玻璃幕墙计算书.docx

1、玻璃幕墙计算书德润春城花园朗悦湾小区幕墙工程明框玻璃幕墙设计计算书广东大潮建筑装饰工程有限公司二一四年四月目录1 基本参数 11.1 幕墙所在地区 11.2 地面粗糙度分类等级 11.3 抗震设防 12 幕墙承受荷载计算 22.1 风荷载标准值的计算方法 22.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 42.3 计算面板材料时的风荷载标准值 42.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 42.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 42.6 作用效应组合 43 幕墙立柱计算 53.1 立柱型材选材计算 53.2 确定材料的截面参数 63.3 选用立柱型材的截面特性 83.4 立柱的抗弯强度计算

2、 83.5 立柱的挠度计算 93.6 立柱的抗剪计算 94 幕墙横梁计算 104.1 横梁型材选材计算 104.2 确定材料的截面参数 124.3 选用横梁型材的截面特性 134.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 144.5 横梁的挠度计算 144.6 横梁的抗剪计算 155 玻璃板块的选用与校核 165.1 玻璃板块荷载计算 165.2 玻璃的强度计算 175.3 玻璃最大挠度校核 176 连接件计算 186.1 横梁与角码间连接 186.2 角码与立柱连接 196.3 立柱与主结构连接 217 幕墙埋件计算(粘结型化学锚栓) 227.1 荷载标准值计算 227.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力

3、计算 237.3 群锚受剪内力计算 247.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算 247.5 锚栓钢材受剪破坏承载力计算 257.6 拉剪复合受力承载力计算 258 幕墙转接件强度计算 268.1 受力分析 268.2 转接件的强度计算 269 幕墙焊缝计算 269.1 受力分析 269.2 焊缝特性参数计算 279.3 焊缝校核计算 2710 明框玻璃幕墙伸缩及紧固计算 2810.1 立柱连接伸缩缝计算 2810.2 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 2810.3 玻璃边缘到边框槽底间隙计算 29 明框玻璃幕墙设计计算书11 基本参数11.1 幕墙所在地区 昆明地区；11.2 地面粗糙度分类等级

4、 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 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。11.3 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

5、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； 在围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

6、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GB50011-2010，昆明地区地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，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：max=0.16；12 幕墙承受荷载计算12.1 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(GB50009-2012)计算： wk=gzs1zw0 8.1.1-2GB50009-2012上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：1

7、03m； gz：高度z处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2gI10(z/10)- 条文说明部分8.6.1GB50009-2012 其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m； 也就是： 对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当

8、z25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=0.637 则： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 =1.4+1.12-1.40.637/1.4 =1.273 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用： 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0.4s1； -当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6s1； -当开洞率大于0.30时，取0.8s1； 3 其它情

9、况，应按开放式建筑物的s1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：s1应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为： s1=1.273+0.2 =1.473 而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： s1=1.4+0.2 =1.6 w0：基本风压值(MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，昆明地区取0.0003MPa；12.2 计算支撑结构时的风荷载标准值

10、 wk=gzzs1w0 =1.49342.0131.4730.0003 =0.001328MPa 12.3 计算面板材料时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.49342.0131.60.0003 =0.001443MPa 12.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qEk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；12.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 PE

11、k=EmaxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； 按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。12.6 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003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

12、别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003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：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进行挠度计算时； 重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；13 幕墙立柱计算基本参数： 1：计算点标高：103m； 2：力学模型：双跨梁； 3：立柱跨

13、度：L=4200mm； 其中短跨长L1=450mm； 长跨长L2=3750mm； 4：立柱左分格宽：1033mm； 立柱右分格宽：1033mm； 5：立柱计算间距：B=1033mm； 6：板块配置：单片玻璃6 mm； 7：立柱材质：6063-T6； 8：安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：13.1 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 =0.0013281033 =1.372N/mm qw：风荷载线

14、分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.41.372 =1.921N/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)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙平面面积(mm2)； qEAk=EmaxG/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.160.0004 =0.00032MPa 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 =0.00032

15、1033 =0.331N/mm qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.331 =0.43N/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： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =1.921+0.50.43 =2.136N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =1.372N/mm(4)求支座反力R1及最大弯矩： 由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。 M1：中支座弯矩(Nmm)； R

16、1：中支座反力(N)； M1=-q(L13+L23)/8L =-2.136(4503+37503)/8/4200 =-3358192.5Nmm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2 =2.136450/2-(-3358192.5/450)+2.1363750/2-(-3358192.5/3750) =12843.768N13.2 确定材料的截面参数(1)截面的型材惯性矩要求： k2=0 k1=4M1/(qL22) =43358192.5/(2.13637502) =0.447查建筑结构静力计算手册第二版表3-9附注说明： x0=A/4+2R1/3cos(+240)其中： A=2

17、+k1-k2=2.447 R=(A/4)2-k1/2)3/2=0.059 =1/3arccos(A3-12k1A-8(1-2k1-k2)/64R)=26.557 x0=A/4+2R1/3cos(+240) =2.447/4+20.0591/3cos(26.557+240) =0.565 =x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1485代入df,lim=qkL24/24EIxmin上式中： df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)； L2：长跨长度(mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对6063-T6取7000

18、0MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L2/180=3750/180=20.833 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（其它形式幕墙或外围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=20mm代入上式： Ixmin=qkL24/24Edf,lim =0.14851.37237504/24/70000/20 =1199130.249mm4(2)截面的型材抵抗矩要求： Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)；

19、 Mx：弯矩组合设计值即M1(Nmm)； ：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，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GB 50429-2007，取1.00； fa ：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T6取150； Wnx=Mx/fa =3358192.5/1.00/150 =22387.95mm313.3 选用立柱型材的截面特性 按上一项计算结果选用型材号：Q1501 型材的抗弯强度设计值：150MPa 型材的抗剪强度设计值：a=85MPa 型材弹

20、性模量：E=70000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=2379430mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=511610mm4 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=32503mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=34588mm3 型材净截面面积：An=1004.167mm2 型材线密度：g=0.027113N/mm 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=5mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=21925mm3 塑性发展系数：=1.0013.4 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

21、柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL =0.000410334200 =1735.44N N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk =1.21735.44 =2082.528N(2)抗弯强度校核：按双跨梁(受拉)立柱强度公式，应满足： N/An+Mx/Wnxfa 6.3.7JGJ102-2003上式中： N：立柱轴力设计值(N)； Mx：立柱弯矩设计值(Nmm)； 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)； ：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取1.

22、00；对于热轧型钢龙骨，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GB 50429-2007，取1.00； fa：型材的抗弯强度设计值，取150MPa；则： N/An+Mx/Wnx=2082.528/1004.167+3358192.5/1.00/32503 =105.393MPa150MPa立柱抗弯强度满足要求。13.5 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=2379430mm4 预选值为：Ixmin=1199130.249mm4 实际挠度计算值为：

23、 df=qkL24/24EIx =0.14851.37237504/24/70000/2379430 =10.079mm 而df,lim=20mm所以，立柱挠度满足规范要求。13.6 立柱的抗剪计算校核依据： maxa=85MPa (立柱的抗剪强度设计值)(1)求中支座剪力设计值：采用Vw+0.5VE组合 Vw1左=-(qL1/2-M1/L1) =-(2.136450/2-(-3358192.5/450) =-7943.25N Vw1右=qL2/2-M1/L2 =2.1363750/2-(-3358192.5/3750) =4900.518N取V=7943.25N(2)立柱剪应力： max：立

24、柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)； Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)； t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； max=VSx/Ixt =7943.2521925/2379430/5 =14.638MPa 14.638MPa85MPa立柱抗剪强度满足要求!14 幕墙横梁计算基本参数： 1：计算点标高：103m； 2：横梁跨度：B=1033mm； 3：横梁上分格高：1250mm； 横梁下分格高：1330mm； 4：横梁计算间距：H=1290mm； 5：力学模型：三角荷载简支梁； 6：板块配置：单片玻璃6 mm； 7：横

25、梁材质：6063-T5；因为BH，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：14.1 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 =0.0013281033 =1.372N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.41.372 =1.921N/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)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； 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=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.160.0003 =0.00024MPa 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 =0.000241033 =0.248N/mm qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；