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玻璃幕墙结构计算

来源:中国幕墙网收集整理  作者:田 玮  日期:2006-2-6
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    1.前言

   随着建筑业的发展,玻璃幕墙得到了广泛使用,修订版《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ 102-2003)的发布,标志我国幕墙行业的技术标准跨上了新台阶。为助于幕墙行业工程技术人员理解、应用此规范,确保幕墙结构的安全性、可靠性,特撰写此文。本文包括结构设计基本规定
   6.4.1.2在地震作用标准值作用下,横梁的内力
    在地震作用标准值作用下,横梁的计算简图如图6.2所示。

        线荷载:

   qxek=2×(qeka/2)=2×(0.147×1.2/2)=0.176(kN/m)
        跨中最大弯矩:

   Mek=qxeka2/12=0.176×1.22/12=0.021(kN·m)
   跨内最大剪力:

   Vek=qxeka/4=0.176×1.2/4=0.05(kN)

   6.4.1.3在重力荷载标准值作用下,横梁的内力及挠度
   在重力荷载标准值作用下,横梁的计算简图如图6.3所示。

   集中荷载:

   Pgk=qgkab/2=0.368×1.2×2.0/2=0.442(kN)
   跨中最大弯矩:

   Mgk=Pgkn=0.442×0.25=0.111(kN·m)
    (n为玻璃垫块至横梁端部的距离,按实际取n=0.25m)
    跨内最大剪力:

   Vgk=Pgk=0.442(kN)
    跨中最大挠度:

   ugk=Pgkαa3(3-4α2)/(24EIx)=0.442×103×0.208×12003×(3-4×0.2082)/(24×7.0×104×736492)=0.36(mm)
   (α=n/a=0.25/1.2=0.208)

   6.4.2横梁验算
   横梁材质为铝合金6063-T5,抗弯强度设计值f=85.5MPa,抗剪强度设计值f=49.6MPa。


   6.4.2.1受弯承载力验算
    绕x轴(幕墙平面内方向)的弯矩组合设计值:

    Mx=γgMgk=1.2×0.111=0.13(kN·m)
    绕y轴(幕墙平面外方向)的弯矩组合设计值:

    My=ψwγwMwk+ψeγeMek=1.0×1.4×0.33+0.5×1.3×0.021=0.48(kN·m)
   受弯承载力验算:

   Mx/(γWnx)+My/(γWny) =0.13×106/(1.05×18412)+0.48×106/(1.05×15632)=36.00(MPa)≤f=85.5(MPa)(满足)

   6.4.2.2受弯承载力验算
   横梁水平方向(x轴)的剪力设计值:

   Vx=ψwγwVwk+ψeγeVek=1.0×1.4×0.82+0.5×1.3×0.05=1.18(kN)
   横梁竖直方向(y轴)的剪力组合设计值:

   Vy=γgVgk=1.2×0.442=0.53(kN)
   横梁在中性轴x轴一侧的部分截面绕x轴的毛截面面积矩(按图6.1所示):

   Sx=(60-6)×3×38.5+2×40×3×20=11037(mm3)
   横梁在中性轴y轴一侧的部分截面绕y轴的毛截面面积矩:

   Sy=(80-6)×3×28.5+2×30×3×15=9027(mm3)
   受剪承载力验算:

   VySx/(Ixtx)=0.53×103×11037/[800000×(3+3)]=1.22(MPa)≤f=49.6(MPa)(满足)
   VxSy/(Iyty)=1.18×103×9027/[500000×(3+3)]=3.55(MPa)≤f=49.6(MPa)(满足)

   6.4.2.3局部稳定验算
   横梁水平方向(x轴)腹板宽厚比b1/t1=(60-6)/3=18.0≤50(满足)
   横梁竖直方向(y轴)腹板宽厚比b2/t2=(80-6)/3=24.7≤50(满足)

   6.4.2.4刚度验算
   由前计算,在风荷载标准值作用下,横梁挠度
   uwk=1.43(mm)≤a/180=1200/180=6.67(mm)(满足)
   由前计算,在重力荷载标准值作用下,横梁挠度
   ugk=0.36(mm)≤a/180=1200/180 =6.67(mm)(满足)
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