吊顶系统结构计算书.docx
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吊顶系统结构计算书
吊顶系统结构计算书
计算书
第一章、计算依据及说明
一、工程概况说明
工程名称：
***幕墙工程
工程所在地：
北京
工程所属建筑物地区类别：
C类地形
工程所在地区抗震设防烈度：
8度
工程所在地区地震设防分类：
标准设防类
工程基本风压：
0.00045N/mm²
工程基本雪压：
0.0004N/mm²
本计算书由——幕墙易云计算生成（目前唯一免费生成完整计算书计算软件）。
二、设计依据
1相关规范
1.1幕墙设计规范
序号
标准名称
标准编号
1
《铝合金结构设计规范》
GB50429-2007
2
《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-2003
3
《建筑幕墙》
GB/T21086-2007
4
《建筑幕墙工程技术规范》
DGJ08-56-2012
5
《小单元建筑幕墙》
JG/T216-2007
6
《金属与石材幕墙工程技术规范》
JGJ133-2001
7
《建筑瓷板装饰工程技术规程》
CECS:
101-1998
8
《建筑玻璃应用技术规程》
JGJ113-2015
9
《坡屋面工程技术规范》
GB50693-2011
10
《建筑用玻璃与金属护栏》
JG/T342-2012
11
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》
CECS127-2001
12
《建筑玻璃点支承装置》
JG/T138-2010
13
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》
JG139-2001
1.2建筑设计规范
序号
标准名称
标准编号
1
《钢结构设计规范》
GB50017-2003
2
《高层建筑混凝土结构技术规程》
JGJ3-2010
3
《地震震级的规定》
GB/T17740-1999
4
《工程抗震术语标准》
JGJ/T97-2011
5
《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013
6
《混凝土结构加固设计规范》
GB50367-2013
7
《混凝土结构设计规范》
GB50010-2010
8
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》
JG160-2004
9
《建筑防火封堵应用技术规程》
CECSY154：
2003
10
《建筑工程抗震设防分类标准》
GB50223-2008
11
《建筑结构荷载规范》
GB50009-2012
12
《建筑结构可靠度设计统一标准》
GB50068-2001
13
《建筑抗震设计规范》
GB50011-2010
14
《建筑设计防火规范》
GB50016-2014
15
《建筑物防雷设计规范》
GB50057-2010
16
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
GB50018-2002
17
《民用建筑设计通则》
GB50352-2005
18
《擦窗机》
GB19154-2003
19
《钢结构焊接规范》
GB50661-2011
20
《钢结构工程施工规范》
GB50755-2012
21
《建筑玻璃采光顶》
JG/T231-2007
1.3参考资料
《建筑结构静力计算手册》（第二版）
1.4土建图纸：
2基本计算公式
2.1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。
2.2风荷载计算：
幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》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：
当计算主要承重结构时
（GB50009-20128.1.1-1）
当计算围护结构时
（GB50009-20128.1.1-2）
式中：
——垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值（N/mm²）；
——高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.6.1条文说明中公式取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算：
其中g为峰值因子，取值2.5，α为地面粗糙度指数，
为10m高名义湍流度。
经简化得：
A类场地：
B类场地：
C类场地：
D类场地：
——风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.2.1条文说明中公式取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算：
A类场地：
B类场地：
C类场地：
D类场地：
——局部风压体形系数，按《建筑结构荷载规范》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：
外表面
1）正压区 按表8.3.1-1采用；
2）负压区
—对墙面， 取-1.0
—对墙角边， 取-1.4
内表面
1）封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2；
2）仅一面墙有主导洞口的建筑物：
—当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取
；
—当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取
；
—当开洞率大于0.30时，取
；
3）其它情况，应按开放式建筑物的
取值；
注：
1：
主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比；
2：
应取主导洞口对应位置的值；
计算非直接承受风荷载的维护构件风荷载时，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条，局部体形系数
可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：
1）当从属面积不大于1m²时，折减系数取1.0；
2）当从属面积大于或等于25m²时，对墙面折减系数取0.8，对局部体形系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其他屋面区域折减系数取1.0；
3）当从属面积大于1m²小于25m²时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体形系数可采用对数插值，即按下式计算局部体形系数：
——基本风压，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5给出的风压采用，但不得小于0.3N/mm²。
2.3地震作用计算：
式中：
——水平地震作用标准值
——动力放大系数,按5.0取定
——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。
——幕墙构件的自重（N/m²）
按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表5.1.4-1采用.
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:
括号内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。
简称甲类。
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。
简称乙类。
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
简称丙类。
4.适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。
一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
简称丁类。
2.4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：
b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
式中：
——荷载效应按基本组合的设计值；
——地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；
——构件强度设计值；
——结构构件重要性系数，应取不小于1.0；
——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：
——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；
——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
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：
2.无地震作用效应组合时，应按下式进行：
——作用效应组合的设计值；
——永久荷载效应标准值；
——风荷载效应标准值；
——地震作用效应标准值；
——永久荷载分项系数；
——风荷载分项系数；
——地震作用分项系数；
——风荷载的组合值系数；
——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
、
、
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
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
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
应取1.0，地震作用于的组合系数
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
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
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。
3材料性能
材料力学性能，主要参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003。
1）玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。
表5.2.1玻璃的强度设计值fg（N/mm²）
种类
厚度（mm）
大面
侧面
普通玻璃
5
28.0
19.5
浮法玻璃
5～12
28.0
19.5
15～19
24.0
17.0
≥20
20.0
14.0
钢化玻璃
5～12
84.0
58.8
15～19
72.0
50.4
≥20
59.0
41.3
2）铝合金型材的强度设计值应参考《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，按表4.3.4的规定采用。
表4.3.4铝合金型材的强度设计值fa（N/mm²）
铝合金牌号
状态
壁厚（mm）
强度设计值fa
抗拉、抗压
抗剪
局部承压
6061
T4
不区分
90
55
133.0
T6
不区分
200
115
199.0
6063
T5
不区分
90
55
120.0
T6
不区分
150
85
161.0
6063A
T5
≤10
135
75
150.0
＞10
125
70
141.5
T6
≤10
160
90
172.0
＞10
150
80
163.0
3）部分单层铝合板强度设计值应参考《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001。
按表5.3.2采用。
表5.3.2单层铝合金板强度设计值（N/mm²）
牌号
试样状态
厚度（mm）
抗拉强度fta1
抗剪强度fva1
2A11
T42
0.5～2.9
129.5
75.1
＞2.9～10.0
136.5
79.2
2A12
T42
0.5～2.9
171.5
99.5
＞2.9～10.0
185.5
107.6
7A04
T62
0.5～2.9
273.0
158.4
＞2.9～10.0
287.0
158.4
7A09
T62
0.5～2.9
273.0
158.4
＞2.9～10.0
287.0
166.5
4）热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定采用，也可按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.2.3采用。
表5.2.3热轧钢材的强度设计值fs（N/mm²）
钢材牌号
厚度或直径d（mm）
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
16＜d≤40
205
120
40＜d≤60
200
115
Q345
d≤16
310
180
400
16＜d≤35
295
170
35＜d≤50
265
155
注：
表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度。
5）冷弯薄壁型钢的钢材的强度设计值应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002的规定，可按表4.2.1采用。
表4.2.1冷成型薄壁型钢的强度设计值（N/mm²）
钢材牌号
抗拉、抗压、抗弯fts
抗剪fvs
端面承压（磨平顶紧）fcs
Q235
205
120
310
Q345
300
175
400
6）螺栓连接的强度设计值可参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表B.0.1-1。
表B.0.1-1螺栓连接的强度设计值（N/mm²）
类别
螺栓的性能等级、锚栓和构件钢材的牌号
普通螺栓
锚栓
高强度螺栓
C级螺栓
A、B级螺栓
承压型连接
抗拉
抗剪
承压
抗拉
抗剪
承压
抗拉
抗剪
抗拉
承压
ftb
fvb
fcb
ftb
fvb
fcb
ftb
ftb
fvb
fcb
普通螺栓
4.6、4.8级
170
140
-
-
-
-
-
-
-
-
5.6级
-
-
-
210
190
-
-
-
-
-
8.8级
-
-
-
400
320
-
-
-
-
-
锚栓
Q235钢
-
-
-
-
-
-
140
-
-
-
Q345钢
-
-
-
-
-
-
180
-
-
-
承压型连接高强度螺栓
8.8级
-
-
-
-
-
-
-
400
250
-
10.9级
-
-
-
-
-
-
-
500
310
-
构件
Q235钢
-
-
305
-
-
405
-
-
-
470
Q345钢
-
-
385
-
-
510
-
-
-
590
Q390钢
-
-
400
-
-
530
-
-
-
615
7）焊缝的强度设计值可参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表B.0.1-3。
表B.0.1-3焊缝的强度设计值（N/mm²）
焊接方法和焊条型号
构件钢材
对接焊缝
角焊缝
牌号
厚度或直径d（mm）
抗压fcw
抗拉和抗弯受拉ftw
抗剪fvw
抗拉、抗压、抗剪ffw
一、二级
三级
自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊
Q235钢
d≤16
215
215
185
125
160
16＜d≤40
205
205
175
120
160
40＜d≤60
200
200
170
115
160
自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊
Q345钢
d≤16
310
310
265
180
200
16＜d≤35
295
295
250
170
200
35＜d≤50
265
265
225
155
200
自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊
Q390钢
d≤16
350
350
300
205
220
16＜d≤35
335
335
285
190
220
35＜d≤50
315
315
270
180
220
自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊
Q420钢
d≤16
380
380
320
220
220
16＜d≤35
360
360
305
210
220
35＜d≤50
240
240
290
195
220
8）玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。
表5.2.8材料的弹性模量E（N/mm²）
材料
弹性模量E
玻璃
72000
铝合金
70000
钢、不锈钢
206000
消除应力的高强钢丝
205000
不锈钢绞线
120000～150000
高强钢绞线
195000
钢丝绳
80000～100000
注：
钢绞线弹性模量可按实测值采用。
9）玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。
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
10）玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。
表5.2.10材料的线膨胀系数α（1/℃）
材料
α
材料
α
玻璃
0.000008～0.00001
不锈钢板
0.000018
钢材
0.000012
混凝土
0.00001
铝材
0.0000235
砌砖体
0.000005
11）玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表5.3.1的规定采用。
表5.3.1材料的重力密度γg（kN/m³）
材料
γg
材料
γg
普通、夹层、钢化、半钢化玻璃
25.6
矿棉
1.2~1.5
钢材
78.5
岩棉
0.5~2.5
铝合金
28.0
玻璃棉
0.5~1.0
第二章、吊顶系统结构计算
一、吊顶结构荷载计算
1吊顶结构承受的水平风荷载计算
按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）附表E.5（全国各城市的雪压和风压值表）可知：
北京地区，按50年重现期，取基本风压值为：
该幕墙工程的计算标高为：
100m，地面粗糙度类别为：
C类地形类。
按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）可得：
阵风系数：
风压高度变化系数：
2荷载作用说明
金属板吊顶承受的荷载包括：
自重、风荷载。
1）自重：
包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重：
对于金属板吊顶结构，单位自重可近似取0.0004N/mm²
2）风荷载：
是垂直作用于吊顶表面的荷载，按GB50009采用；
对于吊顶结构，按《建筑结构荷载规范》风荷载体型系数取-2，因为一定范围内的负压对结构是有利的！
因此实际计算的时候还要考虑零风压的情况；
在计算风荷载时，同时参考JGJ255-2012《采光顶与金属屋面技术规程》5.3.1中规定，风荷载负压标准值不应小于0.001N/m²，正压标准值不应小于O.0005N/m²。
3风荷载标计算
1）标准值
对于吊顶结构来说，无需按从属面积折减，直接计算荷载即可：
——负风压情况下的风荷载标准值；
2）设计值
——负风压情况下的风荷载设计值；
——负风压情况下的风荷载标准值；
4恒载计算
——吊顶构件在不考虑风荷载作用情况下的自重荷载设计值（N/mm²）；
——吊顶结构平均自重取0.0004N/mm²；
——吊顶构件在考虑风荷载作用情况下的自重荷载设计值（N/mm²）；
5计算荷载组合
1）吊顶构件在不考虑风荷载作用情况下的荷载组合
——不考虑风荷载作用情况的荷载标准值（N/mm²）；
——不考虑风荷载作用情况的荷载设计值（N/mm²）；
在这种情况下仅取自重荷载，此外无其它荷载，因此：
2）吊顶构件在考虑风荷载作用情况下的荷载组合
——考虑风荷载作用情况的荷载标准值（N/mm²）；
——考虑风荷载作用情况的荷载设计值（N/mm²）；
在这种情况下取自重荷载及风荷载组合，因此：
6吊顶构件计算选用的荷载组合
对比
和
，可以看到有风荷载作用状态是结构的最不利情况，结构计算应该以此进行。
二、铝单板的选用与校核
1基本参数
（1）板块分格尺寸：
a×b=1000mm×1800mm；
（2）铝单板厚度：
t=2.5mm；
模型简图为：
2铝单板荷载计算
1）板块自重：
——板块单位面积自重（N/mm²）；
；
2）板块荷载组合：
根据龙骨部分计算得知结构中最危险的情况是：
有风荷载作用状态，该状态下金属板所受总荷载为：
——金属板所受荷载标准值（N/mm²）；
q——金属板所受荷载设计值（N/mm²）；
3A板的强度校核
校核依据：
（JGJ133-20015.4.3）
式中：
σ——板块在组合荷载作用下的板中最大应力设计值（N/mm²）；
m——铝单板弯矩系数，按边长比a/b查表，得m=0.0954；
q——作用在幕墙上的荷载组合设计值（N/mm²）；
a——铝单板分格的短边边长（mm）；
b——铝单板分格的长边边长（mm）；
η——铝单板的折减系数；
t——铝单板的厚度（mm）；
f——铝单板抗弯强度（N/mm²）；
首先按下面公式计算θ值：
（JGJ133-20015.4.3-3）
式中：
θ——计算参数；
——作用在板块上的荷载组合标准值（N/mm²）；
a——铝单板分格的短边长度（mm）；
E——铝单板的弹性模量（N/mm²）；
t——铝单板的厚度（mm）；
按系数θ，查表[JGJ133-2001]5.4.3，η=0.4；
板块强度不满足要求！
4A板的挠度校核
校核依据：
（JGJ102-20036.1.3-2）
式中：
df——铝单板挠度计算值（mm）；
η——铝单板挠
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