铝板幕墙计算

第一章、荷载计算一、基本参数基本风压：0.55KN/m2计算标高：95.0m地面粗糙度：C类抗震设防烈度：7度基本加速度：0.10g 二、荷载计算风荷载体型系数μS： 1.5瞬时风压的阵风系数βgz： 1.610风压高度变化系数μZ： 1.659风荷载标准值：W K=βgzμzμs W0=1.61*1.659*1.5*0.55=2.20KN/m2风荷载组合系数ψw： 1.0风荷载分项系数γw： 1.4风荷载设计值W： 3.09KN/m2自重荷载分项系数γG： 1.20幕墙面密度标准值G AK：0.20KN/m2幕墙面密度设计值G A：0.24KN/m2动力放大系数βE： 5.0水平地震影响系数最大值αmax：0.08水平地震作用标准值：q EK=βEαmax G AK=5*0.08*0.2=0.08KN/m2水平地震作用组合系数ψE：0.5水平地震作用分项系数γE： 1.3水平荷载标准值：q HK=ψW W K+ψE q EK=1*2.2+0.5*0.08=2.24KN/m2水平荷载设计值：q H=ψWγW W K+ψEγW q EK=1*1.4*2.2+0.5*1.3*0.08=3.14KN/m2第二章、面板校核一、面板强度校核面板材料选用：4 mm厚铝塑复合板查表可得弯矩系数m ：a/b=0.75时：a/b=0.8时：a/b=0.750时：折减系数η的确定：=2.24*10^-3*500^4/(20000*4^4)=27.4查表可得折减系数η：θ=20.0时：0.92θ=40.0时：0.84θ=27.4时：面板在水平载荷作用下的强度校核：=6*0.0938*3.14*10^-3*500^2*0.89/4^2=24.57N/mm 2≤70N/mm 2铝板强度满足要求！二、面板挠度校核校核标准： 6.67mm挠度系数μ的确定：铝板短边计算长度/铝板长边计算长度:0.750查表可得挠度系数μ：a/b=0.75时：a/b=0.8时：a/b=0.750时：铝板的刚度D ：0.09380.00340计算挠度d f ≤b/100=0.8900.003400.003130.09380.0883=20000*4^3/(12*(1-0.25^2))=113777.8面板在水平载荷作用下的挠度校核：=0.0034*2.24*10^-3*500^4*0.89/113777.8=3.73mm≤6.67mm铝板挠度满足要求！三、加劲肋计算1、基本参数加劲肋受力宽度W：666.7mm加劲肋计算跨度L：500.0mm加劲肋材料选用：铝型材6063-T5弹性模量E---------------------------70000N/mm2抗拉压强度设计值f t------------------85.5N/mm2抗剪强度设计值f v--------------------49.6N/mm2局部承压强度设计值f c----------------120.0N/mm2加劲肋允许挠度[f]--------------------- 2.78mm 2、力学模型及载荷分布加劲肋水平方向线荷载标准值q H1K： 1.50KN/m q H1K=q HK L=2.24*666.7/1000=1.50KN/m加劲肋水平方向线荷载设计值q H1： 2.09KN/m q H1=q H L=3.14*666.7/1000=2.09KN/m3、内力计算及截面验算计算跨度内截面最大弯矩M max：0.065KN-m=2.09*0.5*10^2/8=0.065KN-m加劲肋截面参数：沿主轴方向抵抗矩W X ：mm 3沿次轴方向惯性矩I Y ：mm 4次轴方向最大坐标X max ：mm 沿次轴方向抵抗矩W Y ：mm 3塑性发展系数γ：加劲肋计算截面正应力：=0.065*10^6/(1.05*4064.6)=15.31N/mm 2≤85.5N/mm 2加劲肋选用满足强度要求！加劲肋挠度校核：计算处加劲肋最大挠度f max ：0.214mm=5*1.5*500*10^4/(384*70000*81291)=0.214mm≤2.78mm加劲肋选用满足挠度要求！一、基本参数横梁计算跨度L：2000mm 横梁上部板片高度h 1：1500mm 横梁下部板片高度h 2：900mm 横梁材料选用：铝型材6063-T5弹性模量E---------------------------70000N/mm 2抗拉强度设计值f t --------------------85.5N/mm 2抗剪强度设计值f v --------------------49.6N/mm 2局部承压强度设计值f c ----------------120N/mm 2横梁允许变形[f]---------------------11.11mm第三章、幕墙横梁校核2956.981291.020.04064.61.05=2.35KN/m横梁下部水平方向线荷载标准值q H2K： 1.01KN/m q H2K=q HK*b2=2.24*450/1000=1.01KN/m横梁下部水平方向线荷载设计值q H2： 1.41KN/m q H2=q H*b2=3.14*450/1000=1.41KN/m横梁竖直方向线荷载标准值q GK：0.30KN/m q GK=G AK*h1=0.2*1500*10^-3=0.30KN/m横梁竖直方向线荷载设计值q G：0.36KN/m q G=G A*h1=0.24*1500*10^-3=0.36KN/m三、内力计算及截面验算参数a1、a2的取值：a1----------------------------------750mma2----------------------------------450mm横梁主轴方向最大弯矩M H1：=2.35*2^2*(3-4×0.75^2/2^2)/24=0.956KN-m横梁主轴方向最大弯矩M H2：=1.41*2^2*(3-4×0.45^2/2^2)/24=0.658KN-m横梁次轴方向最大弯矩M V1：=0.36*2^2/8=0.180KN-m沿主轴方向惯性矩I Y ：mm 4主轴方向最大坐标X max ：mm 沿主轴方向抵抗矩W Y ：mm 3沿次轴方向惯性矩I X ：mm 4次轴方向最大坐标Y max ：mm 沿次轴方向抵抗矩W X ：mm3塑性发展系数γ： 1.05横梁计算截面正应力：=[0.956/(1.05*12910.2)+0.658/(1.05*12910.2)+0.18/(1.05*7513.6)]*10^6=141.89N/mm 2e！横梁选用不满足强度要求！横梁计算截面挠度：a、横梁主轴方向最大挠度f H1：12910.229190238.97513.643055533.4=1.68*2000^4*(25/8-5*750^2/2000^2+2*750^4/2000^4)/(240*70000*430555)=9.16mmb、横梁主轴方向最大挠度f H2：=1.01*2000^4*(25/8-5*450^2/2000^2+2*450^4/2000^4)/(240*70000*430555)=6.43mmc、横梁次轴方向最大挠度f V1：=5*0.3*2000^4/(384*70000*291902)=3.06mm横梁最大变形f max：=[(9.16+6.43)^2+3.06^2)]^0.5=15.89mmFailure！横梁选用不满足挠度要求！第四章、幕墙立柱校核一、基本参数立柱受力宽度W：2000mm计算位置处标准层高H：3000mm立柱最大计算跨度L：3000mm立柱材料选用：铝型材6063-T6弹性模量E---------------------------70000N/mm2抗拉压强度设计值f t------------------140.0N/mm2抗剪强度设计值f v--------------------81.2N/mm2局部承压强度设计值f c----------------161.0N/mm2立柱允许变形[f]---------------------16.67mm二、力学模型及载荷分布立柱高度方向水平荷载标准值q H1K： 4.49KN/mq H1K=q HK L=2.24*2000/1000=4.49KN/m立柱高度方向水平荷载标准值q H1： 6.27KN/mq H1=q H L=3.14*2000/1000=6.27KN/m立柱竖直方向集中荷载标准值N1K： 1.20KNN1K=G AK*L*H=0.2*2000*10^-3*3000*10^-3=1.20KN立柱竖直方向集中荷载设计值N 1：1.44KNN 1=G A *L*H=0.24*2000*10^-3*3000*10^-3=1.44KN三、内力计算及截面验算计算跨度内截面最大弯矩M max ：0.00KN-m 计算跨度内截面最大挠度f max ：0.00mm 支座处最大水平反力R max ：0.00KN沿主轴方向惯性矩I X ：mm 4主轴方向最大坐标Y max ：mm 沿主轴方向抵抗矩W X ：mm 3沿次轴方向惯性矩I Y ：mm 4次轴方向最大坐标X max ：mm 沿次轴方向抵抗矩W Y ：mm 3塑性发展系数γ： 1.05立柱计算截面正应力：=1.44*10^3/1309.3+0*10^6/(1.05*41079.9)=1.10N/mm 2立柱选用满足强度要求！挠度校核：计算处立柱最大挠度f max ：0.00mm 立柱允许变形[f]：16.67mm立柱选用满足挠度要求！一、横梁与立柱的连接连接示意图如下：第五章、主要部位连接校核32.526306.4854958261062763.641079.9=2.35*(2-0.75)/2+1.41*(2-0.45)/2=2.56KN横梁端部垂直支反力N V ：0.36KNN V =P 1=0.36KN横梁端部所受合剪力V：2.59KN=(2.56^2+0.36^2)^0.5=2.59KN1、螺栓抗剪验算：连接处基本参数如下：螺栓选用：--------------------------M5A2-50不锈钢螺栓螺栓数量n：-------------------------2个螺栓有效直径d e ：-------------------- 4.249mm 抗拉强度设计值f t b ：-----------------230N/mm 2抗剪强度设计值f t b ：-----------------175N/mm 2单个螺栓抗拉强度允许值[f t ]：-------- 3.26KN 单个螺栓抗剪强度允许值[f V ]：-------- 2.48KN由图示可知，单个螺栓所承受的剪力为：1.29KNN V =V /n =2.59/2=1.29KN螺栓选用满足抗剪要求！2、角铝局部承压验算：局部承压强度设计值f c ----------------120.0N/mm 2连接处角铝承压壁厚t：---------------2mm 角铝开孔直径d：---------------------5mm角铝允许承压值N C ： 2.40KNN C =n*d*t*f c=2*5*2*120*10^-32V2H N N V +==2.40KNFailure！N H =R max =0.00KN垂直反力N V ：1.44KNN V =N 1=1.44KN 合剪力V：1.44KN=(0^2+1.44^2)^0.5=1.44KN1、螺栓抗剪验算：连接处基本参数如下：螺栓选用：--------------------------M12Q235镀锌螺栓螺栓数量n：-------------------------2个螺栓有效直径d e ：--------------------10.358mm 抗拉强度设计值f t b ：-----------------170N/mm 2抗剪强度设计值f t b ：-----------------140N/mm 2单个螺栓抗拉强度允许值[N t ]：--------14.33KN 单个螺栓抗剪强度允许值[N V ]：--------11.80KN 单个螺栓的受剪面数n 1----------------1个由图示可知，螺栓单面所承受的剪力为：0.72KNN V =V /(n*n 1)=1.44/(2*1)=0.72KN螺栓选用满足抗剪要求！2、立柱局部承压验算：局部承压强度设计值f c ：--------------161.0N/mm 2连接处立柱承压壁厚t：--------------- 3.5mm 立柱开孔直径d：---------------------12mm立柱允许承压值N C ：13.52KN2V2H N N V +=N C=n*n1*d*t*f c=2*1*12*3.5*161*10^-3=13.52KN立柱壁厚选用满足局部承压要求！垂直剪力N V1：0.72KNN V1=N1/2=1.44/2=0.72KN水平拉力N H1：0.00KNN H1=R max/2=0/2=0.00KN垂直作用力的M在端部产生的水平拉力N H2： 1.30KNN H2=N V1*d1/d2=0.72*90/50=1.30KN1、螺栓抗剪验算：连接处基本参数如下：螺栓选用：--------------------------M12Q235镀锌螺栓螺栓数量n：-------------------------1个螺栓有效直径d e：--------------------10.358mm抗拉强度设计值f t b：-----------------170N/mm2抗剪强度设计值f t b：-----------------140N/mm2单个螺栓抗拉强度允许值[N t]：--------14.33KN单个螺栓抗剪强度允许值[N V]：--------11.80KN单个螺栓的受剪面数n1----------------1个由图示可知，螺栓单面所承受的剪力为：0.72KNN V=N V1/(n*n1)=0.72/(1*1)=0.72KN螺栓选用满足抗剪要求！2、螺栓抗拉验算：端部螺栓承受水平总拉力N：1.30KNN H =N H1+N H2=0+1.3=1.30KN螺栓选用满足抗拉要求！一、锚筋直径确定1、锚筋选用级别：---------------------------HPB235锚筋抗拉强度设计值f y ：--------------------210N/mm 2锚筋直径选用d：--------------------------10mm 锚筋选取根数n：--------------------------4根锚筋布置层数n 1：-------------------------2层锚筋层数影响系数αr ：---------------------1主体混凝土强度等级：---------------------C30混凝土轴心抗压强度设计值f c ：-------------14.3N/mm 2混凝土轴心抗拉强度设计值f t ：------------- 1.43N/mm 2锚板厚度选用t：--------------------------10mm 锚筋中心线之间的距离Z：------------------140mm 锚筋受剪承载力系数αV ：0.700=(4.0-0.08*10)*(14.3/210)^0.5=0.700锚板弯曲变形折减系数αb ：0.850=0.6+0.25*10/10=0.8502、锚筋验算：水平拉力N：0.00KN第六章、预埋件计算yC V f f )d 08.00.4(-=αdt 25.06.0b +=α垂直剪力V： 1.44KN 支座处弯矩M：0.00KN-m如图示，埋件受拉弯剪共同作用，计算公式如下：=1.44*1000/(1*0.7*210)+0*1000/(0.8*0.85*210)+0*10^6/(1.3*1*0.85*210*140)=9.80mm 2=0*1000/(0.8*0.85*210)+0*10^6/(0.4*1*0.85*210*140)=0.00mm 2取上述二者的大值A S0：9.80mm 2锚筋实际选用A S ：314.16mm 2A S =n πd 2/4=4*3.14*10^2/4=314.16mm 2锚筋直径及数量选用满足要求！二、锚筋长度确定锚筋实际长度选用l a ：180mm 1、充分利用锚筋的抗拉强度时l a1：235.0mml a1=αf y d/f t=0.16*210*10/1.43=235.0mm2、未充分利用锚筋的抗拉强度时l a2：150mml a2=15d =150mm 锚筋抗拉强度设计值f t ：f t =N/A 0=0*10^3*4/(3.142*10^2)=0.00N/mm 2＜f y可知， 锚筋抗拉强度未被充分利用！理论长度取：150mm综上， 锚筋长度选用满足规范要求！Zf 3.1Mf 8.0N f V A Y b r Y b Y V r 1S αα+α+αα=Zf 4.0Mf 8.0N A Y b r Y b 2S αα+α=。