明框玻璃幕墙立柱计算.docx
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明框玻璃幕墙立柱计算
设计:
明框玻璃幕墙
设计计算书
校核：
审核：
批准：
1计算引用的规、标准及资料1
1.1幕墙设计规：
1
1.2建筑设计规：
1
1.3玻璃规：
2
1.4铝材规：
2
1.5钢材规：
3
1.6门窗及五金件规：
3
1.7胶类及密封材料规：
5
1.8相关物理性能等级测试方法：
5
1.9《实用建筑结构静力计算手册》6
1.10土建图纸6
2基本参数6
2.1工程概况6
2.2地面粗糙程度分类：
6
2.3抗震烈度：
6
3玻璃幕墙承受荷载计算6
3.1玻璃幕墙承受的水平风荷载计算：
6
3.1.1水平风荷载标准值计算：
6
3.1.2水平风荷载设计值计算：
8
3.2垂直于玻璃平面的分布水平地震作用计算：
8
3.2.1垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值计算：
8
3.2.2垂直于玻璃平面的分布水平地震设计值计算：
8
3.3作用效用组合：
8
4幕墙立柱计算9
4.1立柱荷载计算：
10
4.2立柱的力计算：
11
4.3选用的立柱材料的截面特性：
12
4.4立柱的截面校核：
13
4.4.1立柱的荷载分配：
13
4.4.2立柱的抗弯强度校核：
13
4.4.3立柱的抗剪强度校核：
14
4.4.4立柱的挠度校核：
14
6玻璃面板计算15
6.1基本参数：
15
6.2风荷载标准值计算16
6.3玻璃面板强度及挠度校核16
6.2.1外片玻璃的强度及挠度校核17
6.2.2片玻璃的强度及挠度校核20
7连接计算22
7.1角码与立柱的连接：
22
7.1.1连接处螺栓强度计算：
22
7.1.2角码壁抗承压能力计算：
22
7.2立柱与主体的连接：
23
7.2.1连接处螺栓强度计算：
23
7.2.2钢角码壁抗承压能力计算：
23
7.2.3立柱型材抗承压能力计算：
24
玻璃幕墙设计计算书
1计算引用的规、标准及资料
1.1幕墙设计规：
《铝合金结构设计规》《玻璃幕墙工程技术规》《点支式玻璃幕墙工程技术规程》《点支式玻璃幕墙支撑装置》《吊挂式玻璃幕墙支撑装置》《建筑玻璃应用技术规程《建筑幕墙》1.2建筑设计规：
《钢结构设计规》《钢结构防火涂料》《高层民用建筑钢结构技术规》《高层建筑混凝土结构技术规程》《高层民用建筑设计防火规》《高处作业吊篮》《地震震级的规定》《工程抗震术语标准》《建筑工程抗震设防分类标准》《建筑结构荷载规》《建筑结构可靠度设计统一标准》《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规》《公共建筑节能标准》《混凝土结构后锚固技术规程》《混凝土结构结构设计规》
GB50429-2007
JGJ102-2003
CECS127-2001
JG138-2001
JG139-2001
JGJ113-2003
GB/T21086-2007
GB50017-2003
GB14907-2002
JGJ99-98
JGJ3-2002
GB50045-95（2005年版）
GB19155-2003
GB/17740-1999
JGJ/T97-95
GB50223-2004
GB50009-2001（2006年版）
GB50068-2001
GB50223-004
GB50011-2001
GB50189-2005
JGJ145-2004
GB50010-2002
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》《既有居住建筑节能改造技术规程》《建筑表面用有机硅防水剂》《建筑防火封堵应用技术规程》
JG160-2004
JGJ129-2004
JC/T902-2002
CECS154：
2003
建筑钢结构焊接技术规程》建筑隔声评价标准》建筑设计防火规》冷弯薄壁型钢结构设计规》民用建筑隔声设计规》民用建筑热工设计规》
JGJ81-2002
GB/T50121-2005
GB50016-2006
GB50018-2002
GBJ118-88
GB50176-93
夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001
夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ175-2003
民用建筑设计通则》GB50352-2005
GB11614-1999
GB/T9962-1999
第2部分：
钢化玻璃》GB15763.2-2005
1.3玻璃规：
《镀膜玻璃》《防弹玻璃》《浮法玻璃》《夹层玻璃》《建筑用安全玻璃《建筑用安全玻璃防火玻璃》《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》《普通平板玻璃》《热弯玻璃》《压花玻璃》《中空玻璃》《着色玻璃》
1.4铝材规：
《变形铝及铝合金化学成份》
GB/T18915.1-2002
GB17840-1999
GB15763.1-2001
GB17841-1999
GB4871-1995
JC/T915-2003
JC/T511-2002
GB/T11944-2002
GB/T18701-2002
GB/T3190-1996
JG/T175-2005
JGJ133-2000
GB5237.1-2004
GB5237.2-2004
GB5237.3-2004
GB5237.4-2004
GB5237.5-2004
GB5237.6-2004
YS/T431-2000
铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》
YS/T459-2003
1.5钢材规：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》
JG/T178-2005
《高耐候结构钢》
GB/T4171-2000
《高碳铬不锈钢丝》
YB/T096-1997
《焊接结构用耐候钢》
GB/T4172-2000
《合金结构钢》
GB/T3077-1999
《结构用无缝钢管》
JBJ102
金属覆盖层钢铁制品热渡锌层技术要求》GB/T13912-2002
《冷拔异形钢管》
GB/T3094-2000
《碳钢焊条》
GB/T5117-1999
《碳素结构钢》
GB/T700-2006
碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989
碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007
《优质碳素结构钢》
GB/T699-1999
《高耐候结构钢》
GB/T4171-2000
《不锈钢棒》
GB/T1220-2007
《不锈钢和耐热钢冷轧钢带》
GB/T4239-1991
《不锈钢冷加工钢棒》
GB/T4226-1984
《不锈钢冷轧钢板及钢带》
GB/T3280-2007
《不锈钢丝》
GB/T4240-93
《建筑用不锈钢绞线》
JG/T200-2007
1.6门窗及五金件规：
《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》紧固件术语盲铆钉》铝合金窗》
铝合金门》
GB/T3098.5-2000
GB/T3099-2004
GB/T8479-2003
GB/T8478-2003
螺纹紧固件应力截面积和承载面积》
GB/T16823.1-1997
传动机构用执手》旋压执手》合页（铰链）》
紧固件机械性能自攻螺钉》紧固件术语盲铆钉》地弹簧》
铝合金门插锁》平开铝合金窗把手》铝合金撑挡》铝合金窗不锈钢滑撑》铝合金门窗拉手》铝合金门锁》铝合金窗锁》推拉铝合金门用滑轮》外装门锁》弹子插芯门锁》叶片门锁》球型门锁》铜合金铸件》锌合压铸件》铝合金压铸件》铸件尺寸公差与机械加工余量》建筑门窗五金件插销》建筑门窗五金件建筑门窗五金件建筑门窗五金件
GB/T3098.5-2000
GB/T3099-2004
QB/T3884-1999
QB/T3885-1999
QB/T3886-1999
QB/T3887-1999
QB/T3888-1999
QB/T3889-1999
QB/T3901-1999
QB/T3900-1999
QB/T3902-1999
QB/T2473-2000
GB/T2474-2000
QB/T2475-2000
QB/T2476-2000
GB/T13819-1992
GB/T13821-1992
GB/T15114-1994
QB/T6414-1999
JG214-2007
JG124-2007
JG213-2007
JG125-2007
JG127-2007
QB/T6414-1999
JG129-2007
JG215-2007
JG128-2007
JG212-2007
JG130-2007
《建筑门窗平开下悬五金系统》
JG168-2004
《钢塑共挤门窗》
JG207-2007
1.7胶类及密封材料规：
《丙烯酸酯建筑密封膏》
JC484-2006
《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
《工业用橡胶板》
GB/T5574-1994
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》
JC/T884-2001
《干挂石材幕墙用环氧胶粘结剂》
JC887-2001
《混凝土建筑接缝用密封胶》
JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》
JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》
GB/T13477.1〜20-2002
《建筑用防霉密封胶》
JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》
GB16776-2005
《聚氨酯建筑密封胶》
JC/T482-2003
《修补用天然橡胶胶粘剂》
HG/T3318-2002
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》
GB/T11835-2007
硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999
橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》GB/T531-1999
《修补用天然橡胶粘结剂》
HG/T3318-2002
《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
1.8相关物理性能等级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》
JGJ/T139-2001
玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《采暖居住建筑节能检验标准》
JGJ132-2001
建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》
GB/T18575-2001
《建筑幕墙平面变形性能检测方法》
GB/T18250-2000
《建筑外窗保温性能分级及检测方法》
GB/T8484-2002
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》
GB/T11976-2002
《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》
GB/T7106-2002
《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》
GB/T8485-2002
《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
《建筑装饰装修工程施工质量验收规》GB50210-2001
1.9《实用建筑结构静力计算手册》
1.10土建图纸
2基本参数
2.1工程概况
工程名称：
工程地点：
工程标高：
10.2m
建筑物使用年限：
50年
2.2地面粗糙程度分类：
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规》（GB5009-2001）
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。
依据上面分类标准，本工程为C类地形
2.3抗震烈度：
由国家规《建筑抗震设计规》（GB50011-2001）知：
地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为：
0.05g，水平地震影响系数最大值为：
amax=0.04
3玻璃幕墙承受荷载计算
3.1玻璃幕墙承受的水平风荷载计算：
3.1.1水平风荷载标准值计算：
按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规》（JGJ102-2003），玻璃幕墙风荷载标准值按下
式计算，并且不小于1.0X10-3MPa
Wk=场z.z.S.Wo
式中Wk——风荷载标准值（MPa）；
鬻一一阵风系数；
声一一风压高度变化系数；
e――风荷载体型系数；
Wo——基本风压（MPa）。
该幕墙工程的计算标高为：
10.2m，地面粗糙度类别为：
C类。
按现行国家标准《建
筑结构荷载规》（GB50009-2001（2006版））表7.5.1由插值法可得阵风系数：
卩gz=1.991。
按现行国家标准《建筑结构荷载规》（GB50009-2001（2006版））表7.2.1由插值法可得风压高度变化系数：
ez=.736。
按现行国家标准按按《建筑结构荷载规》（GB50009-2001（2006版））第7.3.3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：
一、外表面
1.正压区按表7.3.1采用；
2.负压区
――对墙面，取-1.0；
――对墙角边，取-1.8；
二、表面
对封闭式建筑物、按外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卩s1
（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大于或等于10m2时，局部风压体型系数卩s1（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，局部风压体型系数卩s1（A）可按面积的
对数线性插值，即
es1（A）=se1
（1）+[s1（1e0）-es1
（1）]logA
计算面板材料时的构件从属面积：
A=axb=5.1x1.4=7.14m2
logA=.854
由上述规定将A,logA代入公式可得：
卩s1=.829由此可得，该幕墙结构的风荷载体型系数为：
es=es1+0.2=1.029
按现行国家标准《建筑结构荷载规》（GB50009-2001（2006版））附表D.4（全国各城市
的雪压和风压值表）可知：
地区，按50年重现期，取基本风压值为：
Wo=.451x0-3MPa
由上述公式可得作用在幕墙上的风荷载标准值为：
Wk=©z.@s.Wo
=1.991.x7361x.029.x45
=.6791x0-3MPa
按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规》（JGJ102-2003）,玻璃幕墙风荷载标准值不小于
1.0X10-3MPa因此，取水平风荷载标准值为：
Wk=1.01Q-3MPa
3.1.2水平风荷载设计值计算：
作用于幕墙上的风荷载设计值为：
W=Y・Wk
甲一一风荷载分项系数
按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规》（JGJ1Q2-2QQ3）第542条取风荷载分项系数为：
1.4；
W——作用在幕墙上的风荷载设计值
因此，作用在幕墙上的风荷载设计值为：
-3-3
W=1.4X1X1Q-3=1.4X1Q-3MPa
3.2垂直于玻璃平面的分布水平地震作用计算：
3.2.1垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值计算：
按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规》（JGJ1Q2-2QQ3）第5.3.4条，垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值可按下式计算：
qEk=慎max.Gk
式中qEk——垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值（MPa）；
伍一一动力放大系数，可取5.Q;
amax――水平地震影响系数最大值，按表5.3.4采用，本工程取值为：
.04；
Gk——玻璃幕墙构件（仅包括玻璃面板）的重力荷载标准值（kN）；
A――玻璃幕墙平面面积（m2）。
3.2.2垂直于玻璃平面的分布水平地震设计值计算：
垂直于玻璃平面的分布水平地震设计值为：
qE=E-qEk
乍一一水平地震作用分项系数；
按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规》（JGJ1Q2-2QQ3）第5.4.2条取地震作用项系数为：
1.3；
qE――水平地震作用设计值（MPa）。
3.3作用效用组合：
幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效用应按下式进行组合：
S=GSGk+加甲Swk+i|E"^SEk
式中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；
Y――永久荷载分项系数；
Y――风荷载分项系数；
Y――地震作用分项系数；
风荷载的组合值系数；
恢一一地震作用的组合值系数。
按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规》（JGJ102-2003）第542条上式中的分项系数
及组合值系数的取值分别如下：
进行幕墙构件的承载力设计时：
重力荷载分项系数：
YG=1.2；
风荷载分项系数：
丫w=1.4；
地震作用分项系数：
ye=1.3；
进行挠度计算时分项系数取值：
重力荷载分项系数：
YG=1；
风荷载分项系数：
丫w=1；
地震作用分项系数：
可不做组合考虑；
4幕墙立柱计算
基本参数：
1.计算点标高：
10.2m
2.力学模型：
简支梁
3.立柱跨度为：
L=5100mm
4.立柱左分格宽度：
B仁1400mm;立柱右分格宽度：
B2=1400mm；
5.立柱的计算宽度为：
B=1400mm
6.板块配置：
玻璃的厚度为：
12mm
本处幕墙立柱的计算模型如下图所示：
立柱的模型简图一一简支梁
4.1立柱荷载计算:
（1）风荷载作用的线荷载集度（按矩形分布）：
风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）
qwk=Wk・B
式中：
qwk——风荷载标准值（MPa）
B幕墙立柱计算间距（mm），取值为：
B=1400mm
qwk=Wk.B=1W-3X1400=1.400N/mm
风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）
qw=qwk.y=1.400W4=1.960N/mm
（2）水平地震作用线荷载集度（按矩形分布）：
垂直于面板平面的分布水平地震作用标准值
按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规》（JGJ102-2003）第5.3.4条，垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值可按下式计算：
qEAk=血max.GAk
式中qEAk垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）
伍一一动力放大系数，可取5.0;
amax――水平地震影响系数最大值，按表5.3.4采用，本工程取值为：
.04；
GAk
玻璃幕墙构件（含面板和框架）的重力荷载标准值（MPa）
本工程取值为：
0.457X10-3MPa
则:
qEAk=虚.max.GAk=5.0X4X00457=.09110-XMPa
水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）:
qEk=qEAk.B=.0911X3X1400=0.127N/mm
水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）
qE=qEk.y=0.127X3=0.167N/mm
（3）幕墙所受荷载线集度组合设计值：
依据相关规及设计资料，进行幕墙构件的承载力计算时，作用于幕墙上的风荷载和地震
作用的组合系数分别如下：
风荷载组合系数：
2w=1
地震作用组合系数：
2e=.5
幕墙所受荷载线集度组合设计值（N/mm:
q=2.qw+2.qE=1X.960+.50.167=2.043N/mm
4.2立柱的力计算：
（1）受力最不利处立柱承受的轴向拉力设计值
N=Ga.L.B
式中：
N――立柱轴向拉力设计值（N）;
MPa）
Ga——玻璃幕墙构件（含面板和框架）的重力荷载标准值（
Ga=Y.GAk=1.20X57X-3=0.5491X3MPa
L立柱跨度（mm）;
B幕墙立柱计算间距（mm）;
N=Ga.L.B=0.5491X3X5100X400=3917.29N
（2）立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值
2
=6642303.75N.mm
2.043X1002
8
立柱在水平方向荷载作用下的弯矩图如下图所示:
立柱弯矩图
（3）立柱在组合荷载作用下的剪力设计值
=5209.65N
qL2.0435100
立柱在水平方向荷载作用下的剪力图如下图所示:
立柱剪力图
4.3选用的立柱材料的截面特性：
截面采用钢铝组合截面形式，所选截面特性分别如下：
所选铝材型号为6063-T5
铝材的抗弯强度设计值：
fa=85.5MPa
铝材的抗剪强度设计值：
ta=49.6MPa
铝材的弹性模量：
E=70000MPa
铝材绕X轴的惯性矩：
lx=4066722mm4
铝材绕Y轴的惯性矩：
ly=782952.9mm4
铝材绕X轴的净截面抵抗矩：
Wnxi=49170mm3
铝材绕X轴的净截面抵抗矩：
Wnx2=49415.1mm3
铝材净截面面积：
An=1372.5mm2
铝材截面垂直于X轴腹板的截面总厚度：
t=6mm
铝材受力面对中性轴的面积矩：
S=33407.3mm3
所选钢材型号为Q235（d<16）
钢材的抗弯强度设计值：
fa=215MPa
钢材的抗剪强度设计值：
ta=125MPa
钢材的弹性模量：
E1=206000MPa
钢材绕X轴的惯性矩：
Ix=1767672mm4
钢材绕Y轴的惯性矩：
Iy=440752mm4
钢材绕X轴的净截面抵抗矩：
Wix1=29461.2mm3
钢材绕X轴的净截面抵抗矩：
Wix2=29461.2mm3
钢材净截面面积：
An=984mm2
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