幕墙设计计算书综合1.docx
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幕墙设计计算书综合1
新湖金色玫瑰园雨篷工程
设计计算书
设计:
审核:
批准:
深圳市广田方特幕墙科技有限公司
二〇一二年九月
目录
第一部分基本参数1
1计算引用的规范、标准及资料1
1.1幕墙设计规范:
1
1.2建筑设计规范:
1
1.3铝材规范:
1
1.4玻璃规范:
1
1.5钢材规范:
1
1.6胶类及密封材料规范:
1
1.7门窗及五金件规范:
1
1.8相关物理性能等级测试方法:
2
1.9《建筑结构静力计算手册》(第二版)2
1.10土建图纸2
1.11门窗所在地区:
2
1.12地面粗糙度分类等级:
2
第二部分雨蓬部分2
1雨篷荷载计算2
1.1玻璃雨篷的荷载作用说明:
2
1.2风荷载标准值计算:
2
1.3风荷载设计值计算:
3
1.4雪荷载标准值计算:
3
1.5雪荷载设计值计算:
4
1.6雨篷面活荷载设计值:
4
1.7雨篷构件恒荷载设计值:
4
1.8选取计算荷载组合:
4
2雨篷杆件计算4
2.1悬臂梁的受力分析:
5
2.2选用材料的截面特性:
5
2.3梁的抗弯强度计算:
5
2.4梁的挠度计算:
5
3雨篷焊缝计算6
3.1受力分析:
6
3.2焊缝校核计算:
6
4玻璃的选用与校核6
4.1玻璃板块荷载组合计算:
6
4.2玻璃板块荷载分配计算:
7
4.3玻璃的强度计算:
7
4.4玻璃最大挠度校核:
7
5雨篷埋件计算(土建预埋)8
5.1校核处埋件受力分析:
8
5.2埋件计算:
8
第一部分基本参数
1、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
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
11.2建筑设计规范:
《地震震级的规定》GB/T17740-1999
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154:
2003
《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》GB50009-2001(2006年版、局部修订)
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008年版)
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002
《民用建筑设计通则》GB50352-2005
11.3铝材规范:
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000
11.4玻璃规范:
《镀膜玻璃第1部分:
阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002
《镀膜玻璃第2部分:
低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002
《浮法玻璃》GB11614-1999
《夹层玻璃》GB/T9962-1999
《建筑用安全玻璃第2部分:
钢化玻璃》GB15763.2-2005
《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008
《普通平板玻璃》GB4871-1995
《中空玻璃》GB/T11944-2002
11.5钢材规范:
《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005
《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002
《碳钢焊条》GB/T5117-1999
《碳素结构钢》GB/T700-2006
11.6胶类及密封材料规范:
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004
《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1~20-2002
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005
《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
11.7门窗及五金件规范:
《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》GB/T5277-1985
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000
《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004
《铝合金门窗》GB/T8478-2008
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《地弹簧》QB/T2697-2005
《铝合金门插锁》QB/T3885-1999
《平开铝合金窗把手》QB/T3886-1999
《铝合金撑挡》QB/T3887-1999
《铝合金窗不锈钢滑撑》QB/T3888-1999
《铝合金门窗拉手》QB/T3889-1999
《铝合金窗锁》QB/T3900-1999
《铝合金门锁》QB/T3901-1999
《推拉铝合金门用滑轮》QB/T3902-1999
《闭合器》QB/T3893-1999
《外装门锁》QB/T2473-2000
《建筑门窗五金件旋压执手》JG213-2007
《建筑门窗五金件合页(铰链)》JG125-2007
《建筑门窗五金件传动锁闭器》JG126-2007
《建筑门窗五金件滑撑》JG127-2007
《建筑门窗五金件滑轮》JG129-2007
《建筑门窗五金件多点锁闭器》JG215-2007
《建筑门窗五金件撑挡》JG128-2007
《建筑门窗五金件通用要求》JG212-2007
《建筑门窗五金件单点锁闭器》JG130-2007
《建筑门窗内平开下悬五金系统》JG168-2004
11.8相关物理性能等级测试方法:
《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》GB50204-2002
《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-2000
《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002
《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008
《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008
《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2001
《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002
11.9《建筑结构静力计算手册》(第二版)
11.10土建图纸
11.11工程所在地区:
衢州地区;
11.12地面粗糙度分类等级:
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类地形考虑。
第二部分雨蓬部分
1、雨篷荷载计算
1.1玻璃雨篷的荷载作用说明:
玻璃雨篷承受的荷载包括:
自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。
(1)自重:
包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重,可以按照500N/m2估算:
(2)风荷载:
是垂直作用于雨篷表面的荷载,按GB50009采用;
(3)雪荷载:
是指雨篷水平投影面上的雪荷载,按GB50009采用;
(4)活荷载:
是指雨篷水平投影面上的活荷载,按GB50009,可按500N/m2采用;
在实际工程的雨篷结构计算中,对上面的几种荷载,考虑最不利组合,有下面几种方式,取用其最大值:
A:
考虑正风压时:
a.当永久荷载起控制作用的时候,按下面公式进行荷载组合:
Sk+=1.35Gk+0.6×1.4wk+0.7×1.4Sk(或Qk)
b.当永久荷载不起控制作用的时候,按下面公式进行荷载组合:
Sk+=1.2Gk+1.4×wk+0.7×1.4Sk(或Qk)
B:
考虑负风压时:
按下面公式进行荷载组合:
Sk-=1.0Gk+1.4wk
1.2风荷载标准值计算:
按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算:
wk+=βgzμzμs1+w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]
wk-=βgzμzμs1-w0
上式中:
wk+:
正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa);
wk-:
负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa);
Z:
计算点标高:
10m;
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(高度不足5m按5m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)-0.12
B类场地:
βgz=0.89×(1+2μf)其中:
μf=0.5(Z/10)-0.16
C类场地:
βgz=0.85×(1+2μf)其中:
μf=0.734(Z/10)-0.22
D类场地:
βgz=0.80×(1+2μf)其中:
μf=1.2248(Z/10)-0.3
对于C类地形,10m高度处瞬时风压的阵风系数:
βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=2.0978
μz:
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类地形,10m高度处风压高度变化系数:
μz=0.616×(Z/10)0.44=0.7363
μs1:
局部风压体型系数,对于雨篷结构,按规范,计算正风压时,取μs1+=0.5;计算负风压时,取μs1-=-2.0;
另注:
上述的局部体型系数μs1
(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μs1(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μs1(A)可按面积的对数线性插值,即:
μs1(A)=μs1
(1)+[μs1(10)-μs1
(1)]logA
在上式中:
当A≥10m2时取A=10m2;当A≤1m2时取A=1m2;
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,惠州地区取0.0007MPa;
(1)计算龙骨构件的风荷载标准值:
龙骨构件的从属面积:
A=1.83×1.2=2.196m2
LogA=0.342
μsA1+(A)=μs1+
(1)+[μs1+(10)-μs1+
(1)]logA
=0.466
μsA1-(A)=μs1-
(1)+[μs1-(10)-μs1-
(1)]logA
=1.863
wkA+=βgzμzμsA1+w0
=2.0978×0.7363×0.466×0.0007
=0.000468MPa
wkA-=βgzμzμsA1-w0
=2.0978×0.7363×1.863×0.0007
=0.00187MPa
(2)计算玻璃部分的风荷载标准值:
玻璃构件的从属面积:
A=1.2×1.4=1.68m2
LogA=0.225
μsB1+(A)=μs1+
(1)+[μs1+(10)-μs1+
(1)]logA
=0.478
μsB1-(A)=μs1-
(1)+[μs1-(10)-μs1-
(1)]logA
=1.91
wkB+=βgzμzμsB1+w0
=2.0978×0.7363×0.478×0.0007
=0.00048MPa
wkB-=βgzμzμsB1-w0
=2.0978×0.7363×1.91×0.0007
=0.001918MPa
1.3风荷载设计值计算:
wA+:
正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa);
wkA+:
正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa);
wA-:
负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa);
wkA-:
负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa);
wA+=1.4×wkA+
=1.4×0.000468
=0.000655MPa
wA-=1.4×wkA-
=1.4×0.00187
=0.002618MPa
wB+:
正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa);
wkB+:
正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa);
wB-:
负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa);
wkB-:
负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa);
wB+=1.4×wkB+
=1.4×0.00048
=0.000672MPa
wB-=1.4×wkB-
=1.4×0.001918
=0.002685MPa
1.4雪荷载标准值计算:
Sk:
作用在雨篷上的雪荷载标准值(MPa)
S0:
基本雪压,根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取值,衢州地区50年一遇最大积雪的自重:
0MPa.
μr:
屋面积雪分布系数,按表6.2.1[GB50009-2001],为2.0。
根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为:
Sk=μr×S0
=2.0×0
=0MPa
1.5雪荷载设计值计算:
S:
雪荷载设计值(MPa);
S=1.4×Sk
=1.4×0
=0MPa
1.6雨篷面活荷载设计值:
Q:
雨篷面活荷载设计值(MPa);
Qk:
雨篷面活荷载标准值取:
500N/m2
Q=1.4×Qk
=1.4×500/1000000
=0.0007MPa
因为Sk≤Qk,所以计算时活荷载参与正压组合!
1.7雨篷构件恒荷载设计值:
G+:
正压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa);
G-:
负压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa);
Gk:
雨篷结构平均自重取0.0005MPa;
因为Gk与其它可变荷载比较,不起控制作用,所以:
G+=1.2×Gk
=1.2×0.0005
=0.0006MPa
G-=Gk
=0.0005MPa
1.8选取计算荷载组合:
(1)正风压的荷载组合计算:
SkA+:
正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa);
SA+:
正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa);
SkA+=Gk+wkA++0.7Qk
=0.001318MPa
SA+=G++wA++0.7Q
=0.001745MPa
SkB+:
正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa);
SB+:
正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa);
SkB+=Gk+wkB++0.7Qk
=0.00133MPa
SB+=G++wB++0.7Q
=0.001762MPa
(2)负风压的荷载组合计算:
SkA-:
负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa);
SA-:
负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa);
SkA-=Gk+wkA-
=0.00137MPa
SA-=G-+wA-
=1.0Gk+1.4wkA-
=0.002118MPa
SkB-:
负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa);
SB-:
负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa);
SkB-=Gk+wkB-
=0.001418MPa
SB-=G-+wB-
=1.0Gk+1.4wkB-
=0.002185MPa
(3)最不利荷载选取:
SkA:
作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合(MPa);
SA:
作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合(MPa);
按上面2项结果,选最不利因素(负风压情况下出现):
SkA=0.00137MPa
SA=0.002118MPa
SkB:
作用在玻璃上的最不利荷载标准值组合(MPa);
SB:
作用在玻璃上的最不利荷载设计值组合(MPa);
按上面2项结果,选最不利因素(负风压情况下出现):
SkB=0.001418MPa
SB=0.002185MPa
2、雨篷杆件计算
基本参数:
1:
计算点标高:
10m;
2:
力学模型:
悬臂梁;
3:
荷载作用:
集中力荷载;
4:
悬臂总长度:
a=1830mm;
5:
分格宽度:
B=1500mm;
6:
玻璃板块配置:
夹层玻璃6+6mm;
7:
悬臂梁材质:
Q235;
本处幕墙杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算,受力模型如下:
2.1悬臂梁的受力分析:
(1)集中荷载值计算:
本工程结构的每个梁上,共有i=2个集中力作用点,下面对这些力分别求值:
Pki:
每个集中力的标准值(N);
Pi:
每个集中力的设计值(N);
ai:
每个分格的沿悬臂梁方向的长度(mm);
Sk:
组合荷载标准值(MPa);
S:
组合荷载设计值(MPa);
B:
分格宽度(mm);
a1=330mm
a2=1500mm
Pk1=SkBa2/2
=1233N
P1=SBa2/2
=1906.2N
Pk2=Pk1
=1233N
P2=P1
=1906.2N
(2)雨篷杆件截面最大弯矩(根部处)的弯矩设计值计算:
M:
全部作用力作用下悬臂梁根部弯矩设计值(N·mm);
Mi:
单个作用力Pi作用下悬臂梁根部弯矩设计值(N·mm);
bi:
单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离(mm);
Pi:
每个集中力的设计值(N);
Mi=Pi×bi
M=ΣMi
M1=P1b1
=629046N·mm
M2=P2b2
=3488346N·mm
M=ΣMi
=4117392N·mm
2.2选用材料的截面特性:
材料的抗弯强度设计值:
f=215MPa
材料弹性模量:
E=206000MPa
主力方向惯性矩:
I=3283900mm4
主力方向截面抵抗矩:
W=59100mm3
塑性发展系数:
γ=1.05
2.3梁的抗弯强度计算:
按悬臂梁抗弯强度公式,应满足:
M/γW≤f
上式中:
M:
悬臂梁的弯矩设计值(N·mm);
W:
在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3);
γ:
塑性发展系数,取1.05;
f:
材料的抗弯强度设计值,取215MPa;
则:
M/γW=4117392/1.05/59100
=66.351MPa≤215MPa
悬臂梁抗弯强度满足要求。
2.4梁的挠度计算:
df:
全部作用力作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm);
df,lim:
悬臂梁悬臂端挠度限值(mm);
dfi:
单个作用力Pi作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm);
bi:
单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离(mm);
Pki:
每个集中力的标准值(N);
a:
悬臂梁总长度(mm);
dfi=Pkibi2a(3-βi)/6EI
βi=bi/a
df=Σdfi
df1=Pk1b12a(3-β1)/6EI
=0.171mm
df2=Pk2b22a(3-β2)/6EI
=3.723mm
df=Σdfi
=3.894mm
df,lim=2×1830/250=14.64mm
3.894mm≤df,lim=14.64mm
悬臂梁杆件的挠度满足要求!
3、雨篷焊缝计算
基本参数:
1:
焊缝高度:
hf=4mm;
2:
焊缝有效截面抵抗矩:
W=76970mm3;
3:
焊缝有效截面积:
A=2532.4mm2;
3.1受力分析:
V:
剪力(N)
a:
悬臂长度(mm):
B:
分格宽度(mm);
M:
弯矩(N·mm)
V=SaB
=0.002118×1830×1500
=4651.128N
M=4117392N·mm
3.2焊缝校核计算:
校核依据:
((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw7.1.3-3[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/βf)2+τf2)0.5
=((M/1.22W)2+(V/A)2)0.5
=((4117392/1.22/76970)2+(4651.128/2532.4)2)0.5
=43.886MPa
43.886MPa≤ffw=160MPa
焊缝强度能满足要求
4、玻璃的选用与校核
基本参数:
1:
计算点标高:
10m;
2:
玻璃板尺寸:
宽×高=B×H=1500mm×900mm;
3:
玻璃配置:
夹层玻璃,夹层玻璃:
6+6mm;上片钢化玻璃,下片钢化玻璃;
模型简图为:
4.1玻璃板块荷载组合计算:
(1)玻璃板块自重: