玻璃幕墙计算书(27页).doc

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1、-玻璃幕墙计算书-第 24 页吴忠市人民医院迁建工程全科医师培训楼玻璃幕墙计算书设计单位： 计 算 人： 检 查： 审 核： 20 年 月基本计算公式 (1).场地类别划分: 地面粗糙度可分为A、B、C、D四类： -A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； -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。(2).风荷载计算: 幕墙属于薄壁外围护构件，根据建筑结构荷载规范GB50009-2012规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：1 当计算主要承重结构时Wk=zszW0 （GB500

2、09 8）2 当计算围护结构时 Wk=gzs1zW0 （GB50009 8）式中： 其中: Wk-垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)； gz-高度Z处的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.6.1条取定。 根据不同场地类型,按以下公式计算: gz=1+2gI10(Z/10)-其中g为峰值因子，取值，为地面粗糙度指数，I10为10m高名义湍流度。经化简，得：A类场地: gz=(Z/10) B类场地: gz=1+(Z/10) C类场地: gz=1+(Z/10) D类场地: gz(Z/10) z-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.2.

3、1条取定。 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z(Z/10) B类场地: z(Z/10) C类场地: z(Z/10) D类场地: z(Z/10) 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.3条 验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1：一、 外表面1. 正压区 按表8-1采用；2. 负压区 对墙面， 取-1.2 对墙角边， 取-二、 内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取或。注：上述的局部体型系数s1（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2 的情况，当非直接承受风载荷的围护构件的从属面积A大于或等于25m2 时，局部风压体型系

4、数s1（25）可乘以折减系数，当构件的从属面积小于25m2 而大于1m2 时，局部风压体型系数s1（A）可按面积的对数线性插值，即s1（A）=s1（1）+s1（25）-s1（1） logA 本工程属于B类地区,故z=(Z/10) W022(3).地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 5.0 取定 max-水平地震影响系数最大值，根据相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度, 按照建筑抗震设计规范GB50011-2010表5.1.4-1采用.表5.1.4-1 水平地震影响系数最大值地震影响6度7度8度9度多遇地震0.08(0.12)0.

5、16(0.24)罕遇地震0.50(0.72)0.90()注:括号内数值分别用于设计基本地震速度为和的地区。根据建筑工程抗震设防分类标准GB 502232008规定：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；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。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；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 设计基本地震加速度为

6、0.05g，抗震设防烈度6度： max 设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度： max 设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度： max 设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度： max 设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度： max 设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度： max 设计基本地震加速度为0.60g，抗震设防烈度9度： max GAK-幕墙构件的自重(N/m2)(4).作用效应组合:一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度： a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求： 0S R b.有地震作用效应组合时，承载

7、力应符合下式要求： SE R/RE式中 S-荷载效应按基本组合的设计值； SE-地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值； R-构件抗力设计值； 0-结构构件重要性系数，应取不小于1.0； RE-结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0； c.挠度应符合下式要求： df df,lim df-构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值； df,lim-构件挠度限值； d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合dfdf,lim的规定。幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定： 1 有地震作用效应组合时，应按下式进行： S=GSGK+wwSWK+EESEK 2 无地

8、震作用效应组合时，应按下式进行： S=GSGK+wwSWK S-作用效应组合的设计值； SGk-永久荷载效应标准值； SWk-风荷载效应标准值； SEk-地震作用效应标准值； G-永久荷载分项系数； W-风荷载分项系数； E-地震作用分项系数； W-风荷载的组合值系数； E-地震作用的组合值系数； 进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值： 一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数G、W、E应分别取1.2、1.4和1.3； 当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数G应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应； 当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数G

9、的取值不应大于1.0。 可变作用的组合系数应按下列规定采用： 一般情况下，风荷载的组合系数W应取1.0，地震作用于的组合系数E应取0.5。 对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数W应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数W和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。工程信息概述 1 工程所在地区信息 工程所在地区: 基本风压: 地面粗糙度类别: 类 抗震设防烈度:8度 设计地震分组:第2组 抗震设防类别: 设防类,故本工程按9度采取抗震措施 标准反应谱法(水平地震影响系数最大

10、值max2 板材选用信息 板材料:玻璃 玻璃组合类型:中空玻璃 玻璃种类:钢化玻璃3 型材选用信息 立柱型材类型:隔热型材 立柱材料牌号:6063 T5 立柱安装方式:吊挂式,角码连接 立柱计算模型:简支单跨梁 后锚固连接类型:化学植筋 横梁型材类型:隔热型材 横梁材料牌号:6063 T5 横梁受力方式:均布受力 横梁立柱连接形式:角码连接一、风荷载计算 W0:基本风压 W0=0.65 kN/m2 gz: 7.2m高处阵风系数(按B类区计算): (GB50009-2012) gz(Z/10)=1.700 (10米以下按10米计算) z: 7.2m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB5

11、0009-2012) z=(Z/10) (B类区，在10米以下按10米计算) =(10.0/10) sl:局部风压体型系数(墙面区) 该处局部风压体型系数sl1 板块风载荷计算（直接承受风载荷） 板块（第1处） 该处局部风压体型系数sl sl 该处局部风压体型系数sl 风荷载标准值: Wk=gzzslW0 (GB50009-2012) =1.326 kN/m2 风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2) w 按建筑结构荷载规范GB50009-2012 3.2.4 规定采用 W=wWk22 支撑结构风载荷计算（非直接受风载荷） 支承结构（第1处） 800mm22 该处局部风压体型系数sl

12、风荷载标准值: Wk=gzzslW0 (GB50009-2012) =1.326 kN/m2 风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2) w 按建筑结构荷载规范GB50009-2012 3.2.4 规定采用 W=wWk2二、玻璃的选用与校核 本处选用玻璃种类为: 钢化玻璃本处采用中空玻璃1 玻璃自重计算 GAK: 玻璃板块自重(不包括框): GAK1: 外侧玻璃板块自重: GAK2: 内侧玻璃板块自重: 玻璃的重力密度为: 25.6(KN/m3) BT_L 中空玻璃内侧玻璃厚度为: 6.0(mm) BT_w 中空玻璃外侧玻璃厚度为: 6.0(mm) GAK(Bt_L+Bt_w)/1000

13、(6.000+6.000)/10002 GAK1Bt_w/10002 GAK2Bt_L/100022 玻璃水平地震作用计算 该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用: max qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m2) qEk1 中空玻璃外侧玻璃的地震作用标准值 (KN/m2) qEk2 中空玻璃内侧玻璃的地震作用标准值 (KN/m2) qEAk=5maxGAK =52 qEk1=5maxGAK1 =52 qEk2=5maxGAK2 =52 E qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m2) qEA=rEqEAkqEAK23 玻璃的强度计算 内侧玻璃校核依据: g=

14、84.000 N/mm2 外侧玻璃校核依据: g=84.000 N/mm2 Wk: 垂直于玻璃平面的风荷载标准值(KN/m2) qEAk: 垂直于玻璃平面的地震作用标准值(KN/m2) Wk: 在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2) Ek: 在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2) : 参数 : 折减系数，可由参数表 6.1.2-2 折减系数 BT_L 中空玻璃内侧玻璃厚度为: 6.000(mm) BT_w 中空玻璃外侧玻璃厚度为: 6.000(mm) m: 玻璃板的弯矩系数, 按边长比a/b查表6.1.2-1 四边支承玻璃板的弯矩系数m

15、a/bma/bm Wk1 中空玻璃分配到外侧玻璃的风荷载标准值 (KN/m2) Wk2 中空玻璃分配到内侧玻璃的风荷载标准值 (KN/m2) qEk1 中空玻璃外侧玻璃的地震作用标准值 (KN/m2) qEk2 中空玻璃内侧玻璃的地震作用标准值 (KN/m2) Wk1WkBT_w3/(BT_w3+BT_L3)=0.729 (kN/m2) Wk2=WkBT_L3/(BT_w3+BT_L3)=0.663 (kN/m2) qEk1=0.123 (kN/m2) qEk2=0.123 (kN/m2) 在垂直于玻璃平面的风荷载和地震作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm2) 在风荷载作用下外侧玻璃参

16、数=(Wk1qEK1)a4/(Et4) : 折减系数，按 查JGJ102-2003 6.1.2-2表得: 在风荷载作用下外侧玻璃最大应力标准值Wk=6mWk1a2/t22 在地震作用下外侧玻璃参数=(Wk1qEK1)a4/(Et4) : 折减系数，按 在地震作用下外侧玻璃最大应力标准值Ek=6mqEk1a2/t22 : 外侧玻璃所受应力: 采用SWE组合: WKEK2 在风荷载作用下内侧玻璃参数=(Wk2qEK2)a4/(Et4) : 折减系数，按 查JGJ102-2003 6.1.2-2表得: 在风荷载作用下内侧玻璃最大应力标准值Wk=6mWk2a2/t22 在地震作用下内侧玻璃参数=(Wk

17、2qEK2)a4/(Et4) : 折减系数，按 查6.1.2-2表得: 在地震作用下内侧玻璃最大应力标准值Ek=6mqEk2a2/t22 : 内侧玻璃所受应力: 采用SWE组合: WKEK2 外侧玻璃最大应力设计值2 g2 内侧玻璃最大应力设计值2 g2 中空玻璃强度满足要求! 4 玻璃的挠度计算 df: 在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm) D: 玻璃的刚度(N.mm) te(Bt_L3+Bt_w3)1/3 表5.2.9 材料的泊松比材 料材 料玻璃钢、不锈钢铝合金高强钢丝、钢绞线 : 挠度系数:按JGJ102-2003表6.1.3采用 表6.1.3 四边支承板的挠度系数a/ba/ba/b

18、 =Wka4/(Ete4) : 折减系数，按 查JGJ102-2003 6.1.2-2表得: D=(Ete3)/12(1-2) =2314912.42 (N.mm) df=Wka4/D =1.2 (mm) df/a 1/60 玻璃的挠度满足! 三、硅酮结构密封胶计算 该处选用结构胶类型为: SS6221 硅酮结构密封胶粘接宽度计算 按风荷载、水平地震作用和自重效应, 计算硅酮结构密封胶的宽度: (1)在风载荷和水平地震作用下，玻璃与铝框间结构胶粘结宽度的计算(抗震设计): Cs1: 风载荷作用下玻璃与铝框间结构胶粘结宽度 (mm)2 f12 qE: 作用在计算单元上的地震作用设计值:0.319

19、(kN/m2) 按JGJ102-2003的5.6.3-2进行计算: Cs1qE)a/(2000f1)0.319)800.000/(20000.2) =4.03mm 取5mm (2)在玻璃永久荷载作用下，玻璃与铝框间结构胶粘结宽度的计算: Cs2: 自重效应玻璃与铝框间结构胶粘结宽度 (mm) f22 按JGJ102-2003的5.6.3-3条规定进行计算: Bt_l Bt_w Cs2(Bt_l+Bt_w)(ab)/(2000(a+b)f2) =8.78mm 取9mm (3)在玻璃永久载荷作用下，玻璃与玻璃间结构胶粘接宽度的计算 Cs_zk: 自重效应玻璃与玻璃间结构胶粘结宽度 (mm) Bt_

20、w f22 按JGJ102-2003的5.6.3-3条规定进行计算: Cs_zkBt_w)(ab)/(2000(a+b)f2)Bt_w)900.0)/(2000(800.0+900.0)0.01) =4.39mm 取5mm (4)硅酮结构密封胶的最大计算宽度: 9mm2 硅酮结构密封胶粘接厚度的计算 (1)水平风荷载作用下胶缝厚度的计算: ts1: 风荷载作用下结构胶的粘结厚度 hg 2时的伸长率: 12.0% ts1=hg/(2(2+2)(2+0.120) =1.8mm 取2mm (2)温度作用下胶缝厚度的计算: us1:在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm) ts2: 温度作用

21、下结构胶的粘结厚度 t:年温差: 取8010-5 a2:玻璃线膨胀系数，110-5 us1=bt(a1-a2)80(2.3-1)10-5 =0.9mm 取1mm ts2=us1/(2 (2+(2) =0.9/(12.0%(2+(12.0) =0.2mm 取1mm (3)硅酮结构密封胶的最大计算厚度: 2mm 按照规范JGJ102-2003的5.6.1条规定:硅酮结构密封胶的粘接厚度不应小于6mm 故取胶缝的计算厚度为:6mm3 胶缝宽度和厚度推荐值 胶缝推荐宽度为:9mm 胶缝推荐厚度为:6mm4 选取的胶缝宽度和厚度 玻璃和铝框间胶缝选定宽度为:20 mm 玻璃和铝框间胶缝选定厚度为:25

22、mm 玻璃和玻璃间胶缝选定宽度为:15 mm四、固定片（压板）计算 Wfg_x Hfg_y Hyb1 Hyb2 Wyb Hyb Byb Dyb Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值为1.326(kN/m2) qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用为0.246(kN/m2)(不包括立柱与横梁传来的地震作用)1 压板荷载计算 A: 每个压板承受作用面积(m2) A=(Wfg_x/1000/2)(Hyb1+Hyb2)/1000/2 =(0.8000/2)(0.3000+0.3000)/2 =0.1200 (m2) Pwk: 每个压板承受风荷载标准值(KN) Pwk=Wk0.1200=0.159(

23、KN) Pw: 每个压板承受风荷载设计值(KN) PwPwk0.159=0.223(KN) Mw: 每个压板承受风荷载产生的最大弯矩(KN.m) MwPw(Wyb(0.0200/2)=0.003 (KN.m) Pek: 每个压板承受地震作用标准值(KN) Pek=qEAK0.1200=0.029(KN) Pe: 每个压板承受地震作用设计值(KN) PePek0.029=0.038(KN) Me: 每个压板承受地震作用产生的最大弯矩(KN.m) MePe(Wyb(0.0200/2)=0.001 (KN.m)2 压板强度计算 采用Swe组合 M: 每个压板承受的最大弯矩(KN.m) M=MwMe0

24、.001=0.004(KN.m) W: 压板截面抵抗矩(mm3) W=(Hyh-Dyb)Byb2)/6 =(35.0-5.0)2)/6 =320.0 (mm3) I: 压板截面惯性矩(mm4) I=(Hyh-Dyb)Byb3)/12 =(35.0-5.0)3)/12 =1280.0 (mm4) =106M/W=1060.004/320.0=11.3 (N/mm2) =11.3(N/mm2) 84.2(N/mm2)强度满足要求 3 压板挠度计算 U: 压板变形(mm)10002(PwkPek)Wyb3/(48EI)10000.029)3/(241051280.0) Du: 压板相对变形(mm)

25、Du=U/L=U/(Wyb Du1/180 符合要求 4 压板螺栓承载计算 Nbt: 压板螺栓(受拉)承载能力计算(N): de: 压板螺栓有效直径为4.250(mm) Nbt=(de22170)/4 =2411.7 (N) Nbt2(PwPe)=483.9(N)满足要求 五、幕墙立柱计算 幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：1 荷载计算 (1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算 qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m)2 qw=WB =1.485 kN/m(2)地震荷载计算 qEA: 地震作用设计值(KN/m2): GAk: 幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 500N/m2 垂直

26、于幕墙平面的均布水平地震作用标准值: qEAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2) qEAk=5maxGAk =5 =0.400 kN/m2 E qEAqEAk =0.520 kN/m2 qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEAB =0.416 kN/m(3)立柱弯矩: Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m) qw: 风荷载均布线荷载设计值: 1.485(kN/m) Hsjcg Mw=qwHsjcg2/82/8 =0.119 kNm ME: 地震作用下立柱弯矩(kNm): ME=qEHsjcg2/82/8m M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩

27、(kNm) 采用SWE组合 M=MwMEm2 选用立柱型材的截面特性 立柱选用隔热型材。 选用的立柱材料牌号:6063 T522105N/mm2 立柱型材毛截面对X轴惯性矩: Ix4 立柱型材对x轴的有效净截面模量: Wenx3 立柱型材有效净截面积: Aen2 截面塑性发展系数: x3 幕墙立柱的强度计算 校核依据: N/Aen+Mx/(xWenx)+My/(yWeny)fa2(拉弯构件) (GB 50429-2007 8.1.1) GAk: 幕墙自重: 500N/m2 幕墙自重线荷载: Gk=500B/1000 =500 Nk: 立柱受力: Nk=GkL N: 立柱受力设计值: rGNk

28、: 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件) Mx,My: 同一截面处绕截面主轴x轴和y轴的弯矩: Mx=M=135449.600Nmm,My=0Nmm Aen: 有效净截面面积,同时考虑局部屈曲、焊接热影响区以及截面孔洞的影响: Aen2 Wenx,Weny: 对x轴和y轴的有效净截面模量,同时考虑局部屈曲、焊接热影响区以及截面孔洞的影响: Wenx3 x:截面塑性发展系数: x =N/Aen+Mx/(xWenx)+My/(yWeny) (GB 50429-2007 8.1.1) =N/Aen+Mx/(xWenx)6805.800)22 fa2 立柱强度可以满足 4 幕墙立柱的刚度计算

29、校核依据: dfL/180 (GB/T 21086-2007) df: 立柱最大挠度 Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值，即相对挠度: df=5qWkHsjcg41000/(384Ix Du=df/(L1000)1000) =1/3624 1/3624 1/180 且 U=Nhsd 锚栓钢材受拉破坏承载力满足要求！ 3 混凝土锥体受拉破坏承载力 -开裂混凝土单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；-单根锚栓或群锚受拉，混凝土实有破坏锥体投影面面积；-间距边距很大时，单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏锥体投影面面积；-边距c对受拉承载力的降低影响系数； -表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的降低影响系数；-荷载偏心对受拉承载力的降低影