玻璃幕墙计算书.docx
《玻璃幕墙计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《玻璃幕墙计算书.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
玻璃幕墙计算书
市人民医院迁建工程全科医师培训楼
玻璃幕墙
计
算
书
设计单位：
计算人：
检查：
审核：
20年月
基本计算公式
（1）.场地类别划分:
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：
--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；
--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。
（2）.风荷载计算:
幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规》GB50009-2012规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：
1当计算主要承重结构时
Wk=βzμsμzW0（GB500098.1.1-1）
2当计算围护结构时
Wk=βgzμs1μzW0（GB500098.1.1-2）
式中：
其中:
Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值（kN/m2）；
βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规》GB50009-2012第8.6.1条取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算:
βgz=1+2gI10（Z/10）-α
其中g为峰值因子，取值2.5，α为地面粗糙度指数，I10为10m高名义湍流度。
经化简，得：
A类场地:
βgz=1+0.6×（Z/10）-0.12
B类场地:
βgz=1+0.7×（Z/10）-0.15
C类场地:
βgz=1+1.15×（Z/10）-0.22
D类场地:
βgz=1+1.95×（Z/10）-0.30
μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规》GB50009-2012第8.2.1条取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地:
μz=1.284×（Z/10）0.24
B类场地:
μz=1.000×（Z/10）0.30
C类场地:
μz=0.544×（Z/10）0.44
D类场地:
μz=0.262×（Z/10）0.60
按《建筑结构荷载规》GB50009-2012第8.3.3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μs1：
一、外表面
1.正压区按表8.3.1-1采用；
2.负压区
—对墙面，取-1.2
—对墙角边，取-2.0
二、表面
对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
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，当非直接承受风载荷的围护构件的从属面积A大于或等于25m2时，局部风压体型系数μs1（25）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于25m2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（25）-μs1
（1）]logA/1.4
本工程属于B类地区,故μz=（Z/10）0.30
W0---基本风压,按《建筑结构荷载规》GB50009-2012附表E.5给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，地区取为0.650kN/m2
（3）.地震作用计算:
qEAk=βE×αmax×GAK
其中:
qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按5.0取定
αmax---水平地震影响系数最大值，根据相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度,
按照《建筑抗震设计规》GB50011-2010表5.1.4-1采用.
表5.1.4-1水平地震影响系数最大值
地震影响
6度
7度
8度
9度
多遇地震
0.04
0.08（0.12）
0.16（0.24）
0.32
罕遇地震
0.28
0.50（0.72）
0.90（1.20）
1.40
注:
括号数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。
根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223—2008规定：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。
同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度：
αmax=0.04
设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：
αmax=0.08
设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度：
αmax=0.12
设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度：
αmax=0.16
设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度：
αmax=0.24
设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度：
αmax=0.32
设计基本地震加速度为0.60g，抗震设防烈度9度：
αmax=0.45
GAK---幕墙构件的自重（N/m2）
（4）.作用效应组合:
一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：
a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
γ0S≤R
b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
SE≤R/γRE
式中S---荷载效应按基本组合的设计值；
SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；
R---构件抗力设计值；
γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；
γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；
c.挠度应符合下式要求：
df≤df,lim
df---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；
df,lim---构件挠度限值；
d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。
幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：
1有地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK
2无地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+ψwγwSWK
S---作用效应组合的设计值；
SGk---永久荷载效应标准值；
SWk---风荷载效应标准值；
SEk---地震作用效应标准值；
γG---永久荷载分项系数；
γW---风荷载分项系数；
γE---地震作用分项系数；
ψW---风荷载的组合值系数；
ψE---地震作用的组合值系数；
进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：
①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；
②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；
③当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。
可变作用的组合系数应按下列规定采用：
①一般情况下，风荷载的组合系数ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。
②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6（永久荷载的效应起控制作用时）。
幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。
工程信息概述
1工程所在地区信息
工程所在地区:
基本风压:
地面粗糙度类别:
类
抗震设防烈度:
8度
设计基本地震加速度0.20g
设计地震分组:
第2组
抗震设防类别:
设防类,故本工程按9度采取抗震措施
标准反应谱法（水平地震影响系数最大值αmax）取为:
0.16
2板材选用信息
板材料:
玻璃
玻璃规格:
800.0mm×900.0mm
玻璃组合类型:
中空玻璃
玻璃种类:
钢化玻璃
片玻璃厚度:
6.0mm,外片玻璃厚度:
6.0mm
3型材选用信息
立柱型材类型:
隔热型材
立柱材料牌号:
6063T5
立柱安装方式:
吊挂式,角码连接
立柱计算模型:
简支单跨梁
后锚固连接类型:
化学植筋
横梁型材类型:
隔热型材
横梁材料牌号:
6063T5
横梁受力方式:
均布受力
横梁立柱连接形式:
角码连接
一、风荷载计算
标高为7.2m处风荷载计算
W0:
基本风压
W0=0.65kN/m2
βgz:
7.2m高处阵风系数（按B类区计算）:
（GB50009-2012）
βgz=1+0.7×（Z/10）-0.15=1.700（10米以下按10米计算）
μz:
7.2m高处风压高度变化系数（按B类区计算）:
（GB50009-2012）
μz=（Z/10）0.30（B类区，在10米以下按10米计算）
=（10.0/10）0.30=1.000
μsl:
局部风压体型系数（墙面区）
该处局部风压体型系数μsl=1.200
1板块风载荷计算（直接承受风载荷）
板块（第1处）
该处局部风压体型系数μsl=1.200
μsl=-1.000+（-0.2）=-1.200
该处局部风压体型系数μsl=1.200
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0（GB50009-2012）
=1.700×1.000×1.200×0.650
=1.326kN/m2
风荷载设计值:
W:
风荷载设计值（kN/m2）
γw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规》GB50009-20123.2.4规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.326=1.856kN/m2
2支撑结构风载荷计算（非直接受风载荷）
支承结构（第1处）
800mm×800mm=0.64m2
该处从属面积为：
0.64m2
该处局部风压体型系数μsl=1.200
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0（GB50009-2012）
=1.700×1.000×1.200×0.650
=1.326kN/m2
风荷载设计值:
W:
风荷载设计值（kN/m2）
γw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规》GB50009-20123.2.4规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.326=1.856kN/m2
二、玻璃的选用与校核
本处选用玻璃种类为:
钢化玻璃
本处采用中空玻璃
1玻璃自重计算
GAK:
玻璃板块自重（不包括框）:
GAK1:
外侧玻璃板块自重:
GAK2:
侧玻璃板块自重:
玻璃的重力密度为:
25.6（KN/m3）
BT_L中空玻璃侧玻璃厚度为:
6.0（mm）
BT_w中空玻璃外侧玻璃厚度为:
6.0（mm）
GAK=25.6×（Bt_L+Bt_w）/1000
=25.6×（6.000+6.000）/1000
=0.307kN/m2
GAK1=25.6×Bt_w/1000
=25.6×6.000/1000
=0.154KN/m2
GAK2=25.6×Bt_L/1000
=25.6×6.000/1000
=0.154KN/m2
2玻璃水平地震作用计算
该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:
αmax:
水平地震影响系数最大值:
0.160
qEAk:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用（kN/m2）
qEk1中空玻璃外侧玻璃的地震作用标准值（KN/m2）
qEk2中空玻璃侧玻璃的地震作用标准值（KN/m2）
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.160×0.307
=0.246kN/m2
qEk1=5×αmax×GAK1
=5×0.160×0.154
=0.123kN/m2
qEk2=5×αmax×GAK2
=5×0.160×0.154
=0.123kN/m2
γE:
地震作用分项系数:
1.3
qEA:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN/m2）
qEA=rE×qEAk
=1.3×qEAK
=1.3×0.246
=0.319kN/m2
3玻璃的强度计算
侧玻璃校核依据:
σ≤ｆg=84.000N/mm2
外侧玻璃校核依据:
σ≤ｆg=84.000N/mm2
Wk:
垂直于玻璃平面的风荷载标准值（KN/m2）
qEAk:
垂直于玻璃平面的地震作用标准值（KN/m2）
σWk:
在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值（N/mm2）
σEk:
在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截面的最大应力标准值（N/mm2）
θ:
参数
η:
折减系数，可由参数θ按JGJ102-2003表6.1.2-2采用
表6.1.2-2折减系数η
θ
≤5.0
10.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
η
1.00
0.96
0.92
0.84
0.78
0.73
0.68
θ
120.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
≥400.0
η
0.65
0.61
0.57
0.54
0.52
0.51
0.50
a:
玻璃短边边长:
800.0mm
b:
玻璃长边边长:
900.0mm
BT_L中空玻璃侧玻璃厚度为:
6.000（mm）
BT_w中空玻璃外侧玻璃厚度为:
6.000（mm）
m:
玻璃板的弯矩系数,按边长比a/b查
表6.1.2-1得:
0.0539
表6.1.2-1四边支承玻璃板的弯矩系数m
a/b
0.00
0.25
0.33
0.40
0.50
0.55
0.60
0.65
m
0.1250
0.1230
0.1180
0.1115
0.1000
0.0934
0.0868
0.0804
a/b
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
m
0.0742
0.0683
0.0628
0.0576
0.0528
0.0483
0.0442
Wk1中空玻璃分配到外侧玻璃的风荷载标准值（KN/m2）
Wk2中空玻璃分配到侧玻璃的风荷载标准值（KN/m2）
qEk1中空玻璃外侧玻璃的地震作用标准值（KN/m2）
qEk2中空玻璃侧玻璃的地震作用标准值（KN/m2）
Wk1=1.1×Wk×BT_w3/（BT_w3+BT_L3）=0.729（kN/m2）
Wk2=Wk×BT_L3/（BT_w3+BT_L3）=0.663（kN/m2）
qEk1=0.123（kN/m2）
qEk2=0.123（kN/m2）
在垂直于玻璃平面的风荷载和地震作用下玻璃截面的最大应力标准值计算（N/mm2）
在风荷载作用下外侧玻璃参数θ=（Wk1+0.5×qEK1）×a4/（E×t4）
=3.47
η:
折减系数，按θ=3.47
查JGJ102-20036.1.2-2表得:
η=1.00
在风荷载作用下外侧玻璃最大应力标准值σWk=6×m×Wk1×a2×η/t2
=4.193N/mm2
在地震作用下外侧玻璃参数θ=（Wk1+0.5×qEK1）×a4/（E×t4）
=3.47
η:
折减系数，按θ=3.47
查6.1.2-2表得:
1.00
在地震作用下外侧玻璃最大应力标准值σEk=6×m×qEk1×a2×η/t2
=0.706N/mm2
σ:
外侧玻璃所受应力:
采用SW+0.5SE组合:
σ=1.4×σWK+0.5×1.3×σEK
=1.4×4.193+0.5×1.3×0.706
=6.329N/mm2
在风荷载作用下侧玻璃参数θ=（Wk2+0.5×qEK2）×a4/（E×t4）
=3.18
η:
折减系数，按θ=3.18
查JGJ102-20036.1.2-2表得:
η=1.00
在风荷载作用下侧玻璃最大应力标准值σWk=6×m×Wk2×a2×η/t2
=3.812N/mm2
在地震作用下侧玻璃参数θ=（Wk2+0.5×qEK2）×a4/（E×t4）
=3.18
η:
折减系数，按θ=3.18
查6.1.2-2表得:
η=1.00
在地震作用下侧玻璃最大应力标准值σEk=6×m×qEk2×a2×η/t2
=0.706N/mm2
σ:
侧玻璃所受应力:
采用SW+0.5SE组合:
σ=1.4×σWK+0.5×1.3×σEK
=1.4×3.812+0.5×1.3×0.706
=5.796N/mm2
外侧玻璃最大应力设计值σ=6.329N/mm2<ｆg=84.000N/mm2
侧玻璃最大应力设计值σ=5.796N/mm2<ｆg=84.000N/mm2
中空玻璃强度满足要求!
4玻璃的挠度计算
df:
在风荷载标准值作用下挠度最大值（mm）
D:
玻璃的刚度（N.mm）
te:
玻璃等效厚度0.95×（Bt_L3+Bt_w3）1/3=7.2mm
ν:
泊松比，按JGJ102-20035.2.9条采用，取值为0.20
表5.2.9材料的泊松比υ
材料
υ
材料
υ
玻璃
0.20
钢、不锈钢
0.30
铝合金
0.33
高强钢丝、钢绞线
0.30
μ:
挠度系数:
按JGJ102-2003表6.1.3采用μ=0.00507
表6.1.3四边支承板的挠度系数μ
a/b
0.00
0.20
0.25
0.33
0.50
μ
0.01302
0.01297
0.01282
0.01223
0.01013
a/b
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
μ
0.00940
0.00867
0.00796
0.00727
0.00663
a/b
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
μ
0.00603
0.00547
0.00496
0.00449
0.00406
θ=Wk×a4/（E×te4）
=2.84
η:
折减系数，按θ=2.84
查JGJ102-20036.1.2-2表得:
η=1.00
D=（E×te3）/12（1-ν2）
=2314912.42（N.mm）
df=μ×Wk×a4×η/D
=1.2（mm）
df/a<1/60
玻璃的挠度满足!
三、硅酮结构密封胶计算
该处选用结构胶类型为:
SS622
1硅酮结构密封胶粘接宽度计算
按风荷载、水平地震作用和自重效应,计算硅酮结构密封胶的宽度:
（1）在风载荷和水平地震作用下，玻璃与铝框间结构胶粘结宽度的计算（抗震设计）:
Cs1:
风载荷作用下玻璃与铝框间结构胶粘结宽度（mm）
W:
风荷载设计值:
1.856kN/m2
a:
矩形玻璃板的短边长度:
800.000mm
f1:
硅酮结构密封胶在风荷载或地震作用下的强度设计值，取0.2N/mm2
qE:
作用在计算单元上的地震作用设计值:
0.319（kN/m2）
按JGJ102-2003的5.6.3-2进行计算:
Cs1=（W+0.5×qE）×a/（2000×f1）
=（1.856+0.5×0.319）×800.000/（2000×0.2）
=4.03mm取5mm
（2）在玻璃永久荷载作用下，玻璃与铝框间结构胶粘结宽度的计算:
Cs2:
自重效应玻璃与铝框间结构胶粘结宽度（mm）
a:
矩形玻璃板的短边长度:
800.0mm
b:
矩形玻璃板的长边长度:
900.0mm
f2:
结构胶在永久荷载作用下的强度设计值,取0.01N/mm2
玻璃下端不设置托条，玻璃自重载荷分项系数取:
1.35
按JGJ102-2003的5.6.3-3条规定进行计算:
Bt_l:
中空或夹层玻璃（双层）侧玻璃厚度6.0mm
Bt_w:
中空或夹层玻璃（双层）外侧玻璃厚度6.0mm
Cs2=1.35×25.6×（Bt_l+Bt_w）×（a×b）/（2000×（a+b）×f2）
=8.78mm取9mm
（3）在玻璃永久载荷作用下，玻璃与玻璃间结构胶粘接宽度的计算
Cs_zk:
自重效应玻璃与玻璃间结构胶粘结宽度（mm）
a:
矩形玻璃板的短边长度:
800.0mm
b:
矩形玻璃板的长边长度:
900.0mm
Bt_w:
中空或夹层玻璃（双层）外侧玻璃厚度6.0mm
f2:
结构胶在永久荷载作用下的强度设计值,取0.01N/mm2
按JGJ102-2003的5.6.3-3条规定进行计算:
Cs_zk=1.35×（25.6×Bt_w）×（a×b）/（2000×（a+b）×f2）
=1.35×（25.6×Bt_w）×（800.0×900.0）/（2000×（800.0+900.0）×0.01）
=4.39mm取5mm
（4）硅酮结构密封胶的最大计算宽度:
9mm
2硅酮结构密封胶粘接厚度的计算
（1）水平风荷载作用下胶缝厚度的计算:
ts1:
风荷载作用下结构胶的粘结厚度
hg:
玻璃面板高度:
900.0mm
θ:
风荷载标准值作用下主体结构的楼层弹性层间位移角限值（rad）:
0.0010
ψ:
胶缝变位折减系数1.000
δ:
硅酮结构密封胶的变位承受能力，取对应于其受拉应力为0.14N/mm2时的伸长率:
12.0%
ts1=θ×hg×ψ/（δ2×（2+δ2））0.5
=0.0010×900.0×1.000/（0.120×（2+0.120））0.5
=1.8mm取2mm
（2）温度作用下胶缝厚度的计算:
us1:
在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量（mm）
ts2:
温度作用下结构胶的粘结厚度
玻璃板块最大边b:
900.0
Δt:
年温差:
取80℃
a1:
铝型材线膨胀系数，2.3×10-5
a2:
玻璃线膨胀系数，1×10-5
us1=b×Δt×（a1-a2）
=900.0×80×（2.3-1）×10-5
=0.9mm取1mm
ts2=us1/（（δ2（2+（δ2））0.5
=0.9/（（12.0%×（2+（12.0））0.5
=0.2mm取1mm
（3）硅酮结构密封胶的最大计算厚度:
2mm
按照规JGJ102-2003的5.6.1条规定:
硅酮结构密封胶的粘接厚度不应小于6mm
故取胶缝的计算厚度为:
6mm
3胶缝宽度和厚度推荐值
胶缝推荐宽度为:
9mm
胶缝推荐厚度为:
6mm
4选取的胶缝宽度和厚度
玻璃和铝框间胶缝选定宽度为:
20mm
玻璃和铝框间胶缝选定厚度为:
25mm
玻璃和玻璃间胶缝选定宽度为:
15mm
四、固定片（压板）计算
Wfg_
升级会员 