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玻璃幕墙结构计算(一)
发布日期:2020-06-30   点击量:983   作者:水晶双环杯   文章来源:www.chuangxinmug.com

前言

随着建筑业的发展,玻璃幕墙得到了广泛的应用。《玻璃幕墙工程技术规范》 (JGJ 102-2003)修订版的发布标志着中国幕墙行业技术标准的一个新台阶。本文旨在帮助幕墙行业的工程技术人员理解和应用本规范,确保幕墙结构的安全性和可靠性。本文包括结构设计的基本原则、幕墙的荷载和作用、玻璃计算、结构胶计算、梁计算、柱计算、连接计算等。

2.结构设计的基本规定

2.1幕墙结构设计方法

幕墙结构计算采用基于概率论的极限状态设计方法,计算采用分项系数设计表达式。极限状态包括两种类型:

A.极限承载力状态:主要指强度破坏和稳定性丧失。

B.正常使用极限状态:主要指影响正常使用或外观的变形。

2.2设计检查的基本流程

设计检查的基本过程包括以下三个步骤:

A.根据负荷和功能计算的实际情况。

B.根据组件上的负载和作用,计算负载效果和组合。

C.根据验算公式进行设计验算。

2.3检查公式

2.3.1承载力计算:

SR

根据基本组合的设计值,荷载效应可以是内力或应力。

专门针对幕墙组件:

S=gSgk wwSwk eeSek

其中:

SGK永久荷载效应的标准值;

SWK-风荷载效应的标准值;

SEK地震作用效应的标准值;

g-永久荷载分项系数,取g=1.2;

w-风荷载分项系数,取w=1.4;

e地震作用的分项系数,取e=1.3;

w-风荷载组合系数,w=1.0;

e-地震作用组合系数,e=0.5。

r:抗力设计值,可以是构件的承载力设计值或强度设计值。

(1)如果已知承载力设计值或强度设计值,可以直接引用。参见《玻璃幕墙工程技术规范(JGJ 102-2003)》 P20 5.2“材料的机械性能”。

(2)如果承载力标准值或强度标准值已知,则承载力设计值或强度设计值应通过除以材料分项系数K2获得,例如,如下:

石材,已知其抗弯强度平均FGM=8兆帕,其抗弯强度设计值FG1=FGM/K2=FGM/2.15=3.72(兆帕);锚栓,称为其极限抗拉强度为50kN,其?估杓浦礔=50/K2=50/2=50/2=25(kN)。

不同材料的材料分系数K1由它们的总安全系数K和载荷分系数K2决定。数学关系是K=K1K2。不同材料的总安全系数K的例子如下:石头K=3,连接K=2.8,玻璃K=2.5。起主要控制作用的风荷载的荷载分项系数k1为1.4。因此,它可以转换为:材料分系数K2=K/K1=3/1.4=2.15,连接材料分系数K2=K/K1=2.8/1.4=2,玻璃材料分系数K2=K/K1=2.5/1.4=1.785。

2.3.2挠度检查

dfdf?lim

Df:构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下的挠度值。

df?Lim:构件挠度极限。

在钢结构计算中,挠度计算应考虑不同影响的组合。然而,在幕墙计算中,为了简化起见,风荷载或永久荷载标准值下的挠度必须单独计算,而不考虑不同效应的组合。

具体到以下幕墙构件:

铝横梁和柱:df?Lim=l/180,l是支点之间的距离。

钢梁和柱:df?Lim=l/250,l是支点之间的距离。

四面支撑玻璃:df?Lim=短边长度/60

四点支撑玻璃:df?Lim=支撑点之间的长边长度/60

玻璃肋在相对侧支撑玻璃:df?Lim=跨度/60

玻璃肋:df?Lim=计算跨度/200

3.荷载及其对幕墙的影响

3.1永久荷载

永久载荷是重力载荷,根据重力密度和材料的具体尺寸计算得出。

例如,计算6个0.76PVB 6(mm)钢化夹层玻璃的永久荷载标准值:

qgk 0=t0g/1000=1225.6/1000=0.307(KPa)

其中:

T0-玻璃板的总厚度,T0=12(mm);

g-玻璃重力密度,g=25.6(kn/m3)。

如果考虑玻璃上铝结合框架的重量,假设铝结合框架的重量为玻璃重量的20%,玻璃和铝框架的永久荷载标准值为:

qgk=(1 20%)qgk 0=(1 20%)0.307=0.368(千帕)

3.2风荷载

幕墙风荷载标准值应按下式计算,不应小于1.0千帕

wk=gzszw0

其中:

WK风荷载标准值;

Gz-阵风系数,根据幕墙离地高度、地面粗糙度查表;

s-风荷载体型系数;

对于负压区的墙面,取-1.2(外部压力-1.0,内部压力-0.2)

对于负压区的拐角边缘,取-2.0(外部压力-1.8,然后内部压力-0.2)

对于遮阳篷,取-2.0

z-风压高度变异系数,根据幕墙离地高度、地面粗糙度查表;

W0-基本风压,取50年基本风压。

例如,已知w0=0.75kPa千帕,地面粗糙度为丙类,幕墙最大80米,因此计算墙面风荷载标准值:

wk=gzszw 0=1.641.21.5380.75=2.27(千帕)

3.3地震作用

垂直于玻璃幕墙平面的地震作用水平特征值计算如下:

qek=emaxGk/A

日期归档2020年06月 2020年02月 2020年01月 2019年12月 2019年11月 2019年10月 2019年09月

 

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