第一部分 承载力介绍
径向承载力设计值:
径向承载力推荐值是指驳接件单爪(驳接头)抵抗玻璃面板传至驳接头的平面内作用的能力。 用于立面主要承受:玻璃自重; 用于水平的屋顶时,则没有此作用。
有斜度时,则要考虑自重作用在径向的分力。
玻璃面板重量计算:GK=T*B*H*ρ (1) 式中 GK---玻璃面板重量(N)
T ---玻璃的有效厚度(mm) 注:夹胶玻璃计算时考虑胶的厚度特殊情况下可不考虑胶层厚度 B ---玻璃的宽度(m) H ---玻璃的高度(m)
ρ---玻璃的重力密度(取25.6)
径向力: Fy=1.2*GK/n (2) 式中 Fy---单爪径向承载力(N)
n---承重孔数,通常为2,代表一块玻璃重量由上部两孔吊挂承载点数 1.2---自重(永久荷载)分项系数,
当永久荷载的效应起控制作用时,其分项系数应取1.35;此时,参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应。
例1:玻璃分格为2*2m,厚度为25.52(12+1.52PVB+12)mm的玻璃 由式(1)
可得,玻璃面板重量: GK=25.52*2*2*25.6=2613.248N 由式(2)
可得,径向承载力设计值为: Fy=1.2*2613.248/2=1568N 所得Fy=1568N即为单爪承受的径向力。
轴向承载力设计值:
轴向承载力推荐值是指驳接件单爪(驳接头)抵抗玻璃面板传至驳接头 的平面外作用的能力。
用于立面主要承受 :风荷载、地震作用。 用于屋顶主要承受 :自重、雪荷载等。
FX=q*B*H/n (3) 式中 FX---轴向承载力(N)
q----面外均布荷载设计值,主要指风荷载(N/m2) B----玻璃的宽度(m) H----玻璃的高度(m)
n----通常为4,代表四点支承。四点以外支承不适用此公式。 上式需在客户提供风荷载标准值或风荷载设计值时可知道套用。
若没有提供应与客户沟通,在不知道风荷载标准值或风荷载设计值时也可按下式计算。需提供幕墙标高、地区类别和基本风压。
风荷载标准值公式:Wk=β
gzμsμzW0 (4)
JGJ 102-20003
式中 Wk-----风荷载标准值(kN/m2)
β
gz-----阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB 50009
的规定取值
μs -----风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值 μz------风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值 W0------基本风压(kN/m2),按《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值
以上数据也可用软件输入计算。输入计算时必需提供幕墙标高、地区类别、基本风压(或工程所在地查找)
例2:深圳工程,玻璃分格为2*2m,幕墙高度为35m,地区类别按C类 由式(4)
可得风荷载标准值: Wk=1.6183*1.0*1.4931*0.75=1.8123 kN/m2
其中,基本风压W0可在工具箱内或《建筑结构荷载规范》GB 50009中查工程所在地的风压、雪压查询。
体型系数μs按《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值,这里按墙面取值-1,对墙边角区时可取2。
风荷载设计值q = 1.4*Wk (5) 式中 Wk-----风荷载标准值(kN/m2);
1.4----轴向(风荷载)分项系数;
由式(5)可得,风荷载设计值为: q=1.4*1.8123=2.537 kN/m2 由式(3)可得,轴向承载力设计值为: Fy= 2.53722*2*2/4 =2.537 kN=2537N 所得FX=2537N即为单爪承受的轴向力。
第二部分 驳接爪计算介绍
第一部分对承载力的计算做介绍,第二部分将介绍驳接爪的计算方法。 一、标准产品开发的结构分析,应遵循以下两个原则: 1、产品在玻璃自重作用下的应力应小于材料屈服强度/1.15;
2、产品在玻璃自重和风荷载共同作用下的应力应小于材料抗拉强度/1.4。
如客户对我司产品的受力有疑问或要求提供计算书时,按上述第2条原则解释或出具计算书。 二、非标准产品开发的结构分析,应按以下原则进行:
1、优先采用的方法:产品在玻璃自重和风荷载共同作用下的应力应小于屈服强度/1.15。 如客户反映由上述方法开发的产品截面太大或成本太高时,在征得客户同意的情况下,可采用标准产品设计原则进行。 三、注意事项
以上结构分析均需考虑全面,如爪件必须考虑自重偏心对受力的影响。 采用有限元软件分析时,也应遵循上述原则。
向客户提供有限元分析计算时,须经部门主管同意方可提供。
四、计算分析说明
1、先列已知项,在计算中需知驳接头的型号、玻璃厚度,由此可得出玻璃中心到截面中心的距离;在取截面时,截面变化玻璃中心到截面的中心的距离也应相应的变化。
2、驳接爪的规格(孔中心距),分析受力薄弱位置。一般考虑爪耳与爪臂相交处的截面和爪臂根部的截面;
3、需注意爪臂受力方向的角度;
1)爪臂与自重方向为同一方向时按抗拉考虑,
2)爪臂与自重方向的角度不在同一方向00<α<900,即考虑自重产生的分力, 3)爪臂与自重方向垂直时仅有自重对爪臂产生弯矩。
4、计算弯矩,将轴向力产生的弯矩、自重产生的弯矩和驳接头悬挑时产生的弯矩分清。 5、抗弯截面系数,分清抗弯截面系数所对应的受力是轴向力、径向力还是驳接头悬挑时的重力所产生的弯矩。以免方向错误造成计算结果错误。
抗弯截面系数的选取需看荷载作用到截面的方向,垂直与荷载的截面即为抗弯截面。
6、图例
下图为250A4标准件,
1)、截面B-B:24*25的抗弯截面系数WX=2500,WZ=2400;
抗弯截面系数WX=2500为风压方向和考虑驳接头悬挑时自重的抗弯截面系数 抗弯截面系数WZ=2400为自重方向的抗弯截面系数 2)、Fx、Fy为径向力(自重)G的分力,Fz为轴向力(风荷载)
Fx乘以力臂L=149.3为径向力对爪臂产生的弯矩
Fy乘以力臂L1=(驳接头悬挑长度)89为驳接头悬挑时对爪臂产生的弯矩 Fz乘以力臂L=149.3为轴向力对爪臂产生的弯矩
弯矩M值与1)中对应的抗弯截面系数相除即为应力ρ,计算出每个弯矩所产生的应力和。具体计算方法见计算书
3)、方截面抗弯截面系数计算公式W=b*h2/6 圆截面抗弯截面系数计算公式W=π*D3/32
若为椭圆截面、梯形截面或其它非常规截面时可用软件(CAD工具箱)辅助设计。 圆截面爪件可选用第三强度理论公式对其计算。
由于其它截面的应力分布不均匀不采用第三强度理论公式计算。
KINLONG以上计算同样适用于H型爪件、肋爪 。计算前需对爪件的受力形式先做一下分析。
计算书EXCEL计算模板
不做为正式计算书给客户,只做为内部设计、审核依据!
截面
单爪径向承载力FG=
Fx=G×Sinα= Fy=G×Cosα= 单爪轴向承载力
Fz=
应力计算:
M1=Fx×L= M2=Fy×L1= M3=Fz×L= ft=Fy/A=
(自重作用应力值)
σ1= =
(总应力值)σ=
=
附图为上图 正式计算书 H型计算书
肋爪计算书(待整理)
sinα cos
= 0.6428 α= 0.766 A= 600 mm2 Wx= 2500 b= Wz= 2400 L= 149.5 mm L1= 89 mm
h=
1500 N 964.1814 N 1149.067 N
2500 N
144145.1 102266.9 448500 1.915111
α
= 40
24 25
爪耳中心到截面距离 玻璃中心到截面中心的距离 N·mm N·mm N·mm N/mm2
M1/Wz+M2/Wx+ft
2
102.8824 <178N/mm M3/Wx+σ1 282.2824 <346.4N/mm2 (做非标设计时,如客户没有特别说明,应小于178)
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截面
单爪径向承载力FG=
Fx=G×Sinα= Fy=G×Cosα= 单爪轴向承载力
Fz=
应力计算:
M1=Fx×L= M2=Fy×L1= M3=Fz×L= ft=Fy/A=
(自重作用应力值)
σ1= =
(总应力值)σ=
=
附图为上图 正式计算书 H型计算书
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sinα cos
= 0.6428 α= 0.766 A= 600 mm2 Wx= 2500 b= Wz= 2400 L= 149.5 mm L1= 89 mm
h=
1500 N 964.1814 N 1149.067 N
2500 N
144145.1 102266.9 448500 1.915111
α
= 40
24 25
爪耳中心到截面距离 玻璃中心到截面中心的距离 N·mm N·mm N·mm N/mm2
M1/Wz+M2/Wx+ft
2
102.8824 <178N/mm M3/Wx+σ1 282.2824 <346.4N/mm2 (做非标设计时,如客户没有特别说明,应小于178)