5.1 玻璃板块荷载计算:
(1)外片玻璃荷载计算:
t1:外片玻璃厚度(mm); t2:内片玻璃厚度(mm);
wk:作用在板块上的风荷载标准值(MPa);
GAk1:外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa); qEAk1:外片玻璃地震作用标准值(MPa); γg1:外片玻璃的体积密度(N/mm3);
wk1:分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa); qk1:分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa); q1:分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa); GAk1=γg1t1
=0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk1=βEαmaxGAk1
=5×0×0.000154 =0MPa
wk1=1.1wkt13/(t13+t23)
=1.1×0.001195×63/(63+83) =0.00039MPa qk1=wk1+0.5qEAk1
=0.00039+0.5×0 =0.00039MPa
q1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1
=1.4×0.00039+0.5×1.3×0 =0.000546MPa (2)内片玻璃荷载计算:
t1:外片玻璃厚度(mm); t2:内片玻璃厚度(mm);
wk:作用在板块上的风荷载标准值(MPa);
GAk2:内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa) qEAk2:内片玻璃地震作用标准值(MPa) γg2:内片玻璃的体积密度(N/mm3);
wk2:分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa); qk2:分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa); q2:分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa); GAk2=γg2t2
=0.0000256×8 =0.000205MPa qEAk2=βEαmaxGAk2
=5×0×0.000205 =0MPa
wk2=wkt23/(t13+t23)
=0.001195×83/(63+83)
16
=0.00084MPa qk2=wk2+0.5qEAk2
=0.00084+0.5×0 =0.00084MPa
q2=1.4wk2+0.5×1.3qEAk2
=1.4×0.00084+0.5×1.3×0 =0.001176MPa
(3)玻璃板块整体荷载组合计算:
用于强度计算时,采用Sw+0.5SE设计值组合: ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3(qEAk1+qEAk2)
=1.4×0.001195+0.5×1.3×(0+0) =0.001673MPa
用于挠度计算时,采用Sw标准值: ……5.4.1[JGJ102-2003] wk=0.001195MPa
5.2 玻璃的强度计算:
校核依据:σ≤[fg] (1)外片校核:
θ1:外片玻璃的计算参数; η1:外片玻璃的折减系数;
qk1:作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa); a:分格短边长度(mm); E:玻璃的弹性模量(MPa); t1:外片玻璃厚度(mm);
θ1=qk1a4/Et14 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.00039×19004/72000/64 =54.468
按系数θ1,查表6.1.2-2[JGJ102-2003],η1=0.797;
σ1:外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa); q1:作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa); a:玻璃短边边长(mm); b:玻璃长边边长(mm); t1:外片玻璃厚度(mm);
m1:外片玻璃弯矩系数, 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m1=0.0738; σ1=6m1q1a2η1/t12 ……6.1.2[JGJ102-2003]
22
=6×0.0738×0.000546×1900×0.797/6 =19.322MPa
19.322MPa≤fg1=84MPa(钢化玻璃) 外片玻璃的强度满足要求! (2)内片校核:
θ2:内片玻璃的计算参数; η2:内片玻璃的折减系数;
qk2:作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa); a:分格短边长度(mm); E:玻璃的弹性模量(MPa);
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t2:内片玻璃厚度(mm);
θ2=qk2a4/Et24 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.00084×19004/72000/84 =37.119
按系数θ2,查表6.1.2-2[JGJ102-2003],η2=0.852
σ2:内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa); q2:作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa); a:玻璃短边边长(mm); b:玻璃长边边长(mm); t2:内片玻璃厚度(mm);
m2:内片玻璃弯矩系数, 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m2=0.0738; σ2=6m2q2a2η2/t22 ……6.1.2[JGJ102-2003]
22
=6×0.0738×0.001176×1900×0.852/8 =25.025MPa
25.025MPa≤fg2=84MPa(钢化玻璃) 内片玻璃的强度满足要求!
5.3 玻璃最大挠度校核:
校核依据:
df=ημwka4/D≤df,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中:
df:玻璃板挠度计算值(mm); η:玻璃挠度的折减系数;
μ:玻璃挠度系数,按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.00722; wk:风荷载标准值(MPa)
a:玻璃板块短边尺寸(mm); D:玻璃的弯曲刚度(N·mm);
df,lim:许用挠度,取短边长的1/60,为31.667mm; 其中:
D=Ete3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中:
E:玻璃的弹性模量(MPa); te:玻璃的等效厚度(mm); υ:玻璃材料泊松比,为0.2;
te=0.95×(t13+t23)1/3 ……6.1.5-3[JGJ102-2003]
331/3
=0.95×(6+8) =8.546mm
D=Ete3/(12(1-υ2))
=72000×8.5463/(12×(1-0.22)) =3900934.721N·mm
θ:玻璃板块的计算参数;
θ=wka4/Ete4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.001195×19004/72000/8.5464 =40.551
按参数θ,查表6.1.2-2[JGJ102-2003],η=0.838
18
df=ημwka4/D
=0.838×0.00722×0.001195×19004/3900934.721 =24.154mm
24.154mm≤df,lim=31.667mm(中空玻璃) 玻璃挠度能满足要求!
6 连接件计算
基本参数:
1:计算点标高:25.7m;
2:立柱计算间距:B1=1900mm;
3:横梁计算分格尺寸:宽×高=B×H=1900mm×2000mm;
4:幕墙立柱跨度:L=5000mm,短跨L1=430mm,长跨L2=4570mm; 5:板块配置:中空玻璃;
6:龙骨材质:立柱为:6063-T6;横梁为:6063-T5; 7:立柱与主体连接钢角码壁厚:8mm; 8:立柱与主体连接螺栓公称直径:12mm; 9:立柱与横梁连接处钢角码厚度:5mm; 10:横梁与角码连接螺栓公称直径:6mm; 11:立柱与角码连接螺栓公称直径:6mm; 12:立柱受力模型:双跨; 13:连接形式:
立柱与主体:螺栓连接 横梁与立柱:螺栓连接;
因为B≤H,所以本处幕墙横梁按三角形荷载模型进行设计计算:
6.1 横梁与角码间连接
(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按三角形分布): Vw=1.4wkB2/4
=1.4×0.001049×19002/4 =1325.412N
(2)地震作用下横梁剪力标准值(按三角形分布): VEk=βEαmaxGk/A×B2/4
=5.0×0×0.0004×19002/4 =0N
(3)地震作用下横梁剪力设计值: VE=1.3VEk =1.3×0 =0N
(4)连接部位总剪力N1: 采用Sw+0.5SE组合: N1=Vw+0.5VE
=1325.412+0.5×0
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=1325.412N (5)连接螺栓计算:
Nv1b:螺栓受剪承载能力设计值(N); nv1:剪切面数:取1; d:螺栓杆直径:6mm;
fv1b:螺栓连接的抗剪强度设计值,对奥氏体不锈钢(A50)取175MPa; Nv1b=nv1πd2fv1b/4
=1×3.14×62×175/4 =4945.5N
Nnum1:螺栓个数: Nnum1=N1/Nv1b
=1325.412/4945.5
=0.268个 实际取2个 (6)连接部位横梁型材壁承压能力计算:
Nc1:连接部位幕墙横梁型材壁承压能力设计值(N); Nnum1:横梁与角码连接螺栓数量:2个; d:螺栓公称直径:6mm;
t1:连接部位横梁壁厚:2.5mm;
fc1:型材承压强度设计值,对6063-T5取185MPa; Nc1=Nnum1dt1fc1
=2×6×2.5×185 =5550N
5550N≥1325.412N 强度可以满足!
6.2 角码与立柱连接
(1)自重荷载计算:
N2k:自重荷载标准值(N): B:横梁宽度(mm);
Hg:横梁受自重荷载分格高(mm); N2k=0.0004×B×Hg/2
=0.0004×1900×1300/2 =494N
N2:自重荷载(N): N2=1.2×N2k =1.2×494 =592.8N
(2)连接处组合荷载N: 采用SG+Sw+0.5SE N=(N12+N22)1/2
=(1325.4122+592.82)0.5 =1451.94N
(3)连接处螺栓强度计算:
Nv2b:螺栓受剪承载能力设计值(N); nv2:剪切面数:取1;
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