设计计算书.docx
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设计计算书
第一章工程概况
一、工程名称：
君隆广场3号楼幕墙工程
二、工程地点：
天津市和平区南开路与河北路交口
三、工程规模：
总建筑面积29998平方米，高度110米，地上五-二十层。
四、幕墙形式：
玻璃幕墙，铝板幕墙，石材幕墙，钢结构玻璃幕墙屋面。
五、建设单位：
天津北方人才港股份有限公司
六、建筑设计单位：
天津市建筑设计院
七、工程范围：
A玻璃幕墙
B石材幕墙
C铝板幕墙
D钢结构玻璃幕墙屋面
第二章设计依据及采用规范
一、设计基本参数
1天津市50年一遇基本风压：
0.50kN/m2
2天津市50年一遇基本雪压：
0.40kN/m2
3地面粗糙度类别：
C类
4地震设防烈度：
7度
5建筑耐久年限：
50年
5年温差变化：
80。
C
6建筑耐火等级：
一级
二、本结构计算过程均遵循如下规范及标准
1业主提供的工程招标文件
2业主提供的工程招标建筑结构设计图纸
3业主提供的工程招标答疑
4计算采用软件：
ANSYS8.0有限元计算软件、
CADPM2004幕墙计算软件
5设计应遵循的标准及规范：
A、幕墙工程技术规范
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
《建筑幕墙》JG3035-1996
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《金属、石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
《玻璃幕墙工程质量验收标准》JGJ/139-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《铝合金门》GB/T8478-2003
《铝合金窗》GB/T8479-2003
《铝合金门窗设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2002
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2003
B、建筑幕墙性能检测方法
《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94
《建筑幕墙空气渗透性能检测方法》GB/T15226-94
《建筑幕墙风压变形性能检测方法》GB/T15227-94
《建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法》GB/T15228-94
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001
《建筑外窗抗风压变形性能分级及检测方法》GB/T7106-2002
《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
《建筑外窗空气声隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2002
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002
C、建筑设计规范
《民用建筑设计通则》JGJ37-87
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001）版
《建筑防雷设计规范》GB50057-94（2000版）
《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-93
D、材料标准
a.铝材规范
《变形铝及铝合金牌号表示方法》GB/T16474-1996
《变形铝及铝合金状态代号》GB/T16475-1996
《变形铝及铝合金化学成分》GB/T3190-1996
《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000
《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2000
《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2000
《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997
《铝幕墙板板基》YS/T429.1-2000
《铝幕墙板氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》GB/T133-2000
《铝及铝合金阳极氧化、阳极氧化膜的总规范》GB8013-87
《工业用铝及铝合金热挤压型材》GB/6892-2000
《铝塑复合板》GB/T17748-1999
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000
b.玻璃规范
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
《建筑用安全玻璃》GB15763-2001
《普通平板玻璃》GB4871-85
《钢化玻璃》GB/T9963-1999
《浮法玻璃》GB11614-1999
《夹层玻璃》GB9962-1999
《中空玻璃》GB11944-2002
《幕墙用钢化与半钢化玻璃》GB/T17841-1999
《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000
c.钢材规范
《碳素结构钢》GB700-88
《优质碳素结构钢》GB/T669-1999
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2002
《高耐候结构钢》GB/T4171-2000
《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226
《不锈钢热轧钢板》GB/T4237-92
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226
《不锈钢冷轧钢板》GB/T3289-92
《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499-1998
《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013-91
《低碳钢热轧圆盘条》GB/701-1997
《冷轧带肋钢筋》GB13788-2000
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《钢结构工程质量检验评定标准》GB50211-2001
《镀锌钢板（带）镀层重量测定方法》GB/T1839
d.胶类规范
《建筑结构硅酮密封胶》GB/T16776-2005
《硅酮建筑密封胶》GB/T14683-2003
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-2001
《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-2001
《建筑幕墙窗用弹性密封剂》JC485-92
《聚硫建筑用密封胶》JC483-92
《聚氨酯建筑密封胶》JC482-2003
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003
e.石材规范
《天然石材统一编号》GB/T17670-1999
《天然饰面石材术语》GB/T13890-92
《天然板石》GB/T18600-2001
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001
《天然大理石建筑板材》JC/T79-2001
《天然饰面板材试验方法》GB/T9966-2001
《天然花岗石荒料》GB/T204-2001
《天然大理石荒料》JC/T202-2001
《干挂天然花岗石建筑板材及其不锈钢配件》JC830-1998
《建筑材料放射性核素限量》GB/T6566-2001
f.紧固件规范
《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
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-2000
《紧固件公差螺栓、螺钉和螺母》GB/T3103.1-2002
《抽芯铆钉技术条件》GB12619-90
《紧固件机构性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004
《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉11级》GB/T12615.1-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉30级》GB/T12615.2-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉06级》GB/T12615.3-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉51级》GB/T12615.4-2004
《封闭型沉头抽芯铆钉11级》GB/T12616.1-2004
E、其它规范
《建筑密封材料试验方法》GB/T13477-2002
《建筑施工高处作业安全技术规范》JG80-91
《建筑内部装饰装修设计防火规范》GB50222-95
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88
《金属和其它无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金》GB/T9793-1997
《建筑门窗扇开关方向及开关标准》GB58285-1986
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-1988
《绝热用岩棉矿棉及其制品》GB/T11835-98
《高处作业吊蓝》GB/T19155-2003
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2005
《建筑门窗扇开关方向及开关标准》GB58285-1986
《工程网络计划技术规程》JGJ/T121-99
第三章结构设计理论
结构设计和计算时均遵守如下理论及相应的计算方法:
3.1玻璃幕墙等均按围护结构设计，其主要杆件悬挂在主体结构上，层与层之间设置竖向伸缩缝，以适应主体钢结构的位移及变形。
3.2玻璃幕墙等构件及连接件均具有承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，均采用螺栓连接。
3.3幕墙抗震设计均按7度设防，并遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不脱落。
3.4幕墙构件在重力荷载﹑风荷载﹑雪荷载、地震作用﹑温度作用和主体结构位移影响下均具有安全性。
3.5幕墙构件内力采用弹性方法计算，其截面最大应力设计值应不超过材料的强度设计值：
≤
式中：
——荷载和作用产生的截面最大应力设计值
——材料强度设计值
3.6进行幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，荷载和作用的分项系数按下列数值采用：
重力荷载：
:
1.2
风荷载：
:
1.4
地震作用：
:
1.3
温度作用：
:
1.2
3.7幕墙构件进行位移和挠度计算时，荷载和作用分项系数按下列数据取值：
重力荷载：
:
1.0
风荷载：
:
1.0
地震作用：
:
1.0
温度作用：
:
1.0
3.8当两个及以上的可变荷载或作用（风荷载、地震作用、温度作用、活荷载、雪荷载、爆破荷载）效应参加组合时，第一个可变荷载或作用效应的组合系数按1.0采用；第二个可变荷载或作用效应的组合系数按0.5采用；第三个可变荷载或作用效应的组合系数按0.2采用。
说明：
钢支撑结构的验算，详见钢结构部分计算书。
3.9荷载或作用效应按下列方式进行组合：
式中：
——荷载和作用效应组合后的设计值；
——重力荷载作为不变荷载产生的效应；
——为风荷载、地震作用和温度作用作为可变荷载和作用产生的效应；
——为重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用的分项系数;
——为风荷载、地震作用和温度作用效应的组合系数;
3.10幕墙杆件及连接件按各效应组合值的最不利组合进行设计。
3.11荷载及其组合：
幕墙系统在结构设计时考虑以下荷载及其组合
●风荷载
●雪荷载
●自重恒荷载
●施工荷载
●地震作用
●温度应力作用
●活荷载
3.12构件验算：
幕墙系统设计时验算如下节点和构件
●幕墙系统与主体结构的连接件强度和位移变化
●竖梁与横梁的连接件强度
●各连接螺栓、螺钉的强度
●玻璃、石材等面材的强度
●横向钢支撑等杆件的强度和刚度
●预埋件、补救钢板及锚栓计算强度
●钢桁架的强度和刚度（详见专项计算
第四章幕墙材料的物理特性及力学性能
4.1幕墙结构材料的重力体积密度按下表采用：
表4—1
序号
材料名称
密度KN/m3
密度N/mm3
1
普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃
25.6
2.56×10-5
2
铝合金
28.0
2.80×10-5
3
钢材
78.5
7.85×10-5
4
单层铝板（3mm厚）
28.0
2.80×10-5
5
不锈钢板
78.5
7.85×10-5
6
石材
28.0
2.80×10-5
7
防火棉、保温棉
0.5～2.5
（0.5～2.5）×10-6
8
9
10
4.2板材单位面积重量按下列数值采用：
表4—2
序号
材料名称
单位面积重量
（KN/m2）
单位面积重量（N/mm2）
1
8+12A+8中空玻璃
0.512
5.12×10-4
2
8mm厚普通玻璃，钢化玻璃
0.31
3.1×10-4
3
6mm厚钢板
0.47
4.7×10-4
8mm厚钢板
0.63
6.3×10-4
5
10mm厚钢板
0.79
7.9×10-4
6
3mm厚单铝板
0.084
0.84×10-4
7
8
9
10
4.3玻璃强度设计值fg（N/mm2）按下表采用：
表4—3
序号
玻璃类型
厚度（mm）
强度设计值fg
大面积上的强度
侧面强度
1
普通玻璃
5
28.0
19.5
2
浮法玻璃
5～12
28.0
19.5
3
15～19
24.0
17.0
4
≥20
20.0
14.0
5
钢化玻璃
5～12
84.0
58.8
6
15～19
72.0
50.4
7
≥20
59.0
41.3
注：
1、夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定；2、侧面指玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。
4.4铝合金强度设计值fa（N/mm2）按下表采用：
表4—4
序号
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
1
6061
T4
不区分
85.5
49.6
133.0
2
T6
不区分
190.5
110.5
199.0
3
6063
T5
不区分
85.5
49.6
120.0
4
T6
不区分
140.0
81.2
161.0
5
6063A
T5
≤10
124.4
72.2
150.0
6
＞10
116.6
67.6
141.5
7
T6
≤10
147.7
85.7
172.0
8
＞10
140.0
81.2
163.0
4.5幕墙连接件用钢材强度设计值fs（N/mm2）按下表采用：
表4—5
序号
钢材牌号
壁厚或直径d（mm）
强度设计值fs
抗拉、抗压和抗弯
抗剪
端面承压
1
Q235
d≤16
215
125
325
2
16＜d≤40
205
120
3
40＜d≤60
200
115
4
Q345
d≤16
310
180
400
5
16＜d≤35
295
170
6
35＜d≤50
265
155
4.6焊缝强度设计值f（N/mm2）按下表采用：
表4—6
焊接方法和焊条型号
构件钢材
对接焊缝（三级）
角焊缝
牌号
壁厚或直径d（mm）
抗压
抗拉和抗弯受拉
抗剪
抗拉、抗压、抗剪
一级、二级
三级
自动、半自动和E43型焊条手工焊
Q235
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、半自动和E50型
焊条手工焊
Q345
d≤16
310
310
265
180
200
16＜d≤35
295
295
250
170
200
35＜d≤50
265
265
225
155
200
4.7单层铝板的强度设计值fg（N/mm2）按下表采用：
表4—7
序号
牌号
试样状态
厚度t（mm）
受弯强度
受剪强度
1
2A11
（LY11）
T42（MCZ）
0.5-2.9
129.5
75.1
2
2.9＜t≤10.0
136.5
79.2
3
2A12
（LY12）
T42（MCZ）
0.5-2.9
171.5
99.5
4
2.9＜t≤10.0
185.5
107.6
5
7A04
（LC4）
T62（MCS）
0.5-2.9
273.0
158.4
6
2.9＜t≤10.0
287.0
166.5
7
7A09
T62
0.5-2.9
273.0
158.4
8
2.9＜t≤10.0
287.0
166.5
4.8普通螺栓连接的强度设计值f（N/mm2）按下表采用：
表4—8
螺栓钢号和物件钢号
普通螺栓
C级
A级、B级
抗拉
抗剪
抗拉
抗剪
普通螺栓
4.6级、4.8级
170
140
——
——
5.6级
——
——
210
190
8.8级
——
——
400
320
4.9后置螺栓强度设计值f（N/mm2）按下表采用：
表4—9
螺栓规格
M6
M8
M10
M12
M16
钻孔深度（mm）
40
50
60
75
100
钻孔直径（mm）
8
10
12
14
18
抗拉（kN）
2.35
4.31
6.86
10.09
19.01
抗剪（kN）
1.76
3.23
5.09
7.25
14.11
4.10不锈钢螺栓的强度设计值fg（N/mm2）按下表采用：
表4—10
类别
组别
性能等级
σb
抗拉fa
抗剪fv
A
（奥氏体）
A1、A2、A3、A4、A5
50
500
230
175
70
700
320
245
80
800
370
280
C
（马氏体）
C1
50
500
230
175
70
700
320
245
100
1000
460
350
C3
80
800
370
280
C4
50
500
230
175
70
700
320
245
F
（铁素体）
F1
45
450
210
160
60
600
275
210
4.11结构硅酮密封胶的强度设计值f1、f2（N/mm2）按下表采用：
表4—11
结构硅酮密封胶短期强度允许值f1
0.2N/mm2
结构硅酮密封胶长期强度允许值f2
0.01N/mm2
4.12材料弹性模量E（N/mm2）按下表采用：
表4—12
序号
材料
弹性模量E（N/mm2）
1
玻璃
0.72×105
2
铝合金
0.70×105
3
Q235钢、不锈钢（奥氏体）
2.06×105
4
单层铝板
0.70×105
5
花岗石石材
0.80×105
4.13幕墙材料的线膨胀系数α按下表采用：
表4—13
序号
材料
线膨胀系数α（×10-5）
1
混凝土
1.0
2
钢材
1.2
3
铝合金
2.35
4
不锈钢板（奥氏体）
1.8
5
玻璃
0.8--1.0
6
花岗石石材
0.8
7
单层铝板
2.35
4.14幕墙材料泊松比γ按下表采用：
表4—14
序号
材料
泊松比γ
1
玻璃
0.20
2
铝合金
0.33
花岗石石材
0.125
3
钢、不锈钢
0.30
4
单层铝板
0.33
4.15各类幕墙材料的结构总安全系数按下表采用：
表4—15
铝型材
钢材、不锈钢
铝板
玻璃
花岗岩石材
1.8
1.6
2.0
2.5
5.0
第五章结构计算荷载取值说明
5.1风荷载、雪荷载取值说明：
5.1.1天津市50年一遇基本风压：
0.50kN/m2
天津市50年一遇基本雪压：
0.40kN/m2
5.1.2幕墙各部位结构计算时，对招标文件和按规范计算的风荷载、雪荷载的值，如果招标文件要求的值大于按规范计算的值，则按两者中较大者招标文件要求的值采用；如果招标文件要求的值小于按规范计算的值，则按两者中较大者按规范计算的值采用。
5.1.350年一遇风荷载标准值依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2003按下式
计算：
Wk=βz×μz×μs×Wo
50年一遇雪荷载标准值依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2003按下式
计算：
Sk=μs×So
5.1.4幕墙支撑体系计算时，风荷载体型系数按规范选择时应考虑增加室内-0.2
的体型系数。
5.2自重荷载:
5.2.1玻璃密度按25.6KN/m3采用
5.2.2铝型材密度按28.0KN/m3采用
5.2.3铝板密度按28.0KN/m3采用
5.2.4钢材、不锈钢密度按78.5KN/m3采用
5.2.5石材密度按28.0KN/m3采用
5.3地震荷载取值说明：
玻璃的水平地震荷载计算：
qEAk=βE×αmax×GJGJ102-2003
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,按相应设防烈度取定:
本工程为7度:
标书规定：
αmax=0.15
G---玻璃的自重（N/m^2）
第六章系统设计计算说明
6.1玻璃幕墙系统是外立面的主要围护体系，最高点标高为111.40m。
6.2玻璃幕墙系统采用框架式玻璃幕墙等,其支撑体系从幕墙面由外向内依次为：
铝合金框、幕墙镀锌钢及连接件、预埋件、主体结构柱、加强层结构梁。
6.3幕墙系统主要传力途径为：
（自重荷载等竖向荷载）---铝合金框---镀锌钢连接件---预埋件---主体结构柱、加强层结构梁---土建主体
（风荷载、地震荷载等水平荷载）---铝合金框---镀锌钢连接件---结构梁、主体结构柱---土建主体
（边部风荷载、地震荷载等水平荷载）---铝合金框---镀锌钢连接件---主体结构柱、结构梁---土建主体
6.4说明：
镀锌钢连接件是传递荷载的主要环节。
6.5幕墙系统材
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