窗台格构式加强横梁验算计算书6.08m高处窗台格构式加强横梁验算计算书1.基本参数1.1幕墙所在地区武汉地区；1.2地面粗糙度分类等级本工程按B类地形考虑。
抗震设防根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，武汉地区地震基本烈度为：6度，地震动峰值加速度为0.05g，由于本工程是重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用，也就是取：αmax=0.063；2. 荷载计算2.1 风荷载标准值的计算方法幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)计算：w k=βgzμs1μz w0……8.1.1-2[GB50009-2012]上式中：w k：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；z：计算点标高：10m；（因此处格构式加强横梁安装高度为6.08m，低于10m，按10m考虑。
）βgz：高度z处的阵风系数βgz=1+2×2.5×0.14×(10/10)-0.15=1.7μz：风压高度变化系数；μz =1.000×(10/10)0.30=1.000μs1：局部风压体型系数；按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μs1：1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用；2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0；3 其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。
本计算点为墙面位置，按如上说明，查表得：μs1(1)=0.8按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；2 当从属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0；3 当从属面积大于1m2且小于25m2时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 ……8.3.4[GB50009-2012]其中：μs1(25)=0.8μs1(1)=0.8×0.8=0.64计算格构式加强横梁支撑结构时的构件从属面积：A=8.4×6.08/2=25.54m2当A>25时取A=25，当A小于1时取A=1；则：μs1(A)=μs1(25)=0.64按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用：1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2；2 仅一面墙有主导洞口的建筑物：-当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μs1；-当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μs1；-当开洞率大于0.30时，取0.8μs1；3 其它情况，应按开放式建筑物的μs1取值；注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比；2：μs1应取主导洞口对应位置的值；本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)；因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为：μs1=0.64+0.2=0.84w0：基本风压值(MPa)，武汉地区取0.00035MPa；2.2 计算支撑结构时的风荷载标准值w k=βgzμzμs1w0=1.7×1.000×0.84×0.00035=0.0004998MPa，因为w k<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取w k=0.001MPa。
2.3 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值q Ek=βEαmax G k/A ……5.3.4[JGJ102-2003]q Ek：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.063；G k：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；A：幕墙构件的面积(mm2)；作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：S=γG S Gk+ψwγw S wk+ψEγE S Ek……5.4.1[JGJ102-2003]上式中：S：作用效应组合的设计值；S Gk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；S wk、S Ek：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；γG、γw、γE：各效应的分项系数；ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载：γG：1.2；风荷载：γw：1.4；地震作用：γE：1.3；进行挠度计算时；重力荷载：γG：1.0；风荷载：γw：1.0；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；地震作用的组合系数ψE为0.52.4 立柱方通传至格构式加强横梁的水平作用基本参数：1：计算点标高：10.0m；（因此处格构式加强横梁安装高度为6.08m，低于10m，按10m考虑。
） 2：格构式加强横梁力学模型：两端带悬挑的简支梁；3：格构式加强横梁中间简支跨度：L=7800mm；两端悬挑长度：300mm。
4：立柱左分格宽：1200mm；立柱右分格宽：1200mm；5：立柱计算间距：B=1200mm；立柱计算跨度：L=6080mm；6：板块配置：石材；7：立柱材质：Q235；8：安装方式：水平及竖向双向受弯；格构式加强横梁按两端悬挑中间简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：(1)格构式加强横梁与立柱连接处水平风荷载设计值计算：N XWK：连接处水平风荷载标准值(N)；B1：立柱计算间距(mm)；L：立柱长度(mm)；N XWK =w k B1L/2=0.001×1200×6080/2=3648NN XW：连接处水平风荷载设计值(N)：N XW =1.4 N XWK=1.4×3648=5107N(2)格构式加强横梁与立柱方通连接处垂直幕墙平面地震作用设计值：N XEK：连接处垂直幕墙平面地震作用标准值(N)；B1：立柱计算间距(mm)；L：立柱计算跨度(mm)；N XEK =βEαmax G k×B1L/2=5×0.063×0.0011×1200×6080/2=1264NN XE：连接处垂直幕墙平面地震作用设计值(N)：N XE =1.3N XEk=1.3×1264=1643N(3)格构式加强横梁与立柱连接处水平作用：N X：连接处水平力(N)：采用S w+0.5S E组合：N X= N XW +0.5N XE=5107+0.5×1643=5929N2.5 立柱方通传至加强桁架竖向作用(1)立柱方通传至格构式加强横梁的竖向自重荷载标准值：N YGK：立柱方通对格构式加强横梁的竖向自重荷载标准值(N)；q GAK：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)；A：立柱单元的面积(mm2)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；L：立柱计算跨度(mm)；N YGK=q GAK A=q GAK BL=0.0011×1200×6080=8026NN YG：连接处平行于幕墙平面地震作用设计值(N)：N YG =1.2 N YGK=1.2×8026=9631N(2)格构式加强横梁与立柱方通连接处平行于幕墙平面地震作用设计值： N YEK：连接处平行于幕墙平面地震作用标准值(N)；B1：立柱计算间距(mm)；L：立柱计算跨度(mm)；N YEK =βEαmax G k×B1L=5×0.063×0.0011×1200×6080=2528NN YE：连接处平行于幕墙平面地震作用设计值(N)：N YE =1.3N YEk=1.3×2528=3286N（3）N Y：立柱方通传至格构式加强横梁的竖向作用设计值：N Y：连接处的竖向作用设计值(N)：采用S w+0.5S E组合：N Y= N YG +0.5N YE=9631+0.5×3286=11274N3. 格构式加强横梁验算3.1 选用格构式加强横梁的截面特性按上一项计算结果选用型材号：格构式加强横梁选用4根80×40×5镀锌方通与立柱方通焊接连接成格构式加强横梁。
型材的抗弯强度设计值：f s=205MPa型材的抗剪强度设计值：τs=150MPa型材弹性模量：E=206000MPa绕水平轴惯性矩：I Ymin=1035.6×4×1002=41424000mm4绕铅垂轴惯性矩：I Xmin=1035.6×4×(80+20)2 =41424000mm4绕水平轴净截面抵抗矩：W nY=1035.6×4×100=414240mm3绕铅垂轴净截面抵抗矩：W nX=1035.6×4×(80+20)=414240mm3型材净截面面积：A n=4×1035.6=4142.4mm2型材截面垂直于水平轴腹板的截面总宽度：t=20mm塑性发展系数：γ=1.03.2 格构式加强横梁的抗弯强度计算(1)格构式加强横梁在水平方向最大弯矩设计值计算：M X=7N X L/4-N X L/13-3N X L/13-5N X L/13-7N X L/13=7N X L/4-16N X L/13=7×5929×7800/4-16×5929×7800/13=24012450N*mm(2)格构式加强横梁在铅垂方向最大弯矩设计值计算：M Y=7N Y L/4-N Y L/13-3N Y L/13-5N Y L/13-7N Y L/13=7N Y L/4-16N Y L/13=7×11274×7800/4-16×11274×7800/13=45659700N*mm(2)抗弯强度校核：按简支梁抗弯强度公式，应满足：M x/γW nx + M Y/γW nY≤f sM X：格构式加强横梁在水平方向弯矩设计值(N·mm)；M Y：格构式加强横梁在铅垂方向弯矩设计值(N·mm)；W nX：在水平方向的净截面抵抗矩(mm3)；W nY：在铅垂方向的净截面抵抗矩(mm3)；γx：塑性发展系数：对于冷弯薄壁型钢龙骨，按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00；f s：型材的抗弯强度设计值，取205MPa；则：M x/γW nx+ M Y/γW nY =24012450/1.0/414240+45659700/1.0/331392=126.87MPa≤205MPa格构式加强横梁抗弯强度满足要求。