a: 玻璃短边边长:1.000m
b: 玻璃长边边长:1.440m
t: 玻璃厚度:5.0mm
ψ: 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比a/b查
表5.4.1得: 0.075
σw: 玻璃所受应力:
σw=6×ψ×qb×a^2×1000/(1.25×t)^2
=6×0.075×1.801×1.000^2×1000/(1.25×5.0)^2
=20.853N/mm^2
20.853N/mm^2≤ｆg=84.000N/mm^2
玻璃的强度满足!
4. 玻璃温度应力计算:
校核依据: σmax≤[σ]=58.800N/mm^2
(1)在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的
挤压温度应力为:
E: 玻璃的弹性模量:0.72×10^5N/mm^2
α^t: 玻璃的线膨胀系数: 1.0×10^-5
△Ｔ: 年温度变化差: 49.000℃
c: 玻璃边缘至边框距离, 取 5mm
dc: 施工偏差, 可取:3mm ,按5.4.3选用
b: 玻璃长边边长:1.440m
在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的
温度应力为:
σt1=E(a^t×△Ｔ-(2c-dc)/b/1000)
=0.72×△Ｔ-72×(2×5-3)/b
=0.72×49.000-72×(2×5-3)/1.440
=-314.720N/mm^2
计算值为负,挤压应力取为零.
0.000N/mm^2＜58.800N/mm^2
玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求!
(2)玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:
μ1: 阴影系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ 102-96表5.4.4-1得1.000
μ2: 窗帘系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ 102-96表5.4.4-2得1.000
μ3: 玻璃面积系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ 102-96表5.4.4-3得1.032
μ4: 边缘温度系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ 102-96表5.4.4-4得0.400
Ｔc: 玻璃中央部分温度
a: 玻璃线胀系数: 1.0×10^-5
a0: 玻璃吸热率:0.122
a1: 室外热传递系数, 取15W/m^2K
t0: 室外设计温度-10.000℃
t1: 室内设计温度40.000℃
Ｔc=(a0×700+15×t0+8×t1)/(15+8)
=(0.122×700+15×(-10.000)+8×40.000)/(15+8)
=11.104℃
Ｔs: 玻璃边缘部分温度:
Ｔs=(15×t0+8×t1)/(15+8)
=(15×(-10.000)+8×40.000)/(15+8)
=7.391℃
△t: 玻璃中央部分与边缘部分温度差:
△t=Ｔc-Ｔs
=3.713℃
玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:
σt2=0.74×E×a×μ1×μ2×μ3×μ4×(Ｔc-Ｔs)
=0.74×0.72×10^5×1.0×10^-5×μ1×μ2×μ3×μ4×△t
=0.817N/mm^2
玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求!
四、玻璃最大面积校核:
Azd: 玻璃的允许最大面积(m^2)
Wk: 风荷载标准值: 1.108kN/m^2
t: 玻璃厚度: 5.0mm
α1: 玻璃种类调整系数: 0.660
A: 计算校核处玻璃板块面积: 1.440m^2
Azd=0.3×α1×(t+t^2/4)/Wk (6.2.7-1)
=0.3×0.660×(5.0+5.0^2/4)/1.108
=2.011m^2
A=1.440m^2≤Azd=2.011m^2
可以满足使用要求!
五、单坡式采光顶杆件计算:
1. 验算截面弯矩
单坡采光顶大弯矩点发生在跨中
M0.5L: 验算截面弯矩
L1: 斜杆长度3.413m
q1: 设计荷载的线密度3.236kN/m
M0.5L=q1×L1^2×cos α/8=q1×(L1/2)^2×cos α/2
=3.236×1.706^2×0.996/2
=4.693kN-m
=469332.935N-cm
2. 验算截面轴力
N0.5L: 验算截面轴力
L1: 斜杆长度3.413m
N0.5L=q1×L1×sin α/2
=3.236×3.413×0.087/2
=481.236N
3. 选用斜杆型材的截面特性:
选用型材号: 钢方管80x80x3
型材强度设计值: 215.00N/mm^2
型材弹性模量: E=70000N/mm^2
X轴惯性矩: Ix=91.000cm^4
Y轴惯性矩: Iy=91.000cm^4
X轴抵抗矩: Wx1=23.000cm^3
X轴抵抗矩: Wx2=23.000cm^3
型材截面积: A=9.000cm^2
型材截面面积矩: Ss=22.000cm^3
4. 斜杆强度
σ:斜杆强度(N/mm^2)
Wx2:型材截面抗弯矩23.000cm^3
A:型材截面积9.000cm^2
σ=M/W+N/A
=469332.935/23.000+481.236/9.000
=20459.250N/cm^2
=204.593N/m^2
204.593N/mm^2 <ｆa=215. 00N/mm^2
杆件强度能满足!
六、隐框采光顶胶缝计算:
本工程选用结构胶类型为: SS621
1. 风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算:
B1: 风载荷作用下结构胶粘结宽度 (mm)
Wk: 风荷载标准值: 1.108kN/m^2
a: 矩形分格短边长度: 1.000m
f1: 结构胶的短期强度允许值: 0.14N/mm^2
B1=Wk×a/2/0.14 (5.6.4-1)
=1.108×1.000/2/0.14
=3.96mm 取4mm
2. 自重效应胶缝宽度的计算:
B2: 自重效应胶缝宽度 (mm)
B: 采光顶分格宽: 1.000m
H: 采光顶分格高: 1.440m
t: 玻璃厚度: 5.0mm
α: 采光顶坡面水平夹角为5.000°
f2: 结构胶的长期强度允许值: 0.0069N/mm^2
A: 附着于玻璃上的雪荷载×0.75得:0.215kN
B2=[玻璃体积(m^3)×25600+A)]×sinα/玻璃周边长(mm)/(6.9×10^-3)
=[H×B×t×25.6+A]×sinα/2(H+B)/6.9
=0.48mm 取1mm
3. 温差效应胶缝宽度
B3: 温差效应胶缝宽度
b: 玻璃框长边尺寸1.440m
δ: 结构硅酮密封胶的变位承受能力: 25.0%
△Ｔ: 年温差: 49.0℃
Us: 玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量: mm
铝型材线膨胀系数: a1=2.35×10^-5
玻璃线膨胀系数: a2=1×10^-5
Us=b×△t×(2.35-1)/100
=1.440×49.000×(2.35-1)/100
=0.953mm
T3=Us/(δ×(2+δ))^0.5
=0.953/(0.250×(2+0.250))^0.5
=1.3mm
4. 地震效应胶缝宽度
T4: 地震作用下结构胶的粘结厚度: mm
H: 幕墙分格高: 1.440m
θ:幕墙层间变位设计变位角0.0017
ψ:胶缝变位折减系数0.650
δ2: 结构硅酮密封胶的地震变位承受能力: 45.0%
T4=θ×H×ψ×1000/(δ2×(2+δ2))^0.5
=0.0017×1.440×0.650×1000/(0.450×(2+0.450))^0.5
=1.5mm
5.结构硅酮密封胶的最大计算宽度为:4.000mm
结构硅酮密封胶的最大计算厚度为:2.000mm
胶缝推荐厚度为:6 mm
6. 胶缝强度验算
胶缝选定宽度为:10 mm
胶缝选定厚度为:6 mm
(1)短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力:
Wk: 风荷载标准值: 1.108kN/m^2
B: 采光顶玻璃短边边长 1.000m
Cs: 结构胶粘结宽度: 10.000 mm
σ1=Wk×B×0.5/Cs
=1.108×1.000×0.5/10.000
=0.055N/mm^2
(2)短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力:
H: 采光顶玻璃长边边长: 1.440m
t: 玻璃厚度: 5.0mm
σ2=12.8×H×B×t/Cs/(H+B)/1000
=0.004N/mm^2
(3)短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力:
σ=(σ1^2+σ2^2)^0.5
=(0.055^2+0.004^2)^0.5
=0.056N/mm^2≤0.14N/mm^2
结构胶强度可以满足要求!