玻璃幕墻結(jié)構(gòu)計算

　　1．結(jié)構(gòu)設(shè)計基本規(guī)定

    1.1幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方法
　　 幕墻的結(jié)構(gòu)計算，采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)設(shè)計表達式進行計算。極限狀態(tài)包括兩種：


　　 a．承載能力極限狀態(tài)：主要指強度破壞、喪失穩(wěn)定。


　　 b．正常使用極限狀態(tài)：主要指產(chǎn)生影響正常使用或外觀的變形。


　　 1.2設(shè)計驗算基本過程
　　 設(shè)計驗算基本過程分以下三步：

　　 a．根據(jù)實際情況進行荷載及作用計算。

　　 b．根據(jù)構(gòu)件所受荷載及作用計算荷載效應(yīng)及組合。

　　 c．根據(jù)驗算公式進行設(shè)計驗算。


　　 1.3驗算公式
　　 1.3.1承載力驗算：

　　 S≤R
　　 S：荷載效應(yīng)按基本組合的設(shè)計值，可以是內(nèi)力或應(yīng)力。

　　 具體到幕墻構(gòu)件：

　　 S=γgSgk+ψwγwSwk+ψeγeSek
　　 其中：

　　 Sgk―――永久荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；

　　 Swk―――風(fēng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；

　　 Sek―――地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；

　　 γg―――永久荷載分項系數(shù)，取γg=1.2；

　　 γw―――風(fēng)荷載分項系數(shù)，取γw=1.4；

　　 γe―――地震作用分項系數(shù)，取γe=1.3；

　　 ψw―――風(fēng)荷載組合值系數(shù)，取ψw=1.0；

　　 ψe―――地震作用組合值系數(shù)，取ψe=0.5。

　　 R：抗力設(shè)計值，可以是構(gòu)件的承載力設(shè)計值或強度設(shè)計值。


　　 ①如果已知承載力設(shè)計值或強度設(shè)計值，可直接引用。見《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范(JGJ 102-2003)》P20§5.2“材料力學(xué)性能”。


　　 ②如果已知承載力標(biāo)準(zhǔn)值或強度標(biāo)準(zhǔn)值，則需除以材料分項系數(shù)K2，得到承載力設(shè)計值或強度設(shè)計值，舉例如下：


　　  石材，已知其彎曲強度平均值fgm= 8MPa，則其抗彎強度設(shè)計值fg1=fgm/K2=fgm/2.15=3.72(MPa)；錨栓，已知其極限抗拉力為50kN，則其抗拉力設(shè)計值F=50/K2=50/2=50/2=25(kN)。


　　  不同材料的材料分項系數(shù)K1是由其總安全系數(shù)K及荷載分項系數(shù)K2決定的。其數(shù)學(xué)關(guān)系為K=K1K2。不同材料的總安全系數(shù)K舉例如下：石材K=3，連接K=2.8，玻璃K=2.5。而起主要控制作用的風(fēng)荷載的荷載分項系數(shù)K1=1.4。所以可換算得到：石材的材料分項系數(shù)K2=K/K1=3/1.4=2.15，連接的材料分項系數(shù)K2=K/K1=2.8/1.4=2，玻璃的材料分項系數(shù)K2=K/K1=2.5/1.4=1.785。


　　 1.3.2撓度驗算
　　 df≤df?lim
　　 df：構(gòu)件在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值或永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下產(chǎn)生的撓度值。

　　 df?lim：構(gòu)件撓度限值。


　　 在鋼結(jié)構(gòu)計算中，撓度驗算應(yīng)考慮不同作用效應(yīng)的組合。但在幕墻計算中，出于簡化考慮，不考慮不同作用效應(yīng)的組合，僅須分別單獨計算風(fēng)荷載或永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度。


　　 具體到下列幕墻構(gòu)件：

　　 鋁橫梁、立柱：df?lim=l/180，l為支點間距離。

　　 鋼橫梁、立柱：df?lim=l/250，l為支點間距離。

　　 四邊支承玻璃：df?lim=短邊邊長/60
　　 四點支承玻璃：df?lim=支承點間長邊邊長/60
　　 玻璃肋對邊支承玻璃：df?lim =跨度/60
　　 玻璃肋：df?lim=計算跨度/200
2．幕墻所受荷載及作用

　　 2.1永久荷載
　　 永久荷載即重力荷載，根據(jù)材料的重力密度及具體尺寸計算。

　　 例如，計算規(guī)格為6+0.76PVB+6(mm)鋼化夾膠玻璃的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

　　 qgk0=t0×γg/1000=12×25.6/1000=0.307(kPa)
　　 其中：

　　 t0―玻璃片總厚度，t0=12(mm)；

　　 γg―玻璃重力密度，γg=25.6(kN/m3)。

　　 如考慮玻璃上鋁粘接框重量，假設(shè)鋁粘接框重量為玻璃重量的20%，則玻璃與鋁框永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

　　 qgk=(1+20%)qgk0=(1+20%)×0.307=0.368(kPa)

　　 2.2風(fēng)荷載
　　 幕墻的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算，且不應(yīng)小于1.0kPa。

　　 wk=βgzμsμzw0
　　 其中：

　　 wk―――風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

　　 βgz―――陣風(fēng)系數(shù)，按幕墻距地面高度、地面粗糙度查表；

　　 μs―――風(fēng)荷載體形系數(shù)；

　　 對于負壓區(qū)墻面，取-1.2(外壓-1.0，再考慮內(nèi)壓-0.2)
　　 對于負壓區(qū)墻角邊，取-2.0(外壓-1.8，再考慮內(nèi)壓-0.2)
　　 對于雨蓬，取-2.0
　　 μz―――風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按幕墻距地面高度、地面粗糙度查表；

　　 w0―――基本風(fēng)壓，取50年一遇基本風(fēng)壓。

　　 例如，已知w0=0.75kPa，地面粗糙度為C類，幕墻最高80m，求墻面風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

　　 wk=βgzμsμzw0=1.64×1.2×1.538×0.75=2.27(kPa)

　　2.3地震作用
　　垂直于玻璃幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：

　　qek=βeαmaxGk/A
　　其中：

　　qek―――垂直于玻璃幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；

　　βe―――地震動力放大系數(shù)，取5.0(為使脆性材料在設(shè)防烈度下不破損傷人而考慮)；

　　αmax―――水平地震影響系數(shù)最大值，按抗震設(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度查表；

　　Gk―――幕墻構(gòu)件(包括玻璃面板和鋁粘接框)的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

　　A―――幕墻面積，Gk/A即為玻璃與鋁框永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值qgk。


　　例如，已知深圳地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，玻璃為6+0.76PVB+6(mm)鋼化夾膠玻璃，求分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：

　　  qek=βeαmaxGk/A=βeαmaxqgk=5×0.08×0.368=0.147(kPa)

3．玻璃計算

　　 3.1玻璃最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值
　　 玻璃面板為四邊支承板，其最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：σk=η(6mqka2/t2)
　　 其中：

　　 σk―――玻璃在荷載作用下的最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；

　　 qk―――垂直作用在玻璃幕墻平面上的荷載或作用標(biāo)準(zhǔn)值；

　　 a―――矩形玻璃板短邊邊長；

　　 t―――玻璃厚度；

　　 m―――彎矩系數(shù)，按玻璃板短邊與長邊邊長之比a/b查表；

　　 η―――考慮玻璃板在外荷載作用下大撓度變形影響的應(yīng)力折減系數(shù)。

　　 按θ=(wk+0.5qek)a4/(Egt4)查表，Eg為玻璃的彈性模量。


　　3.2玻璃跨中撓度
　　玻璃跨中撓度按下式計算：df=η(μwka4)/D
　　其中：

　　df―――玻璃在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度最大值；

　　wk―――風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

　　D―――玻璃剛度，D=Egt3/[12×(1-ν2)]，t為玻璃厚度，ν為玻璃泊松比；

　　μ―――撓度系數(shù)，按玻璃板短邊與長邊邊長之比a/b查表；

　　η―――撓度折減系數(shù)，按θ=wka4/(Egt4)查表。

3.3計算夾膠玻璃的特別規(guī)定

　　 3.3.1應(yīng)力計算
　　  計算夾膠玻璃應(yīng)力時，作用于夾膠玻璃上的荷載及作用按下式分配到兩片玻璃上：

　　 qk1=qkt13/(t13+t23)
　　 qk2=qkt23/(t13+t23)
　　其中：

　　      qk―――垂直作用在玻璃幕墻平面上的荷載或作用標(biāo)準(zhǔn)值；

　　      qk1、qk2―――分別為分配到各單片玻璃的荷載或作用標(biāo)準(zhǔn)值；

　　      t1、t2―――分別為各單片玻璃的厚度。

　　推導(dǎo)：不考慮夾膠層的粘接作用，偏安全地認(rèn)為內(nèi)外片玻璃板疊置。夾膠玻璃內(nèi)外片玻璃板在板面均布荷載qk作用下，雖然各自彎曲，但其曲率和撓度相同。設(shè)內(nèi)、外片玻璃板的厚度分別為t1、t2，彎曲剛度分別為D1、D2，分擔(dān)荷載分別為qk1、qk2。根據(jù)彈性力學(xué)推導(dǎo)，每片玻璃分擔(dān)的荷載按各自彎曲剛度的比例分配，即：

　　 qk1=qkD1/(D1+D2)
　　 qk2=qkD2/(D1+D2)
　　     由于玻璃板彎曲剛度D=Egt3/[12×(1-ν2)]，所以分擔(dān)荷載按其厚度立方的比例分配，即：

　　 qk1=qkt13/(t13+t23)
　　 qk2=qkt23/(t13+t23)
　　 3.3.2撓度計算
　　 玻璃跨中撓度仍按下式計算：

　　 df=η(μwka4)/D
　　 但在計算玻璃剛度D時，應(yīng)采用等效厚度te。

　　 推導(dǎo)：偏安全地認(rèn)為內(nèi)外片玻璃板疊置，并忽略夾膠層的抗彎貢獻，則夾膠玻璃的等效剛度為兩片玻璃彎曲剛度之和，即：D=D1+D2。由于剛度D與其玻璃厚度的立方成正比，所以計算撓度時的等效厚度te按兩片玻璃厚度立方和的立方根取用。


　　 3.4計算中空玻璃的特別規(guī)定

　　 3.4.1應(yīng)力計算
　　  計算中空玻璃應(yīng)力時，作用于夾膠玻璃上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式分配到兩片玻璃上：

　　 wk1=1.1wkt13/(t13+t23)
　　 wk2=wkt23/(t13+t23)
　　其中：

　　      wk―――垂直作用在玻璃幕墻平面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

　　      wk1、wk2―――分別為分配到外片玻璃、內(nèi)片玻璃的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

　　      t1、t2―――分別為外片玻璃、內(nèi)片玻璃的厚度。

　　由于地震作用相對于風(fēng)荷載，其值較小，不足以使中空玻璃的內(nèi)外片玻璃板產(chǎn)生相同的撓度，所以地震作用不按內(nèi)外片玻璃的剛度分配，而按各自板塊的自重分配，即按內(nèi)外片玻璃板的厚度分配，其公式為：

　　 qek1=qekt1/(t1+t2)
　　 qek2=qekt2/(t1+t2)

　　 3.3.2撓度計算
　　 玻璃跨中撓度仍按下式計算：

　　 df=η(μwka4)/D
　　  但在計算玻璃剛度D時，應(yīng)采用等效厚度te。te按下式計算：

　　  te=0.95×
　　  由于中空玻璃的兩片玻璃之間有氣體層，直接承受荷載的外片玻璃的撓度要略大于間接承受荷載的內(nèi)片玻璃的撓度，分配的荷載相應(yīng)也略大一些。故將外片玻璃分配的荷載加大10%，同時將中空玻璃的等效厚度te減小5%，這樣計算出的結(jié)果與試驗結(jié)果相近。


　　 3.5玻璃計算實例

　　 3.5.1玻璃強度計算
　　 玻璃所受荷載及作用按本文“3．幕墻所受荷載及作用”一章中計算實例取值。玻璃為四邊支承板，玻璃短邊a=1.2m，長邊b=2.0m。玻璃規(guī)格為6+0.76PVB+6(mm)鋼化夾膠玻璃。


　　 3.5.1.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的應(yīng)力
　　  已知wk=2.27(kPa)，外片玻璃所受的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

　　 wk1=wkt13/(t13+t23)=2.27×63/(63+63)=1.14(kPa)
　　 內(nèi)片玻璃所受的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

　　 wk2=wkt23/(t13+t23)=2.27×63/(63+63)=1.14(kPa)
　　      按a/b=0.6，查得四邊簡支玻璃板的彎矩系數(shù)m=0.0868
　　      所以外片玻璃板最大應(yīng)力(暫未考慮折減系數(shù)η)：

　　 σwk1=6mwk1a2/t12=6×0.0868×1.14×12002/62=23.75(MPa)
　　 內(nèi)片玻璃板最大應(yīng)力(暫未考慮折減系數(shù)η)：

　　     σwk2=6mwk2a2/t22=6×0.0868×1.14×12002/62=23.75(MPa)

3.5.1.2地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的應(yīng)力
　　 已知qek=0.147(kPa)，
　　  外片玻璃所受的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：

　　  qek1=qekt13/(t13+t23)=0.147×63/(63+63)=0.07(kPa)
　　  內(nèi)片玻璃所受的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：

　　  qek2=qekt23/(t13+t23)=0.147×63/(63+63)=0.07(kPa)
　　  所以外片玻璃板最大應(yīng)力(暫未考慮折減系數(shù)η)：

　　  σek1=6mqek1a2/t12=6×0.0868×0.07×12002/62=1.46(MPa)
　　  內(nèi)片玻璃板最大應(yīng)力(暫未考慮折減系數(shù)η)：

　　  σek2=6mqek2a2/t22=6×0.0868×0.07×12002/62=1.46(MPa)

3.5.1.3應(yīng)力折減系數(shù)
　　  θ1=(wk1+0.5qek1)a4/(Egt14)=(1.14+0.5×0.07)×10-3×12004/(7.2×104×64)=26.1
　　  θ2=(wk2+0.5qek2)a4/(Egt24)=(1.14+0.5×0.07)×10-3×12004/(7.2×104×64)=26.1
　　  查表得：應(yīng)力折減系數(shù)η1=η2=0.896

　　  

3.5.1.4應(yīng)力組合設(shè)計值
　　  外片玻璃板最大組合應(yīng)力(考慮折減系數(shù))：

　　  σ1=η1(ψwγwσwk1+ψeγeσek1)=0.896×(1.0×1.4×23.75+0.5×1.3×1.46)=30.64(MPa) 　　      內(nèi)片玻璃板最大組合應(yīng)力(考慮折減系數(shù))：

　　
σ2=η2(ψwγwσwk2+ψeγeσek2) =0.896×(1.0×1.4×23.75+0.5×1.3×1.46)=30.64(MPa)
　　
3.5.2玻璃剛度計算

3.5.2.1玻璃等效厚度
　　  te==7.56(mm)

3.5.2.2玻璃剛度
　　 D=Egte3/[12×(1-ν2)]=7.2×104×7.563/[12×(1-0.22)]=2700508(N?mm)

3.5.2.3撓度折減系數(shù)
　　 θ=wka4/(Egte4)=2.27×10-3×12004/(7.2×104×7.564)=20
　　 查表得：撓度折減系數(shù)η=0.92

3.5.2.4撓度系數(shù)
　　 按a/b=0.6，查得四邊簡支玻璃板的撓度系數(shù)μ=0.00867

3.5.2.5跨中撓度
　　 在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，玻璃板跨中撓度：

　　 df=η(μwka4)/D=0.92×(0.00867×2.27×10-3×12004)/2700508=13.9(mm)
　　
4．結(jié)構(gòu)膠計算

4.1結(jié)構(gòu)膠尺寸構(gòu)造要求
　　 粘接寬度cs≥7mm，粘接厚度ts≥6mm，且2ts≥cs≥ts。


　　
4.2結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值
　　 結(jié)構(gòu)膠在風(fēng)荷載或地震作用下的強度設(shè)計值：f1=0.2(MPa)
　　 結(jié)構(gòu)膠在永久荷載作用下的強度設(shè)計值：f2=0.01(MPa)

4.3結(jié)構(gòu)膠粘接寬度計算
　　 結(jié)構(gòu)膠粘接寬度CS取以下兩種情況的較大值：

　　 在風(fēng)荷載和水平地震作用下，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度
　　 cs1=(w+0.5qe)a/(2000f1)
　　 在玻璃永久荷載作用下，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度cs2=qgab/[2000(a+b)f2]
　　其中：

　　 w―――風(fēng)荷載設(shè)計值；

　　 qe―――地震作用設(shè)計值；

　　 qg―――玻璃重力荷載設(shè)計值；

　　 a、b―――分別為矩形玻璃板短邊和長邊邊長。

　　 推導(dǎo)：幕墻玻璃在風(fēng)荷載和水平地震作用下的受力狀態(tài)相當(dāng)于承受均布面荷載的四邊支承板，其荷載傳遞如圖5.1所示。玻璃板塊在支承邊緣的最大線均布拉力為(w+0.5qe)a/2，由結(jié)構(gòu)膠的粘接力承受，即：

　　 f1cs=(w+0.5qe)a/2
　　 故cs=(w+0.5qe)a/(2f1)
　　 在重力荷載設(shè)計值作用下，豎向玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)膠縫均勻承受長期剪應(yīng)力。膠縫長度為玻璃邊長之和，即2(a+b)。膠縫寬度為cs。重力集中荷載設(shè)計值為qgab。故：

　　 f1cs×2(a+b)=qgab
　　 cs=qgab/[2(a+b)f1]
　　 當(dāng)w+0.5qe采用kPa為單位時，須除以1000予以換算。

4.4結(jié)構(gòu)膠計算實例

4.4.1結(jié)構(gòu)膠粘接寬度計算
　　 玻璃所受荷載及作用按本文“3．幕墻所受荷載及作用”一章中計算實例取值。已知qgk0=0.307kPa，wk=2.27kPa，qek=0.147kPa。主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。玻璃為四邊支承板，玻璃短邊a=1.2m，長邊b=高度hk=2.0m。

　　
4.4.1.1在風(fēng)荷載和水平地震作用下，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度
　　 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在玻璃永久荷載作用下，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度
　　 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由前二式計算結(jié)果，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度cs應(yīng)≥13.9(mm)

4.4.2結(jié)構(gòu)膠粘接厚度計算
　　  根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型-鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，查得風(fēng)荷載作用下主體結(jié)構(gòu)樓層彈性層間位移角限值θ=1/550rad。玻璃高度hk=2.0m。故相對位移us=θhk=1/550×2000=3.64(mm)。按結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)廠家提供，結(jié)構(gòu)膠變位承受能力δ=0.125。所以結(jié)構(gòu)膠粘接厚度：

　　 ts≥us/[δ(δ+2)]1/2=3.64/[0.125×(0.125+2)]1/2=7.1(mm)
　　  由上式計算結(jié)果，結(jié)構(gòu)膠粘接厚度ts應(yīng)≥7.1(mm)

5．橫梁計算

5.1厚度規(guī)定
　　
5.6.1寬厚比
　　 橫梁截面自由挑出部位和雙側(cè)加勁部位的寬厚比bO/t應(yīng)符合表6.1的要求。


5.6.2厚度
　　  橫梁截面主要受力部位厚度t應(yīng)符合表6.2的要求。


5.2受彎承載力驗算公式
　　 Mx/(γWnx)+My/(γWny)≤f
　　其中：

　　  Mx―――橫梁繞截面x軸(幕墻平面內(nèi)方向)的彎矩組合設(shè)計值；

　　  My―――橫梁繞截面y軸(幕墻平面外方向)的彎矩組合設(shè)計值；

　　  Wnx―――橫梁截面繞截面x軸(幕墻平面內(nèi)方向)的凈截面抵抗矩；

　　  Wny―――橫梁截面繞截面y軸(幕墻平面外方向)的凈截面抵抗矩；

　　  γ――塑性發(fā)展系數(shù)，取γ=1.05；

　　  f―――型材抗彎強度設(shè)計值。


5.3受剪承載力驗算公式
　　 VySx/(Ixtx)≤f
　　 VxSy/(Iyty)≤f
　　其中：  Vx―――橫梁水平方向(x軸)的剪力設(shè)計值；

　　  Vy―――橫梁豎直方向(y軸)的剪力設(shè)計值；

　　  Sx―――橫梁在中性軸x軸一側(cè)的部分截面繞x軸的毛截面面積矩；

　　      Sy―――橫梁在中性軸y軸一側(cè)的部分截面繞y軸的毛截面面積矩；

　　      Ix―――橫梁截面繞x軸的毛截面慣性矩；

　　      Iy―――橫梁截面繞y軸的毛截面慣性矩；

　　      tx―――橫梁截面垂直于x軸腹板的截面總厚度；

　　      ty―――橫梁截面垂直于y軸腹板的截面總厚度。

　　      f―――型材抗剪強度設(shè)計值。


5.4橫梁計算實例
　　 幕墻所受荷載及作用按本文“3．幕墻所受荷載及作用”一章中計算實例取值。已知qgk=0.368kPa，wk=2.27kPa，qek=0.147kPa。玻璃短邊a=橫梁跨度a=1.2m，長邊b=2.0m。

　　 橫梁截面如圖6.1所示。橫梁截面參數(shù)取值如下：

　　 毛截面慣性矩：Ix=736492(mm4)Iy=468972(mm4)
　　 凈截面抵抗矩：Wx=18412(mm3)Wy=15632(mm3)

5.4.1在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的內(nèi)力及撓度
　　
5.4.1.1在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的內(nèi)力及撓度
　　 在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的計算簡圖如圖6.2所示。

　　 線荷載：qwk=2×(wka/2)=2×(2.27×1.2/2)=2.724(kN/m)
　　 (wka/2乘2倍系因為橫梁上、下三角形荷載疊加) 跨中最大彎矩：

　　 Mwk=qwka2/12=2.724×1.22/12=0.33(kN?m)
　　      跨內(nèi)最大剪力：

　　 Vwk=qwka/4=2.724×1.2/4=0.82(kN)
　　      跨中最大撓度：

　　 uwk=qwka4/(120EIy)=2.724×12004/(120×7.0×104×468972)=1.43(mm)
5.4.1.2在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的內(nèi)力
　　  在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的計算簡圖如圖6.2所示。

　　      線荷載：

　　 qxek=2×(qeka/2)=2×(0.147×1.2/2)=0.176(kN/m)
　　      跨中最大彎矩：

　　 Mek=qxeka2/12=0.176×1.22/12=0.021(kN?m)
　　 跨內(nèi)最大剪力：

　　 Vek=qxeka/4=0.176×1.2/4=0.05(kN)

5.4.1.3在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的內(nèi)力及撓度
　　 在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的計算簡圖如圖6.3所示。

　　 集中荷載：

　　 Pgk=qgkab/2=0.368×1.2×2.0/2=0.442(kN)
　　 跨中最大彎矩：

　　 Mgk=Pgkn=0.442×0.25=0.111(kN?m)
　　  (n為玻璃墊塊至橫梁端部的距離，按實際取n=0.25m)
　　  跨內(nèi)最大剪力：

　　 Vgk=Pgk=0.442(kN)
　　  跨中最大撓度：

　　 ugk=Pgkαa3(3-4α2)/(24EIx)=0.442×103×0.208×12003×(3-4×0.2082)/(24×7.0×104×736492)=0.36(mm)
　　 （α=n/a=0.25/1.2=0.208）

5.4.2橫梁驗算
　　 橫梁材質(zhì)為鋁合金6063-T5，抗彎強度設(shè)計值f=85.5MPa，抗剪強度設(shè)計值f=49.6MPa。


5.4.2.1受彎承載力驗算
　　  繞x軸(幕墻平面內(nèi)方向)的彎矩組合設(shè)計值：

　　  Mx=γgMgk=1.2×0.111=0.13(kN?m)
　　  繞y軸(幕墻平面外方向)的彎矩組合設(shè)計值：

　　  My=ψwγwMwk+ψeγeMek=1.0×1.4×0.33+0.5×1.3×0.021=0.48(kN?m)
　　 受彎承載力驗算：

　　 Mx/(γWnx)+My/(γWny) =0.13×106/(1.05×18412)+0.48×106/(1.05×15632)=36.00(MPa)≤f=85.5(MPa)(滿足)

5.4.2.2受彎承載力驗算
　　 橫梁水平方向(x軸)的剪力設(shè)計值：

　　 Vx=ψwγwVwk+ψeγeVek=1.0×1.4×0.82+0.5×1.3×0.05=1.18(kN)
　　 橫梁豎直方向(y軸)的剪力組合設(shè)計值：

　　 Vy=γgVgk=1.2×0.442=0.53(kN)
　　 橫梁在中性軸x軸一側(cè)的部分截面繞x軸的毛截面面積矩(按圖6.1所示)：

　　 Sx=(60-6)×3×38.5+2×40×3×20=11037(mm3)
　　 橫梁在中性軸y軸一側(cè)的部分截面繞y軸的毛截面面積矩：

　　 Sy=(80-6)×3×28.5+2×30×3×15=9027(mm3)
　　 受剪承載力驗算：

　　 VySx/(Ixtx)=0.53×103×11037/[800000×(3+3)]=1.22(MPa)≤f=49.6(MPa)(滿足)
　　 VxSy/(Iyty)=1.18×103×9027/[500000×(3+3)]=3.55(MPa)≤f=49.6(MPa)(滿足)

5.4.2.3局部穩(wěn)定驗算
　　 橫梁水平方向(x軸)腹板寬厚比b1/t1=(60-6)/3=18.0≤50(滿足)
　　 橫梁豎直方向(y軸)腹板寬厚比b2/t2=(80-6)/3=24.7≤50(滿足)

5.4.2.4剛度驗算
　　 由前計算，在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁撓度
　　 uwk=1.43(mm)≤a/180=1200/180=6.67(mm)(滿足)
　　 由前計算，在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁撓度
　　 ugk=0.36(mm)≤a/180=1200/180 =6.67(mm)(滿足)

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