第四章拉索点式玻璃幕墙结构计算

联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第1页共8页第四章、拉索点式玻璃幕墙结构计算A、点玻面板计算一、基本参数工程所在地：北京市幕墙计算标高：35.0m玻璃最大设计分格：B×H=1.8×2.08mB：玻璃宽度H：玻璃高度设计地震烈度：8度地面粗糙度类别：C类二、荷载计算1、风荷载标准值WK:作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2)βgz:瞬时风压的阵风系数:取1.797按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.5.1μs:风荷载体型系数:取1.2按《玻璃幕墙工程技术手册》JGJ102-2003第5.2.1条μz:风荷载高度变化系数:1.069按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1北京基本风压W0=0.45KN/m2，WK=βgzμsμzW0=1.797×1.2×1.069×0.45=1.037KN/m2＞1.0KN/m2取WK=1.037KN/m22、风荷载设计值W:风荷载设计值(KN/m2)rw:风荷载作用效应的分项系数：1.4W=rw×Wk=1.4×1.037=1.452KN/m2联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第2页共8页3、玻璃幕墙构件重量荷载GAK:玻璃幕墙构件自重标准值8+8+12A+8mm厚钢化玻璃面荷载标准值（8++8+8）×25.6=614.4N/m2考虑驳接头及部件面荷载标准值80N/m2GAK=614.4+80=694.4N/m2取GAK=0.75KN/m2GK:每个单元玻璃幕墙构件(包括玻璃和接头)的重量B:玻璃幕墙分格宽:1.8mH:玻璃幕墙分格高:2.08m4、地震作用qEK:垂直于幕墙平面水平地震作用标准值βE:动力放大系数:可取5.0，αmax:水平地震影响系数最大值:0.16，qEK=KAEGmax=5×0.16×0.75=0.6KN/m25、荷载组合风荷载和地震作用水平分布设计值q=ψW·γW·qW+ψE·γE·qEK=1.0×1.4×1.037+0.5×1.3×0.6=1.842KN/m2风荷载和地震作用水平分布标准值qK=ψW·qW+ψE·qEK=1.0×1.037+0.5×0.6=1.337KN/m2三、玻璃的选用与校核1、玻璃强度计算由于此部分幕墙与竖直方向成24O夹角，采用8+1.52PVB+8+12+8钢化夹胶中空玻璃；经过分析，在玻璃承受负风压时受力最不利，这里仅需要验算内片玻璃的强度和挠度。联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第3页共8页内片恒载标准值25.6*0.008=0.205kpa，0.205×Sin24O＝0.083kpa内片恒载设计值1.2×0.083＝0.1kpa，内片玻璃上的风载标准值1.037×1.1×512/(1024+512)=0.380kpa内片玻璃上的风载设计值1.4×0.380＝0.532kpa内片玻璃上地震作用标准值5×0.16×0.205×Cos24O＝0.15kpa内片玻璃上地震作用设计值1.3×0.15＝0.195kpa计算玻璃强度采用下列荷载组合1.0×恒载设计值＋1.0×风载设计值＋0.5×地震作用设计值1.0×0.1+1.0×0.532+0.5×0.195=0.730kpa计算玻璃挠度采用下列荷载组合1.0×恒载标准值＋1.0×风载标准值1.0×0.083+1.0×0.380=0.463kpa玻璃按四点支承板计算玻璃承受水平风荷载和地震荷载作用校核依据:σ≤gf=84N/mm2q:玻璃所受荷载组合设计值C：玻璃孔边距150mmLx:玻璃长边孔距联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第4页共8页Lx=H-2×C=2080-2×150=1780mmLy:玻璃短边孔距Ly=B-2×C=1800-2×150=1500mmt:玻璃的计算厚度:8mmα1:四点支承玻璃面板的应力系数由边长比84.017801500LxLy，得:m=0.144，μ=0.019552587200017801073.044344EtLqX查表得：η=0.9（1）σ:四点支承玻璃面板跨中最大弯曲应力值σ=226tLqmy=9.0817801073.0144.06223=28.1N/mm2≤gf=84N/mm2玻璃的强度满足设计要求。3、玻璃的挠度校核校核依据：μ≤[μ]=60XL=29.6mmE：玻璃的弹性模量7.2×104N/mm2)2.01(12872000)1(122323EtD=3.2×106N·mmfd：四点支承玻璃面板的挠度系数DLqdXkf4=9.0102.3178010463.001955.0643联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第5页共8页=25.6mm＜[μ]=60XL=29.7mm4、玻璃在自重作用下的挠度DLGdXkf411=9.0102.3178010083.001955.0643=4.6mm≈[μ]=500b=4.4mm玻璃挠度符合设计要求。B、点玻拉索计算点式玻璃幕墙采用拉索式结构，水平荷载由竖向索桁架承受，自重荷载由承重索和竖向索桁架承受，索桁架高度H=4.16m，矢高f0=0.52m，横向分格B=1.8m；钢索的强度标准值520N/mm2。拉索张拉在水平桁架上，桁架最大跨度为15.3m，上、下端均采用三角形桁架。一、设计荷载q:水平面荷载设计值:1.826KN/m2qK:水平面荷载标准值:1.325KN/m2+q线:水平线荷载设计值q线=q·B=1.826×1.578=2.881KN/mqK线:水平线荷载标准值qK线=qK·B=1.325×1.578=2.091KN/mGK:玻璃自重荷载标准值:0.6KN/m2G:玻璃自重荷载设计值:0.72KN/m2二、受力计算1、钢索选择“代梁”跨中弯矩M（L/2）=q线·H2/8=2.881×4.752/8=8.125KN·m水平作用产生的反推力H（X）=M（L/2）/f0=8.125/0.5=16.25KN联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第6页共8页自重产生的反推力H（Y）=G·B·H=0.72×1.578×4.75=5.397KN竖向索承受的拉力T（Y）=5.397KN索桁架钢索由水平作用产生的拉力T（X）=H（X）/Cos6.56°=16.25/0.99345=16.36KN预估钢绞线：索桁架钢索A0（X）=16.36×103/600=27.3mm2竖向索A0（Y）=5.397×103/600=8.995mm2索桁架钢索选用φ8，A（X）=38.18mm2竖向索选用φ6，A（X）=21.48mm2预应力张拉控制值σcon=0.16×1320=211.2N/mm22、有效预应力失值锚具变形产生的损失值σL1=1×1.8×105/4750=37.9N/mm2装置摩擦产生的损失值σL2=5%×211.2=10.6N/mm2扣除第一批应力损失后钢索的有效预应力σP0（1）=211.2-37.9-10.6=162.7N/mm2对支撑结构的反推力H（1）=162.7×（2×38.18+21.48）=15.92KN支撑支撑结构由于跨端张拉产生的挠度160*100*6方通的惯性矩I=57906475mm4f1=PL3/3EI=15.62×103×5503/3×2.06×105×57906475=0.07mm后一榀张拉支撑结构挠曲产生的预应力损失值σL3=f1×1.8×105/H=0.07×1.8×105/4750=2.7N/mm2索松弛产生的预应力损失值σL4=0支撑结构承受活荷载挠曲产生的预应力损失值σL5=1×1.8×105/H=1×1.8×105/4750=37.9N/mm2总预应力损失值∑σL=37.9+10.6+2.65+37.9=89.1N/mm2＞80N/mm2有效预应力值σP0=211.2-89.1=122.1N/mm23、索桁架强度验算由有效预应力产生的反推力H0（X）=122.1×38.18×0.993=4.629KN由反推力折算的均布线荷载q0=8×4.629×0.5/4.75=0.821KN/m钢索线刚变EAL2/24=1.8×105×38.18×4.752/24=6461KN钢索理论长度L0=2375/0.993=2391.7mm联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第7页共8页钢索预计伸长△L=211.2×2391.7/1.8×105=2.8mm钢索下料长度L1=2391.7-2.8=2388.9mm索桁架最终反推力设计值由公式HL-H0（X）=)()(202022224XLHqHqEAL，采用渐进法解得HL=15.853KN钢索拉力TL=15.957KN承力索截面最大应力设计值σ（X）=15.957×103/38.13=418.5N/mm2＜600N/mm2稳定索截面最大应力设计值σ（Y）=5.397×103/21.48=251.3N/mm2＜600N/mm2连系杆压力N=15.957×Sin6.56°×2=3.646KN选用S01拉索支撑杆，A=706.8mm2应力值σ=3.646×103/706.8=5.1N/mm2拉索式桁架的强度满足设计要求。4、索桁架挠度验算qK线=qK·B=1.325×1.578=2.091KN/m由公式HLK-H0（X）=)()(202022224XLKKHqHqEAL代入上述数值，采用渐进法解得HLK=11.621KN承力索终态矢高f=LKKHLq82线=116218475009122.=507.5mm索桁架挠度△f=507.5-500=7.5mm相对挠度△f/L=7.5/4750=1/633＜1/250稳定索终态矢高f1=500-7.5=492.5mm稳定索终态长度L2=（492.52+23752）1/2=2425.5mm＞2388.9稳定索终态应力保有值σ2=（2425.5-2388.9）×10-3×1.8×105/2391.7=2.8N/mm2C、支撑桁架的验算点式幕墙受力时，并不是每一榀桁架同时达到最大值，取其最大值的0.7倍，悬臂梁在负风压作用下的应力与挠度最大，悬臂长度L=0.6m。联通石家庄通信综合枢纽楼幕墙设计计算书第8页共8页一、荷载计算悬臂梁承受水平荷载设计值P1=0.7×HL＋A×σ2=0.7×15853+38.18×2.8=11.138KN悬臂梁承受水平荷载标准值P1K=0.7×HLK＋A×σ2=0.7×11621+38.18×2.8=8.242KN悬臂梁承受垂直荷载设计值P2=5.397KN悬臂梁承受垂直荷载设计值P2K=5.397/1.2=4.498KN二、强度验算垂直荷载产生的弯矩W=P2×L=5.397×0.6=3.238KN·m水平荷载产生的压力N=P1=11.138KNWMAN=80103601920511023832976101381163/...=27.6N/mm2＜215N/mm2强度满足设计要求。三、挠度计算EILPfKA332=10360192100623600104984533..=0.2mm挠度满足设计要求。由计算可知点玻设计满足要求。