全玻璃幕墙计算书.docx
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全玻璃幕墙计算书
北京XX大学体育馆全玻璃幕墙
设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准：
沈阳YY幕墙工程有限公司
二〇〇六年三月二十九日
目录
一、计算引用的规范、标准及资料1
1.幕墙设计规范：
1
2.建筑设计规范：
1
3.铝材规范：
2
4.金属板及石材规范：
2
5.玻璃规范：
2
6.钢材规范：
2
7.胶类及密封材料规范：
3
8.门窗及五金件规范：
3
9.《建筑结构静力计算手册》（第二版）4
10.土建图纸：
4
二、基本参数4
1.幕墙所在地区：
4
2.地面粗糙度分类等级：
4
3.抗震烈度：
4
三、幕墙承受荷载计算4
1.风荷载标准值计算：
4
2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
5
3.作用效应组合：
5
四、全玻璃幕墙大面玻璃的计算6
1.玻璃板块荷载计算：
6
2.玻璃的强度计算：
7
3.玻璃最大挠度校核：
7
五、全玻璃幕墙玻璃肋及结构胶的校核8
1.肋截面高度的校核：
8
2.玻璃肋的挠度计算：
8
3.胶缝强度的校核:
9
4.地震作用下结构胶粘结厚度：
9
全玻璃幕墙设计计算书
一、计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范：
《建筑幕墙》JG3035-1996《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ/CT014-2001《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》GB/T15226-94《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227-94《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》GB/T15228-94《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-20012.建筑设计规范：
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001版）《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2001《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95《中国地震烈度表》GB/T17742-1999《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004《中国地震动参数区划图》GB18306-2000《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-2001《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《钢结构防火涂料》GB14907-2002《碳钢焊条》GB/T5117-1995《低合金钢焊条》GB/T5118-1995《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-20003.铝材规范：
《铝幕墙板板基》YS/T429.1-2000《铝幕墙板氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2004《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2004《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2004《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2004《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2004《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-1996《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-20004.金属板及石材规范：
《天然花岗石荒料》JC/T204-2001《天然大理石荒料》JC/T202-2001《天然板石》GB/T18600-2001《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001《天然大理石建筑板材》JC/T79-2001《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-2001《天然饰面石材术语》GB/T13890-92《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001《铝塑复合板》GB/T17748-1999《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：
98《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-20005.玻璃规范：
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《普通平板玻璃》GB4871-1995《浮法玻璃》GB11614－1999《钢化玻璃》GB/T9963-1998《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB/T17841-1999《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001《中空玻璃》GB/T11944-2002《夹层玻璃》GB9962-1999《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002《热反射玻璃》JC693-1998《热弯玻璃》JC/T915-20036.钢材规范：
《不锈钢棒》GB/T1220-1992《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992《不锈钢热扎钢带》GB/T5090《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000《碳素结构钢》GB/T700-1988《优质碳素结构钢》GB/T699-1999《合金结构钢》GB/T3077-1999《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》GB/T4239-1991《高耐候结构钢》GB/T4171-2000《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994《碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989《碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988《结构用无缝钢管》JBJ102《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-19927.胶类及密封材料规范：
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2003《聚硫建筑密封胶》JC483-1992《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-2001《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003《彩色钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001《工业用橡胶板》GB/T5574-1994《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-98《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-20038.门窗及五金件规范：
《铝合金门》GB/T8478-2003《铝合金窗》GB/T8479-2003《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2002《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-2002《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-2002《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2002《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2002《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002《地弹簧》GB/T9296-1988《平开铝合金窗执手》GB/T9298-1988《铝合金窗不锈钢滑撑》GB/T9300-1988《铝合金门插销》GB/T9297-1988《铝合金窗撑挡》GB/T9299-1988《铝合金门窗拉手》GB/T9301-1988《铝合金窗锁》GB/T9302-1988《铝合金门锁》GB/T9303-1988《闭门器》GB/T9305-1988《推拉铝合金门窗用滑轮》GB/T9304-1988《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-19979.《建筑结构静力计算手册》（第二版）10.土建图纸：
二、基本参数1.幕墙所在地区：
北京地区；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》（GB50009-2001）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，本工程按C类地区考虑。
3.抗震烈度：
按照国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2000）规定，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：
αmax=0.16。
三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算：
幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）计算：
wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-2001]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：
瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算:
βgz=K（1+2μf）其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地:
βgz=0.92×（1+2μf）其中：
μf=0.387×（Z/10）-0.12B类场地:
βgz=0.89×（1+2μf）其中：
μf=0.5（Z/10）-0.16C类场地:
βgz=0.85×（1+2μf）其中：
μf=0.734（Z/10）-0.22D类场地:
βgz=0.80×（1+2μf）其中：
μf=1.2248（Z/10）-0.3对于C类地区，100m高度处瞬时风压的阵风系数：
βgz=0.85×（1+2×（0.734（Z/10）-0.22））=1.6019μz：
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:
μz=1.379×（Z/10）0.24当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地:
μz=（Z/10）0.32当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；C类场地:
μz=0.616×（Z/10）0.44当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；D类场地:
μz=0.318×（Z/10）0.60当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；对于C类地区，100m高度处风压高度变化系数：
μz=0.616×（Z/10）0.44=1.6966μs：
风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2；w0：
基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4（全国基本风压分布图）中数值采用，按重现期50年，北京地区取0.00045MPa；wk=βgzμzμsw0=1.6019×1.6966×1.2×0.00045=0.001468MPa2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]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）；A：
幕墙构件的面积（mm2）；3.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；四、全玻璃幕墙大面玻璃的计算基本参数：
1：
计算点标高：
100m；2：
分格尺寸：
宽×高=B×H=1500mm×4000mm；3：
玻璃配置：
单片玻璃，钢化玻璃10mm,对边简支；模型简图为：
1.玻璃板块荷载计算：
（1）玻璃板块自重：
GAk：
玻璃板块单位面积自重（仅指玻璃）（MPa）；t：
玻璃板块厚度（mm）；γg：
玻璃的体积密度（N/mm3）；GAk=γgt=0.0000256×10=0.000256MPa
（2）垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：
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0.16；GAk：
玻璃单位面积自重（MPa）；qEAk=βEαmaxGAk……5.2.5[JGJ133-2001]=5.0×0.16×0.000256=0.000205MPa（3）作用在玻璃上的风荷载及地震作用荷载组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：
……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4wk+0.5×1.3qEAk=1.4×0.001468+0.5×1.3×0.000205=0.002188MPaSw+0.5SE标准值组合：
qk=wk+0.5qEAk=0.001468+0.50.000205=0.00157MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值：
……5.4.1[JGJ102-2003]wk=0.001468MPa2.玻璃的强度计算：
校核依据：
σ≤[fg]θ：
玻璃的计算参数；η：
玻璃的折减系数；qk：
作用在玻璃上的荷载组合标准值（MPa）；a：
两肋间玻璃面板跨度（mm）；E：
玻璃的弹性模量（MPa）；t：
玻璃厚度（mm）；θ=qka4/Et4……6.1.2-3[JGJ102-2003]=0.00157×15004/72000/104=11.039按系数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=0.956；σ：
玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值（MPa）；q：
作用在幕墙玻璃上的荷载组合设计值（MPa）；a：
两肋间玻璃面板跨度（mm）；t：
玻璃厚度（mm）；m：
玻璃弯矩系数,取m=0.125；σ=6mqa2η/t2……6.1.2[JGJ102-2003]=6×0.125×0.002188×15002×0.956/102=35.298MPa35.298MPa≤fg=84MPa（钢化玻璃）玻璃的强度满足要求!
3.玻璃最大挠度校核：
校核依据：
df=ημwka4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中：
df：
玻璃板挠度计算值（mm）；η：
玻璃的挠度折减系数，按θ=wka4/Et4查表，为0.959；μ：
玻璃挠度系数，取μ=0.013；wk：
风荷载标准值（MPa）a：
两肋间玻璃面板跨度（mm）；D：
玻璃的弯曲刚度（N·mm）；df,lim：
许用挠度，取两肋间玻璃面板跨度的1/60，为25mm；其中：
D=Et3/（12（1-υ2））……6.1.3-1[JGJ102-2003]上式中：
E：
玻璃的弹性模量（MPa）；t：
玻璃的厚度（mm）；υ：
玻璃材料泊松比，为0.2；D=Et3/（12（1-υ2））=72000×103/（12×（1-0.22））=6250000N·mmdf=ημwka4/D=0.959×0.013×0.001468×15004/6250000=14.824mm14.824mm≤df,lim=25mm（钢化玻璃）能满足要求!
五、全玻璃幕墙玻璃肋及结构胶的校核1.肋截面高度的校核：
校核依据：
hr≥（3qLh2/（4fgt））0.5上面公式中：
hr：
玻璃肋的截面高度（mm）；q：
板块水平荷载作用下组合设计值（MPa）；L：
两肋之间的玻璃面板跨度（mm）；h：
玻璃肋上下支点间距，即计算跨度（mm）；t：
玻璃肋截面厚度（mm）；fg：
玻璃侧面强度设计值（MPa）；（3qLh2/（4fgt））0.5=（3×0.002188×1500×40002/（4×58.8×8））0.5=289.352mm实际选用的玻璃肋宽度为：
200mm<289.352mm不满足要求。
2.玻璃肋的挠度计算：
校核依据：
df=≤df,lim上面公式中：
df：
在水平荷载标准值作用下肋挠度（mm）；df,lim：
玻璃肋的挠度限值，取计算跨度的1/200，为20mm；wk：
风荷载标准值（MPa）；L：
两肋之间的玻璃面板跨度（mm）；h：
玻璃肋上下支点间距，即计算跨度（mm）；E：
玻璃的弹性模量（MPa）；t：
玻璃肋截面厚度（mm）；hr：
玻璃肋的截面高度（mm）；5wkLh4/（16Ethr3）=5×0.001468×1500×40004/（16×72000×8×2003）=38.229mm38.229mm>20mm所以，不满足要求。
3.胶缝强度的校核:
校核依据：
qL/t2≤f1上面公式中:
q：
水平作用设计值组合（MPa）；L：
两肋之间的玻璃面板跨度（mm）；t2：
胶缝宽度，取玻璃肋截面厚度（mm）；f1：
硅酮结构胶在荷载作用下的强度设计值，取0.2MPa；qL/t2=0.002188×1500/8=0.41MPa所以，胶缝强度不满足要求。
4.地震作用下结构胶粘结厚度：
us：
在地震作用下玻璃与玻璃肋之间的相对位移量（mm）；θ：
主体结构层间位移角限值（rad）；（见附表4.1[JGJ102-2003]）hg：
玻璃面板高度（mm）；us=θhg……5.6.5-2[JGJ102-2003]=1/550×4000=7.273mmts：
地震作用下结构胶粘结厚度计算值（mm）；δ：
地震作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：
40%ts=us/（δ（2+δ））0.5……5.6.5[JGJ102-2003]=7.273/（0.4×（2+0.4））0.5=7.423mm按规范JGJ102-2003中7.4.2条要求，胶缝厚度值尚不应小于6mm，而实际胶缝厚度取8mm.所以能满足规范的要求！
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