玻璃幕墙焊缝设计计算

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1、玻璃幕墙焊缝设计计算钢角码与预埋件间采用三边围焊连接，每个水平焊缝长度为Lh=60mm,竖向焊缝长度为Lv=80mm,焊脚尺寸hf=6mm,钢角码厚度t=8mm。焊缝所受的内力设计值如下：竖框所受的水平线荷载设计值为：q＝(1.0×1.4×Wk＋0.5×1.3×qEk)×B＝(1×1.4×3.807＋0.5×1.3×0.135)×1.2＝6.501KN/m则每个钢角码焊缝所受的内力为：剪力V＝1.2·t·γ玻·1.1·B·L/2＝1.2×12×25.6×1.1×1.2×3.1/2＝754.4N轴力N＝q×L/2＝6.501×3.1×10

2、3/2＝10076.6N式中：γ玻——玻璃的密度，取25.6KN/m3t——玻璃的总厚度mm；焊缝计算焊缝计算厚度为：he＝0.7·hf　　　＝0.7×6　　　＝4.2mm根据规范对围焊在计算时需在端点减去hf，则实际计算焊缝的宽度为：b0=b-hf=60-6=54，钢角码及焊缝所围成的区域如下图所示：竖框与钢角码连接螺栓距焊缝形心点距离为：e＝200mmef＝b0-b02/(2·b0+h)+hf＝54-542/(2×54+80)+6＝44.489mm焊缝所围区域的几何特性为：焊缝总面积A＝he×(h＋2·b0)＝4.2×(80＋2×5

3、4)＝789.6mm2对形心点的惯性矩和极惯性矩为：Ix＝h3·he/12＋b0·h2·he/2＝803×4.2/12＋54×802×4.2/2＝904960mm4Iy＝2·he·[(ef-hf)3＋(b-ef)3]/3+h·he·(b-ef)2＝2×4.2×[(44.489-6)3+(60-44.489)3]/3+80×4.2×(60-44.489)2＝250937.3mm4Ip＝Ix+Iy＝904960+250937.3＝1155897mm4把与竖框连接螺栓点部位所受的反力移到形心点，则形心点所受内力为：N＝10076.6V＝754

4、.4形心点的弯距为：Mx＝V·e＝754.4×200＝150880N·mmMy＝N·ef＝10076.6×44.489＝448297.8N·mmMz＝V·ef＝754.4×44.489＝33562.5N·mm根据分析认为焊缝最危险点为图中的A、B两点A、B两点到形心点的距离分别为：ra＝[ef2+(h/2)2]0.5＝[44.4892+(80/2)2]0.5＝59.827mmrb＝[(b-ef)2+(h/2)2]0.5＝[(60-44.489)2+(80/2)2]0.5＝42.902mmA点所受正应力和剪应力分别为：σ＝N/A+Mx·h

5、/2/Ix+My·ef/Iy＝10076.6/789.6+150880×80/2/904960+448297.8×44.489/250937.3＝98.91N/mm2τ＝Mz·ra/Ip＝33562.5×59.827/1155897＝1.737N/mm2B点所受正应力和剪应力分别为：σ＝N/A+Mx·h/2/Ix+My·(b-ef)/Iy＝10076.6/789.6+150880×80/2/904960+448297.8×(60-44.489)/250937.3＝47.141N/mm2τ＝{(Mz·rb/Ip)2+[V/(h·he)]2

6、}0.5＝{(33562.5×42.902/1155897)2+[754.4/(80×4.2)]2}0.5＝2.568N/mm2这里认为剪力主要由向焊缝承担焊缝所采用的焊条为E43型手工焊条，则角焊缝的抗拉、抗压和抗剪许可强度为160MPa，因此由上计算结果可知，焊缝强度满足要求。钢角码根部计算：钢角码根部截面形状为矩形，矩形截面的宽度为钢角码的厚度t，长度为h。则矩形截面的面积为：A＝h·t＝80×8＝640mm2截面的抗弯模量为：Wx＝h·h·t/6＝80×80×8/6＝8533.333mm3把与竖框连接螺栓点部位所受的反力移到根部

7、，则钢角码根部所受内力为：N＝10076.6NV＝754.4N弯距为：M＝V·e＝754.4×200＝150880N·mm则截面所受的抗弯应力和剪应力分别为：σ＝N/A+M/Wx＝10076.6/640+150880/8533.333＝33.426N/mm2τ＝V/A＝754.4/640＝1.179N/mm2钢角码采用材质为Q235，其厚度小于16mm，根据规范其抗弯强度为215Mpa，抗剪强度为125Mpa，因此由上计算结果可知，截面强度满足要求。玻璃幕墙埋件设计计算采用40米标高处的竖框上端埋件做计算。该处层间高L=3.1米，分格宽

8、B=1.2米。幕墙所在计算单元自重为Gk＝γ玻·L·B·t·1.1·10-3＝25.6×3.1×1.2×12×1.1×10-3＝1.257KN幕墙所受的水平分布地震作用为qEk＝βe·αmax·Gk/(L·