玻璃幕墙横梁设计计算书.docx

目 录

一、 风荷载计算 1
1. 风荷载标准值: 1
2. 风荷载设计值: 1
二、 玻璃计算 1
1. 玻璃面积: 1
2. 玻璃板块自重: 1
3. 分布水平地震作用计算: 2
4. 玻璃强度计算: 2
5. 玻璃跨中挠度计算: 3
三、 横梁计算 3
1. 选用横梁型材的截面特性: 3
2. 横梁的强度计算: 4
3. 横梁的刚度计算: 5
4. 横梁的抗剪强度计算: 6
5. 横梁的各种强度效核: 7

﹒第1页﹒

东立面30米处[产品结构]设计计算书

一、 风荷载计算
1. 风荷载标准值:
Wk: 作用在玻璃幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)
μz: 30m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2001 7.2.1)
μz=0.616×(z/10)0.44=0.998882
μf: 脉动系数 : (GB50009-2001 7.4.2-8)
μf=0.5×35(1.8×(0.22-0.16))×(z/10)-0.22=0.576451
βgz: 阵风系数 : (GB50009-2001 7.5.1-1)
βgz=к×(1+2×μf) = 1.82997
Wk=βgz×μz×μs×W0 (JGJ102-2003 5.3.2)
=1.82997×0.998882×1.2×0.45
=0.987077 kN/m2
Wk<1kN/m2,取Wk=1kN/m2
2. 风荷载设计值:
W: 风荷载设计值: kN/m2
rw : 风荷载作用效应的分项系数：1.4
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003 5.1.6条规定采用
W=rw×Wk=1.4×1=1.4kN/m2
二、 玻璃计算
1. 玻璃面积:
B: 该处玻璃幕墙分格宽: 1m
H: 该处玻璃幕墙分格高: 1m
A: 该处玻璃板块面积:
A=B×H
=1×1
=1m2
GLASSDRAWDESC:
XDrawProfile(GLASSDRAWID)
2. 玻璃板块自重:
GAK: 玻璃板块平均自重(不包括铝框):
玻璃的体积密度为: 25.6(kN/m3) (JGJ102-2003 5.3.1)
BT_L: 中空玻璃内侧玻璃厚度为: 6(mm)
BT_w: 中空玻璃外侧玻璃厚度为: 6(mm)
GAK=25.6×(Bt_L+Bt_w)/1000
=25.6×(6+6)/1000
=0.3072kN/m2

3. 分布水平地震作用计算:
αmax: 水平地震影响系数最大值:0.16
qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m2)
qEAk=βE×αmax×GAK (JGJ102-2003 5.3.4)
=5×0.16×0.3072
=0.24576kN/m2
rE: 地震作用分项系数: 1.3
qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m2)
qEA=rE×qEAk
=1.3×0.24576
=0.319488kN/m2
4. 玻璃强度计算:
选定面板材料为:6(浮法)+9+6(浮法)中空玻璃
校核依据: σ≤ｆg
q: 玻璃所受组合荷载:
a: 玻璃短边边长: 1m
b: 玻璃长边边长: 1m
ti: 中空玻璃内侧玻璃厚度为: 6(mm)
to: 中空玻璃外侧玻璃厚度为: 6(mm)
E: 玻璃弹性模量 : 72000N/mm2
m: 玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表6.1.2-1得 : 0.0442
η: 折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2
σw: 玻璃所受应力:
采用风荷载与地震荷载组合:
q=W+ψE×qEA
=1.4+0.5×0.319488
=1.55974kN/m2
荷载分配计算
qo=1.1×q×to3/(to3+ti3)
=1.1×1.55974×63/(63+63)
=0.857859
qi=q×ti3/(to3+ti3)
=1.55974×63/(63+63)
=0.779872
参数θ计算:
θo=qo×a4×109/E/to4 (JGJ102-2003 6.1.2-3)
=0.857859×14×109/72000/64
=9.19345
查表6.1.2-2 得ηo = 0.966452
θi=qi×a4×109/E/ti4
=0.779872×14×109/72000/64
=8.35768
查表6.1.2-2 得ηi = 0.973139

玻璃最大应力计算:
σwo=6×m×ηo×qo×a2×1000/to2 (JGJ102-2003 6.1.2-1)
=6×0.0442×0.966452×0.857859×12×1000/62
=6.10756N/mm2
σwi=6×m×ηi×qi×a2×1000/ti2
=6×0.0442×0.973139×0.779872×12×1000/62
=5.59074N/mm2
6.10756N/mm2≤ｆg=28N/mm2
5.59074N/mm2≤ｆg=28N/mm2
玻璃的强度满足
5. 玻璃跨中挠度计算:
校核依据: df≤dflim=a/60×1000=16.6667mm
D: 玻璃刚度(N·mm)
ν: 玻璃泊松比: 0.2
E: 玻璃弹性模量 : 72000N/mm2
te: 中空玻璃的等效厚度
te=0.95×(to3+ti3)(1/3)
=0.95×(63+63)(1/3)
=7.18155mm
D=E×te3/12/(1-ν2)
=72000×7.181553/12/(1-0.22)
=2.64561e+006N·mm
qk: 玻璃所受组合荷载:
qk=Wk
=1
=1kN/m2
μ: 挠度系数,按边长比a/b查 表6.1.3 得 : 0.00406
参数θ计算:
θ=qk×a4/E/te4 (JGJ102-2003 6.1.2-3)
=1×14/72000/7.181554×109
=5.22149
η: 折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2 得η = 0.998228
df: 玻璃在风荷载和地震荷载作用下挠度最大值
df=μ×η×qk×a4/D (JGJ102-2003 6.1.3-2)
=0.00406×1×14×0.998228/2.64561e+006×109
=1.5319mm
1.5319mm≤dflim=16.6667mm
玻璃的挠度满足
三、 横梁计算
1. 选用横梁型材的截面特性:
选定横梁材料类别: 铝-6063-T5
选用横梁型材名称: EA2606

型材强度设计值: 85.5N/mm2
型材弹性模量: E=70000N/mm2
X轴惯性矩: Ix=82.6606cm4
Y轴惯性矩: Iy=59.3855cm4
X轴上部截面矩: Wx1=21.4687cm3
X轴下部截面矩: Wx2=21.4719cm3
y轴左部截面矩: Wy1=18.8525cm3
y轴右部截面矩: Wy2=18.8525cm3
型材截面积: A=10.3523cm2
型材计算校核处壁厚: t=4mm
型材截面面积矩: Ss=13.3164cm3
塑性发展系数: γ=1.05

2. 横梁的强度计算:
横梁荷载作用简图如下:

横梁在荷载作用下的弯矩图如下:

横梁在荷载作用下的弯矩以及正应力数据如下表所示:
编号
条目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
My
0.000
-0.164
-0.328
-0.492
-0.656
-0.495
-0.236
0.024
0.284
0.543
Mz
0.000
-0.047
-0.095
-0.142
-0.190
-0.143
-0.068
0.007
0.082
0.157
σy
0.000
-8.280
-16.559
-24.839
-33.118
-25.024
-11.905
1.214
14.333
27.452
σz
0.000
-2.101
-4.203
-6.304
-8.406
-6.351
-3.022
0.308
3.638
6.968
σ
0.000
-10.381
-20.762
-31.143
-41.524
-31.375
-14.926
1.522
17.971
34.419
2
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
My
0.543
0.353
0.163
-0.028
-0.218
-0.376
-0.139
0.097
0.333
0.570
Mz
0.157
0.102
0.047
-0.008
-0.063
-0.109
-0.040
0.028
0.096
0.165
σy
27.452
17.830
8.209
-1.412
-11.033
-18.987
-7.044
4.899
16.842
28.785
σz
6.968
4.526
2.084
-0.358
-2.800
-4.819
-1.788
1.243
4.275
7.306
σ
34.419
22.356
10.293
-1.770
-13.833
-23.806
-8.832
6.142
21.117
36.091
3
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
My
0.570
0.300
0.031
-0.238
-0.508
-0.564
-0.423
-0.282
-0.141
0.000
Mz
0.165
0.087
0.009
-0.069
-0.147
-0.163
-0.122
-0.082
-0.041
0.000
σy
28.785
15.179
1.574
-12.032
-25.638
-28.516
-21.387
-14.258
-7.129
0.000
σz
7.306
3.853
0.399
-3.054
-6.507
-7.238
-5.428
-3.619
-1.809
0.000
σ
36.091
19.032
1.973
-15.086
-32.145
-35.754
-26.816
-17.877
-8.939
0.000
说明：偏移单位为m；弯矩单位为kN.m；应力单位为N/mm2。

3. 横梁的刚度计算:
横梁在荷载作用下的挠度图如下:

横梁在荷载作用下的挠度数据如下表所示:
编号
条目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
Dy
0.000
-0.211
-0.395
-0.526
-0.577
-0.537
-0.418
-0.261
-0.107
0.000
Dz
0.000
-0.068
-0.128
-0.170
-0.187
-0.174
-0.135
-0.084
-0.035
0.000
D
0.000
0.222
0.415
0.553
0.606
0.565
0.440
0.274
0.113
0.000
2
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
Dy
0.000
0.031
0.004
-0.049
-0.097
-0.111
-0.079
-0.024
0.015
0.000
Dz
0.000
0.010
0.001
-0.016
-0.031
-0.036
-0.026
-0.008
0.005
0.000
D
0.000
0.033
0.005
0.051
0.102
0.117
0.083
0.025
0.016
0.000
3
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
Dy
0.000
-0.094
-0.238
-0.386
-0.495
-0.526
-0.475
-0.355
-0.189
0.000
Dz
0.000
-0.030
-0.077
-0.125
-0.160
-0.170
-0.154
-0.115
-0.061
0.000
D
0.000
0.099
0.250
0.406
0.521
0.553
0.499
0.373
0.199
0.000
说明：偏移单位为m；挠度单位为mm。

4. 横梁的抗剪强度计算:
横梁在荷载作用下的剪力图如下:

横梁在荷载作用下的剪力以及剪应力数据如下表所示:
编号
条目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
Qy
1.457
1.457
1.457
1.457
1.457
-2.308
-2.308
-2.308
-2.308
-2.308
Qz
0.421
0.421
0.421
0.421
0.421
-0.667
-0.667
-0.667
-0.667
-0.667
τy
8.167
8.167
8.167
8.167
8.167
-12.940
-12.940
-12.940
-12.940
-12.940
τz
1.696
1.696
1.696
1.696
1.696
-2.687
-2.687
-2.687
-2.687
-2.687
τ
8.341
8.341
8.341
8.341
8.341
13.217
13.217
13.217
13.217
13.217
2
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
Qy
1.693
1.693
1.693
1.693
1.693
-2.101
-2.101
-2.101
-2.101
-2.101
Qz
0.489
0.489
0.489
0.489
0.489
-0.607
-0.607
-0.607
-0.607
-0.607
τy
9.490
9.490
9.490
9.490
9.490
-11.781
-11.781
-11.781
-11.781
-11.781
τz
1.971
1.971
1.971
1.971
1.971
-2.447
-2.447
-2.447
-2.447
-2.447
τ
9.693
9.693
9.693
9.693
9.693
12.032
12.032
12.032
12.032
12.032
3
偏移
0.000
0.112
0.225
0.338
0.450
0.550
0.662
0.775
0.887
1.000
Qy
2.394
2.394
2.394
2.394
2.394
-1.254
-1.254
-1.254
-1.254
-1.254
Qz
0.692
0.692
0.692
0.692
0.692
-0.363
-0.363
-0.363
-0.363
-0.363
τy
13.421
13.421
13.421
13.421
13.421
-7.032
-7.032
-7.032
-7.032
-7.032
τz
2.787
2.787
2.787
2.787
2.787
-1.460
-1.460
-1.460
-1.460
-1.460
τ
13.707
13.707
13.707
13.707
13.707
7.182
7.182
7.182
7.182
7.182
说明：偏移单位为m；剪力单位为kN；剪应力单位为N/mm2。

5. 横梁的各种强度效核:
横梁在各种荷载组和作用下的强度效核表格如下:
编号
长度(m)
σ(N/mm2)
τ(N/mm2)
D(mm)
最大值
位置(m)
最大值
位置(m)
最大值
位置(m)
D/Len
1
1.000
43.255
0.469
13.217
0.469
0.606
0.450
0.00020
2
1.000
36.091
2.000
12.032
1.547
0.117
1.538
0.00004
3
1.000
39.727
2.500
13.707
2.000
0.553
2.538
0.00018
说明：强度验算不合格的数据以红色标明

横梁正应力强度满足要求
横梁抗剪强度满足要求
横梁挠度满足要求
﹒第8页﹒