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鋁幕墻計(jì)算方法(第十部分)

發(fā)布時(shí)間:2014/8/12 15:28:43    點(diǎn)擊率:3167   

 

1. 荷載計(jì)算:
(1)風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計(jì)值(矩形分布)計(jì)算
    qw: 風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計(jì)值(kN/m)
    W: 風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值: 2.536kN/m2
    B: 幕墻分格寬: 1.200m
    qw=W×B
     =2.536×1.200
     =3.044 kN/m
(2)地震荷載計(jì)算
   qEA: 地震作用設(shè)計(jì)值(KN/m2):
   GAk: 玻璃幕墻構(gòu)件(包括玻璃和框)的平均自重: 500N/m2
  垂直于幕墻平面的均布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值:
   qEAk: 垂直于幕墻平面的均布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 (kN/m2)
   qEAk=5×αmax×GAk
       =5×0.160×500.000/1000
       =0.400 kN/m2
   γE: 幕墻地震作用分項(xiàng)系數(shù): 1.3
   qEA=1.3×qEAk
      =1.3×0.400
      =0.520 kN/m2
   qE:水平地震作用均布線作用設(shè)計(jì)值(矩形分布)
   qE=qEA×B
     =0.520×1.200
     =0.624 kN/m
(3)立柱彎矩:
   Mw: 風(fēng)荷載作用下立柱彎矩(kN.m)
   qw: 風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計(jì)值: 3.044(kN/m)
   Hsjcg: 立柱計(jì)算跨度: 3.600m
   Mw=qw×Hsjcg2/8
     =3.044×3.6002/8
     =4.932 kN·m
   ME: 地震作用下立柱彎矩(kN·m):
   ME=qE×Hsjcg2/8
     =0.624×3.6002/8
     =1.011kN·m
   M: 幕墻立柱在風(fēng)荷載和地震作用下產(chǎn)生彎矩(kN·m)
   采用SW+0.5SE組合
   M=Mw+0.5×ME
    =4.932+0.5×1.011
    =5.437kN·m
2. 選用立柱型材的截面特性:
   立柱型材號(hào): XC1\F120X60X4
   選用的立柱材料牌號(hào):Q235  d<=16
   型材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值: 抗拉、抗壓215.000N/mm2    抗剪125.0N/mm2
   型材彈性模量: E=2.10×105N/mm2
   X軸慣性矩: Ix=251.921cm4
   Y軸慣性矩: Iy=84.283cm4
   立柱型材在彎矩作用方向凈截面抵抗矩: Wn=41.897cm3
   立柱型材凈截面積: An=13.708cm2
   立柱型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度: LT_x=6.000mm
   立柱型材計(jì)算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對(duì)中和軸的面積矩: Ss=26.836cm3
   塑性發(fā)展系數(shù): γ=1.00
3. 幕墻立柱的強(qiáng)度計(jì)算:
   校核依據(jù): N/An+M/(γ×Wn)≤fa=215.0N/mm2(拉彎構(gòu)件)
   B: 幕墻分格寬: 1.200m
   GAk: 幕墻自重: 500N/m2
   幕墻自重線荷載:
   Gk=500×B/1000
     =500×1.200/1000
     =0.600kN/m
   Nk: 立柱受力:
   Nk=Gk×L
     =0.600×3.600
     =2.160kN
   N: 立柱受力設(shè)計(jì)值:
   rG: 結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù): 1.2
   N=1.2×Nk
    =1.2×2.160
    =2.592kN
   σ: 立柱計(jì)算強(qiáng)度(N/mm2)(立柱為拉彎構(gòu)件)
   N: 立柱受力設(shè)計(jì)值: 2.592kN
   An: 立柱型材凈截面面積: 13.708cm2
   M: 立柱彎矩: 5.437kN·m
   Wn: 立柱在彎矩作用方向凈截面抵抗矩: 41.897cm3
   γ: 塑性發(fā)展系數(shù): 1.00
   σ=N×10/An+M×103/(1.00×Wn)
     =2.592×10/13.708+5.437×103/(1.00×41.897)
     =131.662N/mm2
   131.662N/mm2 < fa=215.0N/mm2
   立柱強(qiáng)度可以滿足   
4. 幕墻立柱的剛度計(jì)算:
   校核依據(jù): df≤L/250
   df: 立柱最大撓度
   Du: 立柱最大撓度與其所在支承跨度(支點(diǎn)間的距離)比值:
   L: 立柱計(jì)算跨度: 3.600m
   df=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=8.989mm
   Du=U/(L×1000)
     =8.989/(3.600×1000)
     =1/400
   1/400 < 1/250 且 U<=20(跨距大于4500mm時(shí)此值為30)
   撓度可以滿足要求!   
5. 立柱抗剪計(jì)算:
   校核依據(jù): τmax≤[τ]=125.0N/mm2
(1)Qwk: 風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)
   Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
      =1.812×3.600×1.200/2
      =3.914kN
(2)Qw: 風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(kN)
   Qw=1.4×Qwk
     =1.4×3.914
     =5.479kN
(3)QEk: 地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)
   QEk=qEAk×Hsjcg×B/2
      =0.400×3.600×1.200/2
      =0.864kN
(4)QE: 地震作用下剪力設(shè)計(jì)值(kN)
   QE=1.3×QEk
     =1.3×0.864
     =1.123kN
(5)Q: 立柱所受剪力:
   采用Qw+0.5QE組合
   Q=Qw+0.5×QE
    =5.479+0.5×1.123
    =6.041kN
(6)立柱剪應(yīng)力:
   τ: 立柱剪應(yīng)力:
   Ss: 立柱型材計(jì)算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對(duì)中和軸的面積矩: 26.836cm3
   立柱型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度: LT_x=6.000mm
   Ix: 立柱型材截面慣性矩: 251.921cm4
   τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)
     =6.041×26.836×100/(251.921×6.000)
     =10.726N/mm2
   τ=10.726N/mm2 < 125.0N/mm2
   立柱抗剪強(qiáng)度可以滿足   

六、立柱與主結(jié)構(gòu)連接   
   Lct2: 連接處熱軋鋼角碼壁厚: 6.0mm
   Jy: 連接處熱軋鋼角碼承壓強(qiáng)度: 305.0N/mm2
   D2: 連接螺栓公稱直徑: 12.0mm
   D0: 連接螺栓有效直徑: 10.4mm
   選擇的立柱與主體結(jié)構(gòu)連接螺栓為:不銹鋼螺栓 C1組 50級(jí)
   L_L:連接螺栓抗拉強(qiáng)度:230N/mm2
   L_J:連接螺栓抗剪強(qiáng)度:175N/mm2
   采用SG+SW+0.5SE組合
   N1wk: 連接處風(fēng)荷載總值(N):
   N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
       =1.812×1.200×3.600×1000
       =7827.8N
   連接處風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(N) :
   N1w=1.4×N1wk
      =1.4×7827.8
      =10959.0N
   N1Ek: 連接處地震作用(N):
   N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000
       =0.400×1.200×3.600×1000
       =1728.0N
   N1E: 連接處地震作用設(shè)計(jì)值(N):
   N1E=1.3×N1Ek
      =1.3×1728.0
      =2246.4N
   N1: 連接處水平總力(N):
   N1=N1w+0.5×N1E
     =10959.0+0.5×2246.4
     =12082.2N
   N2: 連接處自重總值設(shè)計(jì)值(N):
   N2k=500×B×Hsjcg
      =500×1.200×3.600
      =2160.0N
   N2: 連接處自重總值設(shè)計(jì)值(N):
   N2=1.2×N2k
     =1.2×2160.0
     =2592.0N
   N: 連接處總合力(N):
   N=(N12+N22)0.5
    =(12082.1762+2592.0002)0.5
    =12357.1N
   Nvb: 螺栓的受剪承載能力:
   Nv: 螺栓受剪面數(shù)目: 2
   Nvb=2×π×D02×L_J/4
      =2×3.14×10.3602×175/4
      =29488.8N
   立柱型材種類: Q235  d<=16
   Ncbl: 用一顆螺栓時(shí),立柱型材壁抗承壓能力(N):
   D2: 連接螺栓直徑: 12.000mm
   Nv: 連接處立柱承壓面數(shù)目: 2
   t: 立柱壁厚: 4.0mm
   XC_y: 立柱局部承壓強(qiáng)度: 305.0N/mm2
   Ncbl=D2×t×2×XC_y
       =12.000×4.0×2×305.0
       =29280.0N
   Num1: 立柱與建筑物主結(jié)構(gòu)連接的螺栓個(gè)數(shù):
   計(jì)算時(shí)應(yīng)取螺栓受剪承載力和立柱型材承壓承載力設(shè)計(jì)值中的較小者計(jì)算螺栓個(gè)數(shù)。
   螺栓的受剪承載能力Nvb=29488.8N大于立柱型材承壓承載力Ncbl=29280.0N
   Num1=N/Ncbl
       =12357.081/29280.000
       =1個(gè)
    取2個(gè)
   根據(jù)選擇的螺栓數(shù)目,計(jì)算螺栓的受剪承載能力Nvb=58977.6N
   根據(jù)選擇的螺栓數(shù)目,計(jì)算立柱型材承壓承載能力Ncbl=58560.0N
   Nvb=58977.6N > 12357.1N
   Ncbl=58560.0N > 12357.1N
   強(qiáng)度可以滿足   
   角碼抗承壓能力計(jì)算:
   角碼材料牌號(hào):Q235鋼 ( C級(jí)螺栓)
   Lct2: 角碼壁厚: 6.0mm
   Jy: 熱軋鋼角碼承壓強(qiáng)度: 305.000N/mm2
   Ncbg: 鋼角碼型材壁抗承壓能力(N):
   Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1
       =12.000×2×305×6.000×2.000

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