干挂石材幕墙计算书.doc

干挂石材幕墙设计计算书

基本参数:XX地区基本风压0.650kN/m2
抗震设防烈度7度 设计基本地震加速度0.10g

Ⅰ.设计依据:
《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068-2001
《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001(2006版)
《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001
《混凝土结构设计规范》 GB 50010-2002
《钢结构设计规范》 GB 50017-2003
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145-2004
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102-2003
《建筑幕墙》 JG 3035-1996
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T 139-2001
《铝合金建筑型材 基材》 GB/T 5237.1-2004
《铝合金建筑型材 阳极氧化、着色型材》 GB/T 5237.2-2004
《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T 3098.1-2000
《紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹》 GB/T 3098.2-2000
《紧固件机械性能 自攻螺钉》 GB/T 3098.5-2000
《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T 3098.6-2000
《紧固件机械性能 不锈钢螺母》 GB/T 3098.15-2000
《浮法玻璃》 GB 11614-1999
《钢化玻璃》 GB/T 9963-1998
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB 17841-1999
《建筑结构静力计算手册 (第二版) 》
《BKCADPM集成系统(BKCADPM2006版)》

Ⅱ.基本计算公式:
(1).场地类别划分:
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：
--A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
--B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；
--C类指有密集建筑群的城市市区；
--D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
本工程按B类地区计算风荷载。
(2).风荷载计算:
幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)规定采用
风荷载计算公式: Wk=βgz×μs×μz×W0 （7.1.1-2）
其中: Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)；
βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)第7.5.1条取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)
其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经化简，得：
A类场地: βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]
B类场地: βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]
C类场地: βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]
D类场地: βgz=0.80×[1+350.252×(Z/10)-0.30]
μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)第7.2.1条取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地: μz=1.379×(Z/10)0.24
B类场地: μz=1.000×(Z/10)0.32
C类场地: μz=0.616×(Z/10)0.44
D类场地: μz=0.318×(Z/10)0.60
本工程属于B类地区,故μz=1.000×(Z/10)0.32
μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)第7.3.3条取为：-1.2
W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，大连地区取为0.650kN/m2
(3).地震作用计算:
qEAk=βE×αmax×GAK
其中: qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按 5.0 取定
αmax---水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定:
αmax选择可按JGJ102-2003中的表5.3.4进行。
表5.3.4 水平地震影响系数最大值αmax
抗震设防烈度
6度
7度
8度
αmax
0.04
0.08(0.12)
0.16(0.24)
注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。

设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度： αmax=0.04
设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度： αmax=0.08
设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度： αmax=0.12
设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度： αmax=0.16
设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度： αmax=0.24
设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度： αmax=0.32
大连设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度为7度，故取αmax=0.08
GAK---幕墙构件的自重(N/m2)
(4).作用效应组合:
一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：
a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
γ0S ≤ R
b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
SE ≤ R/γRE
式中 S---荷载效应按基本组合的设计值；
SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；
R---构件抗力设计值；
γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；
γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；
c.挠度应符合下式要求：
df ≤ df,lim
df---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；
df,lim---构件挠度限值；
d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。
幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：
1 有地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK
2 无地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+ψwγwSWK
S---作用效应组合的设计值；
SGk---永久荷载效应标准值；
SWk---风荷载效应标准值；
SEk---地震作用效应标准值；
γG---永久荷载分项系数；
γW---风荷载分项系数；
γE---地震作用分项系数；
ψW---风荷载的组合值系数；
ψE---地震作用的组合值系数；
进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：
①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；
②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；
③当永久荷载的效应对构件利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。
可变作用的组合系数应按下列规定采用：
①一般情况下，风荷载的组合系数ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。
②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。
幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。

Ⅲ.材料力学性能:
材料力学性能，主要参考JGJ 102-2003 《玻璃幕墙工程技术规范》。
(1).玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。

表5.2.1 玻璃的强度设计值 fg(N/mm2)
种 类
厚度（mm）
大 面
侧 面
普通玻璃
5
28.0
19.5
浮法玻璃
5～12
28.0
19.5
15～19
24.0
17.0
≧20
20.0
14.0
钢化玻璃
5～12
84.0
58.8
15～19
72.0
50.4
≧20
59.0
41.3

注：
1. 夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定；
2. 当钢化玻璃的强度标准达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时，表中数值 应根据实测结果予于调整；
3. 半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。当半钢化玻璃 的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的2倍时，其设计值应根据实 测结果予于调整；
4. 侧面玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。

(2).铝合金型材的强度设计值应按表5.2.2的规定采用。
表5.2.2 铝合金型材的强度设计值fa（N/mm2）
铝合金牌号
状 态
壁厚（mm）
强度设计值fa
抗拉、抗压
抗剪
局部承压
6061
T4
不区分
85.5
49.6
133.0
T6
不区分
190.5
110.5
199.0
6063
T5
不区分
85.5
49.6
120.0
T6
不区分
140.0
81.2
161.0
6063A
T5
≦10
124.4
72.2
150.0
〉10
116.6
67.6
141.5
T6
≦10
147.7
85.7
172.0
〉10
140.0
81.2
163.0

(3).钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定采用，也可按表5.2.3采用。
表5.2.3 钢材的强度设计值fs（N/mm2）
钢材牌号
厚度或直径d（mm）
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
16＜d≤40
205
120
40＜d≤60
200
115
Q345
d≤16
310
180
400
16＜d≤35
295
170
35＜d≤50
265
155
注：表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度.

(4).玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。
表5.2.8 材料的弹性模量 E（N/mm2）
材 料
E
玻 璃
0.72ｘ105
铝合金
0.70ｘ105
钢、不锈钢
2.06ｘ105
消除应力的高强钢丝
2.05ｘ105
不锈钢绞线
1.20ｘ105～1.50ｘ105
高强钢绞线
1.95ｘ105
钢丝绳
0.80ｘ105～1.00ｘ105
注：钢绞线弹性模量可按实测值采用。

(5).玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。
表5.2.9 材料的泊松比υ
材 料
υ
材 料
υ
玻璃
0.20
钢、不锈钢
0.30
铝合金
0.33
高强钢丝、钢绞线
0.30

(6).玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。
表5.2.10 材料的线膨胀系数α(1/℃)
材料
α
材料
α
玻璃
0.80×10-5～1.00×10-5
不锈钢板
1.80×10-5
铝合金
2.35×10-5
混凝土
1.00×10-5
铝材
1.20×10-5
砌砖体
0.50×10-5

(7).玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表5.3.1的规定采用。
表5.3.1 材料的重力密度γg（kN/m3)
材料
γg
材料
γg
普通玻璃、夹层玻璃、
钢化玻璃、半钢化玻璃
25.6
矿棉
1.2~1.5
玻璃棉
0.5~1.0
钢材
78.5　
岩棉
0.5~2.5
铝合金
28.0

一、风荷载计算
标高为37.9m处风荷载计算
(1). 风荷载标准值计算:
W0:基本风压
W0=0.65 kN/m2
βgz: 37.9m高处阵风系数(按B类区计算)
βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.609
μz: 37.9m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2001(2006版))
μz=1.000×(Z/10)0.32
=1.000×(37.9/10)0.32=1.532
μs:风荷载体型系数
μs=-1.20
Wk=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001(2006版))
=1.609×1.532×1.2×0.650
=1.923 kN/m2
(2). 风荷载设计值:
W: 风荷载设计值(kN/m2)
γw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.923=2.692kN/m2

二、板强度校核:
1.石材强度校核
用级石材，其抗弯强度标准值为：8.0N/mm2
石材抗弯强度设计值：3.70N/mm2
石材抗剪强度设计值：1.90N/mm2
校核依据：σ≤[σ]=3.700N/mm2
Ao: 石板短边长：0.600m
Bo: 石板长边长：1.100m
a: 计算石板抗弯所用短边长度: 0.600m
b: 计算石板抗弯所用长边长度: 0.900m
t: 石材厚度: 25.0mm
GAK:石板自重=700.00N/mm2
m1: 四角支承板弯矩系数, 按短边与长边的边长比(a/b=0.667)
查表得: 0.1383
Wk: 风荷载标准值: 1.923kN/m2
垂直于平面的分布水平地震作用:
qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.080×700.000/1000
=0.280kN/m2
荷载组合设计值为：
Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk
=2.874kN/m2
应力设计值为：
σ=6×m1×Sz×b2×103/t2
=6×0.1383×2.874×0.9002×103/25.02
=3.091N/mm2
3.091N/mm2≤3.700N/mm2 强度可以满足要求
2.石材剪应力校核
校核依据: τmax≤[τ]
τ:石板中产生的剪应力设计值(N/mm2)
n:一个连接边上的挂钩数量: 2
t:石板厚度: 25.0mm
d:槽宽: 7.0mm
s:槽底总长度: 60.0mm
β:系数,取1.25
对边开槽
τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×(t-d)×s]
=1.098N/mm2
1.098N/mm2≤1.900N/mm2
石材抗剪强度可以满足
3.挂钩剪应力校核
校核依据: τmax≤[τ]
τ:挂钩剪应力设计值(N/mm2)
Ap:挂钩截面面积: 19.600mm2
n:一个连接边上的挂钩数量: 2
对边开槽
τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/(2×n×Ap)
=30.245N/mm2
30.245N/mm2≤125.000N/mm2
挂板抗剪强度可以满足

三、幕墙立柱计算:

1. 荷载计算:
(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)
qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m)
W: 风荷载设计值: 2.692kN/m2
B: 幕墙分格宽: 1.000m
qw=W×B
=2.692×1.000
=2.692 kN/m
(2)立柱弯矩:

Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)
qw: 风荷载均布线荷载设计值: 2.692(kN/m)
Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.300m
Mw=qw×Hsjcg2/8
=2.692×3.3002/8
=3.664 kN·m
qEA: 地震作用设计值(KN/m2):
垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
qEAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAk
=5×0.080×700.000/1000
=0.280 kN/m2
γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.280
=0.364 kN/m2
qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)
qE=qEA×B
=0.364×1.000
=0.364 kN/m
ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):
ME=qE×Hsjcg2/8
=0.364×3.3002/8
=0.495kN·m
M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)
采用SW+0.5SE组合
M=Mw+0.5×ME
=3.664+0.5×0.495
=3.912kN·m
2. 选用立柱型材的截面特性:
立柱型材号: XC1\HHH
选用的立柱材料牌号:Q235 d<=16
型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2
型材弹性模量: E=2.10×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=101.000cm4
Y轴惯性矩: Iy=16.600cm4
立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn=25.300cm3
立柱型材净截面积: An=10.250cm2
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm
立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: Ss=37.400cm3
塑性发展系数: γ=1.05
3. 幕墙立柱的强度计算:
校核依据: N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=215.0N/mm2(拉弯构件)
B: 幕墙分格宽: 1.000m
幕墙自重线荷载:
Gk=700×B/1000
=700×1.000/1000
=0.700kN/m
Nk: 立柱受力:
Nk=Gk×L
=0.700×3.300
=2.310kN
N: 立柱受力设计值:
rG: 结构自重分项系数: 1.2
N=1.2×Nk
=1.2×2.310
=2.772kN
σ: 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)
N: 立柱受力设计值: 2.772kN
An: 立柱型材净截面面积: 10.250cm2
M: 立柱弯矩: 3.912kN·m
Wn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 25.300cm3
γ: 塑性发展系数: 1.05
σ=N×10/An+M×103/(1.05×Wn)
=2.772×10/10.250+3.912×103/(1.05×25.300)
=149.965N/mm2
149.965N/mm2 < ｆa=215.0N/mm2
立柱强度可以满足
4. 幕墙立柱的刚度计算:
校核依据: df≤L/250
df: 立柱最大挠度
df=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=14.000mm
Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值:
L: 立柱计算跨度: 3.300m
Du=U/(L×1000)
=14.000/(3.300×1000)
=1/236
1/236 > 1/250
挠度不满足要求！
层间增加一支点，立柱计算跨度：1.65m 计算如下：
校核依据: df≤L/250
df=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=0.875mm
Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值:
L: 立柱计算跨度: 1.650m
Du=U/(L×1000)
=0.875/(1.650×1000)
=1/1886 < 1/250
挠度可以满足要求！
5. 立柱抗剪计算:
校核依据: τmax≤[τ]=125.0N/mm2
(1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN)
Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
=1.923×3.300×1.000/2
=3.173kN
(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN)
Qw=1.4×Qwk
=1.4×3.173
=4.442kN
(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN)
QEk=qEAk×Hsjcg×B/2
=0.280×3.300×1.000/2
=0.462kN
(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN)
QE=1.3×QEk
=1.3×0.462
=0.601kN
(5)Q: 立柱所受剪力:
采用Qw+0.5QE组合
Q=Qw+0.5×QE
=4.442+0.5×0.601
=4.743kN
(6)立柱剪应力:
τ: 立柱剪应力:
Ss: 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: 37.400cm3
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm
Ix: 立柱型材截面惯性矩: 101.000cm4
τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)
=4.743×37.400×100/(101.000×6.000)
=29.270N/mm2
τ=29.270N/mm2 < 125.0N/mm2
立柱抗剪强度可以满足

四、立柱与主结构连接
采用SG+SW+0.5SE组合
N1wk: 连接处风荷载总值(N):
N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
=1.923×1.000×3.300×1000
=6345.9N
连接处风荷载设计值(N) :
N1w=1.4×N1wk
=1.4×6345.9
=8884.26N
N1Ek: 连接处地震作用(N):
N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000
=0.280×1.000×3.300×1000
=924.0N
N1E: 连接处地震作用设计值(N):
N1E=1.3×N1Ek
=1.3×924.0
=1201.2N
N1: 连接处水平总力(N):
N1=N1w+0.5×N1E
=8884.26+0.5×1201.2
=9484.86N
N2: 连接处自重总值设计值(N):
N2k=700×B×Hsjcg
=700×1.000×3.300
=2310.0N
N2: 连接处自重总值设计值(N):
N2=1.2×N2k
=1.2×2310.0
=2772.0N
N: 连接处总合力(N):
N=(N12+N22)0.5
=(9484.862+2772.0002)0.5
=9881.63N
根据《钢结构设计规范》GB50017-2003 公式7.1.1-1、7.1.1-2和7.1.1-3计算
hf:角焊缝焊脚尺寸8.000mm
L:角焊缝实际长度80.000mm
he:角焊缝的计算厚度=0.7hf=5.6mm
Lw:角焊缝的计算长度=L-2hf=64.0mm
fhf:角焊缝的强度设计值:120N/mm2
βf:角焊缝的强度设计值增大系数，取值为:1.22
σm:弯矩引起的应力
σm=6×M/(2×he×lw2×βf)
=35.88N/mm2
σn:法向力引起的应力
σn =N/(2×he×Lw×βf)
=10.85N/mm2
τ:剪应力
τ=V/(2×Hf×Lw)
=2.71N/mm2
σ:总应力
σ=((σm+σn)2+τ2)0.5
=46.81
σ=46.81N/mm2≤fhf=120N/mm2
焊缝强度可以满足!

五、幕墙预埋件总截面面积计算
本工程预埋件受拉力和剪力
V: 剪力设计值:
V=N2
=2772.0N
N: 法向力设计值:
N=N1
=9484.86N
M: 弯矩设计值(N·mm):
e2: 螺孔中心与锚板边缘距离: 60.0mm
M=V×e2
=2772.0×60.0
=166320.0N·mm
Num1: 锚筋根数: 4根
锚筋层数: 2层
αr: 锚筋层数影响系数: 1.0
关于混凝土：强度等级C30
混凝土轴心抗压强度设计值:fc=14.300N/mm2
按现行国家标准≤混凝土结构设计规范≥ GB50010-2002 表4.1.4采用。
选用HPB 235锚筋
锚筋强度设计值:fy=210.000N/mm2
d: 钢筋直径: Φ12.0mm
αv: 钢筋受剪承载力系数:
αv=(4.0-0.08×d)×(fc/fy)0.5 依据GB50010 10.9.1-5式计算
=(4.0-0.08×12.000)×(14.300/210.000)0.5
=0.8
因为αv大于0.7，所以取αv=0.7
t: 锚板厚度: 8.0mm
αb: 锚板弯曲变形折减系数:
αb=0.6+0.25×(t/d) 依据GB50010 10.9.1-6式计算
=0.6+0.25×(8.0/12.000)
=0.8
Z: 外层钢筋中心线距离: 120.0mm
As: 锚筋实际总截面积:
As=Num1×π×d2/4
=4.000×3.14×d2/4
=452.2mm2
锚筋的总截面积计算值: 依据GB50010 10.9.1-1和10.9.1-2等公式计算
As1=V/(αr×αv×fy)+N/(0.8×αb×fy)+M/(1.3×αr×αb×fy×Z)
=95.78mm2
As2=N/(0.8×αb×fy)+M/(0.4×αr×αb×fy×Z)
=91.20mm2
95.78mm2 < 452.2mm2
91.20mm2 < 452.2mm2
4根φ12.000锚筋可以满足要求!
锚板面积 A=25200.0 mm2
0.5fcA=180180.0 N
N=9484.86N < 0.5fcA
锚板尺寸可以满足要求!

六、幕墙预埋件焊缝计算
根据《钢结构设计规范》GB50017-2003 公式7.1.1-1、7.1.1-2和7.1.1-3计算
hf:角焊缝焊脚尺寸8.000mm
L:角焊缝实际长度100.000mm
he:角焊缝的计算厚度=0.7hf=5.6mm
Lw:角焊缝的计算长度=L-2hf=84.0mm
fhf:角焊缝的强度设计值:160N/mm2
βf:角焊缝的强度设计值增大系数，取值为:1.22
σm:弯矩引起的应力
σm=6×M/(2×he×lw2×βf)
=10.350N/mm2
σn:法向力引起的应力
σn =N/(2×he×Lw×βf)
=8.26N/mm2
τ:剪应力
τ=V/(2×Hf×Lw)
=2.063N/mm2
σ:总应力
σ=((σm+σn)2+τ2)0.5
=18.724
σ=18.724N/mm2≤fhf=160N/mm2
焊缝强度可以满足!

七、幕墙横梁计算

1. 选用横梁型材的截面特性:
选用型材号: XC5\XF023
选用的横梁材料牌号: Q235 d<=16
横梁型材抗剪强度设计值: 125.000N/mm2
横梁型材抗弯强度设计值: 215.000N/mm2
横梁型材弹性模量: E=2.05×105N/mm2
Mx横梁绕截面X轴(平行于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm)
My横梁绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm)
Wnx横梁截面绕截面X轴(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩: Wnx=7.900cm3
Wny横梁截面绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩: Wny=2.560cm3
型材截面积: A=4.800cm2
γ塑性发展系数，可取1.05
2. 幕墙横梁的强度计算:
校核依据: Mx/γWnx+My/γWny≤f=215.0
(1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m)
横梁上分格高: 0.100m
横梁下分格高: 0.600m
H----横梁受荷单元高(应为上下分格高之和的一半): 0.350m
l----横梁跨度,l=1100mm
GAk: 横梁自重: 700 N/m2
Gk: 横梁自重荷载线分布均布荷载标准值(kN/m):
Gk=700×H/1000
=700×0.350/1000
=0.245kN/m
G: 横梁自重荷载线分布均布荷载设计值(kN/m)
G=1.2×Gk
=1.2×0.245
=0.294kN/m
My: 横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN·m)
My=G×B2/8
=0.294×1.1002/8
=0.044kN·m
(2)横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)
风荷载线分布最大集度标准值(梯形分布)
qwk=Wk×H
=1.923×0.350
=0.673KN/m
风荷载线分布最大集度设计值
qw=1.4×qwk
=1.4×0.673
=0.942kN/m
Mxw: 横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)
Mxw=qw×B2×(3-H2/B2)/24
=0.942×1.1002×(3-0.3502/1.1002)/24
=0.138kN·m
(3)地震作用下横梁弯矩
qEAk: 横梁平面外地震作用:
βE: 动力放大系数: 5
αmax: 地震影响系数最大值: 0.080
GAk: 幕墙构件自重: 700 N/m2
qEAk=5×αmax×700/1000
=5×0.080×700/1000
=0.280kN/m2
qex: 水平地震作用最大集度标准值
B: 幕墙分格宽: 1.100m
水平地震作用最大集度标准值(梯形分布)
qex=qEAk×H
=0.280×0.350
=0.098KN/m
qE: 水平地震作用最大集度设计值
γE: 地震作用分项系数: 1.3
qE=1.3×qex
=1.3×0.098
=0.127kN/m
MxE: 地震作用下横梁弯矩:
MxE=qE×B2×(3-H2/B2)/24
=0.127×1.1002×(3-0.3502/1.1002)/24
=0.019kN·m
(4)横梁强度:
σ: 横梁计算强度(N/mm2):
采用SG+SW+0.5SE组合
Wnx: 横梁截面绕截面X轴的净截面抵抗矩: 7.900cm3
Wny: 横梁截面绕截面Y轴的净截面抵抗矩: 2.560cm3
γ: 塑性发展系数: 1.05
σ=103×My/(1.05×Wny)+103×Mxw/(1.05×Wnx)+0.5×103×MxE/(1.05×Wnx)
=35.30N/mm2
35.30N/mm2 < ｆa=215.0N/mm2
横梁正应力强度可以满足
3. 幕墙横梁的抗剪强度计算:
校核依据: τx=Vy×Sx/(Ix×tx)≤125.0N/mm2
校核依据: τy=Vx×Sy/(Iy×ty)≤125.0N/mm2
Vx----横梁水平方向(X轴)的