机车厂项目幕墙工程(3#-5#楼、10#-11#楼)设计计算书.docx
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1、机车厂工程幕墙工程(3#-5#楼、10#-11#楼)设计计算书目录第1章显竖隐横玻璃幕墙设计计算书11基本参数1幕墙所在地区11.1 地面粗糙度分类等级1抗震设防12幕墙承受荷载计算21风荷载标准值的计算方法21.1 计算支承结构时的风荷载标准值4计算面板材料时的风荷载标准值41.2 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值4平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值41.3 作用效应组合4机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#)楼设计计算书1封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表的规定采用;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条规定体型系数
2、的1.25倍取值。本计算点为墙面转角位置,按如上说明,查表得:u si(1 )=1.4按建筑结构荷载规范GB50009-2012第条: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附属面积折减,折减系数按以下规定采用:1当附属面积不大于1m2时,折减系数取1.0;2当附属面积大于或等于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当附属面积大于1 m2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:u S1 (A)= Usi(1)+u S1
3、 (25)-Usi(1)logA/1.48.3.4GB50009-2012其中:Usi(25)=0.8usi(1)=0.8 X 1.4=1.12计算支承结构时的构件附属面积:=5.325m2当A25时取a=25,当A小于1时取A=1 ;LogA=0.726那么:U s1 (A)= Usi(1)+u S1 (25)-Usi(1)logA/1.4=1.4+1,12-1.4 X 0.726/1.4=1.255按建筑结构荷载规范GB50009-2012第条: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以下规定采用:1封闭式建筑物,按其外外表风压的正负情况取-0.2或0.2;2仅一面墙有主导
4、洞口的建筑物:- 当开洞率大于002且小于或等于0.10时,取0.4 usi;当开洞率大于010且小于或等于0.30时,取0.6 U si ;- 当开洞率大于030时,取0.841;3其它情况,应按开放式建筑物的Usi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;2: Usi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(封闭式建筑内外表);因此,计算非直接承受风荷载的支承结构时的局部风压体型系数为:u si=1.255+0.2=1.455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:u si=1.4+0.2=1.6Wo:基本风压值(MPa
5、),根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5中机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#)楼设计计算书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=0.001 X1500=1.5N/mmqw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);Qw=1 .5C|wk=2.25N/mm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);Be:动力放大系数,取5.0;a max:水平地震影响系
6、数最大值,取0.08;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(mm?);qEAk= B E Q maxGk/A5,3.4JGJ102-2003=0.00016MPaqEk: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=0.00016X1500=0.24N/mmqE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);qE=1.3qEk=0.312N/mm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 JGJ102-2003q=qw+0.5qE=2.406N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值
7、:5.4.1 JGJ102-2003qk=Qwk=1.5N/mm立柱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:风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N mm);Me:地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N mm);L:立柱跨度(mm);93机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#)楼设计计算书采用Sw+0.5Se组合:Mw=QwL2/8ME=qEL2/8Mx=Mw+0.5Me=qL2/8=2.406 X45002/8=6090187.5N - mm3. 2确定材料的截面参数立柱抵抗矩预选值计算:Wnx:立柱净截面抵抗矩预选值(mm,Mx:弯矩组合设计值(N mm);Y
8、:塑性开展系数:对于冷弯薄壁型钢龙骨,按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002,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GB 50429-2007,取1.00;fs:型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取215MPa;Wnx=Mx/ Y fs=6090187.5/1.05/215=26977.575mm3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Q235取206000MPa;Ixmin:材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4);L:计算跨度(mm);
9、dfjim:按规范要求,立柱的挠度限值(mm);关于幕墙龙骨挠度限值问题,由于目前JGJ133-2001、JGJ102-2003、JGJ336-2016 、GB/T21086-2007等多部规范同时作用,这些规范制定年限跨度很大,限于规范制定时 的上位法以及当时的行业情况不同,这些规范对幕墙龙骨的挠度要求各有不同,具体要求 分别如下:I 按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001:当跨度W7.5m时:铝型材取跨度的1/180且不大于20mm,钢型材取跨度的1/300 且不大于15mm;当跨度7.5m时:取跨度的1/500;.按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003:对铝型材取跨度的
10、1/180,钢型材取跨度的1/250;II .按人造板材幕墙工程技术规范JGJ336-2016:当跨度W4500mm时、挠度限值为跨度的1/180;当4500mm跨度W7000mm时,挠度限值为跨度的1/250+7;当跨度7000mm时,挠度限值为跨度的1/200;IV,按建筑幕墙GB/T21086-2007:对铝型材取跨度的1/180,钢型材取跨度的1/250;对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙:94机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#)楼设计计算书当跨距W4500mm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;(其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限
11、制)外表上看上述规范应用范围各有不同,但是实际上这些幕墙形式的龙骨受力并无区别 ,JGJ133及JGJ102也在按JGJ336进行修订。按不同规范中对相同事物的规定,应以 最新规定为准的原那么:理论上无论是哪种幕墙,其龙骨挠度限值均应以最新的JGJ336- 2016的要求(与待公布的新JGJ133及新102规范要求是相同的)来执行,结合本工程 实际情况,对本例中的挠度限值按JGJ133-2001取:相对挠度限值为:L/300=4500/300=15mm实际挠度限值为:df,iim=15mmdf,lim=5qkL4/384Elxminlxmin=5C|kLV384Edf,lim=5X1.5X 4
12、5004/384/206000/15 =2591920.13mm43. 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:矩形钢管120X60X5型材的抗弯强度设计值:fs=215MPa型材的抗剪强度设计值:TS=l25MPa型材弹性模量:E=206000MPa绕X轴惯性矩:lx=2945500mm4绕Y轴惯性矩:ly=978500mm4绕X轴净截面抵抗矩:Wnxi=49092mm3绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=49092mm3型材净截面面积:An=1657.08mm2型材线密度:yg=0.130081 N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:t=10mm型材受力面对中性轴的面积矩:Sx
13、=31113mm3塑性开展系数:7=1.053. 4立柱的抗弯强度计算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(mm?);B:幕墙立柱计算间距(mm);L:立柱跨度(mm);Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0004X1500X4500=2700NN:立柱轴向拉力设计值(N);95机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#)楼设计计算书N=1.3Nk=1.3X2700=351 ON抗弯强度校核:按简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式,应满足:N/An+Mx/ y WnxWfs6.3.7JGJ102-2003上式中:N:
14、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(mm,Wnx:在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm,Yx:塑性开展系数:对于冷弯薄壁型钢龙骨,按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002,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GB 50429-2007,取1.00;fs:型材的抗弯强度设计值,取215MPa;那么:N/An+Mx/ y Wnx=3510/1657.08+6090187.5/1.05/49092=120.267MPa215MPa立柱抗弯强度满足要求。3. 5立柱的挠
15、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:lx=2945500mm4预选值为:lxmin=2591920.13mm4实际挠度计算值为:df=5qkL4/384Elx=5X1.5 X 45004/384/206000/2945500=13.199mm而 df,iim=15mm所以,立柱挠度满足规范要求。4. 6立柱的抗剪计算校核依据:T max Ts=125MPa (立柱的抗剪强度设计值)(1)Vwk:风荷载作用下剪力标准值(N):Vwk=WkBL/2=0.001 X1500X4500/2=3375N(2)Vw:风荷载
16、作用下剪力设计值(N):Vw=1.5Vwk=1.5X337596机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#)楼设计计算书=5062.5N(3)VEk:地震作用下剪力标准值(N):VEk=qEAkBL/2=0.00016X1500X4500/2=540N(4)Ve:地震作用下剪力设计值(N):Ve=1 .3Vek=1.3X540=702N(5)V:立柱所受剪力设计值组合:采用Vw+0.5Ve组合:V=Vw+0.5Ve=5062.5+0.5X702=5413.5N立柱剪应力校核:Tmax: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(mm%lx:立柱型
17、材截面惯性矩(mm,);t:型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm);T max=VSx/lxt=5413.5X31113/2945500/10=5.718MPa5.718MPa125MPa立柱抗剪强度满足要求!4幕墙横梁计算基本参数:1:计算点标高:27m;2:横梁跨度:B=1500mm;3:横梁上分格高:2400mm;横梁下分格高:2300mm;4:横梁计算间距:H=2350mm;5:力学模型:三角荷载简支梁;6:板块配置:铝单板;7:横梁材质:Q235;因为BWH,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:97机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#
18、)楼设计计算书剪力图(V)剪力图(V)B二角形荷载简支梁受力模型r 77Q77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 X1500=1.5N/mmqw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);Qw=1 .5qwk=2.25N/mm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);Be:动力放大系数,取5.0;a max:水平地震影响系数最大值,取0.08;Gk:
19、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(mm?);qEAk= B e a maxGk/A5.3.4JGJ102-2003=0.00012MPaqEk: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=0.00012X1500=0.18N/mmqE:横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);qe=1 .3qEk98机车厂工程幕墙工程(3#-5#、10#-11#)楼设计计算书=0.234N/mm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 JGJ102-2003q=qw+0.5qE=2
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