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      单层单向索系幕墙结构人工理论计算

      发布时间:2018-11-10 22:49:20浏览次数:10014文章出处:山东幕墙设计公司口碑

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        单层单向索系幕墙结构人工理论计算

        1、概念

        ⑴、钢绞线的强度标准值取破折拉力(不是屈服强度), JGJ102-2003规定材料分项系数K2=1.8,即:强度标准值/强度设计值=1.8。故恒荷载总安全系数取为1.2×1.8=2.16,活荷载总安全系数取为1.4×1.8=2.52。

        ⑵、单索在水平荷载标准值作用下,其挠度控制值为[f]=1/50。(实际工程中有的取值为1/40)

        竖向单索水平位移控制值为[δ]=L/50=8400/50=168(mm)

      单层单向索系幕墙结构人工理论计算

      单层单向索系幕墙结构效果图

        2、水平荷载计算

        ⑴、水平荷载

        荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:

        A、承载力计算时:

        重力荷载: 1.2,风荷载: 1.4,地震作用: 1.3

        B、挠度和变形计算时:

        重力荷载: 1.0,风荷载: 1.0

        荷载和作用效应组合的组合系数,按以下规定采用:

        第一个可变荷载按1.0取用

        第二个可变荷载按0.5取用

        由计算可知,

        风荷载标准值为1.12(KN/m2);

        风荷载设计值为1.568(KN/m2);

        水平地震作用效应标准值为0.16(KN/m2);

        水平地震作用效应设计值为0.208(KN/m2);

        水平荷载标准组合值WK合=1.0×1.12 =1.12(KN/m2);

        水平荷载设计组合值W合=1.0×1.568+0.5×0.208=1.672(KN/m2);

        由上计算可知,垂直于玻璃面的荷载标准值为1.12kN/m2,垂直于玻璃面的荷载设计值为:1.672kN/m2。一榀单索的受力面宽度为1825mm蒙牛总部,也即相应的线荷载为:

        荷载标准值线荷载:1.12x1.825=2.044(kN/m) =2.044(N/mm);荷载设计值线荷载:1.672x1.825=3.051(kN/m)= 3.051(N/mm)。

      单层单向索系幕墙结构人工理论计算

      垂直于玻璃面的荷载设计值为:1.672kN/m2的幕墙建筑

        3、竖向单索材料初步选择

        ⑴、不锈钢钢丝索强度标准值为1400N/mm2(参见“坚朗”产品)

        不锈钢钢丝索的材料分项系数为K2=1.8

        则不锈钢钢丝索的强度设计值为1400N/mm2/1.8=777.7N/mm2

        ⑵、竖向单索选用如下:

        直径:26mm;类型:1x61ws不锈钢钢绞线;断面面积As::399.84mm;钢索强度标准值:1400N/mm2;钢索强度设计值:777.7N/mm2。

        4、竖向单索预应力张拉

        ⑴、预应力张拉控制应力值scon

        I、概念:预应力张拉控制应力值,是指张拉钢筋 (或钢绞线)时,张拉设备(千斤顶)所示的总张拉力除以预应力钢筋 (或钢绞线)面积得出的应力值,以scon值表示。

        II、预应力张拉控制应力值按以下规定取用:

        钢绞线: scon=(0.1~0.2)x钢索(绞线)强度标准值

        冷拉热轧钢筋:scon=(0.2~0.55)x钢筋强度标准值

        类型:不锈钢钢绞线

        III、预应力张拉控制应力值

        scon=0.17x1400=238 ( N/mm2)

        ⑵、预应力损失的相关因素

        在采用张拉设备对钢索进行张拉后,由于锚具、摩擦等原因上海玻璃博物馆,会导致预应力的损失,其损失主要由如下四方面因素引起:

        A、张拉端锚具(固定端锚具没有预应力损失)变形引起的预应力损失sL1

        锚具变形引起的预应力损失值可按下式计算

        sL1=a*E/L

        上式中,各代表的含义:

        a表示张拉端锚具变形值(mm),钢绞线锚具取a=2mm;

        E表示弹性模量,不锈钢钢绞线取E=1.35x105( N/mm2);

        L表示张拉端至固定端直线距离(mm),如索桁架跨度。

        B、钢绞线转角处转向装置摩擦引起的预应力损失sL2

        其预应力损失值可按下式计算

        sL2=K1*scon 式中,

        当钢索弯曲(弯折)夹角不大于60o时,取K1=7%;

        当钢索弯曲(弯折)夹角大于60o时,取K1=5%。

        C、在施工过程中,由于后一榀索桁架的张拉,导致固定点处支承结构的挠曲变位,从而使以前各榀索桁架钢索的预应力损失sL3。

        其预应力损失可按下式计算:

        sL3=△*E/L 式中,各代表的含义:

        △表示在施工过程中,由于后一榀索桁架的张拉,导致固定点处支承结构的挠曲变位(mm);

        E表示弹性模量,不锈钢钢绞线取E=1.35x105( N/mm2);

        L表示张拉端至固定端直线距离(mm),如索桁架跨度。

        D、钢绞线松弛引起的预应力损失sL4

        其预应力损失值可按下式计算

        sL4= K2*scon 式中,

        钢绞线取K2=ψ*[(0.36*scon/fptk.)-0.18]实际计算中,常取K2=0。

        E、支承结构(如砼梁)在活荷载或雪荷载作用下产生的挠曲,使索桁架跨度缩短,而引起的预应力损失sL5。

        其预应力损失可按下式计算:

        sL3=△L*E/L

        上式中,各代表的含义:

        △L表示支承结构(如砼梁)在活荷载或雪荷载作用下产生的挠曲值(mm);

        E表示弹性模量,不锈钢钢绞线取E=1.35x105( N/mm2);

        L表示张拉端至固定端直线距离(mm),如索桁架跨度。

        ⑶、总预应力损失值∑sL

        ∑sL=sL1+sL2+sL3+sL4+sL5

        对钢绞线当计算求得的预应力损失总值小于80 N/mm2时,应按80 N/mm2取用。此计算取损失总值为80 N/mm2

        ⑷、有效预应力sP0

        sP0=scon-∑sL=238-80=158( N/mm2)

        ⑸、由有效预应力sP0而产生的始态索拉力H0

        H0=sP0*As=158*399.84=63175(N)= 63.175 (kN)

        5、竖向单索在水平荷载组合设计值作用用下产生的拉力计算

        [单索计算理论参见《悬索结构设计》第二版(沈世钊等编著)

        ⑴、钢绞线索D值

        D=E*As*L2/24

        = 1.35x105x399.84x84002/24

        =15869.65x1010(N.mm2)

        ⑵、竖向单索由水平荷载标准值引起的竖向拉力Hk

        Hk - H0= D*qk2/ Hk2 -D*q02/H02

        式中,q0=0,

        qk=2.044( N/mm)

        H0=63.175kN

        由迭代法求得

        Hk=114102(N)=114.102(kN)

        ⑶、竖向单索由水平荷载标准值引起的挠度fk

        fk =qk*L2/8Hk(水平荷载标准组合时)

        =2.044*84002/(8*114102)=158.0(mm)=L/53.2

        可见竖向索的挠度满足使用要求。

        ⑷、竖向单索由水平荷载设计值引起的竖向拉力H

        H - H0= D*q2/ H2 -D*q02/H02

        式中,q0=0,

        q=3.051( N/mm)

        H0=63.175kN

        由迭代法求得

        H=139302(N)=139.302(kN)

        ⑸、竖向单索在水平荷载设计值组合作用下的索拉力T

        T/H=[1+16*(f2/L2)] 0.5

        式中,f =q*L2/8H(水平荷载组合设计值时)

        f=3.051*84002/(8*139302)=193.2(mm)=0.1932(m)

        T/H =[1+16*(0.19322/8.42)] 0.5=1.00422

        求得:T=1.00422*139.302=139.891(kN)

        此拉力相应的索应力为

        s’ =T’/As =139.891*1000/399.84=349.9(N/mm2)

        6、温度作用下的索应力(东莞地区计算温差取±40 oC)

        sT0=-E*α*Т

        式中,不锈钢线膨胀系数α=1.6x10-5(1/ oC)

        sT0=1.35*105*1.6*10-5*(±40)= ±86.4( N/mm2)

        sP0-sT0=158-86.4=71.6 可见索不会松弛,是“稳定”的。

        7、在重力作用下,竖向单索的应力值

        G=0.8*1.2*1.825*8.4=14.7(kN)

        sg= G/As=14.7*1000/399.84=36.8(N/mm2)

        8、考虑重力、水平荷载设计值引起的应力(已含有效预应力因素)以及温度降低引起的应力增长,单索的最大拉应力值

        s总=sg +s’+sT0==36.8+349.9+86.4=473.1( N/mm2)

        < 777.7(N/mm2) 可见山东沈飞建筑幕墙,不锈钢钢绞线索强度满足要求。

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