幕墙强度验算Word文档格式.docx
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12.《碳素结构钢》
13.《连续热镀锌薄板和钢带》
GB2518
14.《不锈钢冷轧钢板》
GB/T3280-92
15.《建筑结构荷载规范》
GBJ9
16.《建筑结构设计统一标准》
GBJ68-84
四、幕墙的性能要求
1、风压性能
设计风荷载值1.2KN/m2(按高度11m计)
依据《玻璃幕墙工程技术规范应用手册》522
2、允许挠度
主要构件最大挠度wL/180(L为两固定支点的长度)且绝对值不大于20mm。
依据《玻璃幕墙工程技术规范应用手册》5.5.5
3、空气渗透性能
在10Pa内,外压力下,开启、固定部分渗透性:
固定部分:
<0.05m3/(m•h)、>0.01m3/(m•h)
开启部分:
<1.5m3/(m•h)、>0.5m3/(m•h)
依据《玻璃幕墙工程技术规范应用手册》431
4、雨水渗透性能
<500Pa、>350Pa
<2500Pa、>1600Pa
5、保温性能:
>0.7W/(m•K)、w1.25W/(m•K)
6、隔音性能:
<40、》35dB
7、抗震设计:
按八级抗震设计
五、材料的选用
1、铝合金型材:
选用沈飞铝材厂的铝合金型材LD31RCS。
强度设计值:
受拉、受压强度设计值84.2N/mm2,受剪强度设计值48.9N/mm2。
内外铝合型材间为灰色聚氯乙烯隔热冷桥,外露铝合金型材表面氟碳烤漆三遍。
2、玻璃:
a、幕墙玻璃为蓝绿色钢化镀膜中空玻璃
外层为6mm蓝绿色钢化镀膜Low-e玻璃
中空层为12mm
内层为6mm透明浮法净白玻璃
b、防火玻璃为蓝绿色钢化镀膜中空玻璃
6+12A+6为乙级防火,防火时间为54分钟的玻璃,外层为
6mm蓝绿色钢化镀膜Low-e玻璃
中空层为12mm或9mm
c、地弹簧门玻璃为12mm透明钢化净白玻璃
3、工程用胶
a、结构胶选用美国道康宁DOW-995
结构硅酮密封胶短期强度允许值0.14N/mm
结构硅酮密封胶长期强度允许值0.007N/mm
b、密封胶选用美国道康宁DOW791-N
4、保温棉
厚度为100mm,硬度值80kgf/m
5、五金零件
螺钉、螺栓及开启四连杆均为国产优质不锈钢微波自控门、旋转门的附件采用多码的进口附件
第5页共19页
匕京
计算书
(一)、工程概况
本工程为外装饰工程。
幕墙标高为62m玻璃最大分格为
1228.5mnK2157mm地脚间距为2500,玻璃最大分格玻为1112x2720,地脚间距为4100,玻璃为6(钢化)+12A+6(钢化),窗采用50上悬窗,50窗的最大分格:
950mnK2500mm。
(二).设计参数
2
W0=0.35KN/m
△T=80C
61.2=7.2mm
(三)、荷载及作用
1.风荷载标准值计算:
••-lZ•W
WK:
作用在幕墙上的风荷载标准值KN/m2;
亠:
阵风风压系数,取亠=2.25;
兀:
风荷载体型系数土1.5;
JZ:
60米高处风压变化系数1.48(C类);
10米高处风压变化系数0.71(C类)
W:
基本风压:
北京地区取0.35KN/m2
W1=%is…IZ•W0
=2.25X(±
1.5)X1.48X0.35
±
1.78KN/m
W2=亠——is——1z•W0
1.5)X0.71X0.35
0.838KN/m2
按《规范》取WK2=±
1.0KN/m
2.幕墙构件重力荷载
玻璃为6(钢化)+12A+6(钢化)
G=25.60.0062=0.3072KN/mi
幕墙所用铝材、
附件:
GL=0.11KN/m2
单元玻璃幕墙自重荷载:
G=G
b+Gl=0.3072+0.11=0.42KN/m2
幕墙单兀构件重量:
Gi=G・Li•bi=0.421.2282.5=1.29KN
幕墙最大玻璃块重量:
G=Gb?
L2•b2=0.3072X1.228X2.157=0.81KN
3.玻璃幕墙构件所受的地震作用:
A.幕墙平面外的水平地震作用:
qEK=l「E•J.max•GlqEK:
水平地震作用标准值(KN);
■-e:
动力放大系数取3.0;
:
'
max:
水平地震影响系数最大值
按8度抗震设防设计取0.16
G:
幕墙构件(墙面和骨架)的重力:
G1=1.29KN;
qEK=l;
-"
E••、-hmax•Gl
=30.161.29=0.62KN
B.幕墙平面内的垂直地震作用:
PeG=I;
E•-:
:
max•Gl
Peg:
幕墙构件在平面内的垂直地震作用:
KN/m
■-E:
动力放大系数,取3.0
-:
vmax:
地震垂直作用影响系数,
按烈度8度抗震设计设防取0.08
G:
单元玻璃幕墙构件自重1.29KN
Peg=30.081.29=0.31KN
C.垂直于幕墙平面分布水平地震作用,
qE=FEk/A=:
E•:
■max•G/A
4.玻璃幕墙所受荷载与作用效应的组合:
(强度计算时用)
A.水平荷载和作用效应组合:
(最不利组合)
Si=Ww•yWK+We•ye■qE
a.水平荷载和作用效应的分项系数
丫W:
风荷载分项系数,丫W=1.4
丫E:
地震作用分项系数,丫E=1.3
b.水平荷载和作用效应的组合系数
WW风荷载组合系数,WW=1.0
We:
地震作用组合系数,We=0.6
WK:
风荷载标准值,W=1.78KN/mf
qe:
垂直于幕墙平面分布水平地震作用,qE=0.2KN/mf
Sii=1.41.01.78+0.61.30.2
=2.65KN/m
=1.56KN/m
B.垂直方向荷载和作用效应组合:
S2=WG•丫G■Sg+WE•丫E■qE
a.荷载和作用组合的分项系数
丫G:
重力荷载分项系数,丫G=1.2
地震荷载分项系数,丫E=1.3
b.垂直荷载和效应组合系数
WG重力荷载组合系数,WG=1
We:
地震荷载组合系数,WE=1
Sg:
单元玻璃幕墙构件重量,Sg=G=1.29KN
单元玻璃幕墙构件平面内的垂直地震作用,qe=0.31KN
S2=1X1.2X1.29+1X1.3X0.31
=1.95KN
5.玻璃幕墙所受荷载与作用效应的组合:
(挠度计算时用)水平荷载和作用效应组合:
S31=Ww-rwWK+We•re•qE
rw风荷载分项系数,rw=1.0
re:
地震作用分项系数,re=1.0
WW风荷载组合系数,Ww=1
Wk:
风荷载标准值,WK=1.78KN/mf
S31=1.01.01.78+0.61.00.2
=1.9KN/m
S32=1.01.01.0+0.61.00.2
=1.12KN/m
(4)、玻璃幕墙的验算
1.幕墙杆件的强度验算:
幕墙标高最高的为LMC004标高为61.10m,竖挺地脚间距为2500,水平间距为
1228.5;
地脚间距最大的为LM0O2标高为9.6m,竖挺水平间距为1228.5mm地脚间距为4100mm
(1)幕墙立柱的强度验算
4
A.幕墙立柱型材的截面特性:
regions
Area:
1877.1
Perimeter:
Boundingbox:
1142.9
X:
-214.2---144.2
Y:
2227.4--2397.4
Centroid:
X:
-179.2
2311.1
Momentsofinertia:
10032240896.9
61588149.1
Productofinertia:
XY:
-777386510.7
Radiiofgyration:
2311.8
181.1
PrincipalmomentsandX-Ydirectionsaboutcentroid:
I:
1311904.3along[0.01.0]J:
6238296.8along[-1.00.0]
LD31RCS铝型材弹性模量E=7106N/cmi
X轴的惯性矩:
J)=6238296mm
X轴的抵抗矩:
W=72286mm
型材载面积:
A=1811mm
塑性发展系数:
丫=1.05
B.强度验算
①、LMC004竖挺的校核
校核依据:
N/A+M/(丫•W)vfa=84.20N/mm
幕墙立柱在单元构件重量作用下产生拉力:
N=S2=1.95KN=1950N
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩:
M线荷载:
q1=S•b
式中:
S11=2.65KN/m
b=1.228mm
q1=S1•b
=2.651.228
=3.25KN/m
=3.25N/mm
按简支梁M=qL/8
=3.25250078
=2539062N•mm
校核:
N/A+M/(丫•WY)
=1950/1811+2539062/(1.0572286)
=34.5N/mm2<
fa=84.20N/mni
幕墙立柱强度满足要求
②、LM003竖挺的校核
N/A+M/(丫•WX)<
fa=84.20N/mnn
N=S=1.95KN=1950N
线荷载:
qi=S2•b
式中:
Si2=1.56KN/m
q1=Si•b
=1.561.228
=1.92KN/m=1.92N/mm
M则跨内最大弯距为:
M=qL2/8
=1.924100/8
=4.34400N•mm
N/A+M/(丫•W)
=1950/1811+4034400/(1.0572286)
=54.2N/mm2<
fa=84.20N/mnm
所以强度满足要求。
(2)横挺的强度验算:
横挺
REGIONS
882.6
607.1
Boundingbox:
59.1--139.1
1928.2--1998.2
Centroid:
94.2
1963.5
3402977829.2
8423903.5
Productofinertia:
163326895.1
1963.6
97.7
536947.3along[1.00.2]
J:
586583.8along[-0.21.0]
LD31RCS铝型材弹性模量E=0.7105N/mrn
Y轴的惯性矩:
JY=535000mm
Y轴的抵抗矩:
W=15040cm
Jx=586000mm
VX=13200mm
型材截面积:
A=882mn1
A.强度验算:
L=1228时为三角形荷载,
MY/(丫•W)+M/(丫•W)<
fa=84.20N/mm2弯矩:
qi=2.65x1.1.228=3.3KN/m=3.3N/mm
Mx=(qi•L2)/12
=(3.3x12282)/12
=414695N.mm
q2=Gxb=0.3072x2.72=0.72N/mm
My=q2•L2/8=0.72122@/8
=135718N
-mm
LI
x/(丫•VX)+W(丫•W
13200)+135718/(1.05
2vfa=8420N/mm
2.幕墙杆件的刚度验算:
(1)幕墙立柱刚度验算
1、LMC004竖挺的校核
Ux<
[T=L/180=2500/180=13.8mm
%x=5qL4/(384EI)
q=S31•b
=1.9x1.228
=2.33N/mm
L=2500mm
I=JX=6238296mm
E=0.7x105N/mrn
J杠=5qL4/(384EI)
=(5x2.33x25004)/
(384x0.7x105x6238296)
=2.7mm<
13.8mm
所以幕墙立柱满足刚度要求。
2、LM003竖挺的校核
吒x<
[J]=L/180=4100/180=22.8mm
取[u]=20mm
q=S32•b
=1.12x1.228
=1.38KN/m=1.38N/mm
L=4100mm
JX=6238296mm
•imax=5qL4/(384EI)
=(5x1.38x41004)/(384x0.7x105x6238296)
=11.6mm<
[u]=20mm
所以刚度满足要求。
(2)幕墙横挺的刚度验算
.1
、
\F
/
—21
£
■
Jmax<
[」]=1228/180=6.8mm
a.幕墙横挺在水平方向作用下的刚度验算:
q1=S31•b=1.9x1.228=2.33KN/m=2.33N/mm
Jmax=q1•b4/(240EJ)
45
=(2.33x1228”(120x0.7x10x586000)
=1.8x1013/(4.9x1012)=3.6mm
b.幕墙横挺在垂直方向的刚度计算
q2=Gxb=0.3072x2.72=0.84N/mm
Jmax=5q2•b4/(384EJ)
=(5x0.84x12284)/(384x0.7x10.535000)
=2.7x1013心.43x1013)=1.9mm
c.刚度验算
(3.62+1.82)1/2=4mm〔卩〕=6.8mm
幕墙横挺刚度满足要求
3.玻璃的强度验算:
(1)幕墙玻璃在垂直玻璃平面的风荷载作用下的弯曲应力
cw<
fg=84N/mm2
<
fg=84N/mm
22
cw=6©
1•W-a/t
W
风荷载设计值:
W=1.4WA=1.4
1.7810-3N/mmi
=2.4910-3N/mm?
a:
玻璃短边长度:
1228mm
t:
玻璃厚度:
7.2mm
©
1:
玻璃跨中弯矩系数:
a/b=1228/2720=0.45
1=0.0999
32
cw=60.09992.4910-1228/7.2
=43.4N/mm2<
fg=84N/mm2
玻璃强度可以满足要求
4、玻璃的挤压应力验算:
ct1=E•[aT-(2c-d)/a]<
-T1:
由于温度变化在玻璃中产生的挤压应力标准值
E:
玻璃的弹性模量:
0.72105N/mmi
d:
施工误差取:
3mm
c:
玻璃边缘之间缝隙为:
16mm
玻璃的长边尺寸:
2720mm
△T:
年温度变化取:
800C
玻璃的线膨胀系数取1.010-5
=-812.4<
55
S=0.7210[1.010-80-(216-3)/2720]
玻璃无挤压应力。
5.幕墙玻璃在温度作用下的温差应力:
单独核算,不与风组合
核算依据:
;
「t=0.74•E•a•卩i•卩2•卩3•卩4•(Tc-Ts)
Ct<
E:
玻璃的弹性模量0.72105N/mm
玻璃的线膨胀系数1.0105
卩1:
阴影系数取1.0
卩2:
窗帘系数取1.3
卩3:
玻璃面积系数取1.07
卩4:
嵌缝材料系数0.4
Tc-Ts:
玻璃中央和边缘的温度(°
C)
Tc=35a+0.65to+O.35ti
tO:
室外温度取4O°
C
tI:
室内温度取23°
玻璃的吸收率取O.36
Tc=35O.36+O.6540+0.3523
=46.65°
Ts=O.65t°
+O.35ti
=0.6540+0.3523
=34.05°
c-Ts=46.65-34.05
-t°
=1.2-t=1.2
4.447=5.336N/mm
fg=58.8N/mm2(边缘强度设计值)
6.幕墙连接强度验算
(1)幕墙横、竖挺连接件强度验算
最薄弱部位当属于M6螺栓,每个横挺共有4个螺栓固定.
风荷载:
q=S丄1=2.65x2.72x1.228=8.85KN
1=q/4
=8.85/4
=2.21KN=2210N
N
M6螺栓截面积:
A=3.14x3x2=56.52mm
i/A<
fvb=125N/mm2
i/A=2210/56.52
=39.1N/mm2<
所以强度满足要求
(3)幕墙与主体结构连接强度验算
本工程幕墙与建筑楼板连接是采用M12螺栓通过连接件调整固定后,螺栓
M12螺栓,所以仅
垫板与夹板焊接牢固,此处最薄弱环节为夹持竖挺的两支对两侧最不利的螺栓进行校核。
=8.33KN=8330N
螺栓的抗剪强度值:
fvb=125N/mm
螺栓受剪承载能力验算:
(M12螺栓d1=10.5)
A=173.1mm=QmaJA
=8330/173.1
=48.1N/mm
因为N?
fvb,所以连接强度足够
(4)
、铝合金型材的挤压应力的计算
其中:
(Tbe:
铝合金所受的挤压应力N/mm
Pbe:
挤压面上的挤压力,由上面的计算可知
Pbe=Qa>
=8330N
Abe:
挤压面上有效面积(mn2)
Abe=4td=4310.5=126mm
fbe:
挤压应力设计值,由材料力学知
fbe=1.7fa
取fbe=1.784.2=143.14N/mm2
满足强度要求
(5)预埋件的验算
As>
V/(ar•av•fy)+N/(0.8ab•fy)+M/(1.3ar•ab•fy•Z)式中:
V:
剪力设计值(N)V=1950N
N:
法向压力设计值(N)N=Q1=8110N
M:
弯矩设计值(N•mm)M=N-L=1950X180=351000N-mm
其中L为幕墙形心至预埋件的矩离L=180
ar:
钢筋层数影响系数ar=1
av:
锚筋受剪承载力系数
d:
锚筋直径d=10
t:
锚板厚度t=8
ab:
锚板弯曲变形折减系数
Z:
外层锚筋中心线之间的距离(mm)Z=150mm
fc:
混凝土轴向受压强度设计值(N/mm)取30N/mmfy:
锚板受拉强度设计值(N/mm2)取为215N/mm
av=(4.0-0.08d)(fc/f