安置房建设工程项目大门幕墙工程石材幕墙计算书--总跨5400短跨150100X50X4钢矩管主龙骨.docx
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1、白莲池、一里塘安置房建设工程工程大门幕墙工程石材幕墙计算书总跨5400,短跨150, 100X50X4钢矩管主龙骨风荷载:Y w: 1.4;地震作用:YE: 1.3;进行挠度计算时;重力荷载:Y G: 1.0;风荷载:Y w: 1.0;地震作用:可不做组合考虑;上式中,风荷载的组合系数力w为1.0;地震作用的组合系数小e为0.5;4幕墙立柱计算基本参数:1:计算点标高:10m;2:力学模型:双跨梁;3:立柱跨度:L=5400mm;其中短跨长Li=150mm;长跨长 L2=5250mm;4:立柱左分格宽:950mm;立柱右分格宽:950mm;5:立柱计算间距:B=950mm;6:板块配置:石材;
2、7:立柱材质:Q235;8:安装方式:偏心受拉;本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算,受力模型如下:剪力图(V)4.1立柱型材选材计算(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布):qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm); wk:风荷载标准值(MPa);B:幕墙立柱计算间距(mm);Qwk=WkB=0.001 X950=0.95N/mmqw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);C|w=1 .4C|wk=1.33N/mm水平地震作用线荷载集度(按矩形分布):qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa);Be:动力放大系数,取5.0;a max:水平地震影响系数最
3、大值,取0.08;Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N),(含面板和框架);A:幕墙平面面积(mm2);qEAk= B E a maxG/A5.3.4JGJ102-2003=0.00044MPaqEk:水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm);B:幕墙立柱计算间距(mm);qEk=qEAkB=0.00044X950=0.418N/mmqE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);qE=1.3qEk=0.543N/mm幕墙受荷载集度组合:用于强度计算时,采用Sw+0.5Se设计值组合:5.4.1 JGJ102-2003q=qw+0.5qE=1.602N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值: 5.
4、4.1 JGJ102-2003C|k=qwk=0.95N/mm求支座反力R及最大弯矩:由双跨梁弯矩图可知,两支点0, 2处弯矩为零,中支点弯矩最大为Mi,而在均布荷 载作用下,最大挠度在长跨内出现。Mi:中支座弯矩(N mm);Ri:中支座反力(N);Mi=-q(Li3+L23)/8L=-1.602 X (1503+52503)/8/5400=-5366199.375N mmRi=qLi/2-Mi/Li+qL2/2-Mi/L2=1.602 X150/2-(-5366199.375/150)+1.602 X 5250/2-(-5366199.375/5250)=41122.196N2确定材料的截
5、面参数截面的型材惯性矩要求:k2=0ki=4Mi/(qL22)=4 X 5366199.375/(1.602 X 52502)=0.486查建筑结构静力计算手册第二版表3-9附注说明:xo=A/4+2R1/3cos( 0 +240)其中:A=2+ki-k2=2.486R=(A/4)2-ki/2)3/2=0.054e =1/3arccos(A3-12kiA-8(1-2ki-k2)/64R)=26.44xo=A/4+2R1/3cos( 0 +240)=2.486/4+2 X 0.0541/3cos(26.44+240)=0.575入=xo(1 -2ki +3ki xo-2xo2-ki xo2+xo
6、3)=0.1349代入 df,lim=入 qkL24/24Elxmin上式中:qk:风荷载线荷载集度标准值(N/mm);L2:长跨长度(mm);E:型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa;Ixmin:材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm,);dtjim:按规范要求,立柱的挠度限值(mm);关于幕墙龙骨挠度限值问题,由于目前JGJ133-2001 JGJ102-2003 JGJ336- 2016、GB/T21086-2007等多部规范同时作用,这些规范制定年限跨度很大,限于规范制 定时的上位法以及当时的行业情况不同,这些规范对幕墙龙骨的挠度要求各有不同,具体 要求分别如下:I ,
7、按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001:当跨度W7.5m时:铝型材取跨度的1/180且不大于20mm,钢型材取跨度的1/300 且不大于15mm;当跨度7.5m时:取跨度的1/500;II .按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003:对铝型材取跨度的1/180,钢型材取跨度的1/250;III .按人造板材幕墙工程技术规范JGJ336-2016:当跨度W4500mm时、挠度限值为跨度的1/180;当4500mmV跨度W7000mm时,挠度限值为跨度的1/250+7;当跨度7000mm时,挠度限值为跨度的1/200;M按建筑幕墙GB/T21086-2007:对铝型材取跨度的1/1
8、80,钢型材取跨度的1/250;对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙:当跨距W4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm;当跨距4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;(其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制)外表上看上述规范应用范围各有不同,但是实际上这些幕墙形式的龙骨受力并无区 别,JGJ133及JGJ102也在按JGJ336进行修订。按不同规范中对相同事物的规定,应 以最新规定为准的原那么:理论上无论是哪种幕墙,其龙骨挠度限值均应以最新的JGJ336- 2016的要求(与待公布的新JGJ133及新102规范要求是相同的)来执行,结合本工程 实际情况,对本例中的挠度限值按JGJ336-2016
9、取:相对挠度限值为:L2/250+7=5250/250+7=28实际挠度限值为:df,iim=28mm代入上式:lxmin=入 qkL24/24Edf,lim=0.1349 X 0.95 X 52504/24/206000/28=703292.968mm4截面的型材抵抗矩要求:Wnx:立柱净截面抵抗矩预选值(mm%Mx:弯矩组合设计值即Mi(N - mm);Y:塑性开展系数:对于冷弯薄壁型钢龙骨,按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002,取 1.00;对于热轧型钢龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;对于铝合金龙骨,按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007,
10、取1.00;fs :型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取215;Wnx=Mx/ Y fs=5366199.375/1.05/215 =23770.54mm34. 3选用立柱型材的截面特性按上一项计算结果选用型材号:钢管100X50X4型材的抗弯强度设计值:215MPa型材的抗剪强度设计值:TS=l25MPa型材弹性模量:E=206000MPa绕X轴惯性矩:lx=1441300mm4绕丫轴惯性矩:ly=473700mm4绕X轴净截面抵抗矩:Wnxi=28830mm3绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=28830mm3型材净截面面积:An=1136mm2型材线密度:yg=0.089176N/mm型
11、材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:t=8mm型材受力面对中性轴的面积矩:Sx=18060mm3塑性开展系数:Y=1.054. 4立柱的抗弯强度计算立柱轴向拉力设计值:Nk:立柱轴向拉力标准值(N);qGAk:幕墙单位面积的自重标准值(MPa);A:立柱单元的面积(mm,B:幕墙立柱计算间距(mm);L:立柱跨度(mm);Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0011 X 950 X 5400=5643NN:立柱轴向拉力设计值(N);N=1.2Nk=1.2X5643=6771.6N抗弯强度校核:按双跨梁(受拉)立柱强度公式,应满足:N/An+Mx/ y Wnxfs6.3.7JGJ102-2003上
12、式中:N:立柱轴力设计值(N);Mx:立柱弯矩设计殖(N mm);An:立柱净截面面积(mm?);Wnx:在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm,Y:塑性开展系数:对于冷弯薄壁型钢龙骨,按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002,取1.00;对于热轧型钢龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;对于铝合金龙骨,按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007,取1.00;fs:型材的抗弯强度设计值,取215MPa;那么:N/An+Mx/ Y Wnx=6771.6/1136+5366199.375/1.05/28830=183.23MPaH,所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学
13、模型进行设计计算,受力模型如下:BBO弯矩图(M)剪力图(V)q (N/nun)梯形荷载简支梁受力模型5.1横梁型材选材计算横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布): qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm); Wk:风荷载标准值(MPa);H:幕墙横梁计算间距(mm);qwk=WkH=0.001 X600=0.6N/mmqw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);C|w=1 .4C|wk=1.4X0,6=0.84N/mm垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分布): qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa);Be:动力放大系数,取5.0;a ma
14、x:水平地震影响系数最大值,取0.08;Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N),(主要指面板组件);A:幕墙平面面积(mm?);qEAk= B E Q maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003=5.0X0.08X0.001 =0.0004MPaqEk:横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm);H:幕墙横梁计算间距(mm);qEk=qEAkH=0.0004X600=0.24N/mmqE:横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);qE=1.3qEk=0.312N/mm幕墙横梁受荷载集度组合:用于强度计算时,采用Sw+0.5Se组合设计值:5.4.1 JGJ102-2003q=qw
15、+0.5qE=0.996N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值:5.4.1 JGJ102-2003qk=Qwk=0.6N/mm横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布):My:横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N mm);Mw:风荷载作用下横梁产生的弯矩(N mm);Me:地震作用下横梁产生的弯矩(N mm);B:横梁跨度(mm);H:幕墙横梁计算间距(mm);采用 Sw+0.5Se 组合:-5.4.1 JGJ102-2003Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24ME=qEB2(3-(H/B)2)/24My=Mw+0.5Me=qB2(3-(H/B)2)/24=0.996 X 95
16、02 X (3-(600/950产)/24=97421.25N mm横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布):Gk:横梁自重线荷载标准值(N/mm);Hi:横梁自重荷载作用高度(mm),对挂式结构取横梁下分格高,对非挂式结构取横 梁上分格高;Gk=0.001 XHi=0.001 X600=0.6N/mmG:横梁自重线荷载设计值(N/mm);G=1.2Gk=0.72N/mmMx:横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N mm);B:横梁跨度(mm);Mx=GB2/8=0.72X9502/8=81225N mm5. 2确定材料的截面参数横梁抵抗矩预选:Wnx:绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm,W
17、ny:绕Y方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3);Mx:横梁在自重荷载作用下的弯矩(N mm);My:风荷载及地震作用弯矩组合值(N mm);Yx, Yy:塑性开展系数:对于冷弯薄壁型钢龙骨,按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002,取 1.00;对于热轧型钢龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;对于铝合金龙骨,按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007,均取1.00;fs:型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取215;按下面公式计算:Wnx=Mx/ Y xfs=81225/1.05/215=359.801 mm3Wny=My/ 丫 yfs=97421.25
18、/1.05/215=431.545mm3横梁惯性矩预选:chjim:按规范要求,横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm);df2,iim:按规范要求,横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm);B:横梁跨度(mm);不同的幕墙规范对横梁的挠度限值要求与立柱是相同的,悬臂构件跨度按其挑出长度 2倍取值; 此外:GB/T 21086-2007的要求自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500,并 且不应大于3mm;JGJ336-2016中第那么要求自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/250,且 无绝对挠度要求;按不同规范中对相同事物的规定,应以最新规定为准的原那么:理论上无论是哪种幕 墙,
19、其龙骨挠度限值均应以最新的JGJ336-2016的要求(与待公布的新JGJ133及新102 规范要求是相同的)来执行;结合本工程的实际情况,按JGJ336-2016取:本工程的挠度限值取值为:dfi,iim=B/180=5.278mmdf2,iim=B/250=3.8mmqk:风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm);E:型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa;lymin:绕Y轴最小惯性矩(mm,);B:横梁跨度(mm);dfijim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Elymin(受风荷载与地震作用的挠度计算)lymin=qkB4(25/8-5(
20、H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edfi,iim=0.6 X 9504(25/8-5(600/2/950)2+2(600/2/950)4)/240/206000/5.278=4956.016mm4Gk:横梁自重线荷载标准值(N/mm);Ixmin:绕X轴最小惯性矩(mm,);df2,lim=5GkB4/384Elxmin(自重作用下产生的挠度计算)lxmin=5GkB4/384Edf2,lim=5 X 0.6 X 9504/384/206000/3.8=8128.935mm43选用横梁型材的截面特性按照上面的预选结果选取型材:选用型材号:角钢L50X4型材抗弯强度设计值:215MPa型
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