1. 荷载计算:
(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算
qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m)
W: 风荷载设计值: 2.536kN/m2
B: 幕墙分格宽: 1.200m
qw=W×B
=2.536×1.200
=3.044 kN/m
(2)地震荷载计算
qEA: 地震作用设计值(KN/m2):
GAk: 玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重: 500N/m2
垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
qEAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAk
=5×0.160×500.000/1000
=0.400 kN/m2
γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.400
=0.520 kN/m2
qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)
qE=qEA×B
=0.520×1.200
=0.624 kN/m
(3)立柱弯矩
Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)
qw: 风荷载均布线荷载设计值: 3.044(kN/m)
Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.600m
Mw=qw×Hsjcg2/8
=3.044×3.6002/8
=4.932 kN·m
ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):
ME=qE×Hsjcg2/8
=0.624×3.6002/8
=1.011kN·m
M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)
采用SW+0.5SE组合
M=Mw+0.5×ME
=4.932+0.5×1.011
=5.437kN·m
2. 选用立柱型材的截面特性:
立柱型材号: XC1\F120X60X4
选用的立柱材料牌号:Q235 d<=16
型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2
型材弹性模量: E=2.10×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=251.921cm4
Y轴惯性矩: Iy=84.283cm4
立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn=41.897cm3
立柱型材净截面积: An=13.708cm2
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm
立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: Ss=26.836cm3
塑性发展系数: γ=1.00
3. 幕墙立柱的强度计算:
校核依据: N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=215.0N/mm2(拉弯构件)
B: 幕墙分格宽: 1.200m
GAk: 幕墙自重: 500N/m2
幕墙自重线荷载:
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: 立柱受力设计值:
rG: 结构自重分项系数: 1.2
N=1.2×Nk
=1.2×2.160
=2.592kN
σ: 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)
N: 立柱受力设计值: 2.592kN
An: 立柱型材净截面面积: 13.708cm2
M: 立柱弯矩: 5.437kN·m
Wn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 41.897cm3
γ: 塑性发展系数: 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
立柱强度可以满足
4. 幕墙立柱的刚度计算:
校核依据: df≤L/250
df: 立柱最大挠度
Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值:
L: 立柱计算跨度: 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时此值为30)
挠度可以满足要求！
5. 立柱抗剪计算:
校核依据: τmax≤[τ]=125.0N/mm2
(1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN)
Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
=1.812×3.600×1.200/2
=3.914kN
(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN)
Qw=1.4×Qwk
=1.4×3.914
=5.479kN
(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN)
QEk=qEAk×Hsjcg×B/2
=0.400×3.600×1.200/2
=0.864kN
(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN)
QE=1.3×QEk
=1.3×0.864
=1.123kN
(5)Q: 立柱所受剪力:
采用Qw+0.5QE组合
Q=Qw+0.5×QE
=5.479+0.5×1.123
=6.041kN
(6)立柱剪应力:
τ: 立柱剪应力:
Ss: 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: 26.836cm3
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm
Ix: 立柱型材截面惯性矩: 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
立柱抗剪强度可以满足
六、立柱与主结构连接
Lct2: 连接处热轧钢角码壁厚: 6.0mm
Jy: 连接处热轧钢角码承压强度: 305.0N/mm2
D2: 连接螺栓公称直径: 12.0mm
D0: 连接螺栓有效直径: 10.4mm
选择的立柱与主体结构连接螺栓为:不锈钢螺栓 C1组 50级
L_L:连接螺栓抗拉强度:230N/mm2
L_J:连接螺栓抗剪强度:175N/mm2
采用SG+SW+0.5SE组合
N1wk: 连接处风荷载总值(N):
N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
=1.812×1.200×3.600×1000
=7827.8N
连接处风荷载设计值(N) :
N1w=1.4×N1wk
=1.4×7827.8
=10959.0N
N1Ek: 连接处地震作用(N):
N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000
=0.400×1.200×3.600×1000
=1728.0N
N1E: 连接处地震作用设计值(N):
N1E=1.3×N1Ek
=1.3×1728.0
=2246.4N
N1: 连接处水平总力(N):
N1=N1w+0.5×N1E
=10959.0+0.5×2246.4
=12082.2N
N2: 连接处自重总值设计值(N):
N2k=500×B×Hsjcg
=500×1.200×3.600
=2160.0N
N2: 连接处自重总值设计值(N):
N2=1.2×N2k
=1.2×2160.0
=2592.0N
N: 连接处总合力(N):
N=(N12+N22)0.5
=(12082.1762+2592.0002)0.5
=12357.1N
Nvb: 螺栓的受剪承载能力:
Nv: 螺栓受剪面数目: 2
Nvb=2×π×D02×L_J/4
=2×3.14×10.3602×175/4
=29488.8N
立柱型材种类: Q235 d<=16
Ncbl: 用一颗螺栓时，立柱型材壁抗承压能力(N):
D2: 连接螺栓直径: 12.000mm
Nv: 连接处立柱承压面数目: 2
t: 立柱壁厚: 4.0mm
XC_y: 立柱局部承压强度: 305.0N/mm2
Ncbl=D2×t×2×XC_y
=12.000×4.0×2×305.0
=29280.0N
Num1: 立柱与建筑物主结构连接的螺栓个数:
计算时应取螺栓受剪承载力和立柱型材承压承载力设计值中的较小者计算螺栓个数。
螺栓的受剪承载能力Nvb=29488.8N大于立柱型材承压承载力Ncbl=29280.0N
Num1=N/Ncbl
=12357.081/29280.000
=1个
取2个
根据选择的螺栓数目，计算螺栓的受剪承载能力Nvb=58977.6N
根据选择的螺栓数目，计算立柱型材承压承载能力Ncbl=58560.0N
Nvb=58977.6N > 12357.1N
Ncbl=58560.0N > 12357.1N
强度可以满足
角码抗承压能力计算:
角码材料牌号:Q235钢 ( C级螺栓)
Lct2: 角码壁厚: 6.0mm
Jy: 热轧钢角码承压强度: 305.000N/mm2
Ncbg: 钢角码型材壁抗承压能力(N):
Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1
=12.000×2×305×6.000×2.000
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