1玻璃幕墙工程技术规范JGJ-中横梁的计算要求
01、横梁的材质选择可为铝合金型材或者钢型材。
02、横梁的计算为双向受弯构件。
两个方向的截面参数抵抗矩为(Mx和My)均要参与结构计算;
考虑塑性发展系数的影响,参数值1.05;
2玻璃幕墙工程技术规范JGJ-中立柱的计算要求
01、立柱的材质选择可为铝合金型材或者钢型材。
02、立柱的计算大部分为单向受弯构件。
一个方向的截面参数抵抗矩为(Mn)均要参与结构计算;
考虑塑性发展系数的影响,参数值1.05;
3计算公式中的材料强度设计值应在本规范中取值
铝型材抗弯强度设计值f应从本规范中表5.2.2选取;
钢材的强度设计应按钢结构设计规范GB,也可按表5.2.3采用;
GB-钢结构设计标准中
4.4章节设计指标与设计参数
店小二提醒:
玻璃幕墙规范中
铝合金型材的强度设计值从未说明可以在其他规范中选取;
但是钢材的强度设计值是可以在本规范表格和现行钢结构规范选取的;
现行钢结构规范和中Q钢材数值基本一致,但是端面承压略有差异;
现行钢结构规范和中Q钢材厚度由60mm扩充到mm厚
现行钢结构规范和中Q(Q)钢材厚度分类和设计值均有差异;
4GB-钢结构设计标准中抗弯计算公式
钢结构受弯的计算为双向受弯构件。
两个方向的截面参数抵抗矩为(Mx和My)均要参与结构计算;
考虑塑性发展系数的影响是变化的,
参数值1.0/1.05/1.2;
塑性发展系数和材料的计算应力成反力关系;
对于一般的幕墙钢龙骨构件,
方法1采用幕墙规范计算(1.05取值),
计算强度应充分考虑到1.0和1.05的差异,留有一定的设计冗余;
1/1.05=95.23%
方法2采用钢结构规范详细取值计算;
5GB-铝合金结构设计规范中抗弯计算公式
铝结构受弯的计算为双向受弯构件。
两个方向的截面参数抵抗矩为(Mx和My)均要参与结构计算;
考虑塑性发展系数的影响是变化的,参数值1.0/1.05;
塑性发展系数和材料的计算应力成反力关系;
对于一般的幕墙铝龙骨构件,
方法1采用幕墙规范计算(1.05取值),
方法2采用铝合金结构设计规范计算(1.0/1.05取值)
(因为计算结果差异不大),所以不建议采用;铝合金结构设计规范计算。
6单独说说塑性发展系数
γx、γy分别为截面x轴与y轴的截面塑性发展系数,
那么这个系数的具体含义是什么呢?
为了解释截面塑性发展系数,我们先来看看梁的不同工作阶段。
梁从开始受力到破坏分为三个阶段:
弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段。
在弹性阶段,梁的截面应力与应变成正比,该阶段的末期,截面的最边缘刚好达到钢材的屈服强度。弹性阶段的最大弯矩可以表示为:Mx=My=fyWnx,弹性阶段的强度验算公式:Mx/Wnx≤fy,其中Wnx是净截面抵抗矩。
在弹塑性阶段,截面既存在弹性区也存在塑性区,处于弹塑性工作状态,此时梁内弯矩大于My=fyWnx,截面抗弯能力发挥更充分,但刚度下降,弯矩的大小与截面的塑性发展深度有关。
全截面塑性阶段,弹性区完全消失。此时梁的抗弯承载力完全发挥,全截面都已经屈服了,梁的最大承载力已经达到极限,刚度退化为0,即形成了塑性铰。塑性阶段的最大弯矩可以表示为:Mxp=fyWpnx,其中Wpnx表示截面塑性抵抗矩,这个弯矩也就是塑性铰弯矩。同时截面弯矩也必须要满足:Mxp/Wpnx≤fy,弹性与塑性公式的形式相同。
三个阶段从前往后,
截面的承载力用的越来越充分,
刚度变得越来越小。
这里引入一个系数γf=Mxp/Mx=Wpnx/Wnx,即塑性抵抗矩与弹性抵抗矩的比值,
该截面形状系数只与截面几何形状有关,而与材料无关。
这个系数越大,说明弹塑性弯矩与弹性弯矩差距越大,
意味着该截面的塑性发展能力越突出。
另外,截面材料离中性轴越集中,截面形状系数越大,截面塑性发展能力越高。然而在设计过程中为了充分发挥材料的抗弯性能,一般要求材料应该尽量远离中性轴。因此鱼与熊掌不能兼得,想充分发挥材料的抗弯性能,势必会牺牲截面的塑性发展能力。
下面我们对这几个公式进行对比。
弹性阶段:Mx/Wnx=Mx/(1.0*Wnx)≤fy
塑性阶段:Mxp/Wpnx=Mxp/(γf*Wnx)≤fy,γf1
然而梁强度的校核用上面两个公式都不合适。首先,塑性设计方法会导致截面刚度特别小,变形会过大;另外塑性铰的出现导致结构超静定的次数减少,结构安全度降低。其次,弹性设计方法的安全与变形虽然都没有问题,但不够经济,浪费了钢材良好的塑性性能。因此我们最终选择折中的设计方法——弹塑性设计方法。
弹塑性阶段:M/(γx*Wnx)≤fy,其中1.0≤γx≤γf,γx称为截面塑性发展系数,塑性发展系数越靠近截面形状系数,说明截面上的塑性发展越充分;塑性发展系数越接近1.0,说明越接近弹性设计阶段。我们可以通过调整γx的数值大小,来调整截面塑性的利用程度,工程中我们用到的就是弹塑性设计方法。
单向弯曲梁计算公式:M/(γx*Wnx)≤fy
双向弯曲梁计算公式:Mx/(γx*Wnx)+My/(γy*Wny)≤fy
7阶段小结
01、玻璃幕墙规范框架内,铝型材材料强度设计值在本规范中取值;
02、玻璃幕墙规范框架内,钢材材料强度设计值可在本规范中取值,也可以按照钢结构规范取值;
03、钢结构设计规范和铝合金结构设计规范,对于受弯构件的计算公式基本是一致的;体现规范的统一性;
04、钢结构设计规范和铝合金结构设计规范,对于塑性发展系数有自己的取值方式(都比较繁琐,钢结构规范更复杂);体现结构材料的特殊性;
05、玻璃幕墙规范中比较直接的塑性发展系数1.05的取值,便于工程计算和材料选用;但是不是精准计算,要考虑一定的设计冗余;
06、当采用玻璃幕墙规范塑性发展系数1.05时
-T5铝合金材料设计值必须是85.5;
绝不可以
按照铝合金结构设计规范的90去取值;
因为铝合金结构设计规范的塑性发展系数大部分为1.0;
我们试算一下:
85.5*1.05=89.≈90;
有可能,两本规范是殊路同归的欧!
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