建筑幕墙防雷专家讲座上海第四课-张芹 - 图文

A=65×70-61.8×66.8+15×2.5=459 mm

IY=（653×70-61.83×66.8）/12+153×2.5/12=288787mm4 WY=288787/32.5=8886mm3 SX=1.6×61.8×69.2+2.5×15×67.15+70×1.6×2×35+1.6×61.8×0.8=17280 mm3 YX1=17280/459=37.6 mm YX2=70-37.6=32.4mm

IX=（703×65-66.83×61.8）/12+（70×65-66.8×61.8）×2.62+2.53×15/12+2.5×15×29.552 =358433mm4

WX1=358433/37.6=9533mm3 WX2=358433/32.4=11063mm3

等效中间加劲肋高度 c= [（2.53×15/12 ）/（2.5/12）]1/3=4.5mm 截面设计最大正应力值

σ= MX /γxWenX+ MY /γyWenY

=699150/（1×9533）+121500/（1×8886）=87.01N/mm2<90N/mm2

翼板（均匀受压中间加劲肋板件），强硬化 加劲板件： k=8.2/（1+1.05）=4 （式5.2.5-1） （表5.2.1-1 ψ=1） k0=4 k/= k/ k0 =4/4=1 f0.2 =110N/mm2 ε=（240/110）1/2=1.477

按（5.2.6-3）η=1+2.5 [（c/t-1）2/（b/t）]=1+2.5[（4.5/2.5-1）2/（60/2.5）]=1+2.5×0.027=1.068 构件宽厚比b0/t =（65-3.2）/1.6=38.6＞有效最大宽厚比=17（240/110）1/2×（ηk/）1/2 =17×1.477×（1×1.068）1/2=17×1.477×1.033=25.9 要进行板件的有效厚度计算。

腹板 强硬化 加劲板件 受弯构件 σmin= Mx/(1.0Wx)= -699150/（1×9533）= -73.34N/mm2 σmax= Mx/(1.0Wx)= +699150/（1×9533）= +73.34N/mm2 ψ=σmin /σmax =-73.34/73.34= -1 按（式5.2.5-2） k=7.81-6.29ψ+9.78ψ2=23.88

k0=4 k/= k/ k0 =23.88 /4=5.97 ε=（240/110）1/2=1.477 （表5.2.1-1） 构件宽厚比b0/t =（70-3.2）/1.6=41.8＜有效最大宽厚比=17×（240/110）1/2×（ηk/）1/2 =17×1.477×（1×5.97）1/2=17×1.477×2.443 =61.34，板件截面全部有效，即不要进行板件的有效厚度计算。 按（式5.2.6-1） k0=4 σcr=ηk0π2E/12（1-υ2）×（b/t）2

=1.068×4×π2×0.7×105/[12（1-0.32）×（65/1.7）2]=163.75 N/mm2

按（式5.2.3-1）

λ=（f0.2/σcr）1/2=（110/163.75）1/2 =0.672

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te/t=α1 ×1/λ-α2×0.22/λ2=0.9×1/0.672 -0.9×0.22/0.672 2=1.339 -0.438 =0.9 te =0.9t =0.9×1.6=1.4 mm

图4.4-4 A有效=1.6×1.9×2+1.4×33.4×2+1.7×35×2+1.4×23.4×2+4.1×15+1.6×61.8=437mm2、、、、、、 Iy=1.63×1.6/12×2+1.6×1.6×31.72×2+1.43×33.4/12×2+1.4×33.4×2×31.72+1.63×35/12×2+1.6×35×2×31.72 +23.43×1.4/12×2+23.4×1.4×13.32×2+4.1×153/12+61.83×1.6/12=259813 mm4 Wy有效=259813/32.5=7966mm3 Sx有效=1.6×1.6×2×69.2+1.4×23.4×2×69.2+4.1×15×67.15+1.4×33.4×2×51.7+1.6×35×17.5×2 +1.6×61.8×0.8=15982mm3 Y1=15982/437 =36.4mm Y2=70-36.4=33.6mm Ix有效=1.63×1.6/12×2+1.6×1.6×32.82×2+1.43×23.4/12×2+1.4×23.4×2×32.82+4.13×15/12+4.1×15×31.552 +33.43×1.4/12×2+1.4×33.4×16.15.32×2+353×1.6/12×2+1.6×35×2×16.12+1.63×61.8/12+1.6×61.8×35.62 =333701m4

Wx有效1=333701/36.4= 9168mm3 Wx有效2=333701/33.6=9932mm3 SS=1.6×1.6×2×32.8 +1.4×23.4×2×32.8+4.1×15×31..55+32×1.4×16×2 =4616 mm3

截面设计最大正应力值

σ= MX /γxWenX+ MY /γyWenY

=699150/（1×9932）+121500/（1×7966）=85.65N/mm2<90N/mm2

第二轮计算计算结果与第一轮计算结果，中和轴无变化，不再计算。

注：1. 70×65×2.5横梁每米1.85kg；70×65×1.6横梁每米1.24kg，每米少0.61 kg，少0.336 kg即少33.6%。 2. 本例幕墙分格3.6×1.5=5.4 m2 用JGJ102设计（按10跨用11根料估算）立柱3.6 m，每米3.354kg，用料12.08 kg，横梁3 ×1.5=4.5 m，每米1.85kg，用料8.33kg，合计20.41 kg，每m2用3.78 kg，乘1.1系数为4.16 kg。用GB50429设计（按10跨用11根料估算）立柱3.6 m，每米3.04 kg，用料10.94 kg，横梁3 ×1.5=4.5 m，每米1.24 kg，用料5.58kg，合计16.52kg，每m2用3.06 kg，乘1.1系数为3.36kg，每m2少用0.8 kg。

3) 抗剪验算

风荷载产生的剪力 VW=W×H×B /2×（1-a/B）=2633×1.2×1.5/2×（1-0.6 /1.5）=1422N 采用SW

截面设计最大剪应力值 τ=VSS/Et=1422×4616/(333701×1.6)=12.29 N/mm2<55N/mm2

4) 挠度验算

风荷载标准值最大集度 qWK=1.2×1881=2257N

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X轴挠曲 df . lim Y= qWK B4/（240EI）[25/8-5（a/B）2+2（a/B）4]

={2257×1.54/(240×7×1010×0.00000033)} × [25/8-5×0.42+2×0.44] =0.0049m=4.9mm

相对挠度 df . lim Y/L=4.9/1500=1/306<1/200 Y轴挠曲 df . X=5 GK B4/384EI=5×0.36×15004/(384×0.7×105×333701)=1.02 mm 相对挠度 df . X/L=1.02 /1500=1/1471<1/200

3.连接验算

1) 横梁与立柱 采用A2-50 υ4螺栓(AS=8.78mm2) 铝角码6063T5 T=3mm a.横向 单剪连接nV=1

水平总作用 N1=VW =1422N

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV=nVπde2/4fVb=1×8.78×190=1668N

需螺栓个数 n= N1/ N bV =1422/1668=0.85 (个) 采用1个 截面抗承压承载力设计值 NbC=dΣtfcb=6×1.6×185=1776N>1668N

b.竖向 单剪连接nV=1

单位面积自重 GAK=300N/m2 重力标准值 GK=HGAK=1.5×300=450N/m 重力设计值 G=1.2 GK =1.2×450=540N/m 竖向作用 N2=GB/2=540×1.2/2=324N

采用SG+SW组合

总作用力 N=（14222+3242 ）0.5=1458N

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV=nVπde2/4fVb=1×11.3×190=2147N

螺栓个数 n=N/ NbV =1458/2147=0.668(个) 取1个

截面抗承压承载力设计值 NbC= dΣtfcb =4×2.5×185=1850N>1458N

2) 立柱与主体结构连接 75×4角铁L=80mm e0=60 mm A2-70υ12螺栓(AS=84.3mm2) 风荷载 N1W=WBL=2633×1.5×3.6=14218N 竖向作用 N2=GBL=480×1.5×3.6=2592N 总作用 N=（142182+25922 ）0.5=14452N 双剪连接nV=2

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV= nVπde2/4fVb =2×84.3×190=32034N

需螺栓个数 n=N/ N bV =14452/32034=0.45（个） 取1个 铝材截面设计抗承压承载力设计值 NbC铝= dΣtfcb =12×2×4.5×185=19980N>14452N

bb

钢材截面设计抗承压承载力值 NC钢= dΣtfc =12×2×4×305=29280N>14452N 4. 预埋件验算(侧埋e0=60mm Z=80mm)

剪力 V=N2=2592N 拉力 N=N1=14452N 弯矩 M=V e0=2592×60=155520N·mm

锚筋承载受剪承载力系数 αV=(4-0.08d)(fc/fy)1/2=(4-0.08×8)(15/210)1/2= 0.90 取0.70 锚板弯曲变形折减系数 αb=0.6+0.25×t/d=0.6+0.25×8/8=0.85

钢筋截面积 AS1= V/αVαbfy+N/0.8αbfy+M/1.3αrαbfyZ =2592/(0.7×210)+ 14452 /(0.8×0.85×210)+155520(1.3×0.85×210×80) =127.21mm2<50.3×4=201.2mm2

钢筋截面积 AS2= N/0.8αbfy+M/0.4αrαbfyZ =14452/(0.8×0.85×210)+155520/(0.4×0.85×210×80) =128.43mm2<201.2mm2

5. 焊缝验算 焊缝截面最大设计剪应力σ=[(6M/1.22LW2×0.7he+N/1.22LW×0.7he)2+(V/LWhe) 2]1/2

=√[6×155520/(1.22×702×0.7×5×2)+ 14452 /(1.22×70×0.7×5×2)]2+[2592/(70×5×2)]2

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=46.62N/mm2<160N/mm2

例2 上海市某建筑高230m，抗震设防烈度7度，设计地震基本加速度0.10g，层高3.6m，玻璃分格(B×H)1.5m×1.2m，采用构件式幕墙，试设计侧面墙边角区立柱、横梁。

解： 高度变化系数 μZC=0.544(Z/10)0.44=0.544×(230/10)0.44=2.162 阵风系数 βgzC=1+2×2.5×0.23×(Z/10)- 0.22=1+2×2.5×0.23× (230/10)- 0.22=1.577

支承结构从属面积 1.5m×3.6m =5.4m2 log5.4=0.732

体型系数 μS1（5.4）= -1.4+[0.8×（-1.4）-（-1.4）]×0.732/1.4= -1.254

μS1= -1.254+（-0.2）= -1.454

基本风压 W0 =550N/m2

风荷载标准值 WK=βgzμZ1μS1W0 =1.577×1.454×2.162×550=2727N/m2

风荷载设计值 W=1.4WK=1.4×2727=3818N/m2 风荷载线荷载设计值 qW=BW=1.5×3818=5727N/m=5.727N/mm

地震作用标准值 qEK=200 N/m2

地震作用设计值 qE=1.3×200 N/m2=260 N/m2 qE +0.2 W=260+0.2×3818=1024 N/m2

W＞qE +0.2 W 风荷载起控制作用，验算采用SG+Sw组合 GB50429计算

1) 选用6063T5 180系列 立柱 180 ×70×2.5(2.2) (中间带加劲肋)

A=2.5×70+2.5×15+2.5×70+2.2×175×2+2.5×40×2=1358 mm A0=1358-12×5×2=1238 mm2 S=2.5×70×178.75+2.5×15×176.25+2.5×70×1.25+2.2×175×2×90+2.5×40×2×50=117409 mm3 Y1=117409/1358=86.5 mm

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