U型玻璃强度使用计算

基本参数：
1：计算点标高：100m；
2：力学模型：按简支梁形式计算；
3：玻璃跨度：L=4050mm；
4：玻璃类型：单片玻璃；
5：玻璃翼朝向：室内；
6：玻璃安装方式：单排连接，垂直布置；
7：玻璃材料物理性能级截面参数：
玻璃强度设计值：30MPa；
玻璃弹性模量E：70000MPa；
玻璃截面积A：2562mm2；
翼板部分截面抗弯矩Wx1：53780mm3；
板面部分截面抗弯矩Wx2：13710mm3；
绕Y轴截面抗弯矩Wy：170230mm3；
X轴截面惯性矩Ix：655500mm4；
Y轴截面惯性矩Iy：22129400mm4；
(对于夹层玻璃，该处的各抗弯矩和惯性矩采用的是内片玻璃参数)
U型玻璃可以按支撑于两点的简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

4.1 U型玻璃荷载计算：
(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：
qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；
wk：风荷载标准值(MPa)；
B：U型玻璃宽度，也就是承载宽度(mm)；
qwk=wkB
=0.001×260
=0.26N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；
qw=1.4qwk
=1.4×0.26
=0.364N/mm
(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：
qEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；
qEAk：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0.16；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；
A：幕墙构件的面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
qEk=qEAkB
qEk=5.0×0.16×0.0000256×2562
=0.0525N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；
qE=1.3qEk
=1.3×0.0525
=0.0682N/mm
(3)幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003]
q=qw+0.5qE
=0.364+0.5×0.0682
=0.398N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003]
qk=qwk
=0.26N/mm
(4)U型玻璃在组合荷载作用下的弯矩设计值：
Mx：弯矩组合设计值(N•mm)；
Mw：风荷载作用下产生的弯矩设计值(N•mm)；
ME：地震作用下产生的弯矩设计值(N•mm)；
L：U型玻璃跨度(mm)；
采用Sw+0.5SE组合：
Mw=qwL2/8
ME=qEL2/8
Mx=Mw+0.5ME
=qL2/8
=0.398×40502/8
=816024.375N•mm
4.2 U型玻璃的抗弯强度计算：
按简支梁抗弯强度公式,应满足：
σ=Mx/Wnx≤fg
上式中：
Mx：弯矩组合设计值(N•mm)；
对于单片的U型玻璃，该参数就是上面计算得到的Mx；
对于夹层的U型玻璃，参考JGJ102-2003关于夹层玻璃计算的规定，该参数为参数Mx再乘以系数1/2，2层玻璃强度相同；
Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)，翼板朝向室外时取面板部分的抗弯矩，翼板朝向室内时取翼板部分抗弯矩；
对于夹层玻璃，该参数采用内片玻璃参数；
fg：玻璃的抗弯强度设计值，取30MPa；
则：
σ=Mx/Wnx
=816024.375/53780
=15.173MPa≤30MPa
U型玻璃抗弯强度能满足要求。
4.3 U型玻璃的挠度计算：
根据简支梁挠度计算公式，得：
df=5qkL4/384EIx
对于单片的U型玻璃，该处qk就是上面计算得到的qk；
对于夹层的U型玻璃，按等刚度分配原理，该处qk为上面计算所得参数qk再乘以系数1/2；
对于夹层玻璃，公式中的惯性矩采用内片玻璃参数；
df=5qkL4/384EIx
=5×0.26×40504/384/70000/655500
=19.85mm
而df,lim=4050/200=20.25mm
所以，U型玻璃挠度能满足规范要求。