玻璃幕墙横框设计计算.doc

玻璃幕墙横框设计计算
横框受两个方向力的作用，一个是重力作用，另一个是垂直于玻璃表面的风荷载和地震作用。
横框长B=1.2米，承担重力方向分格高H1=1.5米，上下分格平均高H2=1.5米。
所选用横框型材的截面特性如下：
Ix——对x轴方向的惯性矩=11.2cm4
Iy——对y轴方向的惯性矩=11.2cm4
Wx——对x轴方向的抵抗矩=3.13cm3
Wy——对y轴方向的抵抗矩=3.13cm3
Sx——对x轴方向的面积距=50cm3
Sy——对y轴方向的面积距=50cm3
1.荷载计算
a,横框受重力作用时
横框所承受的重力线荷载标准值为：
qxk＝γ玻·t·H1×1.1
＝25.6×11×1.5×1.1/1000
＝.465 KN／m
式中： γ玻——玻璃的密度，取25.6 KN／m3
t ——玻璃的总厚度 m；
H1 ——自重方向分格高度 m；
横框所承受的重力线荷载设计值为：
qx＝1.2×qxk＝.558 KN／m
b,横框受风荷载和地震作用时：
Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo
＝1.572×1.2×1.838×.45
＝1.56KN／m2
qEy＝βe·αmax·G／A
＝5×.16×.558／1.8
＝.248KN／m2
式中：qEy——作用于幕墙平面外水平分布地震作用(KN／m2)；
G ——幕墙分格构件的重量(KN)；
A ——幕墙分格面积(m2)；
αmax——水平地震影响系数最大值，取.16；
βe——动力放大系数，取5 。
其中 G＝H×B×t×γ玻×1.1
＝1.5×1.2×11×25.6× 1.1/1000
＝.558ＫＮ
A＝H×B＝1.5×1.2
＝1.8m2
荷载组合值为
qyk＝Wk×B
＝1.56×1.2
＝1.872KN／m
qy＝(1.0×1.4×Wk＋0.5×1.3×qEy)×B
＝(1×1.4×1.56＋0.5×1.3×.248)×1.2
＝2.814KN／m
2.刚度计算
横框的许用挠度为［f］＝B／180＝1200／180＝6.7mm
则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为
Iymin＝5×qxk×B4／384E·［f］
＝5×.465×1.24×108／(384×70000×6.7)
＝2.677 cm4≤Iy＝11.2cm4
Ixmin＝qyk×B4／120E·［f］
＝1.872×1.24×108／(120×70000×6.7)
＝6.897 cm4≤Ix＝11.2cm4
式中：B──玻璃分格宽度 m；
E——弹性模量 N/mm2
3.强度计算
横框最大弯矩按下式计算
My＝qx×B2／8
＝.558×1.22／8
＝.1 KN·m
Mx＝qy×B2／12
＝2.814×1.22／12
＝.338 KN·m
横框的抗弯承载力应满足下式要求
Mx／γWx＋My／γWy≤fa
则 Mx／γWx＋My／γWy
＝103×.338／(1.05×3.13)＋103×.1／(1.05×3.13)
＝133.272N／mm2＞fa＝85.5N／mm2
横框的抗剪承载力应满足下式要求
Vy×Sx／(Ix×tx)≤fv
Vx×Sy／(Iy×ty)≤fv
式中：Vx、Vy——横梁水平方向、竖直方向的剪力设计值(N)；
Sx、Sy——横梁截面绕X轴、Y轴的面积矩(cm3);
tx、ty——横梁截面垂直于Y、X方向的腹板截面总宽度(mm)；
fv ——型材抗剪强度设计值(N/mm2);
Vx＝1000×qx×B/2＝334.8 N
Vy＝1000×qy×B/4＝844.2 N
则， Vy×Sx／(10×Ix×tx)
＝844.2×50／(10×11.2×6)
＝62.813＞fv＝49.6N/mm2
则， Vx×Sy／(10×Iy×ty)
＝334.8×50／(10×11.2×6)
＝24.911≤fv＝49.6N/mm2
所以横框刚度和强度不满足要求。