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                        鋁幕墻計算方式(第七部分)

                        發布時間:2014/8/1 21:11:16    點擊率:2417   

                            =0.542<1   
                        混凝土能夠滿足要求!   
                        十、幕墻預埋件焊縫計算   
                        法向力設設計值N:11969.9N
                        剪力設計值V:2332.8N
                        彎矩M:163296.0N·mm
                        焊縫參數:
                        焊接形式:L型圍焊
                        水平焊縫長度Lx:56.0mm
                        豎直焊縫長度Ly:90.0mm
                        焊角高度hf:6.0mm
                        角焊縫的計算厚度:he=0.707×hf=4.2mm
                        焊縫特性參數計算:
                        有效面積:
                        A=he×(Lx-2×hf)+he×(Ly-2×hf)
                         =4.2×(56.0-2×6.0)+4.2×(90.0-2×6.0)
                         =517.5mm2
                        形心到豎直焊縫軸線距離:
                        dx=(Lx-2×hf)×(Lx-he)/(2×(Lx-2×hf+Ly-2×hf))
                          =(56.0-2×6.0)×(56.0-4.2)/(2×(56.0-2×6.0
                           +90.0-2×6.0))
                          =9.3mm
                        形心到水平焊縫軸線距離:
                        dy=(Ly-2×hf)×(Ly-he)/(2×(Lx-2×hf+Ly-2×hf))
                          =(90.0-2×6.0)×(90.0-4.2)/(2×(56.0
                           -2×6.0+90.0-2×6.0))
                          =27.4mm
                        Ix=he×[(Lx-2×hf)×dy2+he2×(Lx-2×hf)/12+(Ly-2×hf)3/12+(Ly-2×hf)×((Ly-he)/2-dy)2]
                          =4.2×[(56.0-2×6.0)×27.42+4.22×(56.0-2×6.0)/12+(90.0
                           -2×6.0)3/12+(90.0-2×6.0)×((90.0-4.2)/2-27.4)2]

                        Ix=he×[(Lx-2×hf)×dy2+he2×(Lx-2×hf)/12+(Ly-2×hf)3/12+(Ly-2×hf)×((Ly-he)/2-dy)2]
                          =4.2×[(56.0-2×6.0)×27.42+4.22×(56.0-2×6.0)/12+(90.0
                           -2×6.0)3/12+(90.0-2×6.0)×((90.0-4.2)/2-27.4)2]
                        Iy=he×[(Ly-2×hf)×dx2+he2×(Ly-2×hf)/12+(Lx-2×hf)3/12+(Lx-2×hf)×((Lx-he)/2-dx)2]
                          =4.2×[(90.0-2×6.0)×9.32+4.22×(90.0-2×6.0)/12+(56.0
                           -2×6.0)3/12+(56.0-2×6.0)×((56.0-4.2)/2-9.3)2]
                          =110528.3mm4
                        J=Ix+Iy
                         =387439.5+110528.3
                         =497967.7mm4
                        根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003   公式7.1.3-1、7.1.3-2和7.1.3-3計算
                        βf:角焊縫的強度設計值增大系數,取值為:1.22
                        σm:彎矩引起的正應力:
                        σm=M×(LX-(dx+he/2))/J
                          =163296.0×(56.0-(9.3+4.2/2))/497967.7
                          =14.608N/mm2
                        σn:正應力
                        σn=N/A
                          =11969.9/517.5
                          =23.129N/mm2
                        τM:彎矩引起的剪應力:
                        τM=M×(Ly-(dy+he/2))/J
                          =163296.0×(90.0-(27.4+4.2/2))/497967.7
                          =19.828N/mm2
                        τV:剪力引起的剪應力:
                        τV=V/A
                          =2332.800/517.524
                          =4.508N/mm2
                        總正應力σf=σM+σN
                          =37.737N/mm2
                        總切應力τf=τM+τV
                          =24.335N/mm2
                        角焊縫強度設計值ffw= 160.000N/mm2
                        強度校核:
                        ((σf/βf)2+τf2)0.5
                          =((37.737/1.22)2+24.3352)0.5
                          =39.357 N/mm2≤160.000 N/mm2
                        焊縫強度可以滿足!   

                        十一、幕墻橫梁計算   
                        幕墻橫梁計算簡圖如下圖所示:

                        1. 選用橫梁型材的截面特性:
                           選用型材號: XC1\F40X40X4
                           選用的橫梁材料牌號: Q235  d<=16
                           橫梁型材抗剪強度設計值: 125.000N/mm2
                           橫梁型材抗彎強度設計值: 215.000N/mm2
                           橫梁型材彈性模量: E=2.05×105N/mm2
                           Mx橫梁繞截面X軸(平行于幕墻平面方向)的彎矩(N.mm)
                           My橫梁繞截面Y軸(垂直于幕墻平面方向)的彎矩(N.mm)
                           Wnx橫梁截面繞截面X軸(幕墻平面內方向)的凈截面抵抗矩: Wnx=6.105cm3
                           Wny橫梁截面繞截面Y軸(垂直于幕墻平面方向)的凈截面抵抗矩: Wny=6.104cm3
                           型材截面積: A=5.671cm2
                           γ塑性發展系數,可取1.00
                        2. 幕墻橫梁的強度計算:
                           校核依據: Mx/γWnx+My/γWny≤f=215.0
                           橫梁上分格高: 1.200m
                           橫梁下分格高: 1.200m
                           H----橫梁受荷單元高(應為上下分格高之和的一半): 1.200m
                           l----橫梁跨度,l=1200mm
                        (1)橫梁在自重作用下的彎矩(kN·m)
                           GAk: 橫梁自重: 450N/m2
                           Gk: 橫梁自重荷載線分布均布荷載標準值(kN/m):
                           橫梁自重受荷按上單元高: 1.200m
                           Gk=450×H/1000
                             =450×1.200/1000
                             =0.540kN/m
                           G: 橫梁自重荷載線分布均布荷載設計值(kN/m)

                         G=1.2×Gk
                            =1.2×0.540
                            =0.648kN/m
                           My: 橫梁在自重荷載作用下的彎矩(kN·m)
                           My=G×B2/8
                             =0.648×1.2002/8
                             =0.117kN·m
                        (2)橫梁在風荷載作用下的彎矩(kN·m)
                           風荷載線分布最大集度標準值(三角形分布)
                           qwk=Wk×B
                              =1.812×1.200
                              =2.174kN/m
                           風荷載線分布最大集度設計值
                           qw=1.4×qwk
                             =1.4×2.174
                             =3.044kN/m
                           Mxw: 橫梁在風荷載作用下的彎矩(kN·m)
                           Mxw=qw×B2/12
                              =3.044×1.2002/12
                              =0.365kN·m
                        (3)地震作用下橫梁彎矩
                           qEAk: 橫梁平面外地震作用:
                           βE: 動力放大系數: 5
                           αmax: 地震影響系數最大值: 0.160
                           GAk: 幕墻構件自重:  450 N/m2
                           qEAk=5×αmax× 450/1000
                               =5×0.160× 450/1000
                               =0.360kN/m2
                           qex: 水平地震作用最大集度標準值
                           B: 幕墻分格寬: 1.200m
                           水平地震作用最大集度標準值(三角形分布)
                           qex=qEAk×B
                              =0.360×1.200
                              =0.432KN/m
                           qE: 水平地震作用最大集度設計值
                           γE: 地震作用分項系數: 1.3
                           qE=1.3×qex
                             =1.3×0.432
                             =0.562kN/m
                           MxE: 地震作用下橫梁彎矩:
                           MxE=qE×B2/12
                              =0.562×1.2002/12
                              =0.067kN·m
                        (4)橫梁強度:

                         σ: 橫梁計算強度(N/mm2):
                           采用SG+SW+0.5SE組合
                           Wnx: 橫梁截面繞截面X軸的凈截面抵抗矩: 6.105cm3
                           Wny: 橫梁截面繞截面Y軸的凈截面抵抗矩: 6.104cm3
                           γ: 塑性發展系數: 1.00
                           σ=103×My/(1.00×Wny)+103×Mxw/(1.00×Wnx)+0.5×103×MxE/(1.00×Wnx)
                             =84.468N/mm2
                           84.468N/mm2 < fa=215.0N/mm2
                           橫梁正應力強度可以滿足   
                        3. 幕墻橫梁的抗剪強度計算:
                           校核依據: τx=Vy×Sx/(Ix×tx)≤125.0N/mm2
                           校核依據: τy=Vx×Sy/(Iy×ty)≤125.0N/mm2
                           Vx----橫梁豎直方向(X軸)的剪力設計值N;
                           Vy----橫梁水平方向(Y軸)的剪力設計值N;
                           Sx----橫梁截面計算剪應力處以上(或下)截面對中性軸(X軸)的面積矩=3.810cm3;
                           Sy----橫梁截面計算剪應力處左邊(或右邊)截面對中性軸(Y軸)的面積矩=3.810cm3;
                           Ix----橫梁繞截面X軸的毛截面慣性矩=12.209cm4;
                           Iy----橫梁繞截面y軸的毛截面慣性矩=12.208cm4;
                           tx----橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度=6.0mm;
                           ty----橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度=7.0mm;
                           f----型材抗剪強度設計值=125.0N/mm2;
                        (1)Qwk: 風荷載作用下橫梁剪力標準值(kN)
                           Wk: 風荷載標準值: 1.812kN/m2
                           B: 幕墻分格寬: 1.200m
                           風荷載呈三角形分布時:
                           Qwk=Wk×B2/4
                              =1.812×1.2002/4
                              =0.652kN
                        (2)Qw: 風荷載作用下橫梁剪力設計值(kN)
                           Qw=1.4×Qwk
                             =1.4×0.652
                             =0.913kN
                        (3)QEk: 地震作用下橫梁剪力標準值(kN)
                           地震作用呈三角形分布時:
                           QEk=qEAk×B2/4
                              =0.360×1.2002/4
                              =0.130kN
                        (4)QE: 地震作用下橫梁剪力設計值(kN)
                           γE: 地震作用分項系數: 1.3
                           QE=1.3×QEk
                             =1.3×0.130
                             =0.168kN
                        (5)Vy: 橫梁水平方向(y軸)的剪力設計值(kN):
                           采用Vy=Qw+0.5QE組合

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