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玻璃幕墙结构计算(二)

来源:中国幕墙网收集整理  作者:*  日期:2009-7-24
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  摘要:随着建筑业的发展,玻璃幕墙得到了广泛使用,修订版《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ 102-2003)的发布,标志我国幕墙行业的技术标准跨上了新台阶。为助于幕墙行业工程技术人员理解、应用此规范,确保幕墙结构的安全性、可靠性,特撰写此文。本文包括结构设计基本规定、幕墙所受荷载及作用、玻璃计算、结构胶计算、横梁计算、立柱计算、连接计算等内容。

  4.结构胶计算

  4.1结构胶尺寸构造要求

   粘接宽度cs≥7mm,粘接厚度ts≥6mm,且2ts≥cs≥ts。


  
  4.2结构胶强度设计值
   结构胶在风荷载或地震作用下的强度设计值:f1=0.2(MPa)
   结构胶在永久荷载作用下的强度设计值:f2=0.01(MPa)

  4.3结构胶粘接宽度计算
   结构胶粘接宽度CS取以下两种情况的较大值:

   在风荷载和水平地震作用下,结构胶粘接宽度
   cs1=(w+0.5qe)a/(2000f1)
   在玻璃永久荷载作用下,结构胶粘接宽度cs2=qgab/[2000(a+b)f2]
  其中:

   w―――风荷载设计值

   qe―――地震作用设计值

   qg―――玻璃重力荷载设计值;

   a、b―――分别为矩形玻璃板短边和长边边长。

   推导:幕墙玻璃在风荷载和水平地震作用下的受力状态相当于承受均布面荷载的四边支承板,其荷载传递如图5.1所示。玻璃板块在支承边缘的最大线均布拉力为(w+0.5qe)a/2,由结构胶的粘接力承受,即:

   f1cs=(w+0.5qe)a/2
   故cs=(w+0.5qe)a/(2f1)
   在重力荷载设计值作用下,竖向玻璃幕墙的结构胶缝均匀承受长期剪应力。胶缝长度为玻璃边长之和,即2(a+b)。胶缝宽度为cs。重力集中荷载设计值为qgab。故:

   f1cs×2(a+b)=qgab
   cs=qgab/[2(a+b)f1]
   当w+0.5qe采用kPa为单位时,须除以1000予以换算。

  4.4结构胶计算实例

  4.4.1结构胶粘接宽度计算

   玻璃所受荷载及作用按本文“3.幕墙所受荷载及作用”一章中计算实例取值。已知qgk0=0.307kPa,wk=2.27kPa,qek=0.147kPa。主体结构的结构类型为钢筋混凝土框架结构。玻璃为四边支承板,玻璃短边a=1.2m,长边b=高度hk=2.0m。

  
  4.4.1.1在风荷载和水平地震作用下,结构胶粘接宽度
   cs1=(w+0.5qe)a/(2000f1)=(1.4wk+0.5×1.3qek)a/(2000f1)=(1.4×2.27+0.5×1.3×0.147)×1200/(2000×0.2)=9.8(mm)

  4.4.1.2在玻璃永久荷载作用下,结构胶粘接宽度
   cs2=qgab/[2000(a+b)f2]=1.2qgk0ab/[2000(a+b)f2]=1.2×0.307×1200×2000/[2000×(1200+2000)×0.01]=13.9(mm)

  4.4.1.3由前二式计算结果,结构胶粘接宽度cs应≥13.9(mm)

  4.4.2结构胶粘接厚度计算

   根据主体结构的结构类型-钢筋混凝土框架结构,查得风荷载作用下主体结构楼层弹性层间位移角限值θ=1/550rad。玻璃高度hk=2.0m。故相对位移us=θhk=1/550×2000=3.64(mm)。按结构胶生产厂家提供,结构胶变位承受能力δ=0.125。所以结构胶粘接厚度:

   ts≥us/[δ(δ+2)]1/2=3.64/[0.125×(0.125+2)]1/2=7.1(mm)
   由上式计算结果,结构胶粘接厚度ts应≥7.1(mm)

  5.横梁计算

  5.1厚度规定

  
  5.6.1宽厚比
   横梁截面自由挑出部位和双侧加劲部位的宽厚比bO/t应符合表6.1的要求。


  5.6.2厚度
   横梁截面主要受力部位厚度t应符合表6.2的要求。


  5.2受弯承载力验算公式
   Mx/(γWnx)+My/(γWny)≤f
  其中:

   Mx―――横梁绕截面x轴(幕墙平面内方向)的弯矩组合设计值;

   My―――横梁绕截面y轴(幕墙平面外方向)的弯矩组合设计值;

   Wnx―――横梁截面绕截面x轴(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩

   Wny―――横梁截面绕截面y轴(幕墙平面外方向)的净截面抵抗矩;

   γ――塑性发展系数,取γ=1.05;

   f―――型材抗弯强度设计值。


  5.3受剪承载力验算公式
   VySx/(Ixtx)≤f
   VxSy/(Iyty)≤f
  其中: Vx―――横梁水平方向(x轴)的剪力设计值;

   Vy―――横梁竖直方向(y轴)的剪力设计值;

   Sx―――横梁在中性轴x轴一侧的部分截面绕x轴的毛截面面积矩;

   Sy―――横梁在中性轴y轴一侧的部分截面绕y轴的毛截面面积矩;

   Ix―――横梁截面绕x轴的毛截面惯性矩

   Iy―――横梁截面绕y轴的毛截面惯性矩;

   tx―――横梁截面垂直于x轴腹板的截面总厚度;

   ty―――横梁截面垂直于y轴腹板的截面总厚度。

   f―――型材抗剪强度设计值。

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