：橫梁水平方向剪應(yīng)力(MPa)；Vx：橫梁水平總剪力(N)；Sy：橫梁型材受力面對中性軸的面積矩(mm3)(繞Y軸)；Iy：橫梁型材截面慣性矩(mm4)；ty：橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度(mm)；τx=VxSy/Iyty……6.2.5[JGJ102-2003]=465.548×2595/92600/4=3.262MPa3.262MPa≤125MPaτy：橫梁垂直方向剪應(yīng)力(MPa)；Vy：橫梁垂直總剪力(N)；Sx：橫梁型材受力面對中性軸的面積矩(mm3)(繞X軸)；Ix：橫梁型材截面慣性矩(mm4)；tx：橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τy=VySx/Ixtx……6.2.5[JGJ102-2003]=257.4×2595/92600/4=1.803MPa1.803MPa≤125MPa橫梁抗剪強(qiáng)度能滿足!鋁單板的選用與校核基本參數(shù)：1：板塊分格尺寸：a×b=1100mm×1200mm；2：鋁單板厚度：t=3mm；模型簡圖為：鋁單板荷載計(jì)算(1)板塊自重：GAk：板塊單位面積自重(MPa)；GAk=0.000081MPa(2)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用：qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(MPa)；βE：動力放大系數(shù),取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；GAk：鋁單板單位面積自重(MPa)；qEAk=βEαmaxGAk……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.04×0.000081=0.000016MPa(3)作用在板塊上的風(fēng)荷載及地震作用荷載組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.5wk+0.5×1.3qEAk=1.5×0.001+0.5×1.3×0.000016=0.00151MPaSw+0.5SE標(biāo)準(zhǔn)值組合：qk=wk+0.5qEAk=0.001+0.5×0.000016=0.001008MPa用于撓度計(jì)算時，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：……5.4.1[JGJ102-2003]wk=0.001MPaB板的強(qiáng)度、撓度校核Lx=400mm，Ly=1100mm(1)強(qiáng)度校核：校核依據(jù)：σ=6mqa2η/t2≤f……5.4.3[JGJ133-2001]上式中：σ：板塊在組合荷載作用下的板中最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值(MPa)；m：彎矩系數(shù)，按邊長比a/b查表，因?yàn)橄噜弮砂逯С袟l件不同，需要采用下面方式平衡折算求彎矩系數(shù)：B區(qū)隔長寬比為Lx/Ly=0.364查表得B區(qū)隔彎矩系數(shù)為mB0=0.1212C區(qū)隔長寬比為Lx/Ly=0.364查表得C區(qū)隔彎矩系數(shù)為mC0=0.0843支座彎矩系數(shù)為m=(mB0+mC0)/2=0.10275；q：作用在幕墻上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)；a：板分格的短邊邊長(mm)；b：板分格的長邊邊長(mm)；η：板塊的折減系數(shù)；t：板的厚度(mm)；f：鋁單板抗彎強(qiáng)度(MPa)；首先按下面公式計(jì)算θ值：θ=qka4/Et4……5.4.3-3[JGJ133-2001]其中：θ：計(jì)算參數(shù)；qk：作用在板塊上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；a：分格短邊長度(mm)；E：鋁單板的彈性模量(MPa)；t：鋁單板的厚度(mm)；θ=qka4/Et4=0.001008×4004/70000/34=4.551按系數(shù)θ，查表5.4.3[JGJ133-2001]，η=1；σ=6mqa2η/t2……5.4.3[JGJ133-2001]=6×0.10275×0.00151×4002×1/32=16.55MPa16.55MPa≤f=97MPa(鋁單板)強(qiáng)度滿足要求!(2)撓度校核：校核依據(jù)：df=ημwka4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中：df：鋁單板撓度計(jì)算值(mm)；η：鋁單板撓度的折減系數(shù)，按θ=wka4/Et4查表，為1；μ：鋁單板撓度系數(shù)，按邊長比a/b查表，得μ=0.00504；wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)a：短邊尺寸(mm)；D：彎曲剛度(N·mm)；df,lim：許用撓度，取短邊長的1/60，為6.667mm；其中：D=Et3/(12(1-υ2))……6.1.3-1[JGJ102-2003]上式中：E：鋁單板的彈性模量(MPa)；t：鋁單板的厚度(mm)；υ：鋁單板材料泊松比，為0.3；D=Et3/(12(1-υ2))=70000×33/(12×(1-0.32))=173076.923N·mmdf=ημwka4/D=1×0.00504×0.001×4004/173076.923=0.745mm0.745mm≤df,lim=6.667mm(鋁單板)撓度滿足要求!鋁單板的加強(qiáng)肋(支座)強(qiáng)度、撓度校核(1)強(qiáng)度校核：校核依據(jù)：σ=M/γW≤fa.支座彎矩計(jì)算：M：支座中點(diǎn)彎矩計(jì)算值(N·mm)；q：作用在肋上的水平線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；L：板分格的短邊邊長(mm)；Lx：板格寬度(mm)；因?yàn)長x＜L，所以肋承受的是梯形荷載；M=qL2/24×(3-(Lx/L)2)=0.00151×400×11002/24×(3-(400/1100)2)=87328.333N·mmb.支座的抗彎強(qiáng)度計(jì)算：σ：支座跨中最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值(MPa)；M：支座中點(diǎn)彎矩計(jì)算值(N·mm)；W：加強(qiáng)肋的截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性發(fā)展系數(shù)：對于冷彎薄壁型鋼龍骨，按《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018-2002，取1.00；對于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，取1.00；此處取：γ=1.00；σ=M/γW=87328.333/1.00/2028=43.061MPa43.061MPa≤f=90MPa(6063-T5)支座強(qiáng)度滿足要求。(2)撓度校核：校核依據(jù)：df=qkL4/240EI×(25/8-5×(Lx/2/L)2+2×(Lx/2/L)4)(梯形荷載)上面公式中：df：支座的撓度計(jì)算值(mm)；qk：作用在肋上的水平線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；Ly：支座的跨度(mm)；E：支座材料的彈性模量：70000MPa；I：支座材料的慣性矩(mm4)；df=qkL4/240EI×(25/8-5×(Lx/2/L)2+2×(Lx/2/L)4)=0.001×400×11004/240/70000/25340×(25/8-5×(400/2/1100)2+2×(400/2/1100)4)=4.075mmdf,lim：支座的極限撓度，取跨度的1/180，為6.111mm；df=4.075mm≤df,lim=6.111mm支座撓度滿足撓度要求。連接件計(jì)算基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：20m；2：立柱計(jì)算間距：B1=1100mm；3：橫梁計(jì)算分格尺寸：寬×高=B×H=1100mm×1200mm；4：幕墻立柱跨度：L=1500mm；5：板塊配置：鋁單板；6：龍骨材質(zhì)：立柱為：Q235；橫梁為：Q235；7：立柱與主體連接鋼角碼壁厚：6mm；8：立柱與主體連接螺栓公稱直徑：5mm；9：立柱與橫梁連接處鋁角碼厚度：5mm；10：橫梁與角碼連接螺栓公稱直徑：5mm；11：立柱與角碼連接螺栓公稱直徑：5mm；12：立柱受力模型：單跨簡支；13：連接形式：立柱與主體：螺栓連接橫梁與立柱：螺栓連接；因?yàn)锽≤H，所以本處幕墻橫梁按三角形荷載模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算：橫梁與角碼間連接(1)風(fēng)荷載作用下橫梁剪力設(shè)計(jì)值(按三角形分布)：因?yàn)锽≤H，所以本處幕墻橫梁按三角形荷載模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算：Vw=1.5wkB2/4=1.5×0.001×11002/4=453.75N(2)地震作用下橫梁剪力標(biāo)準(zhǔn)值(按三角形分布)：VEk=βEαmaxGk/A×B2/4=5.0×0.04×0.0003×11002/4=18.15N(3)地震作用下橫梁剪力設(shè)計(jì)值：VE=1.3VEk=1.3×18.15=23.595N(4)連接部位總剪力N1：采用Sw+0.5SE組合：N1=Vw+0.5VE=453.75+0.5×23.595=465.548N(5)連接螺栓計(jì)算：Nv1b：螺栓受剪承載能力設(shè)計(jì)值(N)；nv1：剪切面數(shù)：取1；de：螺紋有效直徑：4.249467mm；fv1b：螺栓連接的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對普通碳鋼（C級）取140MPa；Nv1b=nv1πde2fv1b/4=1×3.14×4.2494672×140/4=1984.571NNnum1：螺栓個數(shù)：Nnum1=N1/Nv1b=465.548/1984.571=0.235個實(shí)際取2個(6)連接部位橫梁型材壁承壓能力計(jì)算：Nc1：連接部位幕墻橫梁型材壁承壓能力設(shè)計(jì)值(N)；Nnum1：橫梁與角碼連接螺栓數(shù)量：2個；d：螺栓公稱直徑：5mm；t1：連接部位橫梁壁厚：4mm；fc1：型材承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對Q235取305MPa；Nc1=Nnum1dt1fc1=2×5×4×305=12200N12200N≥465.548N強(qiáng)度可以滿足!角碼與立柱連接(1)自重荷載計(jì)算：N2k：自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)：B：橫梁寬度(mm)；Hg：橫梁受自重荷載分格高(mm)；N2k=0.0003×B×Hg/2=0.0003×1100×1200/2=198NN2：自重荷載(N)：N2=1.3×N2k=1.3×198=257.4N(2)連接處組合荷載N：采用SG+Sw+0.5SEN=(N12+N22)0.5=(465.5482+257.42)0.5=531.968N(3)連接處螺栓強(qiáng)度計(jì)算：Nv2b：螺栓受剪承載能力設(shè)計(jì)值(N)；nv2：剪切面數(shù)：取1；de：螺紋有效直徑：4.249467mm；fv2b：螺栓連接的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對普通碳鋼（C級）取140MPa；Nv2b=nv2πde2fv2b/4=1×3.14×4.2494672×140/4=1984.571NNnum2：螺栓個數(shù)：Nnum2=N/Nv2b=531.968/1984.571=0.268個實(shí)際取2個(4)連接部位立柱型材壁承壓能力計(jì)算：Nc2：連接部位幕墻立柱型材壁承壓能力設(shè)計(jì)值(N)；Nnum2：連接處螺栓個數(shù)；d：螺栓公稱直徑：5mm；t2：連接部位立柱壁厚：4mm；fc2：型材的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對Q235取305MPa；Nc2=Nnum2dt2fc2=2×5×4×305=12200N12200N≥531.968N強(qiáng)度可以滿足!(5)連接部位鋁角碼壁承壓能力計(jì)算：Nc3：連接部位鋁角碼壁承壓能力設(shè)計(jì)值(N)；Nnum2：連接處螺栓個數(shù)；d：螺栓公稱直徑：5mm；t3：角碼壁厚：5mm；fc3：型材的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對6063-T5取185MPa；Nc3=Nnum2dt3fc3=2×5×5×185=9250N9250N≥531.968N強(qiáng)度可以滿足!立柱與主結(jié)構(gòu)連接(1)連接處風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算：Nwk：連接處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)；B1：立柱計(jì)算間距(mm)；L：立柱跨度(mm)；Nwk=wkB1L=0.001×1100×1500=1650NNw：連接處風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(N)：Nw=1.5Nwk=1.5×1650=2475N(2)連接處地震作用設(shè)計(jì)值：NEk：連接處地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(N)；B1：立柱計(jì)算間距(mm)；L：立柱跨度(mm)；NEk=βEαmaxGk/A×B1L=5×0.04×0.0004×1100×1500=132NNE：連接處地震作用設(shè)計(jì)值(N)：NE=1.3NEk=1.3×132=171.6N(3)連接處水平剪切總力：N1：連接處水平總力(N)：采用Sw+0.5SE組合：N1=Nw+0.5NE=2475+0.5×171.6=2560.8N(4)連接處重力總力：NGk：連接處自重總值標(biāo)準(zhǔn)值(N)；B1：立柱計(jì)算間距(mm)；L：立柱跨度(mm)；NGk=0.0004×B1L=0.0004×1100×1500=660NNG：連接處自重總值設(shè)計(jì)值(N)：NG=1.3NGk=1.3×660=858N(5)連接處總剪力：N：連接處總剪力(N)；N=(N12+NG2)0.5=(2560.82+8582)0.5=2700.715N(6)螺栓承載力計(jì)算：Nv3b：螺栓受剪承載能力設(shè)計(jì)值(N)；nv3：剪切面數(shù)：取2；de：螺紋有效直徑：4.249467mm；fv3b：螺栓連接的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對普通碳鋼（C級）取140MPa；Nv3b=nv3πde2fv3b/4=2×3.14×4.2494672×140/4=3969.142NNnum3：螺栓個數(shù)：Nnum3=N/Nv3b=2700.715/3969.142=0.68個實(shí)際取2個(7)立柱型材壁承壓能力計(jì)算：Nc4：立柱型材壁承壓能力(N)；nv3：剪切面數(shù)：取2；Nnum3：連接處螺栓個數(shù)；d：螺栓公稱直徑：5mm；t2：連接部位立柱壁厚：4mm；fc4：型材的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對Q235取305MPa；Nc4=nv3×Nnum3dt2fc4=2×2×5×4×305=24400N24400N≥2700.715N強(qiáng)度可以滿足要求!(8)鋼角碼型材壁承壓能力計(jì)算：Nc5：鋼角碼型材壁承壓能力(N)；nv4：剪切面數(shù)：取2；Nnum3：連接處螺栓個數(shù)；d：連接螺栓公稱直徑5mm；t4：幕墻鋼角碼壁厚：6mm；fc5：鋼角碼的承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對Q235取305MPa；Nc5=nv4×Nnum3dt4fc5=2×2×5×6×305=36600N36600N≥2700.715N強(qiáng)度可以滿足要求!幕墻埋件計(jì)算(特殊倒錐形膠粘型化學(xué)錨栓)基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：20m；2：立柱計(jì)算間距：B=1100mm；3：立柱長度：L=1500mm；4：立柱力學(xué)模型：單跨梁；5：埋件位置：側(cè)埋；6：板塊配置：鋁單板；7：選用錨栓：慧魚特殊柱錐化學(xué)錨栓FHB-A12x80HDG錨栓排數(shù)×列數(shù)：2×2；錨栓最外排間距×最外列間距：150mm×200mm；混凝土等級：C35；；荷載值計(jì)算(1)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用：qEk=βEαmaxGk/A=5.0×0.04×0.0004=0.00008MPa(2)幕墻受水平荷載設(shè)計(jì)值組合：采用Sw+0.5SE組合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.5wk+0.5×1.3qEk=1.5×0.001+0.5×1.3×0.00008=0.001552MPa(3)立柱單元自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Gk=0.0004×BL=0.0004×1100×1500=660N(4)校核處埋件受力分析：V：剪力(N)；N：軸向拉力(N)；e0：剪力作用點(diǎn)到埋件距離，即立柱螺栓連接處到埋件面距離(mm)；V=1.3Gk=1.3×660=858NN=qBL=0.001552×1100×1500=2560.8NM=e0V=80×858=68640N·mm錨栓群中承受拉力最大錨栓的拉力計(jì)算按附錄F.1.2[GB50367-2013]規(guī)定，在軸心拉力和彎矩共同作用下(下圖所示)，進(jìn)行彈性分析時，受力最大錨栓的拉力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：1：當(dāng)N/n-My1/Σyi2≥0時：Nh=N/n+My1/Σyi22：當(dāng)N/n-My1/Σyi2<0時：Nh=(M+NL)y1//Σyi/2在上面公式中：M：彎矩設(shè)計(jì)值；Nh：群錨中受拉力最大錨栓的拉力設(shè)計(jì)值；y1，yi：錨栓1及i至群錨形心軸的垂直距離；y1/，yi/：錨栓1及i至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離；L：軸力N作用點(diǎn)至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離；在本例中：N/n-My1/Σyi2=2560.8/4-68640×75/22500=411.4因?yàn)椋?11.4≥0所以：Nh=N/n+My1/Σyi2=869N按JGJ102-2003的5.5.7中第七條規(guī)定，這里的Nh再乘以2[=1738N]就是現(xiàn)場實(shí)際拉拔應(yīng)該達(dá)到的值。另外，我們接著分析一下錨栓群受拉區(qū)的總拉力：當(dāng)N/n-My1/Σyi2≥0時：螺栓群中的所有錨栓在組合外力作用下都承受拉力，中性軸在錨栓群形心位置，這種情況下群錨受拉區(qū)總拉力為：Ng=N+MΣyi/Σyi2=N而當(dāng)N/n-My1/Σyi2＜0時：最下排的錨栓底部埋板部分為結(jié)構(gòu)受壓區(qū)，螺栓群的中性軸取最下一排錨栓位置，這種情況下群錨受拉區(qū)總拉力為：Ng=(M+NL)Σyi//Σyi/2本例中，因?yàn)椋?11.4≥0所以：Ng=N+MΣyi/Σyi2=N=2560.8N群錨受剪內(nèi)力計(jì)算按附錄F.2.1[GB50367-2013]規(guī)定，當(dāng)邊距c≥10hef時，所有錨栓均勻分?jǐn)偧羟泻奢d；當(dāng)邊距c<10hef時，部分錨栓分?jǐn)偧羟泻奢d；其中：hef：錨栓的有效錨固深度；c：錨栓與混凝土基材之間的距離；本例中：c=100mm<10hef=800mm在本計(jì)算中，部分螺栓受剪，所以，承受剪力最大錨栓所受剪力設(shè)計(jì)值為：Vh=V/m=429N錨栓鋼材破壞時的受拉承載力計(jì)算Nta=ψE,tfud,tAs16.2.2[GB50367-2013]上面公式中：ψE,t：錨栓抗拉承載力抗震折減系數(shù)：對6度或以下地區(qū)取1.0；7度地區(qū)取0.85；8度地區(qū)取0.75；Nta：錨栓鋼材受拉承載力設(shè)計(jì)值；fud,t：錨栓鋼材用于抗拉計(jì)算的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；As：錨栓有效截面面積；Nta=ψE,tfud,tAs=1×490×84.3=41307N≥Nh=869N錨栓鋼材受拉破壞承載力滿足設(shè)計(jì)要求！基材混凝土的受拉承載力計(jì)算本結(jié)構(gòu)埋板參數(shù)示意圖如下：因錨固點(diǎn)位于結(jié)構(gòu)受拉面，而該結(jié)構(gòu)為普通混凝土結(jié)構(gòu)，故錨固區(qū)基材應(yīng)判定為開裂混凝土?；炷铃F體受拉破壞時的受拉承載力設(shè)計(jì)值Ntc應(yīng)按下列公式計(jì)算：Ntc=2.4ψbψNfcu,k0.5hef1.516.3.2-2[GB50367-2013]在上面公式中：Ntc：錨栓連接的基材混凝土抗拉承載力設(shè)計(jì)值；fcu,k：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，按現(xiàn)行規(guī)范GB50010的規(guī)定采用；hef：錨栓的有效錨固深度；ψb：定型化學(xué)錨栓直徑對粘結(jié)強(qiáng)度的影響系數(shù)：當(dāng)d0≤16mm時，取0.9；當(dāng)d0=24mm時，取0.8；介于兩者之間時候，按線性插值；本計(jì)算中d0=12mm，所以ψb=0.9；ψN：考慮各種因素對基材混凝土受拉承載力影響的修正系數(shù)，按規(guī)范16.3.3[GB50367-2013]計(jì)算；ψN=ψs,hψe,NAcN/Ac,N016.3.3-1[GB50367-2013]ψe,N=1/(1+2eN/scr,N)≤116.3.3-2[GB50367-2013]在上面公式中：ψs,h：考慮構(gòu)件邊距及錨固深度等因素對基材受力的影響系數(shù)，取0.95；ψe,N：荷載偏心對群錨受拉承載力的影響系數(shù)；c：錨栓的邊距(mm)；scr,N和ccr,N：混凝土呈錐形受拉時，確保每一錨栓承載力不受間距和邊距效應(yīng)影響的最小間距和最小邊距，按表16.4.3[GB50367-2013]采用：ccr,N≥1.5hef；scr,N≥3.0hef；eN：拉力(含其合力)對受拉錨栓形心的偏心矩；AcN/Ac,N0：考慮錨栓邊距和間距對錨栓受拉承載力的影響系數(shù)，按16.3.4條[GB50367-2013]確定；當(dāng)N/n-My1/Σyi2≥0時：Ac,N=(min(c1,ccr,N)+s1+min(c1a,ccr,N))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)……情況一當(dāng)N/n-My1/Σyi2<0時：若錨栓共有2排，則：Ac,N=(min(c1a,ccr,N)+min(c1+s1,ccr,N))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)……情況二若錨栓共有3-4排(下面公式中參數(shù)n為錨栓層數(shù))，則：Ac,N=(min(c1a,ccr,N)+s1×(n-2)/(n-1)+min(ccr,N,c1+s1/(n-1)))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)……情況三其中：c1、c2：方向1及2的邊矩；s1、s2：方向1及2的間距；c1≤ccr,Nc1a≤ccr,Nc2≤ccr,Ns2≤scr,N所以，本計(jì)算為：AcN=(min(c1,ccr,N)+s1+min(c1a,ccr,N))×(min(c2,ccr,N)+s2+0.5scr,N)=(100+150+120)×(120+200+0.5×240)=162800mm2Ac,N0=scr,N216.3.4[GB50367-2013]=2402=57600mm2將各參數(shù)代入公式16.3.3-1[GB50367-2013]，得：ψN=ψs,hψe,NAcN/Ac,N0=0.95×1×162800/57600=2.685將各參數(shù)代入公式16.3.2-2[GB50367-2013]，得：Ntc=2.4ψbψNfcu,k0.5hef1.5=2.4×0.9×2.685×350.5×801.5=24550.879N≥Ng=2560.8N所以，群錨混凝土錐體受拉破壞承載力滿足設(shè)計(jì)要求！錨栓鋼材受剪破壞承載力計(jì)算Va=ψE,vfud,VAs16.2.4-1[GB50367-2013]其中：Va：錨栓鋼材受剪承載力設(shè)計(jì)值；ψE,v：錨栓抗剪承載力抗震折減系數(shù)：對6度或以下地區(qū)取1.0；7度地區(qū)取0.8；8度地區(qū)取0.7；As：錨栓的有效截面面積；fud,V：錨栓鋼材用于抗剪計(jì)算的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；代入已知參數(shù)，則：Va=ψE,vfud,VAs=1×290×84.3=24447N≥Vh=429N所以，錨栓鋼材受剪破壞承載力滿足設(shè)計(jì)要求！基材混凝土受剪承載力計(jì)算Vc=0.18ψVfcu,k0.5c11.5d00.3hef0.216.3.6[GB50367-2013]在上面公式中：Vc：錨栓連接的基材混凝土受剪承載力設(shè)計(jì)值；ψV：考慮各種因素對基材混凝土受剪承載力影響的修正系數(shù)，按16.3.7[GB50367-2013]計(jì)算；c1：平行與剪力方向的邊距；d0：錨栓外徑；hef：錨栓的有效錨固深度，hef=80mm；ψV=ψs,Vψh,Vψα,Vψe,Vψu(yù),VAcV/Ac,V016.3.7-1[GB50367-2013]ψs,V=0.7+0.2c2/c1≤116.3.7-2[GB50367-2013]=0.7+0.2×120/100=0.94因此ψs,V=min(0.94,1)=0.94ψh,V=(1.5c1/h)1/3≥116.3.7-3[GB50367-2013]=(1.5×100/150)1/3=1因此ψh,V=max(1,1)=1ψα,V按16.3.7-4[GB50367-2013]取值，要求如下：當(dāng)0°<αV≤55°時，ψα,V＝1.0；當(dāng)55°<αV≤90°時，ψα,V＝1(cosαV+0.5sinαV)；當(dāng)90°<αV≤180°時，ψα,V＝2.0；因此ψα,V=1ψe,V=1/(1+2eV/3c1)≤116.3.7-5[GB50367-2013]在本計(jì)算中，ψe,V=1ψu(yù),V按16.3.7-6[GB50367-2013]取值，要求如下：當(dāng)邊緣無配筋時，ψu(yù),V＝1.0；當(dāng)邊緣配有直徑d≥12mm鋼筋時，ψu(yù),V＝1.2；當(dāng)邊緣配有直徑d≥12mm鋼筋及s≥100mm鋼筋時，ψu(yù),V＝1.4；在本計(jì)算中，ψu(yù),V=1.2在上面這些公式中：ψs,V：邊距比c2/c1對受剪承載力的影響系數(shù)；ψh,V：邊厚比c1/h對受剪承載力的影響系數(shù)；ψα,V：剪力與垂直于構(gòu)件自由邊的軸線之間的夾角對受剪承載力的影響系數(shù)；ψe,V：荷載偏心對受剪承載力的影響系數(shù)；ψu(yù),V：構(gòu)件錨固區(qū)配筋對受剪承載力的影響系數(shù)；AcV/Ac,V0：錨栓邊距、間距等幾何效應(yīng)對抗剪承載力的影響系數(shù)，按16.3.8及16.3.9[GB50367-2013]確定；c2：垂直與c1方向的邊距；h：構(gòu)件厚度；eV：剪力對受剪錨栓形心的偏心矩；AcV0＝4.5c1216.3.8[GB50367-2013]=4.5×1002=45000mm2Ac,V＝(1.5c1+s2+c2)h16.3.10-3[GB50367-2013]=(1.5×100+200+150)×150=75000mm2將各參數(shù)代入16.3.7-1[GB50367-2013]，得：ψV=ψs,Vψh,Vψα,Vψe,Vψu(yù),VAcV/Ac,V0=0.94×1×1×1×1.2×75000/45000=1.88再代入已知參數(shù)到16.3.6[GB50367-2013]，得：Vc=0.18ψVfcu,k0.5c11.5d00.3hef0.2=0.18×1.88×350.5×1001.5×120.3×800.2=10135.303≥Vg=858N所以，混凝土的受剪承載能力滿足計(jì)算要求！拉剪復(fù)合受力情況下的混凝土承載力計(jì)算計(jì)算依據(jù)：(βN)α+(βV)α≤116.3.12[GB50367-2013]在這個公式中：βN：拉力作用設(shè)計(jì)值與混凝土抗拉承載力設(shè)計(jì)值之比；在本計(jì)算中：βN=2560.8/24550.879=0.104βV：剪力作用設(shè)計(jì)值與混凝土抗剪承載力設(shè)計(jì)值之比；在本計(jì)算中：βV=858/10135.303=0.085α：指數(shù)，當(dāng)兩者均受錨栓鋼材破壞形式控制時，取α=2.0，其它情況下取α=1.5；(βN)α+(βV)α=0.1041.5+0.0851.5=0.058≤1所以，該處計(jì)算滿足設(shè)計(jì)要求！幕墻轉(zhuǎn)接件強(qiáng)度計(jì)算基本參數(shù)：1：轉(zhuǎn)接件斷面面積：A=750mm2；2：轉(zhuǎn)接件斷面抵抗矩：W=15625mm