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幕墙的承受荷载计算书

时间:2024-10-20 04:54:06

风荷载标准值计算:

幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算:

wk=βgzμzμsw0……7.1.1幻腾寂埒-2[GB50009-2001]

上式中:

wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa);

Z:计算点标高:100m;

βgz:瞬时风压的阵风系数;

根据不同场地类型,按以下公式计算:

βgz=K(1+2μf)

其中K为地面粗糙度调整系数,μf为脉动系数

A类场地:βgz=0.92×(1+2μf)其中:μf=0.387×(Z/10)-0.12

B类场地:βgz=0.89×(1+2μf)其中:μf=0.5(Z/10)-0.16

C类场地:βgz=0.85×(1+2μf)其中:μf=0.734(Z/10)-0.22

D类场地:βgz=0.80×(1+2μf)其中:μf=1.2248(Z/10)-0.3

对于C类地区,100m高度处瞬时风压的阵风系数:

βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.6019

μz:风压高度变化系数;

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

当Z>300m时,取Z=300m,当Z<5m时,取Z=5m;

B类场地:μz=(Z/10)0.32

当Z>350m时,取Z=350m,当Z<10m时,取Z=10m;

C类场地:μz=0.616×(Z/10)0.44

当Z>400m时,取Z=400m,当Z<15m时,取Z=15m;

D类场地:μz=0.318×(Z/10)0.60

当Z>450m时,取Z=450m,当Z<30m时,取Z=30m;

对于C类地区,100m高度处风压高度变化系数:

μz=0.616×(Z/10)0.44=1.6966

μs:风荷载体型系数,根据计算点体型位置取1.2;

w0:基本风压值(MPa),根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用,按重现期50年,北京地区取0.00045MPa;

wk=βgzμzμsw0

=1.6019×1.6966×1.2×0.00045

=0.001468MPa

2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值:

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa);

βE:动力放大系数,取5.0;

αmax:水平地震影响系数最大值,取0.16;

Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N);

A:幕墙构件的面积(mm2);

3.作用效应组合:

荷载和作用效应按下式进行组合:

S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]

上式中:

S:作用效应组合的设计值;

SGk:重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值;

Swk、SEk:分别为风荷载,地震作用作为可变荷载产生的效应标准值;

γG、γw、γE:各效应的分项系数;

ψw、ψE:分别为风荷载,地震作用效应的组合系数。

上面的γG、γw、γE为分项系数,按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下:

进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时:

重力荷载:γG:1.2;

风荷载:γw:1.4;

地震作用:γE:1.3;

进行挠度计算时;

重力荷载:γG:1.0;

风荷载:γw:1.0;

地震作用:可不做组合考虑;

上式中,风荷载的组合系数ψw为1.0;

地震作用的组合系数ψE为0.5;

四、幕墙立柱计算

基本参数:

1:计算点标高:100m;

2:力学模型:单跨简支梁;

3:立柱跨度:L=3000mm;

4:立柱左分格宽:1100mm;立柱右分格宽:1100mm;

5:立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度):B=1100mm;

6:板块配置:石材;

7:立柱材质:Q235;

8:安装方式:偏心受拉;

本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算,受力模型如下:

1.立柱型材选材计算:

(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布):

qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm);

wk:风荷载标准值(MPa);

B:幕墙立柱计算间距(mm);

qwk=wkB

=0.001468×1100

=1.615N/mm

qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);

qw=1.4qwk

=1.4×1.615

=2.261N/mm

(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布):

qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa);

βE:动力放大系数,取5.0;

αmax:水平地震影响系数最大值,取0.16;

Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N),(含面板和框架);

A:幕墙构件的面积(mm2);

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

=5.0×0.16×0.0011

=0.00088MPa

qEk:水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm);

B:幕墙立柱计算间距(mm);

qEk=qEAkB

=0.00088×1100

=0.968N/mm

qE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);

qE=1.3qEk

=1.3×0.968

=1.258N/mm

(3)幕墙受荷载集度组合:

用于强度计算时,采用Sw+0.5SE设计值组合:……5.4.1[JGJ102-2003]

q=qw+0.5qE

=2.261+0.5×1.258

=2.89N/mm

用于挠度计算时,采用Sw标准值:……5.4.1[JGJ102-2003]

qk=qwk

=1.615N/mm

(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值:

Mx:弯矩组合设计值(N·mm);

Mw:风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm);

ME:地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm);

L:立柱跨度(mm);

采用Sw+0.5SE组合:

Mw=qwL2/8

ME=qEL2/8

Mx=Mw+0.5ME

=qL2/8

=2.89×30002/8

=3251250N·mm

2.确定材料的截面参数:

(1)立柱抵抗矩预选值计算:

Wnx:立柱净截面抵抗矩预选值(mm3);

Mx:弯矩组合设计值(N·mm);

γ:塑性发展系数:取1.05;

fs:型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取215MPa;

Wnx=Mx/γfs

=3251250/1.05/215

=14401.993mm3

(2)立柱惯性矩预选值计算:

qk:风荷载线荷载集度标准值(N/mm);

E:型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa;

Ixmin:材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4);

L:计算跨度(mm);

df,lim:按规范要求,立柱的挠度限值(mm);

df,lim=5qkL4/384EIxmin

L/250=3000/250=12mm

取:

df,lim=12mm

Ixmin=5qkL4/384Edf,lim

=5×1.615×30004/384/206000/12

=689045.434mm4

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