铝板幕墙设计计算.docx

铝板幕墙设计计算.docx

《铝板幕墙设计计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝板幕墙设计计算.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

铝板幕墙设计计算

铝板幕墙板面的强度和刚度计算（单板）

取10米处幕墙为计算部位，一个分格尺寸为1100mm×500mm

⑴荷载计算

风荷载标准值为：

Wk＝βgZ·μs·μz·Wo

＝2.098×1.2×.74×.55

＝1.025KN／m2

一个铝板区格重量为：

G＝H·B·t·γ×3

＝1100·500·3·10-9·27×3

＝.134KN

水平分布地震作用为：

qEk＝βe·αmax·G／A

＝5×.04×.134/（1100×500×10^-6）

＝.049KN/m2

⑵强度计算

风荷载作用下铝板的弯曲应力标准值按下式计算

σwk＝6·m·Wk·a2·η/t2

式中a——板区格的较小边长（mm）

t——板的板厚（mm）

m——板的弯矩系数，按其边界条件分别查取

η——大挠度变形影响的应力折减系数，按θ查表

θ＝（Wk＋0.5·qEk）·a4/（E·t4）

＝（1.025＋0.5×.049）×10-3×5500004/（0.72×105×4）

＝11.6

查表取η＝.942

则σwk＝6·m·Wk·a2·η/t2

＝6×.10224×1.025×5002×.942/32

＝16.45（N/mm2）

水平地震作用下铝板的弯曲应力标准值按下式计算

σEk＝6·m·qEk·a2·η/t2

式中：

η——取风荷载作用下应力计算时的值

则σEk＝6·m·Wk·a2·η/t2

＝6×.10224×1.025×5002×.942/32

＝.79（N/mm2）

应力组合设计值按下式计算

σ＝ψw·γw·σwk＋ψe·γe·σEk

则σ＝ψw·γw·σwk＋ψe·γe·σEk

＝1.0×1.4×16.45＋0.6×1.3×.79

＝23.65N/mm2≤fa=81（N/mm2）

所以铝板的强度满足要求。

⑵刚度计算

θ＝Wk·a4/Et4

＝1.025×10-3×5004/（70000×34）

＝11.3

因此取η＝.9435

D＝E·t3/[12·（1－ν2）]

＝70000×33/[12×（1-.332）]

＝176747.8N·mm

u＝f1·Wk·a4·η/D

＝.01013×1.025×5004×.9435/176747.8

＝3.464mm

式中：

u——铝板区格跨中最大挠度

s——垂直于铝板平面方向的极限状态组合荷设计值（N/mm2）；

f1——跨中最大挠度系数，查表

ν——泊松比

u/a＝1/144<1/100

所以铝板的挠度满足要求。

铝板幕墙板面的强度和刚度计算（复合板）

取10米处幕墙为计算部位，一个分格尺寸为1100mm×500mm

⑴荷载计算

风荷载标准值为：

Wk＝βgZ·μs·μz·Wo

＝2.098×1.2×.74×.55

＝1.025KN／m2

一个铝板区格重量为：

G＝H·B·t·γ×3

＝1100·500·4·10-9·3.438×3

＝.023KN

水平分布地震作用为：

qEk＝βe·αmax·G／A

＝5×.04×.023/（1100×500×10^-6）

＝.008KN/m2

⑵强度计算

风荷载作用下铝板的弯曲应力标准值按下式计算

σwk＝6·m·Wk·a2·η/t2

式中a——板区格的较小边长（mm）

t——板的板厚（mm）

m——板的弯矩系数，按其边界条件分别查取

η——大挠度变形影响的应力折减系数，按θ查表

θ＝（Wk＋0.5·qEk）·a4/（E·t4）

＝（1.025＋0.5×.008）×10-3×5500004/（0.72×105×4）

＝6.2

查表取η＝.988

则σwk＝6·m·Wk·a2·η/t2

＝6×.10085×1.025×5002×.988/42

＝9.57（N/mm2）

水平地震作用下铝板的弯曲应力标准值按下式计算

σEk＝6·m·qEk·a2·η/t2

式中：

η——取风荷载作用下应力计算时的值

则σEk＝6·m·Wk·a2·η/t2

＝6×.10085×1.025×5002×.988/42

＝.07（N/mm2）

应力组合设计值按下式计算

σ＝ψw·γw·σwk＋ψe·γe·σEk

则σ＝ψw·γw·σwk＋ψe·γe·σEk

＝1.0×1.4×9.57＋0.6×1.3×.07

＝13.45N/mm2≤fa=70（N/mm2）

所以铝板的强度满足要求。

⑵刚度计算

θ＝Wk·a4/Et4

＝1.025×10-3×5004/（40600×44）

＝6.2

因此取η＝.988

D＝E·t3/[12·（1－ν2）]

＝40600×43/[12×（1-.252）]

＝230968.9N·mm

u＝f1·Wk·a4·η/D

＝.01013×1.025×5004×.988/230968.9

＝2.776mm

式中：

u——铝板区格跨中最大挠度

s——垂直于铝板平面方向的极限状态组合荷设计值（N/mm2）；

f1——跨中最大挠度系数，查表

ν——泊松比

u/a＝1/180<1/100

所以铝板的挠度满足要求。

铝板幕墙板面的强度和刚度计算（蜂窝铝板）

取10米处幕墙为计算部位，一个分格尺寸为1100mm×500mm

⑴荷载计算

风荷载标准值为：

Wk＝βgZ·μs·μz·Wo

＝2.098×1.2×.74×.55

＝1.025KN／m2

一个铝板区格重量为：

G＝H·B·t·γ×3

＝1100·500·10·10-9·5.3×3

＝.087KN

水平分布地震作用为：

qEk＝βe·αmax·G／A

＝5×.04×.087/（1100×500×10^-6）

＝.032KN/m2

⑵强度计算

风荷载作用下铝板的弯曲应力标准值按下式计算

σwk＝6·m·Wk·a2·η/t2

式中a——板区格的较小边长（mm）

t——板的板厚（mm）

m——板的弯矩系数，按其边界条件分别查取

η——大挠度变形影响的应力折减系数，按θ查表

θ＝（Wk＋0.5·qEk）·a4/（E·t4）

＝（1.025＋0.5×.032）×10-3×5500004/（0.72×105×4）

＝.2

查表取η＝1

则σwk＝6·m·Wk·a2·η/t2

＝6×.10085×1.025×5002×1/102

＝1.55（N/mm2）

水平地震作用下铝板的弯曲应力标准值按下式计算

σEk＝6·m·qEk·a2·η/t2

式中：

η——取风荷载作用下应力计算时的值

则σEk＝6·m·Wk·a2·η/t2

＝6×.10085×1.025×5002×1/102

＝.05（N/mm2）

应力组合设计值按下式计算

σ＝ψw·γw·σwk＋ψe·γe·σEk

则σ＝ψw·γw·σwk＋ψe·γe·σEk

＝1.0×1.4×1.55＋0.6×1.3×.05

＝2.21N/mm2≤fa=15.4（N/mm2）

所以铝板的强度满足要求。

⑵刚度计算

θ＝Wk·a4/Et4

＝1.025×10-3×5004/（35000×104）

＝.2

因此取η＝1

D＝E·t3/[12·（1－ν2）]

＝35000×103/[12×（1-.252）]

＝3111111.1N·mm

u＝f1·Wk·a4·η/D

＝.01013×1.025×5004×1/3111111.1

＝.209mm

式中：

u——铝板区格跨中最大挠度

s——垂直于铝板平面方向的极限状态组合荷设计值（N/mm2）；

f1——跨中最大挠度系数，查表

ν——泊松比

u/a＝1/2392<1/100

所以铝板的挠度满足要求。

铝板加强筋计算

幕墙中的危险部位位于10米,铝板厚t1=2.5mm，铝板分格尺寸为1950mm×950mm，背后有槽型加强筋，加强筋厚t2=3mm，高H1=30mm，宽L1=50mm，加强筋间距B=390mm，加强筋材料许用强度为81N／mm2。

1）荷载计算

a.风荷载标准值的计算

Wk＝βgZ·μs·μz·Wo

＝2.098×1.2×.74×.55

＝1.025KN／m2

b.y轴方向（垂直于幕墙表面）的地震作用为

qEy＝βe·αmax·γ板·t1

式中：

qEy——作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KN／m2）；

γ板——板的密度，取27KN／m3

t1——板厚度m；

αmax——水平地震影响系数最大值，取.04；

βe——动力放大系数，取5。

则qEy＝βe·αmax·γ板·t1

＝5×.04×27×2.5

＝.013KN／m2

c.Y轴方向挠度荷载组合如下：

qy＝1×Wk＋0.6qEy

＝1×1.025＋0.6×.013

＝1.033KN／m2

在矩形荷载作用下，加强筋所受线荷载和作用组合值为

q刚度y＝qy×B＝1.033×390

＝.403KN／m

d.强度荷载组合如下

q＝1.4×1×Wk＋1.3×0.6×qEy

＝1.4×1×1.025＋1.3×0.6×.013

＝1.445KN／m2

加强筋所受线荷载为

q强度＝q×B＝1.445×390

＝.564KN／m

2）加强筋刚度和强度验算

加强肋的局部压屈应力为:

fc=0.4×E×（t2/H1）2

=0.4×70000×（3/30）2

=81（N/mm2）

面板参与宽度为:

Be=t1×（K×E/fc）0.5

=2.5×（6.3×70000/81）0.5

=184.5（mm）

加筋肋钉间距为:

L=1.9×t1×（E/fs）0.5

=1.9×2.5×（70000/81）0.5

=139.64（mm）

加筋肋面积为:

A2=（2×H1+L1-2×t2）×t2

=（2×30+50-2×3）×3

=312（mm2）

加筋肋静矩为:

Fy2=（L1-2×t2）×t22/2+H12×t2

=（50-2×3）×32/2+302×3

=2808（mm3）

加筋肋重心为:

Yc2=Fy2/A2=2808/312=9（mm）

加筋肋惯性矩为:

I2=t2×H13/6+（L1-2×t2）×t2×（Yc2-t2/2）2+（H1/2-Yc2）2×2×t2×H1

=3×303/6+（50-2×3）×3×（9-3/2）2+（30/2-9）2×2×3×30

=24030（mm4）

面板参与面积为:

A1=Be×t1

=184.5×2.5

=461.25（mm2）

组合截面面积为:

A=A1+A2=461.25+312=773.25（mm2）

截面静矩为:

fy=A2×Yc2+A1×t1/2=312×9+461.25×2.5/2=3384.56（mm3）

截面形心为:

Yc=fy/A=3384.56/773.25=4.38（mm）

截面的惯性矩为:

Ix=I2+A2×（Yc-Yc2）2+A1×（Yc+t1/2）2

=24030+312×（4.38-9）2+461.25×（4.38+2.5/2）2

=45309.65（mm4）

加强肋最大挠度为:

f=q刚度y×b4×（25/8-5×（B/2b）2+2×（B/2b）4）/（240×E×Ix）

=.403×9504×（25/8-5×（390/（2×950）2+2×（390/（2×950）4）/（240×70000×45309.65）

=1.26（mm）≤[f]=3.2mm

所以加强筋的挠度满足要求。

截面的抵抗矩为:

Wx=Ix/（H1-Yc）=45309.65/（30-4.38）=1768.53（mm3）

最大弯矩为:

Mmax=Q强度×b2×（-3+（B/b）2）/24

=.564×9502×（-3+（390/950）2/24

=-60051.9（N·mm）

应力为:

σ=|Mmax/Wx|=|-60051.9/1768.53|=33.96（N/mm2）≤fs=81N/mm2）

所以加强筋的强度满足要求。