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12.B1#B2#隐框玻璃幕墙计算1.1幕墙所在地区金华地区；1.2地面粗糙度分类等级幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。1.3抗震设防按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；在围护结构抗震设计计算中：1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，金华地区为抗震不设防地区，本计算中不考虑地震作用，即：αmax=0；2幕墙承受荷载计算2.1风荷载标准值的计算方法幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算：wk=βgzμs1μzw0……8.1.1-2[GB50009-2012]上式中：wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；2z：计算点标高：25.7m；βgz：高度z处的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算：βgz=1+2gI10(z/10)-α……条文说明部分8.6.1[GB50009-2012]其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m；A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m；也就是：对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z5m时，取z=5m；对B类场地：当z350m时，取z=350m，当z10m时，取z=10m；对C类场地：当z450m时，取z=450m，当z15m时，取z=15m；对D类场地：当z550m时，取z=550m，当z30m时，取z=30m；g：峰值因子，取2.5；I10：10m高名义湍流度，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23和0.39；α：地面粗糙度指数，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.15、0.22和0.30；对于B类地形，25.7m高度处的阵风系数为：βgz=1+2×2.5×0.14×(25.7/10)-0.15=1.6076μz：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按《建筑结构荷载规范》条文说明部分8.2.1提供的公式计算：A类场地：μzA=1.284×(z/10)0.24B类场地：μzB=1.000×(z/10)0.30C类场地：μzC=0.544×(z/10)0.44D类场地：μzD=0.262×(z/10)0.60公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同，也就是：对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z5m时，取z=5m；对B类场地：当z350m时，取z=350m，当z10m时，取z=10m；对C类场地：当z450m时，取z=450m，当z15m时，取z=15m；对D类场地：当z550m时，取z=550m，当z30m时，取z=30m；对于B类地形，25.7m高度处风压高度变化系数：μz=1.000×(25.7/10)0.30=1.3273μs1：局部风压体型系数；按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μs1：1封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用；2檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0；3其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。本计算点为墙面转角位置，按如上说明，查表得：μs1(1)=1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：1当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；2当从属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0；3当从属面积大于1m2且小于25m2时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数3可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4……8.3.4[GB50009-2012]其中：μs1(25)=0.8μs1(1)=0.8×1.4=1.12计算支撑结构时的构件从属面积：A=1.75×5=8.75m2当A25时取a=25，当A小于1时取A=1；LogA=0.942则：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4=1.4+[1.12-1.4]×0.942/1.4=1.212按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用：1封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2；2仅一面墙有主导洞口的建筑物：-当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μs1；-当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μs1；-当开洞率大于0.30时，取0.8μs1；3其它情况，应按开放式建筑物的μs1取值；注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比；2：μs1应取主导洞口对应位置的值；本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)；因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为：μs1=1.212+0.2=1.412而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为：μs1=1.4+0.2=1.6w0：基本风压值(MPa)，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，金华地区取0.00035MPa；2.2计算支撑结构时的风荷载标准值wk=βgzμzμs1w0=1.6076×1.3273×1.412×0.00035=0.001055MPa2.3计算面板材料时的风荷载标准值wk=βgzμzμs1w0=1.6076×1.3273×1.6×0.00035=0.001195MPa42.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；A：幕墙构件的面积(mm2)；2.5平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值PEk=βEαmaxGk……5.3.5[JGJ102-2003]PEk：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。2.6作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]上式中：S：作用效应组合的设计值；SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；γG、γw、γE：各效应的分项系数；ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载：γG：1.2；风荷载：γw：1.4；地震作用：γE：1.3；进行挠度计算时；重力荷载：γG：1.0；风荷载：γw：1.0；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；地震作用的组合系数ψE为0.5；3幕墙立柱计算基本参数：1：计算点标高：25.7m；52：力学模型：双跨梁；3：立柱跨度：L=5000mm；其中短跨长L1=430mm；长跨长L2=4570mm；4：立柱左分格宽：1750mm；立柱右分格宽：1750mm；5：立柱计算间距：B=1750mm；6：板块配置：中空玻璃6+6mm；7：立柱材质：6063-T6；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：3.1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=0.001055×1750=1.846N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×1.846=2.584N/mm(2)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)；βE：动力放大系数，取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0；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)；6qEAk=βEαmaxG/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×0×0.0005=0MPaqEk：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=0×1750=0N/mmqE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0=0N/mm(3)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[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=2.584+0.5×0=2.584N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.846N/mm(4)求支座反力R1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M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。M1：中支座弯矩(N·mm)；R1：中支座反力(N)；M1=-q(L13+L23)/8L=-2.584×(4303+45703)/8/5000=-6170818.1N·mmR1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2=2.584×430/2-(-6170818.1/430)+2.584×4570/2-(-6170818.1/4570)=22161.028N3.2确定材料的截面参数(1)截面的型材惯性矩要求：k2=0k1=4M1/(qL22)=4×6170818.1/(2.584×45702)=0.457查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明：x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)其中：A=2+k1-k2=2.457R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.057θ=1/3arcc