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中科院贵阳创新科技园1#楼3#楼外装饰工程全隐框玻璃幕墙设计计算书设计校对审核批准贵州省城乡规划设计研究院二〇一四年四月八日目录TOC\f\h\z\t标题21标题321计算引用的规范、标准及资料
11.1幕墙设计规范
11.2建筑设计规范
11.3铝材规范
11.4金属板及石材规范
21.5玻璃规范
21.6钢材规范
21.7胶类及密封材料规范
31.8五金件规范
31.9相关物理性能等级测试方法
41.10《建筑结构静力计算手册》第二版
41.11土建图纸42基本参数
42.1幕墙所在地区
42.2地面粗糙度分类等级
42.3抗震设防43幕墙承受荷载计算
53.1风荷载标准值的计算方法
53.2计算支撑结构时的风荷载标准值
63.3计算面板材料时的风荷载标准值
63.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值
63.5平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值
63.6作用效应组合74幕墙立柱计算
74.1立柱型材选材计算
84.2确定材料的截面参数
94.3选用立柱型材的截面特性
104.4立柱的抗弯强度计算
104.5立柱的挠度计算
104.6立柱的抗剪计算115幕墙横梁计算
115.1横梁型材选材计算
125.2确定材料的截面参数
135.3选用横梁型材的截面特性
145.4幕墙横梁的抗弯强度计算
145.5横梁的挠度计算
155.6横梁的抗剪计算156玻璃板块的选用与校核
166.1玻璃板块荷载计算
166.2玻璃的强度计算
176.3玻璃最大挠度校核187连接件计算
197.1横梁与角码间连接
197.2角码与立柱连接
207.3立柱与主结构连接218幕墙埋件计算土建预埋
228.1荷载标准值计算
228.2埋件计算
238.3锚板总面积校核
248.4锚筋长度计算249幕墙转接件强度计算
249.1受力分析
249.2转接件的强度计算2410幕墙焊缝计算
2510.1受力分析
2510.2焊缝特性参数计算
2510.3焊缝校核计算2511全隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算
2611.1结构硅酮密封胶的宽度计算
2611.2结构硅酮密封胶粘接厚度的计算
2611.3结构胶设计总结
2711.4立柱连接伸缩缝计算
2711.5耐候胶胶缝计算2712幕墙板块压板计算
2812.1压板的弯矩设计值计算
2812.2压板的应力计算
2812.3螺栓抗拉强度验算2813附录常用材料的力学及其它物理性能30全隐框玻璃幕墙设计计算书11计算引用的规范、标准及资料
11.1幕墙设计规范《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《建筑瓷板装饰工程技术规程》CECS10198《建筑幕墙》GB/T21086-2007《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《小单元建筑幕墙》JG/T216-2007《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-
201211.2建筑设计规范《地震震级的规定》GB/T17740-1999《钢结构设计规范》GB50017-2003《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-952005年版《高处作业吊蓝》GB19155-2003《工程抗震术语标准》JGJ/T97-2011《工程网络计划技术规程》JGJ/T121-99《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006《混凝土结构设计规范》GB50010-2010《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010《建筑防火封堵应用技术规程》CECS1542003《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《建筑设计防火规范》GB50016-2006《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002《民用建筑设计通则》GB50352-2005《擦窗机》GB19154-2003《钢结构焊接规范》GB50661-2011《钢结构工程施工规范》GB50755-
201211.3铝材规范《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008《建筑用隔热铝合金型材》JG175-2011《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000《铝合金建筑型材第1部分基材》GB
5237.1-2008《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB
5237.2-2008《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》GB
5237.3-2008《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB
5237.4-2008《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB
5237.5-2008《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB
5237.6-2012《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T
3880.1~3-2006《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2009《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003《变形铝和铝合金牌号表示方法》GB/T16474-
201111.4金属板及石材规范《干挂饰面石材及其金属挂件》JC
830.
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429.1-2000《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》YS/T
429.2-2000《建筑幕墙用铝塑复合板》GB/T17748-2008《建筑幕墙用陶板》JG/T324-2011《建筑装饰用石材蜂窝复合板》JG/T328-2011《建筑幕墙用氟碳铝单板制品》JG331-2011《纤维增强水泥外墙装饰挂板》JC/T2085-2011《建筑用泡沫铝板》JG/T359-2012《金属装饰保温板》JG/T360-2012《外墙保温用锚栓》JG/T366-2012《聚碳酸酯(PC)中空板》JG/T116-2012《聚碳酸酯(PC)实心板》JG/T347-2012《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000《天然板石》GB/T18600-2009《天然大理石荒料》JC/T202-2011《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2005《天然花岗石荒料》JC/T204-2011《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2009《天然石材统一编号》GB/T17670-2008《天然饰面石材术语》GB/T13890-
200811.5玻璃规范《镀膜玻璃第1部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T
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200211.6钢材规范《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005《不锈钢棒》GB/T1220-2007《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009《不锈钢冷轧钢板及钢带》GB/T3280-2007《不锈钢热轧钢板及钢带》GB/T4237-2007《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000《彩色涂层钢板和钢带》GB/T12754-2006《低合金钢焊条》GB/T5118-1995《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007《耐候结构钢》GB/T4171-2008《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997《合金结构钢》GB/T3077-1999《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000《碳钢焊条》GB/T5117-1995《碳素结构钢》GB/T700-2006《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007《优质碳素结构钢》GB/T699-
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13477.1~20-2002《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-2008《石材用建筑密封胶》GB/T23261-2009《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》GB/T531-1999《修补用天然橡胶胶粘剂》HG/T3318-2002《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002《钢结构防火涂料》GB14907-
200211.8五金件规范《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004《紧固件螺栓和螺钉通孔》GB/T5277-1985《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T
3103.1-2002《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T
3098.15-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T
3098.6-2000《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T
3098.19-2004《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T
3098.2-2000《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T
3098.4-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T
3098.1-2010《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T
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200611.9相关物理性能等级测试方法《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000《彩色涂层钢板和钢带试验方法》GB/T13448-2006《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-20022011版《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-2000《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-
200211.10《建筑结构静力计算手册》第二版
11.11土建图纸12基本参数
12.1幕墙所在地区贵阳地区;
12.2地面粗糙度分类等级幕墙属于外围护构件,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;C类指有密集建筑群的城市市区;D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区;依照上面分类标准,本工程按C类地形考虑
12.3抗震设防按《建筑工程抗震设防分类标准》,建筑工程应分为以下四个抗震设防类别
1.特殊设防类指使用上有特殊设施,涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果,需要进行特殊设防的建筑,简称甲类;
2.重点设防类指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑,简称乙类;
3.标准设防类指大量的除
1、
2、4款以外按标准要求进行设防的建筑,简称丙类;
4.适度设防类指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害,允许在一定条件下适度降低要求的建筑,简称丁类;在围护结构抗震设计计算中
1.特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用;
2.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;
3.标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用;
4.适度设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用;根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,贵阳地区地震基本烈度为6度,地震动峰值加速度为
0.05g,由于本工程是标准设防类,因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取,也就是取αmax=
0.04;13幕墙承受荷载计算
13.1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wk=βgzμs1μzw0……
8.
1.1-2[GB50009-2012]上式中wk作用在幕墙上的风荷载标准值MPa;z计算点标高100m;βgz高度z处的阵风系数;根据不同场地类型按以下公式计算βgz=1+2gI10z/10-α……条文说明部分
8.
6.1[GB50009-2012]其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为5m、10m、15m、30m;A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为300m、350m、450m、550m;也就是对A类场地当z300m时,取z=300m,当z5m时,取z=5m;对B类场地当z350m时,取z=350m,当z10m时,取z=10m;对C类场地当z450m时,取z=450m,当z15m时,取z=15m;对D类场地当z550m时,取z=550m,当z30m时,取z=30m;g峰值因子,取
2.5;I1010m高名义湍流度,对应A、B、C、D地面粗糙度,可分别取
0.
12、
0.
14、
0.23和
0.39;α地面粗糙度指数,对应A、B、C、D地面粗糙度,可分别取
0.
12、
0.
15、
0.22和
0.30;对于C类地形,100m高度处的阵风系数为βgz=1+2×
2.5×
0.23×100/10-
0.22=
1.6929μz风压高度变化系数;根据不同场地类型按《建筑结构荷载规范》条文说明部分
8.
2.1提供的公式计算A类场地μzA=
1.284×z/
100.24B类场地μzB=
1.000×z/
100.30C类场地μzC=
0.544×z/
100.44D类场地μzD=
0.262×z/
100.60公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同,也就是对A类场地当z300m时,取z=300m,当z5m时,取z=5m;对B类场地当z350m时,取z=350m,当z10m时,取z=10m;对C类场地当z450m时,取z=450m,当z15m时,取z=15m;对D类场地当z550m时,取z=550m,当z30m时,取z=30m;对于C类地形,100m高度处风压高度变化系数μz=
0.544×100/
100.44=
1.4983μs1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μs11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大面位置,按如上说明,查表得μs11=1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μs1A=μs11+[μs125-μs11]logA/
1.4……
8.
3.4[GB50009-2012]其中μs125=
0.8μs11=
0.8×1=
0.8计算支撑结构时的构件从属面积A=
1.3×
5.1=
6.63m2当A25时取a=25,当A小于1时取A=1;LogA=
0.822则μs1A=μs11+[μs125-μs11]logA/
1.4=1+[
0.8-1]×
0.822/
1.4=
0.883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;2μs1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=
0.883+
0.2=
1.083而对直接承受风压的面板结构来说,其局部风压体型系数为μs1=1+
0.2=
1.2w0基本风压值MPa,根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中数值采用,但不小于
0.3KN/m2,按重现期50年,贵阳地区取
0.0003MPa;
13.2计算支撑结构时的风荷载标准值wk=βgzμzμs1w0=
1.6929×
1.4983×
1.083×
0.0003=
0.000824MPa因为wk
0.001MPa,所以按JGJ102-2003,取wk=
0.001MPa
13.3计算面板材料时的风荷载标准值wk=βgzμzμs1w0=
1.6929×
1.4983×
1.2×
0.0003=
0.000913MPa因为wk
0.001MPa,所以按JGJ102-2003,取wk=
0.001MPa
13.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEk=βEαmaxGk/A……
5.
3.4[JGJ102-2003]qEk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
0.04;Gk幕墙构件的重力荷载标准值N;A幕墙构件的面积mm2;
13.5平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值PEk=βEαmaxGk……
5.
3.5[JGJ102-2003]PEk平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值N;βE动力放大系数取
5.0;αmax水平地震影响系数最大值,取
0.04;Gk幕墙构件的重力荷载标准值N;按照JGJ102规范
5.4节条文说明部分的规定,对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙,可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合
13.6作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……
5.
4.1[JGJ102-2003]上式中S作用效应组合的设计值;SGk重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值;Swk、SEk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
0.5;14幕墙立柱计算基本参数1计算点标高100m;2力学模型双跨梁;3立柱跨度L=5100mm;其中短跨长L1=700mm;长跨长L2=4400mm;4立柱左分格宽1300mm;立柱右分格宽1300mm;5立柱计算间距B=1300mm;6板块配置中空玻璃6+6mm;7立柱材质6063-T5;8安装方式偏心受拉;本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算,受力模型如下
14.1立柱型材选材计算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幕墙立柱计算间距mm;qwk=wkB=
0.001×1300=
1.3N/mmqw风荷载线分布最大荷载集度设计值N/mm;qw=
1.4qwk=
1.4×
1.3=
1.82N/mm2水平地震作用线荷载集度按矩形分布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
0.04;Gk幕墙构件的重力荷载标准值N,含面板和框架;A幕墙平面面积mm2;qEAk=βEαmaxG/A……
5.
3.4[JGJ102-2003]=5×
0.04×
0.0005=
0.0001MPaqEk水平地震作用线荷载集度标准值N/mm;B幕墙立柱计算间距mm;qEk=qEAkB=
0.0001×1300=
0.13N/mmqE水平地震作用线荷载集度设计值N/mm;qE=
1.3qEk=
1.3×
0.13=
0.169N/mm3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=
1.82+
0.5×
0.169=
1.904N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值……
5.
4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=
1.3N/mm4求支座反力R1及最大弯矩由双跨梁弯矩图可知,两支点0,2处弯矩为零,中支点弯矩最大为M1,而在均布荷载作用下,最大挠度在长跨内出现M1中支座弯矩N·mm;R1中支座反力N;M1=-qL13+L23/8L=-
1.904×7003+44003/8/5100=-3991260N·mmR1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2=
1.904×700/2--3991260/700+
1.904×4400/2--3991260/4400=
11464.105N
14.2确定材料的截面参数1截面的型材惯性矩要求k2=0k1=4M1/qL22=4×3991260/
1.904×44002=
0.433查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明x0=A/4+2R1/3cosθ+240其中A=2+k1-k2=
2.433R=A/42-k1/23/2=
0.06θ=1/3arccosA3-12k1A-81-2k1-k2/64R=
26.576x0=A/4+2R1/3cosθ+240=
2.433/4+2×
0.061/3cos
26.576+240=
0.561λ=x01-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03=
0.1535代入dflim=λqkL24/24EIxmin上式中dflim按规范要求,立柱的挠度限值mm;qk风荷载线荷载集度标准值N/mm;L2长跨长度mm;E型材的弹性模量MPa,对6063-T5取70000MPa;Ixmin材料需满足的绕X轴最小惯性矩mm4;L2/180=4400/180=
24.444按[
5.
1.
1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定,对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制)当跨距≤4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm;当跨距>4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;对本例取dflim=20mm代入上式Ixmin=λqkL24/24Edflim=
0.1535×
1.3×44004/24/70000/20=
2225989.752mm42截面的型材抵抗矩要求Wnx立柱净截面抵抗矩预选值mm3;Mx弯矩组合设计值即M1N·mm;γ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》GB50018-2002,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》GB50429-2007,取
1.00;fa型材抗弯强度设计值MPa,对6063-T5取90;Wnx=Mx/γfa=3991260/
1.00/90=
44347.333mm
314.3选用立柱型材的截面特性按上一项计算结果选用型材号60/140系列型材的抗弯强度设计值90MPa型材的抗剪强度设计值τa=55MPa型材弹性模量E=70000MPa绕X轴惯性矩Ix=4940000mm4绕Y轴惯性矩Iy=912600mm4绕X轴净截面抵抗矩Wnx1=59800mm3绕X轴净截面抵抗矩Wnx2=55300mm3型材净截面面积An=1534mm2型材线密度γg=
0.041418N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度t=6mm型材受力面对中性轴的面积矩Sx=39200mm3塑性发展系数γ=
1.
0014.4立柱的抗弯强度计算1立柱轴向拉力设计值Nk立柱轴向拉力标准值N;qGAk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立柱跨度mm;Nk=qGAkA=qGAkBL=
0.0005×1300×5100=3315NN立柱轴向拉力设计值N;N=
1.2Nk=
1.2×3315=3978N2抗弯强度校核按双跨梁受拉立柱强度公式,应满足N/An+Mx/γWnx≤fa……
6.
3.7[JGJ102-2003]上式中N立柱轴力设计值N;Mx立柱弯矩设计值N·mm;An立柱净截面面积mm2;Wnx在弯矩作用方向的净截面抵抗矩mm3;γ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》GB50018-2002,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》GB50429-2007,取
1.00;fa型材的抗弯强度设计值,取90MPa;则N/An+Mx/γWnx=3978/1534+3991260/
1.00/55300=
74.768MPa≤90MPa立柱抗弯强度满足要求
14.5立柱的挠度计算因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的,所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值,挠度就满足要求实际选用的型材惯性矩为Ix=4940000mm4预选值为Ixmin=
2225989.752mm4实际挠度计算值为df=λqkL24/24EIx=
0.1535×
1.3×44004/24/70000/4940000=
9.012mm而dflim=20mm所以,立柱挠度满足规范要求
14.6立柱的抗剪计算校核依据τmax≤τa=55MPa立柱的抗剪强度设计值1求中支座剪力设计值采用Vw+
0.5VE组合Vw1左=-qL1/2-M1/L1=-
1.904×700/2--3991260/700=-
6368.2NVw1右=qL2/2-M1/L2=
1.904×4400/2--3991260/4400=
5095.905N取V=
6368.2N2立柱剪应力τmax立柱最大剪应力MPa;V立柱所受剪力N;Sx立柱型材受力面对中性轴的面积矩mm3;Ix立柱型材截面惯性矩mm4;t型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度mm;τmax=VSx/Ixt=
6368.2×39200/4940000/6=
8.422MPa
8.422MPa≤55MPa立柱抗剪强度满足要求!15幕墙横梁计算基本参数1计算点标高100m;2横梁跨度B=1300mm;3横梁上分格高1700mm;横梁下分格高1700mm;4横梁计算间距H=1700mm;5力学模型三角荷载简支梁;6板块配置中空玻璃6+6mm;7横梁材质6063-T5;因为B≤H,所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算,受力模型如下
15.1横梁型材选材计算1横梁在风荷载作用下的线荷载集度按三角形分布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横梁跨度mm;qwk=wkB=
0.001×1300=
1.3N/mmqw风荷载线分布最大荷载集度设计值N/mm;qw=
1.4qwk=
1.4×
1.3=
1.82N/mm2垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度按三角形分布qEAk垂直于幕墙平面的分布水平地震作用MPa;βE动力放大系数,取
5.0;αmax水平地震影响系数最大值,取
0.04;Gk幕墙构件的重力荷载标准值N,主要指面板组件;A幕墙平面面积mm2;qEAk=βEαmaxGk/A……
5.
3.4[JGJ102-2003]=
5.0×
0.04×
0.0004=
0.00008MPaqEk横梁受水平地震作用线荷载集度标准值N/mm;B横梁跨度mm;qEk=qEAkB=
0.00008×1300=
0.104N/mmqE横梁受水平地震作用线荷载集度设计值N/mm;qE=
1.3qEk=
1.3×
0.104=
0.135N/mm3幕墙横梁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=
1.82+
0.5×
0.135=
1.888N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值……
5.
4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=
1.3N/mm4横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值按三角形分布My横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值N·mm;Mw风荷载作用下横梁产生的弯矩N·mm;ME地震作用下横梁产生的弯矩N·mm;B横梁跨度mm;Mw=qwB2/12ME=qEB2/12采用Sw+
0.5SE组合My=Mw+
0.5ME=qB2/12=
1.888×13002/12=
265893.333N·mm5横梁在自重荷载作用下的弯矩值按矩形分布Gk横梁自重线荷载标准值N/mm;H1横梁自重荷载作用高度mm,对挂式结构取横梁下分格高,对非挂式结构取横梁上分格高;Gk=
0.0004×H1=
0.0004×1700=
0.68N/mmG横梁自重线荷载设计值N/mm;G=
1.2Gk=
1.2×
0.68=
0.816N/mmMx横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值N·mm;B横梁跨度mm;Mx=GB2/8=
0.816×13002/8=172380N·mm
15.2确定材料的截面参数1横梁抵抗矩预选Wnx绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值mm3;Wny绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值mm3;Mx横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值N·mm;My风荷载及地震作用弯矩组合设计值N·mm;γx,γy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》GB50018-2002,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》GB50429-2007,均取
1.00;fa型材抗弯强度设计值MPa,对6063-T5取90;按下面公式计算Wnx=Mx/γxfa=172380/
1.00/90=
1915.333mm3Wny=My/γyfa=
265893.333/
1.00/90=
2954.37mm32横梁惯性矩预选df1lim按规范要求,横梁在水平力标准值作用下的挠度限值mm;df2lim按规范要求,横梁在自重力标准值作用下的挠度限值mm;B横梁跨度mm;按相关规范,钢材横梁的相对挠度不应大于L/250,铝材横梁的相对挠度不应大于L/180;《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定按[
5.
1.
1.2],对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制)当跨距≤4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm;当跨距>4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;按[
5.
1.9,b],自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500,并且不应大于3mm;B/180=1300/180=
7.222mmB/500=1300/500=
2.6mm对本例取df1lim=
7.222mmdf2lim=
2.6mmqk风荷载作用线荷载集度标准值N/mm;E型材的弹性模量MPa,对6063-T5取70000MPa;Iymin绕Y轴最小惯性矩mm4;B横梁跨度mm;df1lim=qkB4/120EIymin……受风荷载与地震作用的挠度计算Iymin=qkB4/120Edf1lim=
1.3×13004/120/70000/
7.222=
61204.026mm4Ixmin绕X轴最小惯性矩mm4;Gk横梁自重线荷载标准值N/mm;df2lim=5GkB4/384EIxmin……自重作用下产生的挠度计算Ixmin=5GkB4/384Edf2lim=5×
0.68×13004/384/70000/
2.6=
138947.173mm
415.3选用横梁型材的截面特性按照上面的预选结果选取型材选用型材号60/70系列型材抗弯强度设计值90MPa型材抗剪强度设计值55MPa型材弹性模量E=70000MPa绕X轴惯性矩Ix=198750mm4绕Y轴惯性矩Iy=500990mm4绕X轴净截面抵抗矩Wnx1=8692mm3绕X轴净截面抵抗矩Wnx2=5352mm3绕Y轴净截面抵抗矩Wny1=13615mm3绕Y轴净截面抵抗矩Wny2=13287mm3型材净截面面积An=
748.2mm2型材线密度γg=
0.020201N/mm横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚t=3mm横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度tx=5mm横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度ty=3mm型材受力面对中性轴的面积矩绕X轴Sx=4773mm3型材受力面对中性轴的面积矩绕Y轴Sy=8766mm3塑性发展系数γx=γy=
1.
0015.4幕墙横梁的抗弯强度计算按横梁抗弯强度计算公式,应满足Mx/γxWnx+My/γyWny≤fa……
6.
2.4[JGJ102-2003]上式中Mx横梁绕X轴方向幕墙平面内方向的弯矩设计值N·mm;My横梁绕Y轴方向垂直于幕墙平面方向的弯矩设计值N·mm;Wnx横梁绕X轴方向幕墙平面内方向的净截面抵抗矩mm3;Wny横梁绕Y轴方向垂直于幕墙平面方向的净截面抵抗矩mm3;γx,γy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》GB50018-2002,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》GB50429-2007,取
1.00;fa型材的抗弯强度设计值,取90MPa采用SG+Sw+
0.5SE组合,则Mx/γxWnx+My/γyWny=172380/
1.00/5352+
265893.333/
1.00/13287=
52.22MPa≤90MPa横梁抗弯强度满足要求
15.5横梁的挠度计算因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的,所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值,挠度就满足要求实际选用的型材惯性矩为Ix=198750mm4Iy=500990mm4预选值为Ixmin=
138947.173mm4Iymin=
61204.026mm4横梁挠度的实际计算值如下df1=qkB4/120EIy=
1.3×13004/120/70000/500990=
0.882mmdf2=5GkB4/384EIx=5×
0.68×13004/384/70000/198750=
1.818mmdf1lim=
7.222mmdf2lim=
2.6mm所以,横梁挠度满足规范要求
15.6横梁的抗剪计算校核依据τmax≤τa=55MPa型材的抗剪强度设计值1Vwk风荷载作用下剪力标准值N Vwk=qwkB/4=
1.3×1300/4=
422.5N2Vw风荷载作用下剪力设计值N Vw=
1.4Vwk=
1.4×
422.5=
591.5N3VEk地震作用下剪力标准值N VEk=qEkB/4=
0.104×1300/4=
33.8N4VE地震作用下剪力设计值N VE=
1.3VEk=
1.3×
33.8=
43.94N5Vx水平总剪力N;Vx横梁受水平总剪力N采用Vw+
0.5VE组合Vx=Vw+
0.5VE=
591.5+
0.5×
43.94=
613.47N6Vy垂直总剪力N Vy=
1.2×
0.0004×BH1/2=
1.2×
0.0004×1300×1700/2=
530.4N7横梁剪应力校核τx横梁水平方向剪应力MPa;Vx横梁水平总剪力N;Sy横梁型材受力面对中性轴的面积矩mm3绕Y轴;Iy横梁型材截面惯性矩mm4;ty横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度mm;τx=VxSy/Iyty……
6.
2.5[JGJ102-2003]=
613.47×8766/500990/3=
3.578MPa
3.578MPa≤55MPaτy横梁垂直方向剪应力MPa;Vy横梁垂直总剪力N;Sx横梁型材受力面对中性轴的面积矩mm3绕X轴;Ix横梁型材截面惯性矩mm4;tx横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度mm;τy=VySx/Ixtx……
6.
2.5[JGJ102-2003]=
530.4×4773/198750/5=
2.548MPa
2.548MPa≤55MPa横梁抗剪强度能满足!16玻璃板块的选用与校核基本参数1计算点标高100m;2玻璃板尺寸宽×高=B×H=1300mm×1700mm;3玻璃配置中空玻璃,外片钢化玻璃6mm内片钢化玻璃6mm;模型简图为
16.1玻璃板块荷载计算1外片玻璃荷载计算t1外片玻璃厚度mm;t2内片玻璃厚度mm;wk作用在板块上的风荷载标准值MPa;GAk1外片玻璃单位面积自重标准值仅指玻璃MPa;qEAk1外片玻璃地震作用标准值MPa;γg1外片玻璃的体积密度N/mm3;wk1分配到外片上的风荷载作用标准值MPa;qk1分配到外片玻璃上的荷载组合标准值MPa;q1分配到外片玻璃上的荷载组合设计值MPa;GAk1=γg1t1=
0.0000256×6=
0.000154MPaqEAk1=βEαmaxGAk1=5×
0.04×
0.000154=
0.000031MPawk1=
1.1wkt13/t13+t23=
1.1×
0.001×63/63+63=
0.00055MPaqk1=wk1+
0.5qEAk1=
0.00055+
0.5×
0.000031=
0.000566MPaq1=
1.4wk1+
0.5×
1.3qEAk1=
1.4×
0.00055+
0.5×
1.3×
0.000031=
0.00079MPa2内片玻璃荷载计算t1外片玻璃厚度mm;t2内片玻璃厚度mm;wk作用在板块上的风荷载标准值MPa;GAk2内片玻璃单位面积自重标准值仅指玻璃MPaqEAk2内片玻璃地震作用标准值MPaγg2内片玻璃的体积密度N/mm3;wk2分配到内片上的风荷载作用标准值MPa;qk2分配到内片玻璃上的荷载组合标准值MPa;q2分配到内片玻璃上的荷载组合设计值MPa;GAk2=γg2t2=
0.0000256×6=
0.000154MPaqEAk2=βEαmaxGAk2=5×
0.04×
0.000154=
0.000031MPawk2=wkt23/t13+t23=
0.001×63/63+63=
0.0005MPaqk2=wk2+
0.5qEAk2=
0.0005+
0.5×
0.000031=
0.000516MPaq2=
1.4wk2+
0.5×
1.3qEAk2=
1.4×
0.0005+
0.5×
1.3×
0.000031=
0.00072MPa3玻璃板块整体荷载组合计算用于强度计算时,采用Sw+
0.5SE设计值组合……
5.
4.1[JGJ102-2003]q=
1.4wk+
0.5×
1.3qEAk1+qEAk2=
1.4×
0.001+
0.5×
1.3×
0.000031+
0.000031=
0.00144MPa用于挠度计算时,采用Sw标准值……
5.
4.1[JGJ102-2003]wk=
0.001MPa
16.2玻璃的强度计算校核依据σ≤[fg]1外片校核θ1外片玻璃的计算参数;η1外片玻璃的折减系数;qk1作用在外片玻璃上的荷载组合标准值MPa;a分格短边长度mm;E玻璃的弹性模量MPa;t1外片玻璃厚度mm;θ1=qk1a4/Et14……
6.
1.2-3[JGJ102-2003]=
0.000566×13004/72000/64=
17.324按系数θ1,查表
6.
1.2-2[JGJ102-2003],η1=
0.931;σ1外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值MPa;q1作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值MPa;a玻璃短边边长mm;b玻璃长边边长mm;t1外片玻璃厚度mm;m1外片玻璃弯矩系数,按边长比a/b查表
6.
1.2-1[JGJ102-2003]得m1=
0.0667;σ1=6m1q1a2η1/t12……
6.
1.2[JGJ102-2003]=6×
0.0667×
0.00079×13002×
0.931/62=
13.818MPa
13.818MPa≤fg1=84MPa钢化玻璃外片玻璃的强度满足要求!2内片校核θ2内片玻璃的计算参数;η2内片玻璃的折减系数;qk2作用在内片玻璃上的荷载组合标准值MPa;a分格短边长度mm;E玻璃的弹性模量MPa;t2内片玻璃厚度mm;θ2=qk2a4/Et24……
6.
1.2-3[JGJ102-2003]=
0.000516×13004/72000/64=
15.794按系数θ2,查表
6.
1.2-2[JGJ102-2003],η2=
0.937σ2内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值MPa;q2作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值MPa;a玻璃短边边长mm;b玻璃长边边长mm;t2内片玻璃厚度mm;m2内片玻璃弯矩系数,按边长比a/b查表
6.
1.2-1[JGJ102-2003]得m2=
0.0667;σ2=6m2q2a2η2/t22……
6.
1.2[JGJ102-2003]=6×
0.0667×
0.00072×13002×
0.937/62=
12.675MPa
12.675MPa≤fg2=84MPa钢化玻璃内片玻璃的强度满足要求!
16.3玻璃最大挠度校核校核依据df=ημwka4/D≤dflim……
6.
1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中df玻璃板挠度计算值mm;η玻璃挠度的折减系数;μ玻璃挠度系数,按边长比a/b查表
6.
1.3[JGJ102-2003]得μ=
0.00645;wk风荷载标准值MPaa玻璃板块短边尺寸mm;D玻璃的弯曲刚度N·mm;dflim许用挠度,取短边长的1/60,为
21.667mm;其中D=Ete3/121-υ2……
6.
1.3-1[JGJ102-2003]上式中E玻璃的弹性模量MPa;te玻璃的等效厚度mm;υ玻璃材料泊松比,为
0.2;te=
0.95×t13+t231/3……
6.
1.5-3[JGJ102-2003]=
0.95×63+631/3=
7.182mmD=Ete3/121-υ2=72000×
7.1823/12×1-
0.22=
2315347.704N·mmθ玻璃板块的计算参数;θ=wka4/Ete4……
6.
1.2-3[JGJ102-2003]=
0.001×13004/72000/
7.1824=
14.909按参数θ,查表
6.
1.2-2[JGJ102-2003],η=
0.94df=ημwka4/D=
0.94×
0.00645×
0.001×13004/
2315347.704=
7.479mm
7.479mm≤dflim=
21.667mm中空玻璃玻璃挠度能满足要求!17连接件计算基本参数1计算点标高100m;2立柱计算间距B1=1300mm;3横梁计算分格尺寸宽×高=B×H=1300mm×1700mm;4幕墙立柱跨度L=5100mm,短跨L1=700mm,长跨L2=4400mm;5板块配置中空玻璃;6龙骨材质立柱为6063-T5;横梁为6063-T5;7立柱与主体连接钢角码壁厚6mm;8立柱与主体连接螺栓公称直径5mm;9立柱与横梁连接处铝角码厚度5mm;10横梁与角码连接螺栓公称直径5mm;11立柱与角码连接螺栓公称直径5mm;12立柱受力模型双跨;13连接形式立柱与主体螺栓连接横梁与立柱螺栓连接;因为B≤H,所以本处幕墙横梁按三角形荷载模型进行设计计算
17.1横梁与角码间连接1风荷载作用下横梁剪力设计值按三角形分布Vw=
1.4wkB2/4=
1.4×
0.001×13002/4=
591.5N2地震作用下横梁剪力标准值按三角形分布VEk=βEαmaxGk/A×B2/4=
5.0×
0.04×
0.0004×13002/4=
33.8N3地震作用下横梁剪力设计值VE=
1.3VEk=
1.3×
33.8=
43.94N4连接部位总剪力N1采用Sw+
0.5SE组合N1=Vw+
0.5VE=
591.5+
0.5×
43.94=
613.47N5连接螺栓计算Nv1b螺栓受剪承载能力设计值N;nv1剪切面数取1;d螺栓杆直径5mm;fv1b螺栓连接的抗剪强度设计值,对普通碳钢(C级)取140MPa;Nv1b=nv1πd2fv1b/4=1×
3.14×52×140/4=
2747.5NNnum1螺栓个数Nnum1=N1/Nv1b=
613.47/
2747.5=
0.223个实际取2个6连接部位横梁型材壁承压能力计算Nc1连接部位幕墙横梁型材壁承压能力设计值N;Nnum1横梁与角码连接螺栓数量2个;d螺栓公称直径5mm;t1连接部位横梁壁厚3mm;fc1型材承压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc1=Nnum1dt1fc1=2×5×3×185=5550N5550N≥
613.47N强度可以满足!
17.2角码与立柱连接1自重荷载计算N2k自重荷载标准值N B横梁宽度mm;Hg横梁受自重荷载分格高mm;N2k=
0.0004×B×Hg/2=
0.0004×1300×1700/2=442NN2自重荷载N N2=
1.2×N2k=
1.2×442=
530.4N2连接处组合荷载N采用SG+Sw+
0.5SEN=N12+N221/2=
613.472+
530.
420.5=
810.968N3连接处螺栓强度计算Nv2b螺栓受剪承载能力设计值N;nv2剪切面数取1;d螺栓杆直径5mm;fv2b螺栓连接的抗剪强度设计值,对普通碳钢(C级)取140MPa;Nv2b=nv2πd2fv2b/4=1×
3.14×52×140/4=
2747.5NNnum2螺栓个数Nnum2=N/Nv2b=
810.968/
2747.5=
0.295个实际取2个4连接部位立柱型材壁承压能力计算Nc2连接部位幕墙立柱型材壁承压能力设计值N;Nnum2连接处螺栓个数;d螺栓公称直径5mm;t2连接部位立柱壁厚3mm;fc2型材的承压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc2=Nnum2dt2fc2=2×5×3×185=5550N5550N≥
810.968N强度可以满足!5连接部位铝角码壁承压能力计算Nc3连接部位幕墙铝角码壁承压能力设计值N;Nnum2连接处螺栓个数;d螺栓公称直径5mm;t3角码壁厚5mm;fc3型材的承压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc3=Nnum2dt3fc3=2×5×5×185=9250N9250N≥
810.968N强度可以满足!
17.3立柱与主结构连接1连接处水平剪切总力计算对双跨梁,中支座反力R1,即为立柱连接处最大水平剪切总力qw风荷载线分布集度设计值N/mm;qw=
1.4wkB1=
1.4×
0.001×1300=
1.82N/mmqE地震作用线分布集度设计值N/mm;qE=
1.3βEαmaxGk/A×B1=
1.3×
5.0×
0.04×
0.0005×1300=
0.169N/mm采用Sw+
0.5SE组合q=qw+
0.5×qE=
1.82+
0.5×
0.169=
1.904N/mmN1连接处水平剪切总力N;R1中支座反力N;N1=R1=qLL12+3L1L2+L22/8L1L2=
1.904×5100×7002+3×700×4400+44002/8/700/4400=
11464.105N2连接处重力总力NGk连接处自重总值标准值N;B1立柱计算间距mm;L立柱跨度mm;NGk=
0.0005×B1L=
0.0005×1300×5100=3315NNG连接处自重总值设计值N NG=
1.2NGk=
1.2×3315=3978N3连接处总剪力N连接处总剪力N N=N12+NG
20.5=
11464.1052+
397820.5=
12134.669N4螺栓承载力计算Nv3b螺栓受剪承载能力设计值N;nv3剪切面数取2;d螺栓杆直径5mm;fv3b螺栓连接的抗剪强度设计值,对普通碳钢(C级)取140MPa;Nv3b=nv3πd2fv3b/4=2×
3.14×52×140/4=5495NNnum3螺栓个数Nnum3=N/Nv3b=
12134.669/5495=
2.208个实际取3个5立柱型材壁承压能力计算Nc4立柱型材壁承压能力N;nv3剪切面数取2;Nnum3连接处螺栓个数;d螺栓公称直径5mm;t2连接部位立柱壁厚3mm;fc4型材的承压强度设计值,对6063-T5取185MPa;Nc4=nv3×Nnum3dt2fc4=2×3×5×3×185=16650N16650N≥
12134.669N强度可以满足要求!6钢角码型材壁承压能力计算Nc5钢角码型材壁承压能力N;nv4剪切面数取2;Nnum3连接处螺栓个数;d连接螺栓直径5mm;t4幕墙钢角码壁厚6mm;fc5钢角码的承压强度设计值,对Q235取305MPa;Nc5=nv4×Nnum3dt4fc5=2×3×5×6×305=54900N54900N≥
12134.669N强度可以满足要求!18幕墙埋件计算土建预埋基本参数1计算点标高100m;2幕墙立柱跨度L=5100mm,短跨L1=700mm,长跨L2=4400mm;3立柱计算间距B=1300mm;4立柱力学模型双跨梁;5埋件位置侧埋;6板块配置中空玻璃;7混凝土强度等级C25;
18.1荷载标准值计算1垂直于幕墙平面的分布水平地震作用qEk=βEαmaxGk/A=
5.0×
0.04×
0.0005=
0.0001MPa2连接处水平总力计算对双跨梁,中支座反力R1,即为立柱连接处最大水平总力qw风荷载线荷载设计值N/mm;qw=
1.4wkB=
1.4×
0.001×1300=
1.82N/mmqE地震作用线荷载设计值N/mm;qE=
1.3qEkB=
1.3×
0.0001×1300=
0.169N/mm采用Sw+
0.5SE组合……
5.
4.1[JGJ102-2003]q=qw+
0.5qE=
1.82+
0.5×
0.169=
1.904N/mmN连接处水平总力N;R1中支座反力N;N=R1=qLL12+3L1L2+L22/8L1L2=
1.904×5100×7002+3×700×4400+44002/8/700/4400=
11464.105N3立柱单元自重荷载标准值Gk=
0.0005×BL=
0.0005×1300×5100=3315N4校核处埋件受力分析V剪力N;N轴向拉力N,等于中支座反力R1;e0剪力作用点到埋件距离,即立柱螺栓连接处到埋件面距离mm;V=
1.2Gk=
1.2×3315=3978NN=R1=
11464.105NM=e0×V=80×3978=318240N·mm
18.2埋件计算校核依据,同时满足以下两个条件a AS≥V/aravfy+N/
0.8abfy+M/
1.3arabfyzC.
0.1-1[JGJ102-2003]b AS≥N/
0.8abfy+M/
0.4arabfyzC.
0.1-2[JGJ102-2003]其中AS锚筋的总截面面积mm2;V剪力设计值N;ar钢筋层数影响系数,二层取
1.0,三层取
0.9,四层取
0.85;av钢筋受剪承载力系数,不大于
0.7;fy锚筋抗拉强度设计值MPa,按[GB50010]选取,但不大于300MPa;N法向拉力设计值N;ab锚板弯曲变形折减系数;M弯矩设计值N·mm;z沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离mm;另外d锚筋直径mm;t锚板厚度mm;fc混凝土轴心抗压强度设计值MPa,按[GB50010]选取;av=
4.0-
0.08d×fc/fy
0.5C.
0.1-5[JGJ102-2003]=
4.0-
0.08×12×
11.9/
2100.5=
0.724因为av
0.7所以取
0.7ab=
0.6+
0.25t/dC.
0.1-6[JGJ102-2003]=
0.6+
0.25×8/12=
0.767AS=nπd2/4=4×
3.14×122/4=
452.16mm2V/aravfy+N/
0.8abfy+M/
1.3arabfyz=3978/1/
0.7/210+
11464.105/
0.8/
0.767/210+318240/
1.3/1/
0.767/210/110=
129.846mm2≤AS=
452.16mm2N/
0.8abfy+M/
0.4arabfyz=
11464.105/
0.8/
0.767/210+318240/
0.4/1/
0.767/210/110=
133.873mm2≤AS=
452.16mm2所以,预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求
18.3锚板总面积校核A锚板总面积mm2;fc混凝土轴心抗压强度设计值MPa,按[GB50010]选取;
0.5fcA=
0.5×
11.9×60000=357000NN=
11464.105N≤
0.5fcA埋板面积满足要求
18.4锚筋长度计算计算依据la=
1.1×α×fy/ft×dC.
0.5[JGJ102-2003]在上面的公式中la受拉钢筋的锚固长度mm;ft混凝土轴心抗拉强度设计值MPa,按[GB50010]选取,当混凝土强度高于C40时,按C40取值;fy锚筋抗拉强度设计值MPa,按[GB50010]选取;d锚筋公称直径mm;α锚筋的外型系数,光圆筋取
0.16,带肋筋取
0.14;la=
1.1×α×fy/ft×d=
1.1×
0.16×210/
1.27×12=
349.228mm如果锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值,按规范C.
0.5第3条规定,锚固长度可适当减小,以不小于15倍锚固钢筋直径为宜,实际选用的锚筋长度为180mm;所以,可以满足要求!19幕墙转接件强度计算基本参数1转接件断面面积A=750mm2;2转接件断面抵抗矩W=15625mm3;
19.1受力分析转接件的受力情况根据前面埋件的计算结果,有V剪力NN轴向拉力NM弯矩N·mmV=3978NN=
11464.105NM=318240N·mm
19.2转接件的强度计算校核依据σ=N/A/2+M/γW/2≤f上式中σ转接件的抗弯强度MPa;f转接件抗弯强度设计值,为215MPa;N转接件所受轴向拉力N;M转接件所受弯矩N·mm;γ塑性发展系数,取
1.05;W转接件断面抵抗矩mm3;σ=N/A/2+M/γW/2=
11464.105/750/2+318240/
1.05/15625/2=
17.3415MPa≤f=215MPa转接件强度可以满足要求110幕墙焊缝计算基本参数1焊缝形式L型角焊;2其它参数同埋件部分;
110.1受力分析焊缝实际受力情况同转接件计算部分V剪力NN轴向拉力NM弯矩N·mmV=3978NN=
11464.105NM=318240N·mm
110.2焊缝特性参数计算1焊缝有效厚度he焊缝有效厚度mm;hf焊角高度mm;he=
0.7hf=
0.7×6=
4.2mm2焊缝总面积A焊缝总面积mm2;Lv竖向焊缝长度mm;Lh横向焊缝长度mm;he焊缝有效厚度mm;A=heLv-2hf+Lh-2hf=
4.2×100-2×6+50-2×6=
529.2mm23焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算I截面惯性矩mm4;he焊缝有效厚度mm;Lv竖向焊缝长度mm;Lh横向焊缝长度mm;W截面抵抗距mm3;d三角焊缝中性轴位置水平焊缝到中性轴距离mm;d=
0.5×Lv-2hfLv+Lh-2hfHe/Lv+Lh-4hf=
35.554mmI=HeLv-2hf3/12+Lh-2hfHe3/12+HeLv-2hfLv/2-d2+Lh-2hfHed-He/22=
494500.047mm4W=I/Lv-hf-d=
494500.047/100-6-
35.554=
8460.802mm
3110.3焊缝校核计算校核依据双转接件时σf/βf2+τf
20.5/2≤ffw
7.
1.3-3[GB50017-2003]单转接件时σf/βf2+τf
20.5≤ffw
7.
1.3-3[GB50017-2003]上式中σf按焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向的应力MPa;βf正面角焊缝的强度设计值增大系数,取
1.22;τf按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力MPa;ffw角焊缝的强度设计值MPa;σf/βf2+τf
20.5/2=N/
1.22A+M/
1.22W2+V/A
20.5/2=
11464.105/
1.22/
529.2+318240/
1.22/
8460.8022+3978/
529.
220.5/2=
24.5825MPa
24.5825MPa≤ffw=160MPa,焊缝可以满足要求111全隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算基本参数1计算点标高100m;2玻璃分格尺寸宽×高=B×H=1300mm×1700mm;3幕墙类型全隐框玻璃幕墙4年温温差35℃;
111.1结构硅酮密封胶的宽度计算1水平荷载作用下结构胶粘结宽度Cs1风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值mm;wk风荷载标准值MPa;qEAk地震作用标准值MPa,对于不等片合片的中空玻璃,取外片重量,其它情况,取组成板块的玻璃总重量,按公式
5.
3.4[JGJ102-2003]计算;a矩形分格短边长度mm;f1结构胶的短期强度允许值,取
0.2MPa;Cs1=
1.4×wk+
0.5×
1.3×qEAk×a/2f1……
5.
6.3-2[JGJ102-2003]=
1.4×
0.001+
0.5×
1.3×
0.000061×1300/2/
0.2=
4.679mm2自重效应永久荷载作用下胶缝宽度的计算玻璃与铝框间Cs2自重效应下玻璃与铝框间结构胶粘结宽度最小值mm;qG1结构胶承担的玻璃单位面积重力荷载设计值MPa,分项系数取
1.35;a分格短边长mm;b分格长边长mm;f2结构胶的长期强度允许值,取
0.01MPa;Cs2=qG1ab/2a+bf2……
5.
6.3-3[JGJ102-2003]=
0.000415×1300×1700/2/1300+1700/
0.01=
15.286mm3自重效应永久荷载作用下胶缝宽度的计算玻璃与玻璃间Cs3自重效应下玻璃与玻璃间结构胶粘结宽度最小值mm;qG2结构胶承担的玻璃单位面积重力荷载设计值MPa,分项系数取
1.35;a分格短边长mm;b分格长边长mm;f2结构胶的长期强度允许值,取
0.01MPa;Cs3=qG2ab/2a+bf2……
5.
6.3-3[JGJ102-2003]=
0.000207×1300×1700/2/1300+1700/
0.01=
7.624mm实际玻璃与铝框间胶缝宽度取16mm.玻璃与玻璃间胶缝宽度取8mm.
111.2结构硅酮密封胶粘接厚度的计算1玻璃与铝框间温度作用下结构胶粘结厚度us1在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量mm;b玻璃板块最大边mm;Δt年温差35℃a1铝型材线膨胀系数,
2.3×10-5;a2玻璃线膨胀系数,1×10-5;us1=bΔta1-a2=1700×35×
2.3-1×10-5=
0.774mmts1温度作用下结构胶粘结厚度计算值mm;δ1温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力10%ts1=us1/δ12+δ
10.5=
0.774/
0.1×2+
0.
10.5=
1.689mm2风荷载作用下结构胶粘结厚度us2在风荷载作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量mm;θ风荷载标准值作用下主体结构层间位移角限值rad;取值见表20[GB/T21086-2007]hg幕墙玻璃面板高度mm;us2=θhg……
5.
6.5-2[JGJ102-2003]=1/550×1700=
3.091mmts2风荷载作用下结构胶粘结厚度计算值mm;δ2风荷载作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力10%ts2=us2/δ22+δ
20.5……
5.
6.5[JGJ102-2003]=
3.091/
0.1×2+
0.
10.5=
6.745mm实际玻璃与铝框间胶缝厚度取8mm.玻璃与玻璃间胶缝厚度取7mm.
111.3结构胶设计总结按
5.
6.1[JGJ102-2003]规定,硅酮结构胶还需要满足下面要求1粘接宽度≥7mm;212mm≥粘接厚度≥6mm;3粘接宽度大于厚度,但不宜大于厚度的2倍;综合上面计算结果,本工程设计中玻璃与铝框间结构胶满足规范要求玻璃与玻璃间结构胶满足规范要求
111.4立柱连接伸缩缝计算为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要,立柱上下段通过插芯套装,留有一段空隙—伸缩缝d,d值按下式计算d≥αΔtL+d1+d2上式中d伸缩缝计算值mm;α立柱材料的线膨胀系数,取
2.3×10-5;△t温度变化取35℃;L立柱跨度mm;d1施工误差,取3mm;d2考虑其它作用的预留量,取2mm;d=αΔtL+d1+d2=
0.000023×35×5100+3+2=
9.106mm实际伸缩空隙d取20mm,满足要求.
111.5耐候胶胶缝计算ws胶缝宽度计算值mm;α板块材料的线膨胀系数,为1×10-5;△t温度变化取35℃;b板块的长边长度mm;δ耐候硅酮密封胶的变位承受能力25%dc施工偏差,取3mm;dE考虑其它作用的预留量,取2mm;ws=α△tb/δ+dc+dE=
0.00001×35×1700/
0.25+3+2=
7.38mm实际胶缝取16mm,满足要求.112幕墙板块压板计算基本参数1计算点标高100m;2板块分格尺寸1300mm×1700mm;3压板宽度45mm4压板长度50mm5压板厚度6mm6压板间距350mm
112.1压板的弯矩设计值计算Myb压板单侧所受的弯矩设计值N·mm;qyb板块所受的水平荷载设计值MPa;Pyb压板单侧所受的水平集中力N;Syb压板间距mm;Byb压板横截面宽度mm;a板块短边长mm;qyb=
1.4wk+
0.5×
1.3qEAk=
1.4×
0.001+
0.5×
1.3×
0.000061=
0.00144MPaPyb=
1.25qybSyba/2=
1.25×
0.00144×350×1300/2=
409.5NMyb=Pyb×
0.5Byb=
409.5×
0.5×45=
9213.75N·mm
112.2压板的应力计算σ压板所受的最大弯曲应力MPa;Lyb压板长度mm;tyb压板厚度mm;d压板上螺栓孔径mm;Wyb压板的抗弯距mm3;σ=Myb/Wyb=6Myb/Lyb-dtyb2=6×
9213.75/50-6/62=
34.901MPa选用压板材质为6063-T5,抗弯强度设计值为90MPa;所以压板的抗弯强度满足要求τ压板所受的最大剪应力;τ=
1.5Pyb/Lyb-dtyb=
1.5×
409.5/50-6/6=
2.327MPa选用压板的抗剪强度设计值为55MPa;所以压板的抗剪强度满足要求
112.3螺栓抗拉强度验算ftb螺栓连接的抗拉强度设计值,对普通碳钢(C级)取170MPa;de螺栓有效直径
4.249467mm;Ntb螺栓抗拉承载能力设计值N;Ntb=πde2ftb/4=
3.14×
4.2494672×170/4=
2409.836N2Pyb=819N≤许用抗拉承载力=
2409.836N所以螺栓的抗拉强度满足要求113附录常用材料的力学及其它物理性能
1、玻璃的强度设计值fgMPaJGJ102-2003表
5.
2.1种类厚度mm大面侧面普通玻璃
528.
019.5浮法玻璃5~
1228.
019.515~
1924.
017.0≥
2020.
014.0钢化玻璃5~
1284.
058.815~
1972.
050.4≥
2059.
041.
32、长期荷载作用下玻璃的强度设计值fgMPaJGJ113-2009表
4.
1.9种类厚度mm大面侧面平板玻璃5~129615~1975≥2064半钢化玻璃5~12282015~192417≥202014半钢化玻璃5~12423015~193626≥
2030213、铝合金型材的强度设计值MPaGB50429-2007表
4.
3.4铝合金牌号状态厚度强度设计值mm抗拉、抗压抗剪6061T4不区分9055T6不区分2001156063T5不区分9055T6不区分150856063AT5≤1013575T6≤
10160904、钢材的强度设计值1-热轧钢材fsMPaJGJ102-2003表
5.
2.3钢材牌号厚度或直径dmm抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d≤16215125325Q345d≤
163101804005、钢材的强度设计值2-冷弯薄壁型钢fsMPaGB50018-2002表
4.
2.1钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205120310Q
3453001754006、材料的弹性模量EMPaJGJ102-2003表
5.
2.
8、JGJ133-2001表
5.
3.9材料E材料E玻璃
0.72×105不锈钢绞线
1.2×105~
1.5×105铝合金、单层铝板
0.70×105高强钢绞线
1.95×105钢、不锈钢
2.06×105钢丝绳
0.8×105~
1.0×105消除应力的高强钢丝
2.05×105花岗石板
0.8×105蜂窝铝板10mm
0.35×105铝塑复合板4mm
0.2×105蜂窝铝板15mm
0.27×105铝塑复合板6mm
0.3×105蜂窝铝板20mm
0.21×105
7、材料的泊松比υJGJ102-2003表
5.
2.
9、JGJ133-2001表
5.
3.
10、GB50429-2007表
4.
3.7材料υ材料υ玻璃
0.2钢、不锈钢
0.3铝合金
0.3按GB50429高强钢丝、钢绞线
0.3铝塑复合板
0.25蜂窝铝板
0.25花岗岩
0.
1258、材料的膨胀系数α1/℃JGJ102-2003表
5.
2.
10、JGJ133-2001表
5.
3.
11、GB50429-2007表
4.
3.7材料α材料α玻璃
0.8×10-5~
1.0×10-5不锈钢板
1.80×10-5铝合金、单层铝板
2.3×10-5按GB50429混凝土
1.00×10-5钢材
1.20×10-5砖砌体
0.50×10-5铝塑复合板≤
4.0×10-5蜂窝铝板
2.4×10-5花岗岩
0.8×10-
59、材料的重力密度γgKN/m3JGJ102-2003表
5.
3.
1、GB50429-2007表
4.
3.7材料γg材料γg普通玻璃、夹层玻璃钢化、半钢化玻璃25.6矿棉
1.2~
1.5玻璃棉
0.5~
1.0钢材78.5岩棉
0.5~
2.5铝合金2700kg/m3按GB
5042910、板材单位面积重力标准值(MPa)JGJ133-2001表
5.
2.2板材厚度(mm)qkN/m2板材厚度(mm)qkN/m2单层铝板
2.
53.
04.
067.
581.
0112.0不锈钢板
1.
52.
02.
53.
0117.
8157.
0196.
3235.5铝塑复合板
4.
06.
055.
073.6蜂窝铝板(铝箔芯)
10.
015.
020.
053.
070.
074.0花岗石板
20.
025.
030.0500~560625~700750~
84011、螺栓连接的强度设计值一MPaJGJ102-2003表B.
0.1-1螺栓的性能等级锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓
4.
6、
4.8级170140--------
5.6级---210190-----
8.8级---400320-----锚栓Q235钢------140---Q345钢------180---承压型连接高强度螺栓
8.8级-------400250-
10.9级-------500310-构件Q235钢--305--405---470Q345钢--385--510---590Q390钢--400--530---
61512、螺栓连接的强度设计值二MPaGB50429-2007表
4.
3.5-1螺栓的材料、性能等级和构件铝合金牌号普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb普通螺栓铝合金2B11170160———————2A90150145———————不锈钢A2-
50、A4-50———200190————A2-
70、A4-70———280265————钢
4.
6、
4.8级——————170140—构件6061-T4——210——210——2106061-T6——305——305——3056063-T5——185——185——1856063-T6——240——240——2406063A-T5——220——220——2206063A-T6——255——255——2555083-O/F/H112——315——315——
31513、焊缝的强度设计值MPaJGJ102-2003表B.
0.1-3焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度或直径d(mm)抗压fcw抗拉和抗弯受拉ftw抗剪fvw抗拉、抗压和一级、二级三级抗剪ffw自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235钢d≤1621521518512516016<d≤4020520517512016040<d≤60200200170115160自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q345钢d≤1631031026518020016<d≤3529529525017020035<d≤50265265225155200自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390钢d≤1635035030020522016<d≤3533533528519022035<d≤50315315270180220自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q420钢d≤1638038032022022016<d≤3536036030521022035<d≤
5024024029019522014、不锈钢螺栓连接的强度设计值MPaJGJ102-2003表B.
0.3类别组别性能等级σb抗拉抗剪A奥氏体A
1、A250500230175A
3、A470700320245A580800370280C马氏体C150500230175707003202451001000460350C380800370280C45050023017570700320245F铁素体F
1454502101606060027521015、楼层弹性层间位移角限值GB/T21086-2007表20建筑高度结构类型建筑高度H(m)H≤150150<H≤250H>250框架1/550——板柱-剪力墙1/800——框架-剪力墙、框架-核心筒1/800线性插值筒中筒1/1000线性插值1/500剪力墙1/1000线性插值框支层1/1000——多、高层钢结构1/250(GB50011-2010)
16、部分单层铝合板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.2牌号试样状态厚度(mm)抗拉强度fta1抗剪强度fva12A11T
420.5~
2.
9129.
575.1>
2.9~
10.
0136.
579.22A12T
420.5~
2.
9171.
599.5>
2.9~
10.
0185.
5107.67A04T
620.5~
2.
9273.
0158.4>
2.9~
10.
0287.
0166.57A09T
620.5~
2.
9273.
0158.4>
2.9~
10.
0287.
0166.5上海规范表
3.
2.9【DGJ08-56-2012】牌号状态规定非比例延伸应力δp
0.2抗拉强度fta1抗剪强度fva11060H
14、H247054321050H
14、H247558341100H
14、H249574433003H1412597563003H2411589523004O6047275005H141209354H
24、H3411086505052O
65502917、铝塑复合板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.3板厚tmm抗拉强度fta2抗剪强度fva
24702018、蜂窝铝板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.4板厚tmm抗拉强度fta3抗剪强度fva
32010.
51.
419、不锈钢板强度设计值(MPa)JGJ133-2001表
5.
3.5序号屈服强度标准值σ
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