3d3s索网幕墙计算分析.

索网幕墙计算分析编制：杨竞一.工程概况说明计算工程背景：成都东客站索网幕墙工程所在城市：成都工程所属建筑物地区类别：C类工程所在地区抗震设防烈度：7度（0.10g）工程基本风压：0.3kN/m2二.荷载计算1.风荷载2.地震荷载3.温度荷载4.荷载组合1.风荷载标高为31.2m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.30kN/m2βz:31.2m高处风振系数对15m以下取2；15m以上25m以下取2.25；25m以上40m以下取2.45；40m以上取2.7。μz:31.2m高处风压高度变化系数(按Ｃ类区计算):(GB50009-2001)(2006年版)μz=0.616×(Z/10)0.44=0.616×(31.2/10)0.44=1.016μs:风压体型系数(墙面区)取μs=1.2风荷载标准值:WkWk=βz×μz×μs×W0(GB50009-2001)（2006年版）=2.45×1.016×1.2×0.300=0.896kN/m2因为Wk≤1.0kN/m2，取Wk=1.0kN/m2，按JGJ102—2003第5.3.2条采用。2.地震荷载qEAk:地震作用设计值(KN/m2)GAk:玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重:500N/m2垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:qEAk=5×αmax×GAk=5×0.080×500.000/1000=0.200kN/m23.温度荷载计算中温差极限值为-15℃～40℃拉索的线膨胀系数为1.6×10-54.荷载组合单层索网结构是典型的几何非线性结构，《建筑结构荷载规范》（2006版）规定的基本组合表达式不适用于这种结构承载能力极限状态的计算，否则会使其安全系数降低，因此，在单层索网结构计算时，承载能力极限状态的荷载也采用荷载标准值，拉索总安全系数取值为2.5。（1）正常使用极限状态①1.0×恒载+1.0×预拉力＋1.0×风荷载②1.0×恒载+1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(+40℃)③1.0×恒载+1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(-15℃)（2）承载能力极限状态①1.0×恒载+1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.5×地震荷载②1.0×恒载＋1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(+40℃)③1.0×恒载＋1.0×预拉力＋1.0×风荷载＋0.7×(-15℃)三.拉索计算1.说明2.计算模型3.计算结果1.说明1）面板：玻璃面板采用10Low-E+12A+10中空钢化玻璃。2）钢型材：横向钢梁采用材质Q235B的1100×600×26×26箱型钢梁，表面氟碳喷涂处理；顶部钢桁架采用材质Q345钢，表面氟碳喷涂处理。3）拉索：本系统只设有竖向索，不设横向索，竖索选用Φ22mm的不锈钢钢绞线，具体参数如下表所示：表1拉索材料性能的参数规格（mm）结构金属断面积（mm2）钢丝直径（mm）最小破断力（kN)弹性模量（105N/mm2）线膨胀系数φ221×61286.272.44325.021.291.66×10-52.计算模型采用3D3S软件对单层索网幕墙结构进行数值模拟分析，拉索的预拉力经过反复验算后确定。对结构在3D3S软件中，采用如下考虑：1)分析类型：非线性结构、静态；2)边界条件：竖向索与顶部钢梁均为铰接；3)荷载以集中力形式施加在模型上。计算见下图：最大拉力最大扰度3.计算结果初始预拉力：预估预拉力=最小破断力×（0.15～0.25）=325.02×（0.15～0.25）=48.75～81.26kN取预拉力=50kN拉力值N=113.121KN最小破断力／2.5＝130.008KN最大扰度df=376.609mmL/50=21000/50=420mm以上计算结果均满足规范和设计要求！单层单向索3D3S操作步骤1.绘制2000*1490的单索结构，如下图所示。2.将索打断，打断后的样式如下图所示。结构编辑→打断→直线两两相交打断3.点击结构编辑→添加杆件，定义索的截面为φ22,截面类型选择圆钢及索。双击4.定义材性双击材性，出现如下对话框。双击材性1，定义材性，定义后结果如下图所示。双击5.点击构件属性→定义只拉单元→选择预定义单元6.点击构件属性中的节点边界，给索施加节点约束。127.节点约束定义后的图形如下8.点击内力分析→计算内容选择及执行→初始状态确定→计算参数→非线性初始态9.建筑用索定义→定义主动索→定义→选中所有索单元→计算10.点击施加节点荷载，给所有节点施加Z向-0.6KN的恒荷载。11.内力分析→初始态计算结果显示查询→内力显示12.施加节点荷载→施加X向1KN风荷载施加活荷载→施加X向0.2KN活荷载施加温度增量→（-15℃—40℃）13.内力分析→计算内容选择及执行→非线性分析→非线性荷载态→计算14.定义工况，组合15.内力分析→非线性分析结果显示查询→显示内力内力分析→非线性分析结果显示查询→显示位移最大内力最大位移单层双向索3D3S操作步骤1.绘制2000*1490的单索结构，竖向索共9根,横向索12根。2.将索打断，结构编辑→打断→直线两两相交打断。3.点击结构编辑→添加杆件，定义索的截面为φ22,截面类型选择圆钢及索。双击4.定义材性双击材性，出现如下对话框。双击材性1，定义材性，定义后结果如下图所示。双击5.点击构件属性→定义只拉单元→选择预定义单元6.点击构件属性中的节点边界，给索施加节点约束。127.节点约束定义后的图形如下8.点击内力分析→计算内容选择及执行→初始状态确定→计算参数→非线性初始态→建筑用索定义→定义力密度→定义→计算（索网找形完成）横向索：50/2=25kN/m50/2.022=24.7kN/m竖向索：80/1.49=53.69kN/m80/2.47=32.388kN/m重点9.点击施加节点荷载，给所有节点施加Z向-0.6KN的恒荷载。10.内力分析→初始态计算结果显示查询→内力显示11.施加节点荷载→施加X向1KN风荷载施加活荷载→施加X向0.2KN活荷载施加温度增量→（-15℃-40℃）12.内力分析→计算内容选择及执行→非线性分析→非线性荷载态→计算13.定义工况，组合14.内力分析→非线性分析结果显示查询→显示内力内力分析→非线性分析结果显示查询→显示位移最大内力最大位移