=0N/mm
(3)幕墙横梁受荷载集度组合:
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
=2.79+0.5×0 =2.79N/mm
用于挠度计算时,采用Sw标准值: ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=1.993N/mm
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按三角形分布): My:横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm); Mw:风荷载作用下横梁产生的弯矩(N·mm); ME:地震作用下横梁产生的弯矩(N·mm); B:横梁跨度(mm); Mw=qwB2/12 ME=qEB2/12
采用Sw+0.5SE组合: My=Mw+0.5ME =qB2/12
=2.79×19002/12 =839325N·mm
(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布): Gk:横梁自重线荷载标准值(N/mm);
H1:横梁自重荷载作用高度(mm),对挂式结构取横梁下分格高,对非挂式结构取横梁上分格高;
Gk=0.0004×H1 =0.0004×1300 =0.52N/mm
G:横梁自重线荷载设计值(N/mm); G=1.2Gk
=1.2×0.52 =0.624N/mm
Mx:横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm); B:横梁跨度(mm); Mx=GB2/8
2
=0.624×1900/8 =281580N·mm
4.2 确定材料的截面参数
(1)横梁抵抗矩预选:
Wnx:绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3); Wny:绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3);
Mx:横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm); My:风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm); γx,γy:塑性发展系数:
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对于冷弯薄壁型钢龙骨,按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002,取1.00;
对于热轧型钢龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;
对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007,均取1.00; fa:型材抗弯强度设计值(MPa),对6063-T5取90; 按下面公式计算: Wnx=Mx/γxfa
=281580/1.00/90 =3128.667mm3 Wny=My/γyfa
=839325/1.00/90 =9325.833mm3 (2)横梁惯性矩预选:
df1,lim:按规范要求,横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm); df2,lim:按规范要求,横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm); B:横梁跨度(mm);
按相关规范,钢材横梁的相对挠度不应大于L/250,铝材横梁的相对挠度不应大于L/180;
《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定:
按[5.1.1.2],对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制):
当跨距≤4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm; 当跨距>4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;
按[5.1.9,b],自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500,并且不应大于3mm;
B/180=1900/180=10.556mm B/500=1900/500=3.8mm 对本例取:
df1,lim=10.556mm df2,lim=3mm
qk:风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm);
E:型材的弹性模量(MPa),对6063-T5取70000MPa; Iymin:绕Y轴最小惯性矩(mm4); B:横梁跨度(mm);
df1,lim=qkB4/120EIymin ……(受风荷载与地震作用的挠度计算)
4
Iymin=qkB/120Edf1,lim
=1.993×19004/120/70000/10.556 =292915.96mm4
Ixmin:绕X轴最小惯性矩(mm4); Gk:横梁自重线荷载标准值(N/mm);
df2,lim=5GkB4/384EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim
=5×0.52×19004/384/70000/3 =420181.796mm4
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4.3 选用横梁型材的截面特性
按照上面的预选结果选取型材: 选用型材号:东阳B1#横明 型材抗弯强度设计值:90MPa 型材抗剪强度设计值:55MPa 型材弹性模量:E=70000MPa 绕X轴惯性矩:Ix=583850mm4 绕Y轴惯性矩:Iy=1241040mm4
绕X轴净截面抵抗矩:Wnx1=17965mm3 绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=17965mm3 绕Y轴净截面抵抗矩::Wny1=23373mm3
3
绕Y轴净截面抵抗矩::Wny2=24372mm 型材净截面面积:An=1084.056mm2 型材线密度:γg=0.02927N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚:t=2.5mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:tx=5.5mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度:ty=5mm
型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴):Sx=10972mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴):Sy=16336mm3 塑性发展系数:γx=γy=1.00
4.4 幕墙横梁的抗弯强度计算
按横梁抗弯强度计算公式,应满足:
Mx/γxWnx+My/γyWny≤fa ……6.2.4[JGJ102-2003] 上式中:
Mx:横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm);
My:横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(N·mm); Wnx:横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3);
Wny:横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3); γx,γy:塑性发展系数:
对于冷弯薄壁型钢龙骨,按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002,取1.00;
对于热轧型钢龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;
对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007,取1.00; fa:型材的抗弯强度设计值,取90MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合,则:
Mx/γxWnx+My/γyWny=281580/1.00/17965+839325/1.00/23373 =51.584MPa≤90MPa 横梁抗弯强度满足要求。
4.5 横梁的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的,所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值,挠度就满足要求:
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实际选用的型材惯性矩为: Ix=583850mm4 Iy=1241040mm4 预选值为:
Ixmin=420181.796mm4 Iymin=292915.96mm4
横梁挠度的实际计算值如下: df1=qkB4/120EIy
=1.993×19004/120/70000/1241040 =2.491mm df2=5GkB4/384EIx
=5×0.52×19004/384/70000/583850 =2.159mm df1,lim=10.556mm df2,lim=3mm
所以,横梁挠度满足规范要求。
4.6 横梁的抗剪计算
校核依据:
τmax≤τa=55MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk:风荷载作用下剪力标准值(N): Vwk=qwkB/4
=1.993×1900/4 =946.675N
(2)Vw:风荷载作用下剪力设计值(N): Vw=1.4Vwk
=1.4×946.675 =1325.345N
(3)VEk:地震作用下剪力标准值(N): VEk=qEkB/4 =0×1900/4 =0N
(4)VE:地震作用下剪力设计值(N): VE=1.3VEk =1.3×0 =0N
(5)Vx:水平总剪力(N);
Vx:横梁受水平总剪力(N): 采用Vw+0.5VE组合: Vx=Vw+0.5VE
=1325.345+0.5×0 =1325.345N
(6)Vy:垂直总剪力(N): Vy=1.2×0.0004×BH1/2
=1.2×0.0004×1900×1300/2
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=592.8N
(7)横梁剪应力校核:
τx:横梁水平方向剪应力(MPa); Vx:横梁水平总剪力(N);
Sy:横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴); Iy:横梁型材截面惯性矩(mm4);
ty:横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm); τx=VxSy/Iyty ……6.2.5[JGJ102-2003] =1325.345×16336/1241040/5 =3.489MPa 3.489MPa≤55MPa
τy:横梁垂直方向剪应力(MPa); Vy:横梁垂直总剪力(N);
Sx:横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴); Ix:横梁型材截面惯性矩(mm4);
tx:横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm); τy=VySx/Ixtx ……6.2.5[JGJ102-2003] =592.8×10972/583850/5.5 =2.025MPa 2.025MPa≤55MPa 横梁抗剪强度能满足!
5 玻璃板块的选用与校核
基本参数:
1:计算点标高:25.7m;
2:玻璃板尺寸:宽×高=B×H=1900mm×2700mm;
3:玻璃配置:中空玻璃,外片钢化玻璃6mm,内片钢化玻璃8mm; 模型简图为:
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