勝利小學玻璃幕墻設計計算書

1、勝利小學教學樓幕墻設計計算書 基本參數：新余地區(qū) 幕墻總高:15.6m 設計層高（Hsjcg）:3.9m 分格 BXH:1.134(m)×1.542(m) 一、幕墻承受荷載計算： 1、風荷載標準值計算： 本幕墻設計按50年一遇風壓計算 Wk：作用在幕墻上的風荷載標準值（kN/m2） Wo：新余30年一遇十分鐘平均最大風壓：0.300kN/m2 根據現行建筑結構荷載規(guī)范GBJ9-87附圖 （全國基本風壓分布圖）中數值采用 z：瞬時風壓的陣風系數：取2.25 s：風荷載體型系數：1.5 z：15.60m高處風壓高度變化系數（按B類區(qū)計算）： z=（Z/10）0.32=1.15 Wk=z&

2、#215;z×s×1.1×WO (5.2.2) =2.25×1.15×1.5×1.1×0.300 =1.28kN/m2 2、風荷載設計值： W：風荷載設計值：KN/m2 rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4 按玻璃幕墻工程技術規(guī)范JGJ 102-96（5.1.6）條規(guī)定采用 W=rw×Wk=1.4×1.28=1.79kN/m2 3、玻璃幕墻構件重量荷載： GAK：玻璃幕墻構件（包括玻璃和鋁框）的平均自重：400N/m2 GK：玻璃幕墻構件（包括玻璃和鋁框）的重量： H：玻璃幕墻分格高：1.542m B：

3、玻璃幕墻分格寬：1.134m GK=400×B×H/1000 =400×1.134×1.542/1000 =0.699KN 二、玻璃的選用與校核 本工程選用玻璃種類為：6MM熱反射鍍膜玻璃 1、玻璃面積： B：玻璃幕墻分格寬;1.134m H: 玻璃幕墻分格高:1.542m A:玻璃板塊面積： A=B×H =1.134×1.542 =1.75M2 2、玻璃厚度選取： :風荷載設計值：1.79kN/m2 A:玻璃板塊面積：1.75m2 ：玻璃種類調整系數：3.0 試算： =W××10/3/K3 =1.79×

4、1.75×10/3/3.0 =3.48 T=2×(1+C)0.5-2 =2×(1+3.48)0.5-2 =2.23mm 玻璃選取厚度為：6.0mm 3、玻璃板塊自重： GAK：玻璃板塊平均自重（不包括鋁框）：  t:玻璃板塊厚度：6.0mm 玻璃的體積密度為：25.6（KN/M3） 按5.2.1采用 GAK=25.6×t/1000 =25.6×6.0/1000 =0.154KN/m2 4、玻璃的強度計算： 校核依據：fg=42.000 q:玻璃所受組合荷載： a:玻璃短邊邊長：1.134m b:玻璃長邊邊長：1.542m t:玻璃厚度

5、：6.0mm w:玻璃板面跨中彎曲系數，按邊長比a/b查表5.4.1得0.076 w:玻璃所受應力： 采用Sw組合： q=W=1.79 w=6××q×a2×1000/t2 =6×0.076×1.79×1.1342×1000/6.02 =25.71N/mm2 25.71N/mm2fg=42.000N/mm2 玻璃的強度滿足 5、玻璃溫度應力計算： 校核依據：max=19.500N/mm2 （1）在年溫差變化下，玻璃邊緣與邊框間擠壓在玻璃中產生的 擠壓溫度應力為： E：玻璃的彈性模量：0.72×105N/mm

6、2 at:玻璃的線膨脹系數：1.0×10-5 T:年溫度變化差：80.000 C:玻璃邊緣至邊框距離，取5mm d:施工偏差，可?。?mm，按5.4.3選用 b:玻璃長邊邊長：1.494m 在年溫差變化下，玻璃邊緣與邊框間擠壓在玻璃中產生的溫度應力為： tl=E(at×T-(2c-d)/b/1000) =0.72×T-72×(2×5-3)/b =0.72×80.000-72×(2×5-3)/1.494 =-279.75kN/m2 計算值為負，擠壓應力取為零 0.000N/mm2<19.500N/mm2 玻璃邊

7、緣與邊框間擠壓溫度應力可以滿足要求 （2）玻璃中央與邊緣溫度差產生的溫度應力： 1：陰影系數：按玻璃幕墻工程技術規(guī)范 JGJ 102-96表5.4.4-1得1.000 2:窗簾系數：按玻璃幕墻工程技術規(guī)范 JGJ 102-96表5.4.4-2得1.1 3：玻璃面積系數：按玻璃幕墻工程技術規(guī)范 JGJ 102-96表5.4.4-3得1.058 4：邊緣溫度系數：按玻璃幕墻工程技術規(guī)范 JGJ 102-96表5.4.4-4得0.400 a:玻璃線脹系數：1.0×10-5 IO:日照量：3027.600(KJ/M2h) to:室外溫度-10.000 t1:室內溫度35.000 Tc:單片玻

8、璃中心溫度（依據JGJ113-97附錄B計算）： ao:玻璃的吸收率：0.180 Tc=0.012×I0×a0+0.65×t0+0.35×tl =0.012×3027.600×0.180+0.65×-10.000+0.35×35.000 =12.290 Ts:玻璃邊緣部分溫度（依據JGJ113-97附錄B計算） Ts=(0.65×t0+0.35×tl) =(0.65×-10.000+0.35×35.000) =5.750 t:玻璃中央與邊緣部分溫度差： t=Tc-Ts =6.

9、540 玻璃中央與邊緣溫度差產生的溫度應力：  t2=0.74×E×a×1×2×3×4×(Tc-Ts) =0.74×0.72×105×1.0×10-5×1×2×3×4×t =1.622N/mm2 玻璃中央與邊緣有溫度差產生的溫度應力可以滿足要求 7、玻璃最大面積校核： Azd:玻璃的允許最大面積（m2） WK:風荷載標準值：1.28KN/m2 t:玻璃厚度：6.0mm al:玻璃種類調整系數：3.0 A:計算校核處玻璃板塊面積

10、：1.75m2 Azd=0.3×al×(t+t2/4)/WK =0.3×3.000×(6.0+6.02/4)/1.28 =10.55m2 A=1.75m2Azd=10.55m2 可以滿足使用要求 三、幕墻桿件計算： 幕墻立柱按簡支梁力學模型進行設計計算： 1.選料 (1)風荷載線分布最大荷載集度設計值（矩形分布） qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值（KN/m） rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4 wk:風荷載標準值：1.28KN/m2 B:幕墻分格寬：1.134m qw=1.4×WK×B =1.4×1.28×

11、1.134 =2.03kN/m (2)立柱彎矩： Mw:風荷載作用下立柱彎矩（KN/m） qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值：2.03（KN/m） Hsjcg:立柱計算跨度：3.9m Mw=qw×Hsjcg2/8 =2.03×3.92/8 =3.86KN/m M：幕墻立柱在風荷載和地震作用下產生彎矩（KN.m） 采用Sw 組合 M=Mw =3.86KN (3)W:立柱抗彎矩預選值（cm3） W=M×103/1.05/84.2 =3.86×103/1.05/84.2 =43.66cm3 qwk:風荷載線分布最大荷載集度標準值（KN/m） qwk

12、=WK×B =1.28×1.134 =1.45KN/m (4)11,12:立柱慣性矩預選值（cm4） 11=900×qwk×Hsjcg3/384/0.7 =900×1.45×3.93/384/0.7 =287.99cm4 12=5000×qwk×Hsjcg4/384/0.7/20 =5000×1.45×3.94/384/0.7/20 =311.99cm4 選定立柱慣性矩應大于：311.99cm4 2、選用立柱型材的截面特性： 選用系列：150 選用型材號：150101 鋁型材強度設計值：84.2

13、00N/mm2 鋁型材彈性模量：E=7×106N/cm2 X軸慣性矩：IX=363.69cm4 Y軸慣性矩：IY=99.12 cm4 X軸抵抗矩：Wx=46.64cm3 Y軸抵抗矩：Wy=30.97cm3 型材截面積：A=11.75cm2 型材計算校核處壁厚：t=3.0mm 型材截面面積矩：Ss=33.58cm3 塑性發(fā)展系數： =1.05 3、幕墻立柱的強度計算： 校核依據：N/A+m/Wfa=84.200N/mm2（拉彎構件） （5.5.3） B:幕墻分格寬：1.134m GAK:幕墻自重：400N/m2 幕墻自重線荷載： GK=400×Wfg/1000 =400

14、15;1.134/1000 =0.45KN/m NK:立柱受力： NK=GK×Hsjcg =0.45×3.9 =1.76KN N:立柱5受力設計值： rG:結構自重分項系數：1.2 N=1.2×NK =1.2×1.76 =2.1KN :立柱計算強度（N/mm2）(立柱為拉彎構件) N：立柱受力設計值：2.1kN A：立柱型材截面積：11.75cm2 m：立柱彎矩：3.86kN.m Wx：立柱截面抗彎矩：46.64cm2 r：塑性發(fā)展系數：1.05 =N×10/A+M×103/1.05/Wx =2.1×10/11.75+3.8

15、6×103/1.05/46.64 =80.61N/mm2 80.61N/mm2fa=84.200N/mm2 立柱強度可以滿足 4、幕墻立柱的剛度計算： 校核依據：UmaxU=20mm且UmaxL/180 (5.5.5) Umax:立柱最大撓度 Umax=5×1.28×3.94×1000/384/0.7/Ix=15.15 立柱最大撓度Umax為：15.15mm20mm Du:立柱撓度與立柱計算跨度比值： Hsjcg:立柱計算跨度：3.90m Du=U/Hsjcg/1000 =15.15/3.9/1000 =0.00391/180 撓度可以滿足要求 5、立柱

16、抗剪計算： 校核依據：T maxT=48.900N/mm2 （1）Qwk:風荷載作用下剪力標準值（kN） Qwk=Wk×Hsjcg×B/2 =1.28×3.9×1.134/2 =2.83kN （2）QW:風荷載作用下剪力設計值（KN） QW=1.4×QWK =1.4×2.83 =3.96kN (5)Q:立柱所受剪力（kN） 采用Qw組合 Q=Qw =3.96 =3.96kN (6)立柱剪應力： r：立柱剪應力 Ss:立柱型材截面面積矩：33.58cm3 Ix:立柱型材截面慣性矩：363.69cm4 I：立柱壁厚：3.0mm T=Q&#

17、215;Ss×100/IX/T =3.96×33.58×100/363.69/3.0 =12.19N/mm2 12.19N/mm248.900N/mm2 立柱抗剪強度可以滿足 6、選用橫梁型材的截面特性： 選用型材號：1102 鋁型材強度設計值：84.200N/mm2 鋁型材彈性模量：E=7×106N/cm2 X軸慣性矩：Ix=32.02cm4 Y軸慣性矩：IY=31.66cm4 X軸抵抗矩：Wx1=9.23cm3X軸抵抗矩：Wx2=9.23cm3，Y軸抵抗矩，Wy1=9.89cm3 Y軸抵抗矩：WY2=9.89cm3 型材截面積：A=4.73cm2 型

18、材計算校核處壁厚：T=3.0mm 型材截面面積矩：Ss=8.525cm3塑性發(fā)展系數:=1.05 7、幕墻橫梁的強度計算： 校核依據：mx/Wx+my/Wyfa=84.200N/mm2 (5.5.2) （1）橫梁在自重作用下的彎矩（kN.m） H:幕墻分格高：1.542m GAK：橫梁自重：300N/m2 Gk：橫梁自重荷載線分布均布荷載集度標準值（kN/m） Gk=300×H/1000 =300×1.542/1000 =0.46kN/m G:橫梁自重荷載線分布均布荷載集度設計值（kN/m） G=1.2×Gk =1.2×0.46 =0.55N/m Mx:

19、橫梁在自重荷載作用下的彎矩（kN.m） Mx=G×B2/8 =0.55×1.1342/8 =0.088kN.m（2）橫梁在風荷載作用下的彎矩（kN.m） 風荷載線分布最大荷載集度標準值（三角形分布） qwk=Wk xB =1.28×1.134 =1.45N/m 風荷載線分布最大荷載集度設計值 qw=1.4×qwk =1.4×1.45 =2.03kN/m Myw:橫梁在風荷載作用下的彎矩（kN.m） Myw=qw×B2/12 =2.03×1.1342/12=0.22kN.m（4）橫梁強度： ：橫梁計算強度（N/mm2） 采用S

20、G+Sw組合 Wx1:X軸抵抗矩：9.23cm3 Wy2:y軸抵抗矩：9.89cm3 :塑性發(fā)展系數：1.05 =(Mx/Wx1+Myw/Wy2)×103/1.05 =30.27N/mm2 30.27mm2fa=84.200N/mm2 橫梁正應力強度可以滿足 8、幕墻橫梁的抗剪強度計算： 校核依據：maxT=18.900N/mm (1)Qwk:風荷載作用下橫梁剪力標準值（KN） Wk:風荷載標準值：1.28kN/m2 B:幕墻分格寬：1.134m 風荷載線分布呈三角形分布時： Qwk=Wk×B2/4 =1.28×1.1342/4 =0.41kN(2)Qw;風荷載作

21、用下橫梁剪力設計值（KN） Qw=1.4×Qwk =1.4×0.41 =0.574kN (5)Q：橫梁所受剪力： 采用Qw組合 Q=Qw =0.574 (6)T:橫梁剪應力 Ss：橫梁型材截面面積矩：8.525cm3 Iy:橫梁型材截面慣性矩：31.66cm4 T:橫梁壁厚：3.0mm T=Q×Ss×100/Iy/t =0.574×8.525×100/31.66/3.0 =5.28N/mm2 5.15N/mm248.900N/mm2 橫梁抗剪強度可以滿足 9、幕墻橫梁的剛度計算 校核依據：UmaxU=20mm且UmaxL/180 橫梁

22、承受呈三角形分布線荷載作用時的最大荷載集度： qwk:風荷載線分布最大荷載集度標準值（KN/m） qwk=wk×B =1.28×1.134 =1.45KN/m 水平方向由風荷載產生的彎曲 UI=qwk×Wfg4×1000/0.7/Iy/120 =0.9mm 自重作用產生的彎曲： U2=5×Gk×Wfg4×1000/384/0.7/Ix =0.44mm 綜合產生的彎曲為： U=（U12+U22）0,5 =1.01mm<=20mm Du=U/wfg/1000 =1.01/1.134/1000 =0.00091/180 撓度

23、可以滿足要求四、連接件計算 1、橫梁與立柱間連結（1）橫向節(jié)點（橫梁與角碼） N1：連接部位受總剪力： 采用Sw組合 N1=Qw×1000 =0.574×1000 =574.0N 普通螺栓連接的抗剪強度計算值：130N/mm2 Nv:剪切面數：1 D1：螺栓公稱直徑：6.000mm D0：螺栓有效直徑：5.060mm Nvbh:螺栓受剪承載能力計算： Nvbh=1×3.14×D02×130/4 =1×3.14×5.0602×130/4 =2612.847N Numl:螺栓個數 Numl=Nl/Nvbh =574.0

24、/2612.847 =0.22 取2個 Ncb:連接部位幕墻橫梁鋁型材壁抗承壓力計算： T：幕墻橫梁壁厚：2.000mm Ncb=D1×T×120×numl =6.000×2.000×120×2.000 =2880.0N 2880.0N574.0N，強度可以滿足。 （2）豎向節(jié)點（角碼與立柱） Gk:橫梁自重線荷載（N/m） Gk=300×H =300×1.542 =462.6N/m 橫梁自重線荷載設計值（N/m） G=1.2×Gk =1.2×462.6 =555.12N/m N2:自重荷線（N

25、）： N2=G×B/2 =555.12×1.134/2 =314.75N N:連接處組合荷載： 采用SG+Sw N=(N12+N22)0.5 =(574.02+314.752)0.5 =654.6N Num2:螺栓個數 Num2=N/Nvbh =0.25 取2個 Ncbj:連接部位鋁角碼壁抗承壓能力計算： Lctl:鋁角碼壁厚：4.000mm Ncbj=D1×Lctl×120×Num2 =6.000×4.000×120×2.000 =5760.000N 5760.0N654.6N 強度可以滿足 2、立挺與主結構連接

26、 Lct2:連接處鋼角碼壁厚：6.000mm D2:連接螺栓直徑：12.000mm D0:連接螺栓直徑：10.360mm 采用SG+SW組合 N1wk:連接風荷載總值（N）： N1wk=wk×B×Hsjcg×1000 =1.28×1.134×3.90×1000 =5660.9N 連接處風荷載設計值（N）： N1w=1.4×N1wk =1.4×5660.9 =7925.3N N1:連接處水平總力（N）： NI=N1w=7925.3 N2:連接處自重總值設計值（N）： N2K=400×B×Hsjcg

27、 =400×1.134×3.9 =1494.7N N2:連接處自重總值設計值（N）： N2=1.2×N2K =1.2×1494.7 =1769.04N N:連接處總合力（N）： N=（N12+N22）0.5 =（7925.32+1769.042）0.5 =8120.3N Nvb:螺栓的承載能力： Nv：連接處剪切面數：2 Nvb=2×3.14×D02×130/4 =2×3.14×10.3602×130/4 =21905.971N Numl:立挺與建筑物主結構連接的螺栓個數： Numl=N/Nvb

28、 =8120.3/21905.971 =0.37個 取2個 Ncbl:立挺型材壁抗承壓能力（N）： D2：連接螺栓直徑：12.000mm Nv:連接處剪切面數：4 T：立挺壁厚：3.000mm Ncbl=D2×2×120×1×Numl =12.000×2×120×3.000×2.000 =17280.000N 17280.000N8120.3 強度可以滿足 Ncbg:鋼角碼型材重抗承壓能力（N）： Ncbg=D2×2×267×D2×Numl =12.000×2

29、15;267×6.000×2.000 =76896.000N 76896.000N8120.3N 強度可以滿足 五、靠墻預埋件總截面面積計算 本工程預埋件受拉力和剪力 v：剪力設計值： V=N2 =1769.04N N：法向力設計值： N=N1 =7925.3N M：彎矩設計值（N.mm）： C2：螺孔中心與錯板邊緣距離：50mm M=V×c2 =1769.04×50.000 =88452N.mm Numl：錯筋根數：4根 錨筋層數：2層 Kr：錨筋層數影響系數：1.000 關于混凝土：混凝土標號C25 混凝土強度設計值：fc=12.5N/mm2 按現行

30、國家標準混凝土結構設計規(guī)范GB.110采用。 選用二級錨筋 錨筋強度設計值：fy=300.000N/mm2 d：鋼筋直徑：12.000mm av:鋼筋受剪承載力系數： av=（4-0.08×d）×(fc/fy)0.5 (5.7.10-5) =(4-0.08×12.000)×(12.5/300.000)0.5 =0.62 t:錨板厚度：8.000mm ab:錨板彎曲變形折減系數： ab=0.6+0.25×t/d (5.7.10 6) =0.6+0.25×8.000/12.000 =0.767 Z：外層鋼筋中心線距離：210.000mm

31、As：錨筋實際總截面積： As=Numl×3.14×d2/4 =4.000×3.14×d2/4 =452.16m2 錨筋總截面積計算值： Asl=(V/Kv/0.8/kb+M/0.3/kt/kb/Z)/fy (5.7.10-1) =16.26mm2 As2=(N/0.8/kb+M/0.4/kt/kb/Z)/fy (5.7.10-2) =43.82mm2 16.26mm2452.16mm2 43.82mm2452.16mm2 4根12.000錨筋可以滿足要求 A：錨板面積：60000.00mm2 0.5fcA=450000.000N N=7925.3N0.

32、5fcA 錨板尺寸可以滿足要求 六、幕墻預埋件焊縫計算 Hf:焊縫厚度6.000 L:焊縫長度100.000 m:彎矩引起的應力 m=6×M/(2×he×1w2×1.22) =5.18N/mm2 n:法向力引起的應力 n=N/(2×he×1w×1.22) =7.73N/mm2 t:剪應力 t=V/(2×Hf×1w) =2.11N/mm2 :總應力 =（m+n）2+t20.5 =13.08 13.08N/mm2160N/mm2 焊縫強度可以滿足七、幕墻玻璃板塊結構膠計算： 本工程選用結構膠類型為：DC525

33、 1、按風荷載和自重效應，計算結構硅酮密封膠的寬度： Cs1：風載荷作用下結構膠粘結寬度（mm） WK：風荷載標準值：1.28kN/m2 a:矩形分格短邊長度：1.134m fl:結構膠的短期強度允許值：0.14N/mm2 按5.6.3條規(guī)定采用 Csl=WK×a/2/0.14 (5.6.4-1) =1.28×1.134/2/0.14 =5.18mm 取6mm (2)自重效應膠縫寬度的計算： Cs2:自重效應膠縫寬度（mm） B：幕墻分格寬：1.134m H：幕墻分格高：1.542m T：玻璃厚度：6mm F2：結構膠的長期強度允許值：0.007N/mm2 按5.6.3條規(guī)

34、定采用 Cs2=H×B×t×25.6/(H+B)/2/7 (5.6.4-2) =7.17mm 取10mm （3）結構硅酮密封膠的最大計算寬度：10mm 2、結構硅酮密封膠粘接厚度的計算： ts:結構膠的粘結厚度：mm ：結構硅酮密封膠的變位承受能力：12.5% T：年溫差：80.0 Us：玻璃板塊在年溫差作用下玻璃與鋁型材相對位移量：mm 鋁型材線膨脹系數；al=2.35×105 玻璃線膨脹系數：a2=1×105 Us=b×t×(2.35-1)/100 =1.500×80.000×(2.35-1)/100

35、 =1.62mm Ts=Us/×(2+)0.5 (5.6.5) =1.62/0.125×(2+0.125)0.5 =3.14mm 3、膠縫推薦寬度為：10mm 4、膠縫推薦厚度為：6mm 5、膠縫強度驗算 膠縫選定寬度為：10mm 膠縫選定厚度為：6mm （1）短期荷載和作用在結構膠中產生的拉應力： WK：風荷載標準值：1.28kN/m2 B:幕墻分格寬：1.134m Cs：結構膠粘結寬度：10.000mm 1=wk×B×0.5/Cs =1.28×1.134×0.5/10.000 =0.07N/mm2 (2)短期荷載和作用在結構膠中產生的剪應力： H：幕墻分格高：1.542m T：玻璃厚度：6mm 2=12.8×H×B×t/Cs/(B+H)/1000 =0.005N/mm2 (3)短期荷載和作用在結構膠中產生的總應力： =（12+22）0.5 =（0.072+0.0052）0.5 =0.07N/mm20.14N/mm2 結構膠強度可以滿足要求 八