1. 荷載計算:
(1)風荷載均布線荷載設計值(矩形分布)計算
qw: 風荷載均布線荷載設計值(kN/m)
W: 風荷載設計值: 2.536kN/m2
B: 幕墻分格寬: 1.200m
qw=W×B
=2.536×1.200
=3.044 kN/m
(2)地震荷載計算
qEA: 地震作用設計值(KN/m2):
GAk: 玻璃幕墻構件(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準值:
qEAk: 垂直于幕墻平面的均布水平地震作用標準值 (kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAk
=5×0.160×500.000/1000
=0.400 kN/m2
γE: 幕墻地震作用分項系數: 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計值(矩形分布)
qE=qEA×B
=0.520×1.200
=0.624 kN/m
(3)立柱彎矩:
Mw: 風荷載作用下立柱彎矩(kN.m)
qw: 風荷載均布線荷載設計值: 3.044(kN/m)
Hsjcg: 立柱計算跨度: 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: 幕墻立柱在風荷載和地震作用下產生彎矩(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: XC1\F120X60X4
選用的立柱材料牌號:Q235 d<=16
型材強度設計值: 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
立柱型材計算剪應力處以上(或下)截面對中和軸的面積矩: Ss=26.836cm3
塑性發展系數: γ=1.00
3. 幕墻立柱的強度計算:
校核依據: N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=215.0N/mm2(拉彎構件)
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: 立柱受力設計值:
rG: 結構自重分項系數: 1.2
N=1.2×Nk
=1.2×2.160
=2.592kN
σ: 立柱計算強度(N/mm2)(立柱為拉彎構件)
N: 立柱受力設計值: 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: 塑性發展系數: 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
立柱強度可以滿足
4. 幕墻立柱的剛度計算:
校核依據: 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(支點間的距離)比值:
L: 立柱計算跨度: 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時此值為30)
撓度可以滿足要求！
5. 立柱抗剪計算:
校核依據: τmax≤[τ]=125.0N/mm2
(1)Qwk: 風荷載作用下剪力標準值(kN)
Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
=1.812×3.600×1.200/2
=3.914kN
(2)Qw: 風荷載作用下剪力設計值(kN)
Qw=1.4×Qwk
=1.4×3.914
=5.479kN
(3)QEk: 地震作用下剪力標準值(kN)
QEk=qEAk×Hsjcg×B/2
=0.400×3.600×1.200/2
=0.864kN
(4)QE: 地震作用下剪力設計值(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)立柱剪應力:
τ: 立柱剪應力:
Ss: 立柱型材計算剪應力處以上(或下)截面對中和軸的面積矩: 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
立柱抗剪強度可以滿足
六、立柱與主結構連接
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構連接螺栓為:不銹鋼螺栓 C1組 50級
L_L:連接螺栓抗拉強度:230N/mm2
L_J:連接螺栓抗剪強度:175N/mm2
采用SG+SW+0.5SE組合
N1wk: 連接處風荷載總值(N):
N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
=1.812×1.200×3.600×1000
=7827.8N
連接處風荷載設計值(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: 連接處地震作用設計值(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: 連接處自重總值設計值(N):
N2k=500×B×Hsjcg
=500×1.200×3.600
=2160.0N
N2: 連接處自重總值設計值(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，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目: 2
t: 立柱壁厚: 4.0mm
XC_y: 立柱局部承壓強度: 305.0N/mm2
Ncbl=D2×t×2×XC_y
=12.000×4.0×2×305.0
=29280.0N
Num1: 立柱與建筑物主結構連接的螺栓個數:
計算時應取螺栓受剪承載力和立柱型材承壓承載力設計值中的較小者計算螺栓個數。
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
取2個
根據選擇的螺栓數目，計算螺栓的受剪承載能力Nvb=58977.6N
根據選擇的螺栓數目，計算立柱型材承壓承載能力Ncbl=58560.0N
Nvb=58977.6N > 12357.1N
Ncbl=58560.0N > 12357.1N
強度可以滿足
角碼抗承壓能力計算:
角碼材料牌號:Q235鋼 ( C級螺栓)
Lct2: 角碼壁厚: 6.0mm
Jy: 熱軋鋼角碼承壓強度: 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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