办公检测试验综合楼幕墙工程设计计算书.docx

办公检测试验综合楼幕墙工程设计计算书.docx

《办公检测试验综合楼幕墙工程设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《办公检测试验综合楼幕墙工程设计计算书.docx（71页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

办公检测试验综合楼幕墙工程设计计算书

办公检测试验综合楼幕墙

工程设计计算书

（一）规范、标准及幕墙承受荷载计算

11计算引用的规范、标准及资料

11.1幕墙设计规范：

《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

11.2建筑设计规范：

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2001

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004

《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004

《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》GB50223-2004

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006修订版）

《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修订版）

《建筑设计防火规范》GB50016-2006

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000修订版）

11.3铝材规范：

《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JC133-2000

《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-2004

《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2004

《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》GB5237.3-2004

《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB5237.4-2004

《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB5237.5-2004

《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-2004

《铝合金建筑型材》GB/T5237-2004

《铝及铝合金彩色喷涂层》YS/T431-2000

《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000

《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003

11.4玻璃规范：

《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002

《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002

《热反射玻璃》JC693-1998

《浮法玻璃》GB11614-1999

《钢化玻璃》GB/T9963-1998

《夹层玻璃》GB9962-1999

《中空玻璃》GB/T11944-2002

11.5钢材规范：

《不锈钢棒》GB/T1220-1992

《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》GB/T4239-1991

《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984

《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992

《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992

《不锈钢热扎钢带》GB/T5090-1985

《不锈钢丝》GB/T4240-93

《不锈钢丝绳》GB9944-88

《低合金钢焊条》GB/T5118-1995

《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994

《钢丝绳铝合金压制接头》GB6946-1993

《结构用无缝钢管》JBJ102

《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-1992

《碳钢焊条》GB/T5117-1995

《碳素结构钢》GB/T700-1988

《优质碳素结构钢》GB/T699-1999

11.6胶类及密封材料规范：

《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-1992

《玻璃幕墙接缝用密封胶》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

《硅酮建筑密封膏》GB/T14683-2003

《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003

《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001

《建筑窗用弹性密封剂》JC485-1992

《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005

《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005

《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005

《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003

《聚硫建筑密封胶》JC483-1992

《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-98

《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999

《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001

《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

《建筑结构静力计算手册》（第二版）

土建图纸

（二）全隐框玻璃幕墙设计计算书

21基本参数

21.1幕墙所在地区

某地区；

21.2地面粗糙度分类等级

幕墙属于外围护构件，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B类地形考虑。

21.3抗震设防

按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：

1.特殊设防类：

指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；

2.重点设防类：

指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；

3.标准设防类：

指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；

4.适度设防类：

指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；

在维护结构抗震设计计算中：

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，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，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；

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；

4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；

根据国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-20012008版），某地区地震基本烈度为：

7度，地震动峰值加速度为0.1g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：

αmax=0.08；

22幕墙承受荷载计算

22.1风荷载标准值的计算方法

幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范（GB50009-20012006年版）计算：

wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]

上式中：

wk：

作用在幕墙上的风荷载标准值（MPa）；

Z：

计算点标高：

30.1m；

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B类地形，30.1m高度处瞬时风压的阵风系数：

βgz=0.89×（1+2×（0.5（Z/10）-0.16））=1.6361

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B类地形，30.1m高度处风压高度变化系数：

μz=1.000×（Z/10）0.32=1.4228

μs1：

局部风压体型系数；

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）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μs1：

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、内表面

对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。

本计算点为大面位置。

按JGJ102-2003第5.3.2条文说明：

风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口附近、边角部位较大。

根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域风吸力系数可取-1.8，其余墙面可考虑-1.0，由于维护结构有开启的可能，所以还应考虑室内压-0.2。

对无开启的结构，《建筑结构荷载规范》条文说明第7.3.3条指出“对封闭建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙，以及机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压，参照国外规范，大多取±（0.2-0.25）的压力系数，现取±0.2”。

即不论有无开启扇，均要考虑内表面的局部体型系数。

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，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，某地区取0.0003MPa；

22.2计算支撑结构时的风荷载标准值

计算支撑结构时的构件从属面积：

A=1.01×3.45=3.4845m2

LogA=0.542

μs1（A）=μs1

（1）+[μs1（10）-μs1

（1）]logA

=0.892

μs1=0.892+0.2

=1.092

wk=βgzμzμs1w0

=1.6361×1.4228×1.092×0.0003

=0.000763MPa因为wk<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.

22.3计算面板材料时的风荷载标准值

计算面板材料时的构件从属面积：

A=1.01×2.05=2.0705m2

LogA=0.316

μs1（A）=μs1

（1）+[μs1（10）-μs1

（1）]logA

=0.937

μs1=0.937+0.2

=1.137

wk=βgzμzμs1w0

=1.6361×1.4228×1.137×0.0003

=0.000794MPa因为wk<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.

22.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

qEAk：

垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）；

βE：

动力放大系数,取5.0；

αmax：

水平地震影响系数最大值，取0.08；

Gk：

幕墙构件的重力荷载标准值（N）；

A：

幕墙构件的面积（mm2）；

22.5作用效应组合

荷载和作用效应按下式进行组合：

S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]

上式中：

S：

作用效应组合的设计值；

SGk：

重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；

Swk、SEk：

分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；

γG、γw、γE：

各效应的分项系数；

ψw、ψE：

分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。

上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下：

进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：

重力荷载：

γG：

1.2；

风荷载：

γw：

1.4；

地震作用：

γE：

1.3；

进行挠度计算时；

重力荷载：

γG：

1.0；

风荷载：

γw：

1.0；

地震作用：

可不做组合考虑；

上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；

地震作用的组合系数ψE为0.5；

23幕墙立柱计算

基本参数：

1：

计算点标高：

30.1m；

2：

力学模型：

单跨简支梁；

3：

立柱跨度：

L=3450mm；

4：

立柱左分格宽：

1010mm；立柱右分格宽：

1010mm；

5：

立柱计算间距：

B=1010mm；

6：

板块配置：

中空玻璃6+6mm；

7：

立柱材质：

6063-T5；

8：

安装方式：

偏心受拉；

本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

23.1立柱型材选材计算

（1）风荷载作用的线荷载集度（按矩形分布）：

qwk：

风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）；

wk：

风荷载标准值（MPa）；

B：

幕墙立柱计算间距（mm）；

qwk=wkB

=0.001×1010

=1.01N/mm

qw：

风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；

qw=1.4qwk

=1.4×1.01

=1.414N/mm

（2）水平地震作用线荷载集度（按矩形分布）：

qEAk：

垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）；

βE：

动力放大系数，取5.0；

αmax：

水平地震影响系数最大值，取0.08；

Gk：

幕墙构件的重力荷载标准值（N），（含面板和框架）；

A：

幕墙构件的面积（mm2）；

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

=5.0×0.08×0.0005

=0.0002MPa

qEk：

水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；

B：

幕墙立柱计算间距（mm）；

qEk=qEAkB

=0.0002×1010

=0.202N/mm

qE：

水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；

qE=1.3qEk

=1.3×0.202

=0.263N/mm

（3）幕墙受荷载集度组合：

用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：

……5.4.1[JGJ102-2003]

q=qw+0.5qE

=1.414+0.5×0.263

=1.545N/mm

用于挠度计算时，采用Sw标准值：

……5.4.1[JGJ102-2003]

qk=qwk

=1.01N/mm

（4）立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值：

Mx：

弯矩组合设计值（N·mm）；

Mw：

风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值（N·mm）；

ME：

地震作用下立柱产生的弯矩设计值（N·mm）；

L：

立柱跨度（mm）；

采用Sw+0.5SE组合：

Mw=qwL2/8

ME=qEL2/8

Mx=Mw+0.5ME

=qL2/8

=1.545×34502/8

=2298670.312N·mm

23.2确定材料的截面参数

（1）立柱抵抗矩预选值计算：

Wnx：

立柱净截面抵抗矩预选值（mm3）；

Mx：

弯矩组合设计值（N·mm）；

γ：

塑性发展系数：

对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；

对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，取1.00；

fa：

型材抗弯强度设计值（MPa），对6063-T5取85.5MPa；

Wnx=Mx/γfa

=2298670.312/1.00/90

=25540.781mm3

（2）立柱惯性矩预选值计算：

qk：

风荷载线荷载集度标准值（N/mm）；

E：

型材的弹性模量（MPa），对6063-T5取70000MPa；

Ixmin：

材料需满足的绕X轴最小惯性矩（mm4）；

L：

计算跨度（mm）；

df,lim：

按规范要求，立柱的挠度限值（mm）；

df,lim=5qkL4/384EIxmin

L/180=3450/180=19.167mm

按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：

当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm；

当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；

对本例取：

df,lim=19.167mm

Ixmin=5qkL4/384Edf,lim

=5×1.01×34504/384/70000/19.167

=1388622.99mm4

23.3选用立柱型材的截面特性

按上一项计算结果选用型材号：

SX-14505

型材的抗弯强度设计值：

fa=85.5MPa

型材的抗剪强度设计值：

τa=55MPa

型材弹性模量：

E=70000MPa

绕X轴惯性矩：

Ix=1723170mm4

绕Y轴惯性矩：

Iy=616750mm4

绕X轴净截面抵抗矩：

Wnx1=29907mm3

绕X轴净截面抵抗矩：

Wnx2=32895mm3

型材净截面面积：

An=1037.75mm2

型材线密度：

γg=0.028019N/mm

型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：

t=6mm

型材受力面对中性轴的面积矩：

Sx=19050mm3

塑性发展系数：

γ=1.00

23.4立柱的抗弯强度计算

（1）立柱轴向拉力设计值：

Nk：

立柱轴向拉力标准值（N）；

qGAk：

幕墙单位面积的自重标准值（MPa）；

A：

立柱单元的面积（mm2）；

B：

幕墙立柱计算间距（mm）；

L：

立柱跨度（mm）；

Nk=qGAkA

=qGAkBL

=0.0005×1010×3450

=1742.25N

N：

立柱轴向拉力设计值（N）；

N=1.2Nk

=1.2×1742.25

=2090.7N

（2）抗弯强度校核：

按单跨简支梁（受拉）立柱抗弯强度公式，应满足：

N/An+Mx/γWnx≤fa……6.3.7[JGJ102-2003]

上式中：

N：

立柱轴力设计值（N）；

Mx：

立柱弯矩设计值（N·mm）；

An：

立柱净截面面积（mm2）；

Wnx：

在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；

γx：

塑性发展系数：

对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；

对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，取1.00；

fa：

型材的抗弯强度设计值，取85.5MPa；

则：

N/An+Mx/γWnx=2090.7/1037.75+2298670.312/1.00/29907

=78.875MPa≤85.5MPa

立柱抗弯强度满足要求。

23.5立柱的挠度计算

因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：

实际选用的型材惯性矩为：

Ix=1723170mm4

预选值为：

Ixmin=1388622.99mm4

实际挠度计算值为：

df=5qkL4/384EIx

=5×1.01×34504/384/70000/1723170

=15.446mm

而df,lim=19.167mm

所以，立柱挠度满足规范要求。

24幕墙横梁计算

基本参数：

1：

计算点标高：

30.1m；

2：

横梁跨度：

B=1010mm；

3：

横梁上分格高：

1650mm；横梁下分格高：

2050mm；

4：

横梁计算间距：

H=1850mm；

5：

力学模型：

三角荷载简支梁；

6：

板块配置：

中空玻璃6+6mm；

7：

横梁材质：

6063-T5；

因为B≤H，所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

24.1横梁型材选材计算

（1）横梁在风荷载作用下的线荷载集度（按三角形分布）：

qwk：

风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）；

wk：

风荷载标准值（MPa）；

B：

横梁跨度（mm）；

qwk=wkB

=0.001×1010

=1.01N/mm

qw：

风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；

qw=1.4qwk

=1.4×1.01

=1.414N/mm

（2）垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度（按三角形分布）：

qEAk：

垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（MPa）；

βE：

动力放大系数，取5.0；

αmax：

水平地震影响系数最大值，取0.08；

Gk：

幕墙构件的重力荷载标准值（N），（主要指面板组件）；

A：

幕墙平面面积（mm2）；

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

=5.0×0.08×0.0004

=0.00016MPa

qEk：

横梁受水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；

B：

横梁跨度（mm）；

qEk=qEAkB

=0.00016×1010

=0.162N/mm

qE：

横梁受水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；

qE=1.3qEk

=1.3×0.162

=0.211N/mm

（3）幕墙横梁受荷载集度组合：

用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：

……5.4.1[JGJ102-2003]

q=qw+0.5qE

=1.414+0.5×0.211

=1.519N/mm

用于挠度计算时，采用Sw标准值：

……5.4.1[JGJ102-2003]

qk=qwk

=1.01N/mm

（4）横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值（按三角形分布）：

My：

横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值（N·mm）；

Mw：

风荷载作用下横梁产生的弯矩（N·mm）；

ME：

地震作用下横梁产生的弯矩（N·mm）；

B：

横梁跨度（mm）；

Mw=qwB2/12

ME=qEB2/12

采用Sw+0.5SE组合：

My=Mw+0.5ME

=qB2/12

=1.519×10102/12

=129127.658N·mm

（5）横梁在自重荷载作用下的弯矩值（按矩形分布）：

Gk：

横梁自重线荷载标准值（N/mm）；

H1：

横梁自重荷载作用高度（mm），对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高；

Gk=0.0004×