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度确定其地震作用;
3.标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用; 4.适度设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用;
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,海口地区地震基本烈度为:8度,地震动峰值加速度为0.3g,由于本工程是标准设防类,因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取,也就是取:αmax=0.24;
3 幕墙承受荷载计算 3.1 风荷载标准值的计算方法
幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算: wk=βgzμzμs1w0 ……7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版] 上式中:
wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa); Z:计算点标高:83.3m; βgz:瞬时风压的阵风系数;
根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算): βgz=K(1+2μf)
其中K为地面粗糙度调整系数,μf为脉动系数
-0.12
A类场地: βgz=0.92×(1+2μf) 其中:μf=0.387×(Z/10)
-0.16
B类场地: βgz=0.89×(1+2μf) 其中:μf=0.5(Z/10)
-0.22
C类场地: βgz=0.85×(1+2μf) 其中:μf=0.734(Z/10)
-0.3
D类场地: βgz=0.80×(1+2μf) 其中:μf=1.2248(Z/10) 对于B类地形,83.3m高度处瞬时风压的阵风系数:
-0.16
βgz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)))=1.524 μz:风压高度变化系数;
根据不同场地类型,按以下公式计算:
0.24
A类场地: μz=1.379×(Z/10)
当Z>300m时,取Z=300m,当Z<5m时,取Z=5m;
0.32
B类场地: μz=(Z/10)
当Z>350m时,取Z=350m,当Z<10m时,取Z=10m;
0.44
C类场地: μz=0.616×(Z/10)
当Z>400m时,取Z=400m,当Z<15m时,取Z=15m;
0.60
D类场地: μz=0.318×(Z/10)
当Z>450m时,取Z=450m,当Z<30m时,取Z=30m; 对于B类地形,83.3m高度处风压高度变化系数:
0.32
μz=1.000×(Z/10)=1.9706 μs1:局部风压体型系数;
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条:验算围护构件及其连接的强度时,可按下列规定采用局部风压体型系数μs1: 一、外表面
1.正压区 按表7.3.1采用; 2.负压区
- 对墙面, 取-1.0 - 对墙角边, 取-1.8 二、内表面
对封闭式建筑物,按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 本计算点为体型系数人工给定:1.3。
按JGJ102-2003第5.3.2条文说明:风荷载在建筑物表面分布是不均匀的,在檐口附近、边角部位较大。
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根据风洞试验结果和国外的有关资料,在上述区域风吸力系数可取-1.8,其余墙面可考虑-1.0,由于维护结构有开启的可能,所以还应考虑室内压-0.2。对无开启的结构,《建筑结构荷载规范》条文说明第7.3.3条指出“对封闭建筑物,考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙,以及机械通风等因素,室内可能存在正负不同的气压,参照国外规范,大多取±(0.2-0.25)的压力系数,现取±0.2”。即不论有无开启扇,均要考虑内表面的局部体型系数。
2
另注:上述的局部体型系数μs1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m的情况,当围护构件的
22
从属面积A大于或等于10m时,局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8,当构件的从属面积小于10m
2
而大于1m时,局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值,即: μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA 在上式中:
22
当A≥10m时,取A=10m;
22
当A≤1m时,取A=1m; μs1(10)=0.8μs1(1)
w0:基本风压值(MPa),根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中
2
数值采用,但不小于0.3KN/m,按重现期50年,海口地区取0.00075MPa;
3.2 计算玻璃时的风荷载标准值
计算玻璃时的构件从属面积:
2
A=1.2×0.689=0.8268m LogA=0
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =1.3 μs1=1.3+0.2 =1.5
wk=βgzμzμs1w0
=1.524×1.9706×1.5×0.00075 =0.003379MPa
3.3 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa); βE:动力放大系数,取5.0;
αmax:水平地震影响系数最大值,取0.24; Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N);
2
A:幕墙构件的面积(mm);
3.4 作用效应组合
荷载和作用效应按下式进行组合:
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk ……5.4.1[JGJ102-2003] 上式中:
S:作用效应组合的设计值;
SGk:重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值;
Swk、SEk:分别为风荷载,地震作用作为可变荷载产生的效应标准值; γG、γw、γE:各效应的分项系数;
ψw、ψE:分别为风荷载,地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数,按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下: 进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时: 重力荷载:γG:1.2; 风 荷 载:γw:1.4;
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地震作用:γE:1.3; 进行挠度计算时;
重力荷载:γG:1.0; 风 荷 载:γw:1.0;
地震作用:可不做组合考虑;
上式中,风荷载的组合系数ψw为1.0; 地震作用的组合系数ψE为0.5;
4 点式幕墙大面玻璃的计算
基本参数:
1:计算点标高:83.3m;
2:分格尺寸:宽×高=B×H=1200mm×689mm;
3:支撑点间距:宽度方向×高度方向=B1×H1=1060mm×609mm;
4:玻璃配置:等片夹层,外片半钢化玻璃8 mm,内片半钢化玻璃8 mm; 5:驳接形式:四点驳接; 模型简图为:
4.1 玻璃板块荷载计算
t:单片玻璃厚度(mm);
wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa);
GAk:夹层玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa); qEAk:夹层玻璃地震作用标准值(MPa);
3
γg:玻璃的体积密度(N/mm);
qk1-2:分配到单片玻璃上的荷载组合标准值(MPa); q1-2:分配到单片玻璃上的荷载组合设计值(MPa); GAk=γg×2t
=0.0000256×2×8 =0.00041MPa qEAk=βEαmaxGAk
=5×0.24×0.00041 =0.000492MPa
qk1-2=0.5×(wk+0.5qEAk)
=0.5×(0.003379+0.5×0.000492) =0.001812MPa
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q1-2=0.5×(1.4×wk+0.5×1.3×qEAk))
=0.5×(1.4×0.003379+0.5×1.3×0.000492) =0.002525MPa
(2)玻璃板块整体荷载组合计算:
用于强度计算时,采用Sw+0.5SE设计值组合: ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3×qEAk
=1.4×0.003379+0.5×1.3×0.000492 =0.00505MPa
用于挠度计算时,采用Sw标准值: ……5.4.1[JGJ102-2003] wk=0.003379MPa
4.2 玻璃的强度计算
校核依据:σ≤[fg]
因为内外等片,按6.1.4[JGJ102-2003]规定,两片强度计算值相同,以下以外片为例计算应力: θ:外片玻璃的计算参数; η:外片玻璃的折减系数;
qk1-2:作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa); b:支撑点间玻璃面板长边边长(mm); E:玻璃的弹性模量(MPa); t:单片玻璃厚度(mm);
44
θ=qk1-2b/Et ……8.1.5-4[JGJ102-2003]
44
=0.001812×1060/72000/8 =7.757
按系数θ,查表6.1.2-2[JGJ102-2003],η=0.978;
σ:外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa); q1-2:作用在幕墙外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa); b:支撑点间玻璃面板长边边长(mm); t:外片玻璃厚度(mm);
m:外片玻璃弯矩系数, 取m=0.133;
22
σ=6mq1-2bη/t ……8.1.5[JGJ102-2003]
22
=6×0.133×0.002525×1060×0.978/8 =34.597MPa 对于外片玻璃:
34.597MPa≤fg1=56MPa(半钢化玻璃) 外片玻璃的强度满足要求! 对于内片玻璃:
34.597MPa≤fg2=56MPa(半钢化玻璃) 内片玻璃的强度满足要求!
4.3 玻璃最大挠度校核
校核依据:
4
df=ημwkb/D≤df,lim ……8.1.5-3[JGJ102-2003] 上面公式中:
df:玻璃板挠度计算值(mm); η:玻璃挠度的折减系数;
μ:玻璃挠度系数,取μ=0.01473; wk:风荷载标准值(MPa)
b:支撑点间玻璃面板长边边长(mm); D:玻璃的弯曲刚度(N·mm);
df,lim:许用挠度,取支撑点间玻璃面板长边边长的1/60,为17.667mm;
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其中:
32
D=Ete/(12(1-υ)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中:
E:玻璃的弹性模量(MPa); te:玻璃的等效厚度(mm); υ:玻璃材料泊松比,为0.2;
31/3
te=(2t) ……6.1.4-5[JGJ102-2003]
31/3
=(2×8) =10.079mm
32
D=Ete/(12(1-υ))
32
=72000×10.079/(12×(1-0.2)) =6399298.269N·mm
θ:玻璃板块的计算参数;
44
θ=wkb/Ete ……8.1.5-4[JGJ102-2003]
44
=0.003379×1060/72000/10.079 =5.741
按参数θ,查表6.1.2-2[JGJ102-2003],η=0.994
4
df=ημwkb/D
4
=0.994×0.01473×0.003379×1060/6399298.269 =9.76mm
9.76mm≤df,lim=17.667mm(等片夹层板块) 玻璃挠度能满足要求!
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