玻璃幕墙计算书强度计算书.docx

1、玻璃幕墙计算书强度计算书I.基本参数：1. 工程所在地：北京2.抗震设防等级： 8 度抗震设计 0.16II.设计依据： 建筑结构荷载规范 GB 50009-2012 钢结构设计规范 GB 50017-2003 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99-98 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 混凝土结构设计规范 GB 50010-2010 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133-2001 建筑幕墙 JG 3035-1996 建筑结构静力计算手册 第二版 结构静力计算图表建筑工业出版社 建筑幕墙工程手册赵西安建筑玻璃应用技术

2、规程 （附条文说明 ） JGJ 113-2009 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T 139-2001 建筑玻璃点支承装置 JG/T 138-2010 吊挂式玻璃幕墙支承装置 JG 139-2001 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T 18250-2000建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T 18575-2001建筑幕墙 GB/T 21086-2007 建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法 GB/T 15227-2007 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 建筑设计防火规范 GB 50016 高层民用建筑设计防火规范 GB 50045 建筑防雷设计规范 GB 50057-

3、2010 硅酮建筑密封胶 GB/T 14683-2003 幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T 882-2001 中空玻璃用弹性密封胶 JC/T 486-2001 天然花岗石建筑板材 GB/T 18601-2009 铝塑复合板 GB/T 17748-2008 干挂天然花岗石，建筑板材及其不锈钢配件 JC 830.1,830.2-2005 建筑用硅酮结构密封胶 GB 16776-2005 变形铝及铝合金化学成份 GB/T 3190-2008 铝合金建筑型材 GB/T 5237-2008 铝及铝合金轧制板材 GB/T 3880.1-2006 碳素结构钢 GB/ 700-2006 优质碳素结构钢 GB/T

4、 699-1999 高耐候结构钢 GB/T 4171-2008 焊接结构用耐候钢 GB/T 4171-2008 冷顶锻用不锈钢丝 GB/T 4232-2009 不锈钢丝 GB/T 4240-2009 不锈钢丝绳 GB/T 9944-2002钢化玻璃 GB 15763.2-2005 夹层玻璃 GB 15763.3-2009 中空玻璃 GB/T 11944-2012 浮法玻璃 GB 11614-2009建筑安全玻璃管理规定紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.1-2010紧固件机械性能 紧固件机械性能 紧固件机械性能 紧固件机械性能 紧固件机械性能螺母 粗牙螺纹 GB 3098.2-2

5、000 螺母 细牙螺纹 GB 3098.4-2000 自攻螺钉 GB 3098.5-2000 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB 3098.6-2000 不锈钢 螺母 GB 3098.15-2000螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T 16823.1-1997III.荷载和效应组合： 结构设计时，根据构件的受力特点，荷载作用情况及应力(或内力)的作用方 向，选用最不利的组合。荷载或效应组合设计值按下式计算：S = y g*Sgk + 书 w* y w*Swk + 书 e* 丫 e*SekS ：作用效应组合设计值Sgk ：永久荷载效应标准值Swk ：风荷载效应标准值Sek ：地震荷载效应标准值y

6、g：永久荷载分项系数y w：风荷载分项系数y e：地震作用分项系数p w风荷载组合值系数W e：地震作用的组合值系数一、在进行幕墙构件的承载力设计时，各分项系数按下列规定取值：1. 一般情况下 ,永久荷载、风荷载、地震作用的分项系数分别取 1.2、1.4 、1.3。2. 永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数取 1.35 。3.永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数取值不应大于 1.0 。二、可变作用的组合值系数按下列规定取值：1. 一般情况下 ,风荷载组合系数取 1.0 ，地震作用的组合值系数取 0.5。2. 对水平倒挂玻璃及其框架，可不考虑地震作用效应的组合；风荷载组合值系数可取 1.0(

7、 永久荷载不起控制作用时 )或 0.6( 永久荷载起控制作用时 )。三、立柱与主结构连接计算1)连接螺栓材质 : 普通螺栓 4.6 级 4.8 级2)连接螺栓抗剪设计值 :140.03)连接螺栓公称直径 D(mm):6.04)连接螺栓净直径 D0(mm):4.9185)连接角码类型 : 铝角码6)连接角码厚度 t(mm):47)楼层高度 H(mm)4500.0采用 SG + SW + 0.5*SE 组合1立柱承受的风荷载标准值计算：N1WK(N)=Wk*B*H/1000/1000=0.0*1000.0*4500.0/1000/1000=0.02立柱承受的风荷载设计值计算：N1W(N)=1.4*

8、N1WK=1.4*0.0=0.03立柱承受的地震荷载标准值计算：N1EK(N)=qeak*B*H/1000/1000 =600.0*1000.0*4500.0/1000/1000 =2700.04立柱承受的地震荷载设计值计算：N1E(N)=1.3*N1EK=1.3*2700.0=3510.05立柱与主结构连接处水平总力计算：N1(N)=N1W+0.5*N1E=0.0+0.5*3510.0=1755.06立柱与主结构连接处自重总标准值计算：NZK(N)=Gak*B*H/1000/1000=500.0*1000.0*4500.0/1000/1000=2250.07立柱与主结构连接处自重总设计值计算

9、：NZ(N)=1.2*NZK=1.2*2250.0=2700.08立柱与主结构连接处总合力计算：N(N)=(N2 + NZA2)A(1/2) =(1755.0人2 + 2700.0A2)A(1/2) =3220.2529单个螺栓的抗剪能力计算：连接处承剪面数 Nv：2Nvb(N)=Nv* n *。0人2/4*140.0=2*3.1415926*4.918A2/4*140.0=5318.939( 按钢结构设计规范 GBJ 50017-2003 7.2.1-1)10连接螺栓个数计算：n( 个)=N/Nvb=3220.252/5318.939=.605取2个( 按建筑幕墙工程技术规范 JGJ102-

10、2003 5.5.7 规定 )11 立柱型材壁抗承压能力计算：D(mm):连接螺栓的直径： 6.t(mm):立柱型材壁厚： 4工t(mm):立柱型材总壁厚。Ncbl(N)=D* 工 t*120=6.0*2*2.0*4*120=11520.011520.0 3220.252，立柱型材壁厚强度可以满足要求。12 立柱角码壁厚抗承压能力计算：D(mm):连接螺栓的直径： 6.t(mm):连接角码壁厚： 4工t(mm):连接角码总壁厚Ncbg(N)=D* 工 t*120 =6.0*2*2.0*4*120 =11520.011520.0 3220.252，连接角码壁厚强度可以满足要求。四、预埋件截面面积

11、和焊缝计算1)锚筋抗拉强度设计值 fy(N/mm2)=210.02)锚筋直径 d(mm)=123)锚筋层数：两层4)钢筋总根数 n( 根数 ) ：45)锚筋层数影响系数a r=1.006)沿剪力作用方向，最外层锚筋中心线之间距离 Z(mm)=2107)混凝土类型： C258)混凝土轴力受压强度设计值 fc(N/mm2)=11.99)锚板厚度 t(mm)=81.1锚筋截面积校核： 本工程预埋件的布置方式为：侧埋式 本工程预埋件同时承受：竖向剪力、水平 (法向)拉力和弯矩的共同作用。1.1.1水平拉力设计值 N(N)=N1=1755.01.1.2竖向剪力设计值 V(N)=Nz=2700.01.1.

12、3弯矩设计值 M(N.mm)=V*e0=2700.0*100 =270000.01.1.4钢筋受剪承载系数计算：a v=(4.0-0.08*d)*(fc/fy)A(1/2) =(4.0-0.08*12)*(11.9/210.0)人(1/2) =0.724根据规定，取 0.71755.0/(0.8*0.767*210.0)+270000.0/(1.3*1.00*0.767*210.0*210)=38.136( 按建筑幕墙工程技术规范 JGJ102-2003 C.0.1-1)38.136 w 452.389as2=N/(0.8* a b*fy) + M/(0.4* a r* a b*fy*Z) =

13、1755.0/(0.8*0.767*210.0)+270000.0/(0.4*1.00*0.767*210.0*210) =33.5933.59 w 452.389( 按建筑幕墙工程技术规范 JGJ102-2003 C.0.1-2)4 根$ 12的钢筋可以满足要求。1.2锚板面积校核：锚板面积 A(mm2)： 60000N(N)=0.5*fc*A=0.5 * 11.9 * 60000=357000.01755.0 w 357000.0 锚板面积可以满足要求。( 按建筑幕墙工程技术规范 JGJ102-2003 C.0.1.2) 2 预埋板和钢角码的焊缝计算1)焊角实际高度 hf(mm)=62)角

14、焊缝强度设计值 fw(N/mm2)= 1603)焊缝实际总长度 L(mm)=1002.1角焊缝有效长度计算：Lw(mm)=L-2*hf=88.02.2角焊缝有效高度计算：he(mm)=0.7*hf=4.22.3弯矩产生应力的计算：d w(N/mm2)=6*M/(2*1.22*he*LwA2)=6*270000.0/(2*1.22*4.2*88人2)=20.4132.4法向拉力产生应力的计算：d n(N/mm2)=N/(2*1.22*he*Lw) =1755.0/(2*1.22*4.2*88) =1.9462.5剪力产生应力的计算：d v(N/mm2)=V/(2*hf*Lw)=2700.0/(2

15、*6*88.0)=2.5572.6总应力的计算：d (N/mm2)=( d w + d n)A2 + d vA2)A(1/2)=(20.413+1.946)A2 + 2.557人2)人(1/2)=22.50522.505 W 160焊缝强度可以满足要求。( 按钢结构设计规范 GB 50017-2003 7.1.2)3 后置预埋件计算：校核依据：N=(N/2+M/Z)/n)* 3 =N 拉拔 /2锚栓类型 : 膨胀型锚栓水平拉力设计值 N(N):3220.252 竖向弯矩设计值 M(N.mm):270000.0上下两行锚栓的距离 Z(mm):80每块锚板锚栓总个数 ( 个 ):4 锚栓竖向列数

16、n( 个 ):2承载能力调整系数3 :每块锚板锚栓总个数为 4个时取 1.25,6 个时取 1.30,8 个时取 1.32 单个锚栓拉拔试验结果 N(N):15000N(N)=(N/2+M/Z)/n)* 3=(3220.252/2+270000.0/80)/2)*1.25=3115.704单个锚栓的拉拔力 N=3115.704=15000.0/2=7500.0 后置预埋件承载能力满足要求。1) 横梁上部间隔2) 横梁下部间隔3)平均间隔高度4)风荷载标准值五、幕墙横梁计算H1=1200mmH2=1200mmH=(1200+1200)/2= 1200 mmWk=0.0N/m25)水平地震影响系数

17、最大值a max=0.16N/m26)幕墙构件 ( 含铝框 ) 每平方自重 gak=500.0N/m27)型材强度设计值 fa(N/mm2)=85.51横梁计算1.1幕墙自重荷载产生的弯矩计算 :1.1.1幕墙自重荷载线荷载标准值计算：Gk(N/mm)=Gak*H/1000/1000 =500.0*1200.0/1000/1000 =0.61.1.2幕墙自重荷载线荷载设计值计算：G(N/mm)=1.2*Gk=1.2*0.6=0.721.1.3幕墙自重产生的竖向弯矩：Mx(N.mm)=G*BA2/8=0.72*1000.0人2/8=90000.01.2幕墙风荷载产生的弯矩计算 :1.2.1幕墙风

18、荷载线荷载标准值计算：qwk(N/mm)=wk*H/1000/1000=0.0*1200.0/1000/1000=0.01.2.2幕墙风荷载线荷载设计值计算：qw(N/mm)=1.4*qwk=1.4*0.0=0.01.2.3幕墙风荷载产生的水平方向弯矩： 按三角形分布计算Myw(N.mm)=qw*BA2/12=0.0*1000.0A2/12=0.01.3幕墙地震荷载作用下产生的弯矩计算 :1.3.1幕墙地震荷载作用标准值计算：动力放大系数B E: 5地震影响系数最大值a max 5qeak(N/m2)= B E* a max*Gak=5*0.16*500.0=400.01.3.2幕墙地震作用线

19、荷载作用标准值计算：qek(N/mm)=qeak*H/1000/1000 =400.0*1200.0/1000/1000 =0.481.3.3幕墙地震作用线荷载作用设计值计算：qe(N/mm)=1.3*qek=1.3*0.48=0.6241.3.4幕墙地震荷载作用产生的水平方向弯矩：按三角形分布计算Mye(N.mm)=qe*BA2/12=0.624*1000.0人2/12=52000.02横梁强度计算 选用的横梁型材截面参数：1)横梁型材型号 : 豪美 _120 隐框 _t=2.52)截面积 :A(mm2)=609.563)净截面积 :a0(mm2)=609.564)惯性矩 :Ix(mm4)=

20、194090.85)惯性矩 :Iy(mm4)=333780.86)抵抗矩 :Wx1(mm3)=8119.37)抵抗矩 :Wx2(mm3)=8119.38)抵抗矩 :Wy1(mm3)=9972.349)抵抗矩 :Wy2(mm3)=10586.3510)面积矩 :Ss(mm3)=4348.4311)周长 :S (mm)=517.4412)横梁型材计算校核处壁厚 :t(mm)=2.513)塑性发展系数丫 =1.0514)型材强度设计值 fa(N/mm2) ：85.52.1幕墙型材截面设计最大应力：d (N/mm2)=Mx/(1.05*Wx1) + Myw/(1.05*Wy2) + 0.5*Mye/(

21、1.05*Wy2)=90000.0/(1.05*8119.3)+0.0/(1.05*10586.35)+0.5*52000.0/(1.05*10586.35) =12.896型材强度设计值d =12.896=85.5N/mm2,型材正应力强度可以满足要求。按玻璃幕墙应用技术规范 JGJ102-2003 6.2.43横梁抗剪强度计算3.1横梁风荷载产生的剪力标准值计算 :采用 Sw+0.5*Se 组合 按三角形分布计算 :Vwk(N)=(wk*B/1000)*B/1000/4=(0.0*1.0)*1.0/4=0.03.2横梁风荷载产生的剪力设计值计算 :Vw(N)=1.4*Vwk=1.4*0.0

22、=0.03.3横梁地震荷载产生的剪力标准值计算：按三角形分布计算 :Vek(N)=(qeak*B/1000)*B/1000/4 =(400.0*1.0)*1.0/4=100.03.4横梁地震荷载产生的剪力设计值计算：Ve(N)=1.3*Vek =1.3*100.0 =130.03.5横梁所受剪力设计总值计算： 采用 Sw+0.5*Se 组合 V=Vw+0.5*Ve =0.0+0.5*130.0 =65.03.6横梁在水平荷载作用下的剪应力计算：t (N/mm2)=V*Sy/ly/t =65.0*6581.9/333780.8/5.0 =0.256校核依据t =49.6N/mm20.256=49

23、.6 横梁水平方向的抗剪强度可以满足要求。 按玻璃幕墙应用技术规范 JGJ102-2003 6.2.5-23.7幕墙自重产生的剪力计算：V(N)=G*B/2 =0.72*1000.0/2 =360.03.8幕墙自重产生的剪应力计算：t (N/mm2)=V*Sx/lx/t =360.0*4348.43/194090.8/5.0 =1.613校核依据t =49.6N/mm21.613=49.6 横梁垂直方向的抗剪强度可以满足要求。4 横梁挠度计算校核依据： Umax/L=L/180 。( 按建筑幕墙工程技术规范 JGJ102-2003 6.3.10-1)4.1横梁风荷载线荷载标准值计算：qwk(N

24、)=wk*B=0.0*1.0=0.04.2横梁在水平方向上由风荷载产生的挠度：U1(mm)=qwk*b0A4/E/Iy/120=0.0*1000.0人4/70000.0/333780.8/120=0.00.0=1/180mm 横梁在水平方向上的挠度可以满足要求。按玻璃幕墙应用技术规范 JGJ102-2003 6.2.7-14.3横梁在垂直方向上由重力荷载产生的挠度：U2(mm)=5*Gk*BM/384/E/ix =5*0.6*1000.0人4/384/70000.0/194090.8=0.5750.00058 360.0，横梁与立柱连接处角码壁厚强度可以满足要求。5.2横梁与立柱连接的竖向节点计算:5.2.1横梁自重线荷载计算:Gk(N/M)=Gak*H/1000=500.0*1200.0/1000=600.05.2.2幕墙自重荷载线荷载设计值计算:G(N/M)=1.2*Gk