明框玻璃幕墙计算书 改后的最新的 .doc
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1、轨道交通长阳镇北广阳城村回迁安置房1#、2#配套公建 玻璃幕墙设计计算书 2012年11月目录1 基本参数11.1 幕墙所在地区:11.2 地面粗糙度分类等级:11.3 抗震烈度:12 幕墙承受荷载计算12.1 风荷载标准值的计算方法:12.2 计算支撑结构时的风荷载标准值:22.3 计算面板材料时的风荷载标准值:32.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值:32.5 作用效应组合:33 幕墙立柱计算43.1 立柱型材选材计算:43.2 确定材料的截面参数:63.3 选用立柱型材的截面特性:63.4 立柱的抗弯强度计算:73.5 立柱的挠度计算:73.6 立柱的抗剪计算:84 幕墙横梁计算
2、84.1 横梁型材选材计算:94.2 确定材料的截面参数:114.3 选用横梁型材的截面特性:124.4 幕墙横梁的抗弯强度计算:124.5 横梁的挠度计算:134.6 横梁的抗剪计算:(三角荷载作用下)135 玻璃板块的选用与校核145.1 玻璃板块荷载计算:155.2 玻璃的强度计算:165.3 玻璃最大挠度校核:166 连接件计算176.1 横梁与角码间连接:176.2 角码与立柱连接:186.3 立柱与主结构连接:197 幕墙埋件计算(土建预埋)217.1 荷载标准值计算:217.2 埋件计算:227.3 锚板总面积校核:237.4 锚筋长度计算:238 幕墙焊缝计算238.1 受力分
3、析:248.2 焊缝特性参数计算:248.3 焊缝校核计算:249 明框玻璃幕墙伸缩及紧固计算259.1 立柱连接伸缩缝计算:259.2 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算:259.3 玻璃边缘到边框槽底间隙计算:26明框玻璃幕墙设计计算书1 基本参数1.1 幕墙所在地区: 北京市房山区长阳镇1.2 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(GB50009-2012) 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,建筑
4、结构荷载规范,B类场地。按重现期50年,北京市地区取0.45KN/m21.3 抗震烈度: 根据国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2010),北京地区地震基本烈度为8度,地震动峰值加速度为0.2g,水平地震影响系数最大值为:max=0.16。2 幕墙承受荷载计算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: wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2012上式中: wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa); Z:计算点标高:14.1m; gz:瞬时风压的阵风系数; 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足10m按
5、10m计算): gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数,f为脉动系数 A类场地: gz=0.92(1+2f) 其中:f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地: gz=0.89(1+2f) 其中:f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地: gz=0.85(1+2f) 其中:f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地: gz=0.80(1+2f) 其中:f=1.2248(Z/10)-0.3对于B类地形,14.1m高度处瞬时风压的阵风系数: gz=0.89(1+2(0.5(Z/10)-0.16)=1.7324 z:风压高度变化系数; 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地
6、: z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时,取Z=300m,当Z350m时,取Z=350m,当Z400m时,取Z=400m,当Z450m时,取Z=450m,当Z30m时,取Z=30m;对于B类地形,14.1m高度处风压高度变化系数: z=1.000(Z/10)0.32=1.1162 s1:局部风压体型系数; 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第7.3.3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7.3.1采用; 2. 负压区 对墙面, 取-1.0 对墙角边, 取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物,按表面风压的正
7、负情况取-0.2或0.2。 本计算点为大面位置。 由于大部分幕墙都有开启,按5.3.2JGJ102-2003条文说明,幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。 另注: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,当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时,局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8,当构件的从属面积小于10m2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(10)-s1(1)logA 在上式中:当A10m2时取A=10m2;当A1m2时取A=1m2; w0:基本
8、风压值(MPa),根据现行GB50009-2012附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用,但不小于0.45KN/m2,按重现期50年,北京市地区取0.00045MPa;2.2 计算支撑结构时的风荷载标准值: 计算支撑结构时的构件从属面积: A=1.4124.2=5.9304m2 LogA=0.773 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.845 s1=0.845+0.2 =1.045 wk=gzzs1w0 =1.73241.11621.0450.00045 =0.MPa 因为wk0.001MPa,所以按JGJ102-2003,取wk=0.001MPa.2.3 计算
9、面板材料时的风荷载标准值: 计算面板材料时的构件从属面积: A=1.4122.4=3.3888m2 LogA=0.53 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.894 s1=0.894+0.2 =1.094 wk=gzzs1w0 =1.73241.11621.0940.00045 =0.MPa 因为wk0.001MPa,所以按JGJ102-2003,取wk=0.001MPa.2.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值: qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa); E:动力放大系数,取5.
10、0; max: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); A:幕墙构件的面积(mm2);2.5 作用效应组合:荷载和作用效应按下式进行组合: S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003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; G、w、E:各效应的分项系数; w、E:分别为风荷载,地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数,按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下:进行幕墙构件强度、连接件
11、和预埋件承载力计算时: 重力荷载:G:1.2; 风 荷 载:w:1.4; 地震作用:E:1.3;进行挠度计算时; 重力荷载:G:1.0; 风 荷 载:w:1.0; 地震作用:可不做组合考虑;上式中,风荷载的组合系数w为1.0; 地震作用的组合系数E为0.5;3 幕墙立柱计算基本参数: 1:计算点标高:10m; 2:力学模型:单跨简支梁; 3:立柱跨度:L=3900mm; 4:立柱左分格宽:2000mm;立柱右分格宽:2000mm; 5:立柱计算间距:B=2000mm; 6:板块配置:单片玻璃6 mm; 7:立柱材质:6063-T5; 8:安装方式:偏心受拉;本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行
12、设计计算,受力模型如下:3.1 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 =0.0012000 =2N/mm qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm); qw=1.4qwk =1.42 =2.8N/mm(2)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); E:动力放大系数,取5.0; max: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
13、架); A:幕墙构件的面积(mm2); qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.160.0004 =0.00032MPa qEk: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 =0.000322000 =0.64N/mm qE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm); qE=1.3qEk =1.30.64 =0.832N/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: 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =2.8+0.50.832 =3.216N/mm用于挠
14、度计算时,采用Sw标准值: 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =1.412N/mm(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值: Mx:弯矩组合设计值(Nmm); Mw:风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm); ME:地震作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm); L:立柱跨度(mm);采用Sw+0.5SE组合: Mw=qwL2/8 ME=qEL2/8 Mx=Mw+0.5ME =qL2/8 =3.21639002/8 =Nmm3.2 确定材料的截面参数:(1)立柱抵抗矩预选值计算: Wnx:立柱净截面抵抗矩预选值(mm3); Mx:弯矩组合设计值(Nmm); :塑性发展系数: 对于钢材
15、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; fa:型材抗弯强度设计值(MPa),对6063-T5取90MPa; Wnx=Mx/fa =/1.00/90 =mm3(2)立柱惯性矩预选值计算: qk:风荷载线荷载集度标准值(N/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); L:计算跨度(mm); df,lim:按规范要求,立柱的挠度限值(mm); df,lim=5qkL4/384EIxmin L/180=3900/180=
16、21.667mm 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(其它形式幕墙或外维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: df,lim=20mm Ixmin=5qkL4/384Edf,lim =5239004/384/70000/20 =.14mm43.3 选用立柱型材的截面特性: 按上一项计算结果选用型材号:MQ16001B 型材的抗弯强度设计值:fa=90MPa 型材的抗剪强度设计值:a=55MPa 型材弹性模量:E=70000MPa 绕X轴惯性矩
17、:Ix=mm4 绕Y轴惯性矩:Iy=mm4 绕X轴净截面抵抗矩:Wnx1=58168mm3 绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=56431mm3 型材净截面面积:An=1463.127mm2 型材线密度:g=0.N/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=36896mm3 塑性发展系数:=1.003.4 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
18、=0.000420003900 =3120N N:立柱轴向拉力设计值(N); N=1.2Nk =1.23120 =3744N(2)抗弯强度校核:按单跨简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式,应满足: N/An+Mx/Wnxfa 6.3.7JGJ102-2003上式中: N:立柱轴力设计值(N); Mx:立柱弯矩设计值(Nmm); 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); x:塑性发展系数: 对于钢材龙骨,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; fa:型材的抗弯强度设计值,
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