建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-幕墻橫梁結(jié)構(gòu)計(jì)算

建筑幕幕墻結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)5.幕墻橫橫梁結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算板荷載載向橫橫梁的的傳遞遞橫梁內(nèi)內(nèi)力橫梁撓撓度承重力力性能能橫梁截截面設(shè)設(shè)計(jì)橫梁最最小壁壁厚6.幕墻立立柱結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算立柱的的力學(xué)學(xué)模型型多跨連連續(xù)梁梁鉸接接點(diǎn)立柱撓撓度立柱截截面設(shè)設(shè)計(jì)玻璃肋肋計(jì)算算立柱最最小壁壁厚鋼構(gòu)件件設(shè)計(jì)計(jì)7.埋件計(jì)計(jì)算1、預(yù)埋埋件-平板埋埋件1）荷載載（拉拉壓力力、剪剪力、、彎矩矩）2）埋件件構(gòu)造造（鋼鋼筋、、鋼板板、錨錨板））3）主體體混凝凝土性性能參參數(shù)4）計(jì)算算結(jié)果果承載力力極值值法向拉拉力設(shè)設(shè)計(jì)值值N＝＝4.3kN彎矩設(shè)設(shè)計(jì)值值M＝＝1.329kN·m剪力設(shè)設(shè)計(jì)值值V＝＝63.9kN受力直直錨筋筋的層層數(shù)n＝＝2層層每層直直錨筋筋的根根數(shù)、、直徑徑為：：2Φ12直錨筋筋的間間距b1＝＝100mm沿剪力力方向向最外外層錨錨筋中中心線線之間間的距距離z＝＝100mm常用埋埋件計(jì)計(jì)算例例題：：錨板厚厚度t＝＝10mm錨板寬寬度B＝＝300mm錨板高高度H＝＝180mm錨板的的彎曲曲變形形折減減系數(shù)數(shù)ααb混凝土土強(qiáng)度度等級(jí)級(jí)：C30fc＝＝14.3N/mm筋的抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值值fy＝＝300N/mm錨筋的的總截截面面面積As驗(yàn)驗(yàn)算當(dāng)有剪剪力、、法向向拉力力和彎彎矩共共同作作用時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)按混混凝土土規(guī)范范式10.9.1－2及及式10.9.1－2兩個(gè)公公式計(jì)計(jì)算，，并取取其中中的較較大值值：As≥≥V/ααr/ααv/fy+N/0.8/ααb/fy+M/1.3/ααr/ααb/fy/zAs≥N/0.8/αb/fy+M/0.4/αr/αb/fy/z錨筋的的受剪剪承載載力系系數(shù)ααv按按混凝凝土規(guī)規(guī)范式式10.9.1－－5計(jì)計(jì)算算：αv＝＝(4.0-0.08*d)*(fc/fy)^0.5＝＝(4.0-0.08*12)*(14.3/300)^0.5＝0.66錨板的的彎曲曲變形形折減減系數(shù)數(shù)ααb按按混混凝土土規(guī)范范式10.9.1－6計(jì)計(jì)算：：αb＝＝0.6+0.25*t/d＝＝0.6+0.25*10/12＝＝0.81當(dāng)錨筋筋層數(shù)數(shù)n＝＝2時(shí)時(shí)，錨錨筋層層數(shù)影影響系系數(shù)ααr＝＝1.00錨筋的的總截截面面面積As＝＝2*2*ππ*(12/2)^2＝＝452mmAs1＝＝V/ααr/ααv/fy+N/0.8/ααb/fy+M/1.3/ααr/ααb/fy/zAs1＝63944/1.00/0.66/300+4274/0.8/0.81/300+1329292/1.3/1.00/0.81/300/100＝321+22+42＝385mm≤≤As＝452mmAs2＝N/0.8/αb/fy+M/0.4/αr/αb/fy/zAs2＝4274/0.8/0.81/300+1329292/0.4/1.00/0.81/300/100＝22+137＝159mm≤≤As＝452mm錨筋間間距和和錨筋筋至構(gòu)構(gòu)件邊邊緣的的距離離按混凝凝土規(guī)規(guī)范第第10.9.6條條，，對(duì)受受剪預(yù)預(yù)埋件件，其其錨筋筋的間間距b、、b1不不應(yīng)大大于300mm，，且b1不不應(yīng)應(yīng)小于于6d和和70mm；錨錨筋至至構(gòu)件件邊緣緣的距距離c1，不不應(yīng)小小于6d和和70mm，，b、、c不不應(yīng)應(yīng)小于3d和和45mm。。即：：b、、b1≤≤300mm，b、c≥≥45mm，，b1、c1≥≥72mm錨板的的構(gòu)造造要求求錨板的的厚度度宜大大于錨錨筋直直徑的的0.6倍倍。受受拉和和受彎彎預(yù)埋埋件的的錨板板厚度度尚宜宜大于于b/8。。錨板的的厚度度t＝＝10mm＞＞Max{0.6d,b/8}＝＝Max{7.2,6.3}＝＝7.2mm錨筋中中心至至錨板板邊緣緣的距距離t1＞＞Max{2d,20}＝＝24mm錨板最最小寬寬度Bmin＝＝1*50+2*24mm＝＝98mm≤≤B＝＝300mm，，滿(mǎn)足足要求求。錨板最最小高高度Hmin＝＝1*100+2*24mm＝＝148mm≤≤H＝＝180mm，，滿(mǎn)足足要求求。當(dāng)錨筋筋直徑徑不大大于20mm時(shí)時(shí)，宜宜采用用壓力力埋弧弧焊。。HRB335級(jí)級(jí)、HRB440級(jí)級(jí)鋼鋼筋采采用手手工焊焊時(shí)，，焊縫縫高度度不宜宜小于于0.6d＝＝7mm。。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)埋件件計(jì)算算舉例例：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)天幕幕采光光頂埋埋件計(jì)計(jì)算預(yù)埋件件EM01計(jì)算受力節(jié)節(jié)點(diǎn)見(jiàn)見(jiàn)下圖圖，在在樓板板處為為鉸接接支座座。-槽式埋埋件1）荷載載（拉拉壓力力、剪剪力、、彎矩矩）2）埋件件構(gòu)造造、分分類(lèi)（（鋼板板槽、、錨筋筋）3）主體體混凝凝土性性能參參數(shù)4）計(jì)算算結(jié)果果承載力力極值值ParticularqualityfeaturesassociatedwithHALFENcast-inchannelsare:highbearingloadsupto32kNor108kN/msmalledgedistancesofminimum5cmeasytoadjustassemblywithoutnoiseanddirtofficiallyapprovedforstaticanddynamicloadsahighdegreeofcorrosionprotectionavailablebothinstainlesssteelandhot-dipgalvanized2、后置置埋件件-平板埋埋件1）荷載（拉拉壓力、剪剪力、彎矩矩）2）埋件構(gòu)造造（錨栓、、鋼板）化學(xué)錨固機(jī)械錨固3）主體混凝凝土性能參參數(shù)4）計(jì)算結(jié)果果承載力極值值化學(xué)錨栓選選型：慧魚(yú)化學(xué)錨錨栓設(shè)計(jì)參參數(shù)膨脹螺栓螺栓材料常常用材料料：Q215、Q235、25和45號(hào)鋼，對(duì)于于重要的或或特殊用途途的螺紋聯(lián)聯(lián)接件，可可選用15Cr，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等機(jī)械性能能較高的合合金鋼。-復(fù)雜后置埋埋件通過(guò)鋼板焊焊接組合形形成。焊縫計(jì)算：：焊縫驗(yàn)算（1）計(jì)算說(shuō)明明由于角鋼的的翼緣的側(cè)側(cè)向剛度較較低，一般般不考慮其其承受剪力力，故全部部剪力由腹腹板上的一一條長(zhǎng)110mm的焊縫承擔(dān)擔(dān)，彎矩和和拉力則由由全部焊縫縫來(lái)承擔(dān)。。（2）焊縫有效效截面的幾幾何參數(shù)hf：焊縫高度度，取hf=8mmtmin：被焊接的的兩塊鋼板板中，厚度度最小的鋼鋼板厚度，，取tmin=8mmhfmax：允許焊縫縫最大高度度hfmax=1.2tmin=1.2×8=9.6mmtmax：被焊接的的兩塊鋼板板中，厚度度最大的鋼鋼板厚度，，取tmax=8mmhfmin：允許焊縫縫最小高度度hfmin=1.5tmax^0.5=1.5×8^0.5=4.2mmhfmin=4.2mm＜hf=8mm＜hfmax=9.6mmL1：豎向焊縫縫有效長(zhǎng)度度L1=110-10=100mmA1：豎向焊縫縫計(jì)算截面面面積A1=0.7hf·L1=0.7×8×100=560mm2整個(gè)焊縫的的總截面特特性面積A=1680mm慣性矩I=2268800mm4抵抗矩W=32448mm3（3）焊縫強(qiáng)度度驗(yàn)算σ：由彎矩矩和拉力產(chǎn)產(chǎn)生的垂直直于焊縫長(zhǎng)長(zhǎng)度方向的的應(yīng)力=18.9N/mm2＜ffw=160N/mm2σ1：由彎矩和和拉力產(chǎn)生生的垂直于于焊縫長(zhǎng)度度方向的豎豎向焊縫應(yīng)應(yīng)力σ1=σ=18.9N/mm2τ1：由剪力產(chǎn)產(chǎn)生的豎向向焊縫剪應(yīng)應(yīng)力τ1=V3/2A1=4.627×103/2/560=4.13N/mm2β：正面角角焊縫的強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值提高系數(shù)數(shù)，取β=1.22=16N/mm2＜ffw=160N/mm2焊縫滿(mǎn)足設(shè)設(shè)計(jì)要求。。8.連接件計(jì)算算1、上墻件-框架式幕墻墻上墻件材料：鋼板板螺栓調(diào)節(jié)件連接壁厚荷載計(jì)算（1）M12螺栓承受的的剪力V1：M12螺栓承受的的豎直方向向剪力V1=N=4.627KN（見(jiàn)第四章章第二節(jié)））V2：M12螺栓承受的的水平方向向剪力V2=2V=2×6.751=13.5KN（見(jiàn)第四章章第二節(jié)））V：M12螺栓承受的的剪力V==14.271KN（2）焊縫承受受的荷載V3：焊縫承受受的豎直方方向剪力V3=V1=4.627KNM：焊縫受到到的彎矩作作用M=V3·d1=4.627×0.08=0.37KN·mN：焊縫承受受的拉力N=V2=13.5KN3、M12螺栓驗(yàn)算n：螺栓個(gè)數(shù)數(shù)，n=2nV：每個(gè)螺栓栓剪切面數(shù)數(shù)A0：M12螺栓有效面面積,取A0=84.3mm2NVb：M12螺栓的抗剪剪能力NVb=n·nV·A0·fV=2×2×84.3×245=82614N＞V=14271NM12不銹鋼螺栓栓滿(mǎn)足設(shè)計(jì)計(jì)要求。立柱局部抗抗壓承載力力d：M12螺栓孔徑，，取d=12mm∑t：穿過(guò)立柱柱的總壁厚厚∑t=2t=2×2.5=5mmn：螺栓個(gè)數(shù)數(shù)，n=2NCb：立柱局部部承壓能力力NCb=n·d·∑t·fab=2×12×5×120.0=14400N＞V=14271N立柱局部承承壓能力滿(mǎn)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要要求。-單元板上墻墻件材料：鋼板板、鋁板螺栓調(diào)整螺栓連接壁厚N1:連接處水平平總力(N):Nl=q1×Hsjcg=5.536×3900=21590.400kN/mN2:連接處自重重總值設(shè)計(jì)計(jì)值(N):N2=3089.0NN:連接處總合合力(N):N=(N12+N22)0.5=(21590.4002+3089.0002)0.5=22810.257ND2:連接不銹鋼鋼螺栓（A2-70）直徑:12.000mmD0:連接螺栓有有效直徑:10.360mmNvb:不銹鋼螺栓栓的承載能能力:Nv:連接處剪切切面數(shù):1Nvb=Nv×3.14×D02×fv/4=1×3.14×10.3602×245/4=20642.000NNum1:立梃與建筑筑物主結(jié)構(gòu)構(gòu)連接的螺螺栓個(gè)數(shù):Num1=N/Nvb=22810.257/20642.000=1.105個(gè)設(shè)計(jì)有4個(gè)（公、母母料上各有有2個(gè)獨(dú)立受力力的螺栓）），受力可可以滿(mǎn)足要要求。不銹鋼螺栓栓驗(yàn)算Ncbl:立梃型材（（6063-T5）壁抗承壓壓能力(N):D2:連接螺栓直直徑:12.000mmNv:連接處剪切切面數(shù):4t:立梃局部壁壁厚:5.000mm(螺栓處局部部加厚)+6.0mm(鋁合金卡塊塊)=11.0mm(如圖中標(biāo)注注)Ncbl=D2×fce×t×Num1=12.000×120×11.000×4.000=63360.0N63360.000N≥22810.257N鋁立柱局部部承壓強(qiáng)度度可以滿(mǎn)足足。Ncbg:鋁合金掛碼碼型材(Q235)壁抗承壓能能力(N):Lct2:連接處鋁合合金掛碼壁壁厚:12.000mmNcbg=D2×fce×Lct2×Num1=12.000×120×12.000×4.000=69120.000N69120.000N≥22810.257N鋁合金掛碼碼局部承壓壓強(qiáng)度可以以滿(mǎn)足。鋁合金連接接件驗(yàn)算2、耳板1）荷載2）截面尺寸寸3）銷(xiāo)軸形式式4）焊縫尺寸寸5）計(jì)算結(jié)果果3、五金件1）荷載2）截面尺寸寸3）銷(xiāo)軸形式式4）焊縫尺寸寸5）計(jì)算結(jié)果果-門(mén)、窗五金金鎖點(diǎn)計(jì)算傳動(dòng)計(jì)算1、幕墻承受荷載計(jì)計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值的計(jì)算算方法參考天津國(guó)國(guó)際貿(mào)易中中心項(xiàng)目風(fēng)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)報(bào)報(bào)告，按最最大風(fēng)壓值值：wk=4.1KPa=4100Pa，校核鎖點(diǎn)點(diǎn)時(shí)的玻璃璃面密度取取G=0.014X25.6=0.358kPa；開(kāi)啟窗鎖點(diǎn)點(diǎn)計(jì)算基本參數(shù)：：1：分格尺寸寸：1500mm×700mm(1)風(fēng)荷載作用用：qwk：風(fēng)荷載線線分布最大大荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值(N/mm2)；wk：風(fēng)荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；qwk=wk=0.004100N/mm2(2)水平地震作作用：qEAk：垂直于幕幕墻平面的的分布水平平地震作用用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；βE：動(dòng)力放大大系數(shù)，取取5.0；αmax：水平地震震影響系數(shù)數(shù)最大值，，取0.12；Gk：幕墻構(gòu)件件的重力荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值值(N)，(含面板和框框架)；A：幕墻平面面面積(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×0.12×0.000358=0.00021MPaqEk：水平地震震作用線荷荷載集度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；B：開(kāi)啟扇分分格寬度(mm)；qE：水平地震震作用線荷荷載集度設(shè)設(shè)計(jì)值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.00021=0.00028N/mm2(3)幕墻受荷載載集度組合合：用于強(qiáng)度計(jì)計(jì)算時(shí)，采采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4qkw+0.5qE=1.4×0.0041+0.5×0.00028=5.88kN/m2N=5.88×0.7×1.5=6.17kN2、窗扇受力力計(jì)算作用鎖點(diǎn)剪剪力許用值值為[V]=1200N.窗扇為上懸懸開(kāi)啟，六六點(diǎn)鎖設(shè)計(jì)計(jì)，在閉合合狀態(tài)時(shí)，，鎖點(diǎn)受力力如下：其中：計(jì)算荷載方方程：QX1=(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)V3V3=6170/(1/2X0.5+4/5X1.2+1.5)=2276N所以單點(diǎn)剪剪力V=V3/2=2276/2=1138N<1200N.通過(guò)。六點(diǎn)鎖點(diǎn)滿(mǎn)滿(mǎn)足使用要要求！-點(diǎn)駁件點(diǎn)駁爪點(diǎn)駁頭支撐螺栓駁接頭詳細(xì)計(jì)計(jì)算采用T系列駁接頭,根據(jù)提供的技技術(shù)資料及產(chǎn)產(chǎn)品的等強(qiáng)度度設(shè)計(jì)理念,在本計(jì)算中只只驗(yàn)算其薄弱弱截面。螺栓強(qiáng)度等級(jí)為A2-70，Ф14螺栓的小徑為為D1=11.835mmA0=π×11.8352/4=110mm2螺栓抗剪強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值fv為245N/mm2螺栓抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值ft為320N/mm2螺栓抗拉承載載力為Ncb＝A0ft＝＝35.20kN螺栓抗剪承載載力為Nvb＝Afv＝37.71kN承重駁接頭所所受拉力為Fy＝0.66kN<Ncb＝35.20kN螺栓所受面內(nèi)內(nèi)剪力為Vi＝(Fx2+Fz2)1/2＝(0.392+0.182)1/2＝0.43kN<Nvb＝37.71kN所受附加彎矩為(面內(nèi)剪力產(chǎn)生生)M=Vi×e=0.43×1000×62mm=25800N.m其中e=32+2+36.5-8-1.14/2=62mm螺栓所受拉應(yīng)應(yīng)力為σ＝Fy/A0+M/(D3/32)＝0.66×1000/110+25800/(143/32)＝306.87N/mm2<ft＝320N/mm2螺栓所受剪應(yīng)應(yīng)力為τ＝Vi/A＝0.43×1000/(142×π/4)＝2.79N/mm2<fv＝245N/mm2由于[(τ/fv)2+(σ/ft)2]1/2＝[(2.79/245)2+(306.87/320)2]1/2＝0.96<1故螺拴強(qiáng)度滿(mǎn)滿(mǎn)足要求。駁接爪計(jì)算-拉索（桿）拉索（桿）索（桿）連