幕墙设计计算书综合1.docx

1、幕墙设计计算书综合1新湖金色玫瑰园雨篷工程 设计计算书设计： 审核： 批准： 深圳市广田方特幕墙科技有限公司二一二年九月目录第一部分 基本参数 11 计算引用的规范、标准及资料 11.1 幕墙设计规范： 11.2 建筑设计规范： 11.3 铝材规范： 11.4 玻璃规范： 11.5 钢材规范： 11.6 胶类及密封材料规范： 11.7 门窗及五金件规范： 11.8 相关物理性能等级测试方法： 21.9 建筑结构静力计算手册(第二版) 21.10 土建图纸 21.11 门窗所在地区： 21.12 地面粗糙度分类等级： 2第二部分 雨蓬部分 21 雨篷荷载计算 21.1 玻璃雨篷的荷载作用说明：

2、21.2 风荷载标准值计算： 21.3 风荷载设计值计算： 31.4 雪荷载标准值计算： 31.5 雪荷载设计值计算： 41.6 雨篷面活荷载设计值： 41.7 雨篷构件恒荷载设计值： 41.8 选取计算荷载组合： 42 雨篷杆件计算 42.1 悬臂梁的受力分析： 52.2 选用材料的截面特性： 52.3 梁的抗弯强度计算： 52.4 梁的挠度计算： 53 雨篷焊缝计算 63.1 受力分析： 63.2 焊缝校核计算： 64 玻璃的选用与校核 64.1 玻璃板块荷载组合计算： 64.2 玻璃板块荷载分配计算： 74.3 玻璃的强度计算： 74.4 玻璃最大挠度校核： 75 雨篷埋件计算(土建预埋

3、) 85.1 校核处埋件受力分析： 85.2 埋件计算： 8 第一部分 基本参数1、计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007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金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-200111.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-1999钢结构防火涂料 GB14907-2002钢结构设计规范 GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95(20

4、05年版)工程抗震术语标准 JGJ/T97-95混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构设计规范 GB50010-2002建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003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 GB50223-2008建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006年版、局部修订)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年版)建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000年版)冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018

5、-2002民用建筑设计通则 GB50352-200511.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-2008铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-200011.4 玻璃规范：镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002浮法玻璃 GB11614-1999夹层玻璃 GB/T9962-1999建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2001幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB17841-2008普通平板玻璃 G

6、B4871-1995中空玻璃 GB/T11944-200211.5 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000低合金钢焊条 GB/T5118-1995低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002碳钢焊条 GB/T5117-1999碳素结构钢 GB/T700-200611.6 胶类及密封材料规范：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建筑密封材料试验方法 GB/T13477.120-2002建筑用硅酮结构密封胶

7、GB16776-2005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/T914-200311.7 门窗及五金件规范：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

8、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 GB/T3098.5-2000紧固件术语盲铆钉 GB/T3099-2004铝合金门窗 GB/T8478-2008螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T16823.1-1997十字槽盘头螺钉 GB/T818-2000地弹簧 QB/T2697-2005铝合金门插锁 QB/T3885-1999 平开铝合金窗把手 QB/T3886-1999 铝合金撑挡 QB/T3887-1999 铝合金窗不锈钢滑撑 QB/T3888-1999 铝合金门窗拉手 QB/T3889

9、-1999 铝合金窗锁 QB/T3900-1999 铝合金门锁 QB/T3901-1999 推拉铝合金门用滑轮 QB/T3902-1999 闭合器 QB/T3893-1999 外装门锁 QB/T2473-2000建筑门窗五金件 旋压执手 JG213-2007建筑门窗五金件 合页（铰链） JG125-2007建筑门窗五金件 传动锁闭器 JG126-2007建筑门窗五金件 滑撑 JG127-2007建筑门窗五金件 滑轮 JG129-2007建筑门窗五金件 多点锁闭器 JG215-2007建筑门窗五金件 撑挡 JG128-2007建筑门窗五金件 通用要求 JG212-2007建筑门窗五金件 单点锁闭

10、器 JG130-2007建筑门窗内平开下悬五金系统 JG168-200411.8 相关物理性能等级测试方法：钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002建筑防水材料老化试验方法 GB/T18244-2000建筑外门窗保温性能分级及检测方法 GB/T8484-2008建筑外窗采光性能分级及检测方法 GB/T11976-2002建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法 GB/T8485-2008建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法GB/T7106-2008建筑装饰装修工程施工质量验收规范 GB50210-2001金属材料室温拉伸试

11、验方法 GB/T228-200211.9 建筑结构静力计算手册(第二版)11.10 土建图纸11.11 工程所在地区： 衢州地区；11.12 地面粗糙度分类等级： 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C类地形考虑。 第二部分 雨蓬部分1、雨篷荷载计算1.1玻璃雨篷的荷载作用说明：玻璃雨篷承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重：包括玻璃、杆件、连接件、

12、附件等的自重，可以按照500N/m2估算：(2)风荷载：是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采用；(3)雪荷载：是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载：是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用； 在实际工程的雨篷结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式，取用其最大值： A：考虑正风压时： a.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合： Sk+=1.35Gk+0.61.4wk+0.71.4Sk(或Qk) b.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合： Sk+=1.2Gk+1.4wk+0.71

13、.4Sk(或Qk) B：考虑负风压时： 按下面公式进行荷载组合： Sk-=1.0Gk+1.4wk1.2风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk+=gzzs1+w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版 wk-=gzzs1-w0上式中： wk+：正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)； wk-：负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：10m； gz：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)： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0

14、.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地形，10m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=2.0978 z：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： z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350

15、m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地形，10m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=0.7363 s1：局部风压体型系数，对于雨篷结构，按规范，计算正风压时，取s1+=0.5；计算负风压时，取s1-=-2.0； 另注：上述的局部体型系数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A大于或等于10m2时，局部风压体型系数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s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s

16、1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，惠州地区取0.0007MPa；(1)计算龙骨构件的风荷载标准值： 龙骨构件的从属面积： A=1.831.2=2.196m2 LogA=0.342 sA1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =0.466 sA1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.863 wkA+=gzzsA1+w0 =2.09780.73630

17、.4660.0007 =0.000468MPa wkA-=gzzsA1-w0 =2.09780.73631.8630.0007 =0.00187MPa(2)计算玻璃部分的风荷载标准值： 玻璃构件的从属面积： A=1.21.4=1.68m2 LogA=0.225 sB1+(A)=s1+(1)+s1+(10)-s1+(1)logA =0.478 sB1-(A)=s1-(1)+s1-(10)-s1-(1)logA =1.91 wkB+=gzzsB1+w0 =2.09780.73630.4780.0007 =0.00048MPa wkB-=gzzsB1-w0 =2.09780.73631.910.00

18、07 =0.001918MPa1.3风荷载设计值计算： wA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA+：正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值(MPa)； wkA-：负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值(MPa)； wA+=1.4wkA+ =1.40.000468 =0.000655MPa wA-=1.4wkA- =1.40.00187 =0.002618MPa wB+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)； wkB+：正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)； wB

19、-：负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值(MPa)； wkB-：负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值(MPa)； wB+=1.4wkB+ =1.40.00048 =0.000672MPa wB-=1.4wkB- =1.40.001918 =0.002685MPa1.4雪荷载标准值计算： Sk：作用在雨篷上的雪荷载标准值(MPa) S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001取值，衢州地区50年一遇最大积雪的自重：0MPa. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009-2001，为2.0。 根据GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =2

20、.00 =0MPa1.5雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值(MPa)； S=1.4Sk =1.40 =0MPa1.6雨篷面活荷载设计值： Q：雨篷面活荷载设计值(MPa)； Qk：雨篷面活荷载标准值取：500N/m2 Q=1.4Qk =1.4500/1000000 =0.0007MPa 因为SkQk，所以计算时活荷载参与正压组合！1.7雨篷构件恒荷载设计值： G+：正压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa)； G-：负压作用下雨篷构件恒荷载设计值(MPa)； Gk：雨篷结构平均自重取0.0005MPa； 因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以： G+=1.2Gk =1.20.0005

21、=0.0006MPa G-=Gk =0.0005MPa1.8选取计算荷载组合：(1)正风压的荷载组合计算： SkA+：正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA+：正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA+=Gk+wkA+0.7Qk =0.001318MPa SA+=G+wA+0.7Q =0.001745MPa SkB+：正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)； SB+：正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)； SkB+=Gk+wkB+0.7Qk =0.00133MPa SB+=G+wB+0.7Q =0.001762MPa(2)负风压的荷载组合计算： SkA

22、-：负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合(MPa)； SA-：负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合(MPa)； SkA-=Gk+wkA- =0.00137MPa SA-=G-+wA- =1.0Gk+1.4wkA- =0.002118MPa SkB-：负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合(MPa)； SB-：负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合(MPa)； SkB-=Gk+wkB- =0.001418MPa SB-=G-+wB- =1.0Gk+1.4wkB- =0.002185MPa(3)最不利荷载选取： SkA：作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SA：作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合(

23、MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(负风压情况下出现)： SkA=0.00137MPa SA=0.002118MPa SkB：作用在玻璃上的最不利荷载标准值组合(MPa)； SB：作用在玻璃上的最不利荷载设计值组合(MPa)； 按上面2项结果，选最不利因素(负风压情况下出现)： SkB=0.001418MPa SB=0.002185MPa2、雨篷杆件计算基本参数： 1：计算点标高：10m； 2：力学模型：悬臂梁； 3：荷载作用：集中力荷载； 4：悬臂总长度：a=1830mm； 5：分格宽度：B=1500mm； 6：玻璃板块配置：夹层玻璃6 +6 mm； 7：悬臂梁材质：Q235；本处幕墙

24、杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：2.1 悬臂梁的受力分析：(1)集中荷载值计算： 本工程结构的每个梁上，共有i=2个集中力作用点，下面对这些力分别求值： Pki：每个集中力的标准值(N)； Pi：每个集中力的设计值(N)； ai：每个分格的沿悬臂梁方向的长度(mm)； Sk：组合荷载标准值(MPa)； S：组合荷载设计值(MPa)； B：分格宽度(mm)； a1=330mm a2=1500mm Pk1=SkBa2/2 =1233N P1=SBa2/2 =1906.2N Pk2=Pk1 =1233N P2=P1 =1906.2N(2)雨篷杆件截面最大弯矩(根部处)的弯矩设计值计算

25、： M：全部作用力作用下悬臂梁根部弯矩设计值(Nmm)； Mi：单个作用力Pi作用下悬臂梁根部弯矩设计值(Nmm)； bi：单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离(mm)； Pi：每个集中力的设计值(N)； Mi=Pibi M=Mi M1=P1b1 =629046Nmm M2=P2b2 =3488346Nmm M=Mi =4117392Nmm2.2选用材料的截面特性： 材料的抗弯强度设计值：f=215MPa 材料弹性模量：E=206000MPa 主力方向惯性矩：I=3283900mm4 主力方向截面抵抗矩：W=59100mm3 塑性发展系数：=1.052.3梁的抗弯强度计算：按悬臂梁抗弯强度公

26、式,应满足： M/Wf上式中： M：悬臂梁的弯矩设计值(Nmm)； W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.05； f：材料的抗弯强度设计值，取215MPa；则： M/W=4117392/1.05/59100 =66.351MPa215MPa悬臂梁抗弯强度满足要求。2.4梁的挠度计算： df：全部作用力作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm)； df,lim：悬臂梁悬臂端挠度限值(mm)； dfi：单个作用力Pi作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值(mm)； bi：单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离(mm)； Pki：每个集中力的标准值(N)； a：悬臂梁总长度(mm)；

27、dfi=Pkibi2a(3-i)/6EI i=bi/a df=dfi df1=Pk1b12a(3-1)/6EI =0.171mm df2=Pk2b22a(3-2)/6EI =3.723mm df=dfi =3.894mm df,lim=21830/250=14.64mm 3.894mmdf,lim=14.64mm悬臂梁杆件的挠度满足要求!3、雨篷焊缝计算基本参数： 1：焊缝高度：hf=4mm； 2：焊缝有效截面抵抗矩：W=76970mm3； 3：焊缝有效截面积：A=2532.4mm2；3.1受力分析： V：剪力(N) a：悬臂长度(mm)： B：分格宽度(mm)； M：弯矩(Nmm) V=Sa

28、B =0.00211818301500 =4651.128N M=4117392Nmm3.2焊缝校核计算：校核依据： (f/f)2+f2)0.5ffw 7.1.3-3GB50017-2003上式中： f：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； f：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22； f：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； (f/f)2+f2)0.5 =(M/1.22W)2+(V/A)2)0.5 =(4117392/1.22/76970)2+(4651.128/2532.4)2)0.5 =43.886MPa 43.886MPaffw=160MPa焊缝强度能满足要求4、玻璃的选用与校核基本参数： 1：计算点标高：10m； 2：玻璃板尺寸：宽高=BH=1500mm900mm； 3：玻璃配置：夹层玻璃，夹层玻璃：6 +6 mm；上片钢化玻璃，下片钢化玻璃；模型简图为：4.1玻璃板块荷载组合计算：(1)玻璃板块自重：