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                        鋁幕墻計算方法(第二部分)

                        發布時間:2014/7/18 18:31:29    點擊率:2261   

                        .基本計算公式    

                        (1).場地類別劃分:

                           地面粗糙度可分為A、B、C、D四類:

                           --A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區;

                           --B類指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區;

                           --C類指有密集建筑群的城市市區;

                           --D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區。

                           本工程為:呼和浩特市賽罕區小臺城中村改造安置房工程-幼兒園 ,按B類地區計算風荷載。

                        (2).風荷載計算:

                           幕墻屬于薄壁外圍護構件,根據《建筑結構荷載規范》GB50009-2001(2006年版)規定采用,垂直于建筑物表面上的風荷載標準值,應按下述公式計算:

                        1 當計算主要承重結構時

                        Wk=βzμsμzW0         GB50009   7.1.1-1

                        2 當計算圍護結構時

                           Wk=βgzμs1μzW0         GB50009   7.1.1-2

                        式中:

                           其中: Wk---垂直作用在幕墻表面上的風荷載標準值(kN/m2);

                                βgz---高度Z處的陣風系數,按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001第7.5.1條取定。

                           根據不同場地類型,按以下公式計算:βgz=K(1+2μf)

                           其中K為地區粗糙度調整系數,μf為脈動系數。經化簡,得:

                           A類場地: βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]

                           B類場地: βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]

                           C類場地: βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]

                           D類場地: βgz=0.80×[1+350.252×(Z/10)-0.30]

                           μz---風壓高度變化系數,按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001第7.2.1條取定。

                           根據不同場地類型,按以下公式計算:

                           A類場地: μz=1.379×(Z/10)0.24

                           B類場地: μz=1.000×(Z/10)0.32

                           C類場地: μz=0.616×(Z/10)0.44

                           D類場地: μz=0.318×(Z/10)0.60

                          按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3條  驗算圍護構件及其連接的強度時,可按下列規定采用局部風壓體型系數μs1

                        一、 外表面

                        1.  正壓區         按表7.3.1采用;

                        2.  負壓區

                           —  對墻面,    -1.0

                           —  對墻角邊,  -1.8

                        二、 內表面

                         對封閉式建筑物,按表面風壓的正負情況取-0.20.2。

                        注:上述的局部體型系數μs11)是適用于圍護構件的從屬面積A小于或等于1m2  的情況,當圍護構件的從屬面積A大于或等于10m2  時,局部風壓體型系數μs110)可乘以折減系數0.8,當構件的從屬面積小于10m2  而大于1m2  時,局部風壓體型系數μs1A)可按面積的對數線性插值,即

                        μs1A=μs11+[μs110-μs11] logA

                           本工程屬于B類地區,故μz=(Z/10)0.32

                           W0---基本風壓,按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001附表D.4給出的50年一遇的風壓采用,但不得小于0.3kN/m2,呼和浩特地區取為0.550kN/m2

                        (3).地震作用計算:

                           qEAk=βE×αmax×GAK

                           其中: qEAk---水平地震作用標準值

                           βE---動力放大系數,按 5.0 取定

                           αmax---水平地震影響系數最大值,按相應抗震設防烈度和設計基本地震加速度取定:

                           αmax選擇可按JGJ102-2003中的表5.3.4進行。

                        5.3.4   水平地震影響系數最大值αmax

                        抗震設防烈度

                        6

                        7

                        8

                        αmax

                        0.04

                        0.08(0.12)

                        0.16(0.24)

                        :7、8度時括號內數值分別用于設計基本地震速度為0.15g0.30g的地區。

                         

                                設計基本地震加速度為0.05g,抗震設防烈度6度: αmax=0.04

                                設計基本地震加速度為0.10g,抗震設防烈度7度: αmax=0.08

                                設計基本地震加速度為0.15g,抗震設防烈度7度: αmax=0.12

                                設計基本地震加速度為0.20g,抗震設防烈度8度: αmax=0.16

                                設計基本地震加速度為0.30g,抗震設防烈度8度: αmax=0.24

                                設計基本地震加速度為0.40g,抗震設防烈度9度: αmax=0.32

                           呼和浩特設計基本地震加速度為0.20g,抗震設防烈度為8度,故取αmax=0.16

                           GAK---幕墻構件的自重(N/m2)

                        (4).作用效應組合:

                        一般規定,幕墻結構構件應按下列規定驗算承載力和撓度:

                          a.無地震作用效應組合時,承載力應符合下式要求:

                                 γ0≤ R

                          b.有地震作用效應組合時,承載力應符合下式要求:

                                 SE ≤ R/γRE

                        式中  S---荷載效應按基本組合的設計值;

                              SE---地震作用效應和其他荷載效應按基本組合的設計值;

                              R---構件抗力設計值;

                              γ0----結構構件重要性系數,應取不小于1.0;

                              γRE----結構構件承載力抗震調整系數,應取1.0;

                          c.撓度應符合下式要求:

                                 df ≤ df,lim

                              df---構件在風荷載標準值或永久荷載標準值作用下產生的撓度值;

                              df,lim---構件撓度限值;

                          d.雙向受彎的桿件,兩個方向的撓度應分別符合dfdf,lim的規定。

                        幕墻構件承載力極限狀態設計時,其作用效應的組合應符合下列規定:

                            1 有地震作用效應組合時,應按下式進行:

                                S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK

                            2 無地震作用效應組合時,應按下式進行:

                                S=γGSGK+ψwγwSWK

                            S---作用效應組合的設計值;

                            SGk---永久荷載效應標準值;

                            SWk---風荷載效應標準值;

                            SEk---地震作用效應標準值;

                            γG---永久荷載分項系數;

                            γW---風荷載分項系數;

                            γE---地震作用分項系數;

                            ψW---風荷載的組合值系數;

                            ψE---地震作用的組合值系數;

                            進行幕墻構件的承載力設計時,作用分項系數,按下列規定取值:

                            ①一般情況下,永久荷載、風荷載和地震作用的分項系數γG、γW、γE應分別取1.2、1.41.3;

                            ②當永久荷載的效應起控制作用時,其分項系數γG應取1.35;此時,參與組合的可變荷載效應僅限于豎向荷載效應;

                            ③當永久荷載的效應對構件有利時,其分項系數γG的取值不應大于1.0。

                            可變作用的組合系數應按下列規定采用:

                            ①一般情況下,風荷載的組合系數ψW應取1.0,地震作用于的組合系數ψE應取0.5。

                            ②對水平倒掛玻璃及框架,可不考慮地震作用效應的組合,風荷載的組合系數ψW應取1.0(永久荷載的效應不起控制作用時)或0.6(永久荷載的效應起控制作用時)。

                        幕墻構件的撓度驗算時,風荷載分項系數γW和永久荷載分項系數均應取1.0,且可不考慮作用效應的組合。

                        III.穿孔鋁板計算

                        一、風荷載計算    

                        標高為12.0m處風荷載計算

                           W0:基本風壓

                           W0=0.55 kN/m2

                           βgz: 12.0m高處陣風系數(B類區計算)

                           βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.754

                           μz: 12.0m高處風壓高度變化系數(B類區計算): (GB50009-2012)

                           μz=(Z/10)0.32

                              =(12.0/10)0.32=1.060

                           μsl:局部風壓體型系數(墻角區)

                           板塊(第1處)

                           1200.00mm×1200.00mm=1.44m2

                           該處從屬面積為:1.44m2

                           μsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)

                             =-{1.8+[0.8×1.8-1.8]×0.158}

                             =-1.743

                           μsl=-1.743+(-0.2)=-1.943

                           該處局部風壓體型系數μsl=1.943

                           風荷載標準值:

                           Wk=βgz×μz×μsl×W0                           (GB50009-2012)

                             =1.754×1.060×1.943×0.550

                             =1.987 kN/m2

                           風荷載設計值:

                           W: 風荷載設計值(kN/m2)

                           γw風荷載作用效應的分項系數:1.4

                               按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001 3.2.5 規定采用

                           W=γw×Wk=1.4×1.987=2.782kN/m2

                         

                           支承結構(第1處)

                           3600mm×1200mm=4.32m2

                           該處從屬面積為:4.32m2

                           μsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)

                             =-{1.8+[0.8×1.8-1.8]×0.635}

                             =-1.571

                           μsl=-1.571+(-0.2)=-1.771

                           該處局部風壓體型系數μsl=1.771

                           風荷載標準值:

                           Wk=βgz×μz×μsl×W0                           (GB50009-2012)

                             =1.754×1.060×1.771×0.550

                             =1.812 kN/m2

                           風荷載設計值:

                           W: 風荷載設計值(kN/m2)

                           γw風荷載作用效應的分項系數:1.4

                               按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001 3.2.5 規定采用

                           W=γw×Wk=1.4×1.812=2.536kN/m2

                         

                        二、B板強度校核:    

                           校核依據:σ=M/W=6×m×q×L2×η/t2fa=80.000N/mm2

                           Lx: B板寬度: 1.200m

                           Ly: B板長度: 0.400m

                           L: B板短邊長度: 0.400m

                           m:彎矩系數

                           t: 金屬板厚度: 2.5mm

                           Wk風荷載標準值: 1.987kN/m2

                           垂直于平面的分布水平地震作用:

                           qEAk垂直于幕墻平面的分布水平地震作用 (kN/m2)

                           qEAk=5×αmax×GAK

                               =5×0.160×67.500/1000

                               =0.054kN/m2

                           荷載設計值為:

                           q=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk

                            =2.817kN/m2

                           m1跨中彎矩系數按短邊與長邊的邊長比(0.400/1.200=0.333)

                               查表得: 0.084

                           m0固端彎矩系數按短邊與長邊的邊長比(0.400/1.200=0.333)

                               查表得: 0.121

                           θ=(Wk+0.5×qEAk)×L4×109/Et4

                             =18.86

                           η折減系數,按θ=18.86

                               查表得:0.91

                           B板所受最大彎矩應力值為:

                           σ=6×m1×q×L2×103×η/t2

                             =33.255N/mm2

                           33.255N/mm2≤80.000N/mm2  強度可以滿足要求    

                         

                           B板撓度校核:

                           校核依據/L1/100

                           f1撓度系數,  按短邊與長邊的邊長比(0.400/1.200=0.333)

                               查表得: 0.005

                           Lx: B板寬度: 1.200m

                           Ly: B板長度: 0.400m

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