玻璃幕墻設(shè)計計算書

玻璃幕墻設(shè)計計算書設(shè)計依據(jù):相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn):玻璃幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ102-2023)1.1.2(GB50009-2023)1.1.3(GB50017-2023)1.1.4(GB50010-2023)業(yè)主供給的相關(guān)資料:招標(biāo)書建筑及構(gòu)造施工圖其它有關(guān)資料幕墻材料選擇:玻璃選擇:玻璃類型: 單層玻璃種類:鋼化玻璃選用玻璃尺寸:kt=8(mm)kk h=3.8(m)b=1.36k a=1.36(m)，長邊長度b=3.8(m)玻璃短邊÷長邊=a/b=.358:大面強度f =84(MPa)gmgb側(cè)面強度f =58.8(MPa)gb:g彈性模量:E=72023(MPa)g線脹系數(shù):α=.00001:ν=.2g重力密度:γ=25.6(kN/m3)g幕墻龍骨材質(zhì)選擇: 鋁合金6063-T5鋁型材的強度設(shè)計值:atf=85.5(MPa)atavf=49.6(MPa)avacf=120(MPa)ac:a彈性模量:E=70000(MPa)aa線脹系數(shù):α=.0000235aa重力密度:γ=28(kN/m3)a:相對撓度:≤1/180幕墻荷載:荷載標(biāo)準(zhǔn)值::g玻璃自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值:gq0gk0q0

=t×/1000=.205(kPa)0 其中:t為玻璃片總厚度，t=80 gak鋁框自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值:qgakgak q =0.2×q =.041gak 玻璃與鋁框自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值:

=0.2×q

gk0q=qgk gk0q=q

=.246(kPa)+qgak風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:+qgak03.1.2.1根本風(fēng)壓:w=0.75(kPa) 〔50年一遇〕0s風(fēng)荷載體形系數(shù):μ=1.2sz風(fēng)荷載高度系數(shù):μ=.74z地面粗糙度類別C類距地面高度:12(m)z3.1.2.4陣風(fēng)系數(shù):β=2.049z構(gòu)造重要性系數(shù):γ=1k z z s 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:w=γβμμw=1.36k z z s :抗震設(shè)防烈度:7設(shè)計根本地震加速度:0.10g地震影響系數(shù)最大值:α=.08maxe地震驚力放大系數(shù):β=5e:q=βα q =.098(kPa)ek e max gk幕墻計算:幕墻類型:隱框幕墻與水平面的夾角:α=90°幕墻玻璃計算:幕墻玻璃的支承條件:四邊簡支玻璃按四邊簡支板計算玻璃的厚度:t=8(mm)玻璃強度計算:在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,玻璃板中部的應(yīng)力:a/b=.358，查得四邊簡支玻璃板的彎矩系數(shù):m=.1154wk σ =6mwa2/t2=27.21wk 在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下,玻璃板中部的應(yīng)力:ek σ=6mqa2/t2=1.96ek 考慮玻璃板在外荷載作用下大撓度變形的影響，玻璃板的應(yīng)力折減系數(shù)η:k ek 由θ=(w+0.5q)a4/(Et4k ek 查得玻璃板的應(yīng)力折減系數(shù):η=.935:σ=η(ψγσ +ψγσ)ww wk ee ek=36.81(MPa)<f =84(MPa) (滿足)gm其中:η:應(yīng)力折減系數(shù)=.935γw:風(fēng)荷載分項系數(shù)=1.4eγ:地震作用分項系數(shù)=1.3ewψ:風(fēng)荷載組合值系數(shù)=1.0weψ:地震作用組合值系數(shù)=0.5e玻璃剛度計算:玻璃板中部的撓度:ku=η(μwa4)/D=16.2(mm)k<玻璃板短邊邊長的1/60=22.7(mm) (滿足)其中:η:撓度折減系數(shù)k 由θ=wa4/(Et4)=15.8,查得:ηk μ:四邊簡支玻璃板的撓度系數(shù)a/b=.358,查得:μ=.01189D:玻璃板的剛度gD=Et3/[12×(1-ν2)]=3202300(N·mm)g硅酮構(gòu)造密封膠計算::1構(gòu)造膠在風(fēng)荷載或地震作用下的強度設(shè)計值:f=.2(MPa)12構(gòu)造膠在永久荷載作用下的強度設(shè)計值:f=.01(MPa)2在風(fēng)荷載和水平地震作用下，構(gòu)造膠粘接寬度s1 e 1c=(w+0.5q)a/(2023fs1 e 1

)=6.7(mm)其中:w--風(fēng)荷載設(shè)計值，w=1.4w=1.9(kPa)kqe--地震作用設(shè)計值，qe=1.3qek=.13(kPa)a--玻璃板短邊長度，a=1360(mm)在玻璃永久荷載作用下，構(gòu)造膠粘接寬度s2 g 2c=qab/[2023(a+b)fs2 g 2

]=12.5(mm)g g 其中:q--玻璃自重荷載設(shè)計值，q=1.2q =.25(kPa)a--玻璃板短邊長度，g g b--玻璃板長邊長度，b=3800(mm)故構(gòu)造膠粘接寬度應(yīng)≥12.5(mm):s t=u/[δ(2+δ)]1/2=13.4s s s 其中:u--幕墻玻璃相對于鋁框的位移，u=θh=6.91s s θ--樓層彈性層間位移角限值依據(jù)主體構(gòu)造的構(gòu)造類型:鋼筋混凝土框架得:θ=1/550(rad)k h--玻璃面板高度，h=3800k δ--硅酮構(gòu)造密封膠變位承受力量，δ=0.125故構(gòu)造膠粘接厚度應(yīng)≥13.4(mm)幕墻鋁合金骨架計算:玻璃幕墻類別:框架式幕墻鋁合金橫梁計算:選用的鋁合金型材的代號:155其截面的幾何參數(shù)如下:ax 截面慣性矩:I=410715(mm4) I=731313(mm4ax 截面抵抗矩:W=9779(mm3)

=1875(mm3)ax aya截面面積: A=950(mm2)a在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,橫梁的內(nèi)力及撓度:在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,橫梁的內(nèi)力及撓度:按三角形分布的分布荷載計算,4-1:附圖4-1線載集度:q =2×(wb/2)=1.8496(kN/m)wk k k跨中最大彎矩:=qkMwk wk=qkM

2/12=.29(kN·m)b跨內(nèi)最大剪力:b=qkVwk wk=qkV

/4=.63(kN)b跨中最大撓度:bu =q b4/(120EI)=1.03(mm)wk wk k aay在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下,橫梁的內(nèi)力及撓度:按三角形分布的分布荷載計算,見附圖4-1:線載集度:q

b/2)=.13328(kN/m)ekx

ek kkM=qek ekxkM=q

2/12=.021(kN·m)b跨內(nèi)最大剪力:bV=q b/4=.05(kN)ek ekx k跨中最大撓度:u=q b4/(120EI)=.074(mm)ek ekx k aaygk在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,橫梁的內(nèi)力及撓度:玻璃與鋁框自重荷載:q =.246(kPa)gk按受二集中荷載的簡支梁計算,見附圖4-2:附圖4-2平行于幕墻平面的集中荷載:P =q hbsinα/2=.636P =q hbgky gk k kk 其中:h--玻璃高度，h=3.8k kyb--玻璃寬度，b=1.36(mm)ky跨中最大彎矩:M =P b=.095(kN·m)gky gky dd 其中:b--玻璃墊塊至橫梁端部的距離，b=0.15d 跨內(nèi)最大剪力:V =P =.636(kN)gky gky跨中最大撓度:u =P

αb3(3-4α2)/(24EI

)=.75(mm)gky

gky

aaxd 其中:α=b/bd d k b--玻璃墊塊至橫梁端部的距離，b=0.15(m)b--橫梁跨度，bd k :抗剪強度驗算:橫梁水平方向(x軸)的剪力組合設(shè)計值:V=ψγV +ψγV

=.91(kN)ww wk ee ek橫梁豎直方向(y軸)的剪力組合設(shè)計值:V=γV =.76(kN)g gky:γ--永久荷載分項系數(shù)，γ

=1.2g gγ--風(fēng)荷載分項系數(shù)，γ=1.4w wγ--地震作用分項系數(shù)，γ=1.3e eψ--風(fēng)荷載組合值系數(shù)，ψ=1.0wψ--地震作用組合值系數(shù)，ψ=0.5e e驗算:橫梁豎直方向(y軸):ytyyV(b2ytyy

/8+b

/4)/(Ibtxt)avxyaxy=3.5(MPa)<f=49.6(MPa) (滿足)btxt)avxyaxyx 其中:b--橫梁截面水平方向?qū)挾?，b=73x yyb--橫梁截面豎直方向?qū)挾?，b=70(mm)yyx t--橫梁截面水平腹板厚度，t=3x xyt--橫梁截面豎直腹板厚度，t=3(mm)xyax I--截面繞x軸的毛截面慣性矩，I=410715(mm4ax 橫梁水平方向(x軸):V(b

2t/8+bbt

/4)/(It)x x

x yy

ayxav=2.42(MPa)<f=49.6(MPa) (滿足)avx 其中:b--橫梁截面水平方向?qū)挾?，b=73x yyb--橫梁截面豎直方向?qū)挾?，b=70(mm)yyx t--橫梁截面水平腹板厚度，t=3x xyt--橫梁截面豎直腹板厚度，t=3(mm)xyayayI--截面繞y軸的毛截面慣性矩，I=731313(mm4)ayay局部穩(wěn)定驗算:橫梁截面水平腹板為雙側(cè)加勁部位:橫梁截面水平腹板寬度bx=73(mm)橫梁截面水平腹板厚度tx=3(mm)橫梁截面水平腹板寬厚比bx/tx=24.33≤50 (滿足)橫梁截面豎直腹板為雙側(cè)加勁部位:y橫梁截面豎直腹板寬度b=70(mm)yy橫梁截面豎直腹板厚度t=3(mm)yyy橫梁截面豎直腹板寬厚比byy剛度驗算:

/t=23.33≤50 (滿足)在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的撓度:u =1.03(mm)<b/180=7.56(mm) (滿足)wk k在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的撓度:gky u =.75(mm)<b/180=7.56(mm) (滿足gky 幕墻鋁合金立柱計算:選用的鋁合金型材的代號:155其截面的幾何參數(shù)如下:ax 截面慣性矩:I=6719438(mm4) I=1445269(mm4ax 截面抵抗矩:W=86147(mm3)

=40146(mm3)ax aya截面面積: A=1927(mm2)aL=3.8m簡支梁計算。在荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,立柱的內(nèi)力及撓度:在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,立柱的內(nèi)力及撓度:按均布荷載計算,4-3:附圖4-3線載集度:q =wb=1.85(kN/m)wk k k跨中最大彎矩:=qwkMwkL2/8=3.34(kN·m)=qwkMwk跨中最大撓度:u =5q L4/(384EI)=10.7(mm)wk wk aax在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下,立柱的內(nèi)力及撓度:按均布荷載計算,4-3:線載集度:qlek=qekbk=.13(kN/m)跨中最大彎矩:Mek=qlekL2/8=.23(kN·m)跨中最大撓度:ek lek aaxu=5q L4/(384EI)=.8ek lek aax在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,立柱的內(nèi)力:立柱的承重方式為上端懸掛。重力荷載產(chǎn)生的軸力為拉力。:N =q 軸力 Lsinα=1.27:N =q gk gk k:強度驗算:立柱的軸力設(shè)計值:g N=γN =1.52g 立柱的彎矩組合設(shè)計值:M=ψγM +ψγM

=4.83(kN·m)ww wk ee ek:γ--永久荷載分項系數(shù)，γ

=1.2g gγ--風(fēng)荷載分項系數(shù)，γ=1.4w wγ--地震作用分項系數(shù)，γ=1.3e eψ--風(fēng)荷載組合值系數(shù)，ψ=1.0w wψ--地震作用組合值系數(shù)，ψ=0.5e e驗算:a N/A+M/(γWa at=54.19(MPa)<f=85.5(MPa) (滿足)ata 其中: A--立柱的凈截面面積，A=1927(mm2a W--截面繞x軸的凈截面抵抗矩，W=86147(mm3)ax ax--塑性進展系數(shù)，=1.05f--型材抗彎強度設(shè)計值，f=85.5(MPa)at at剛度驗算:在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，立柱的撓度:u =10.7(mm)<跨度/180=21.11(mm) (滿足)wk連接計算:5-1、5-2。附圖5-1〔橫剖〕附圖5-2〔豎剖〕立柱與角碼的連接螺栓的計算:連接螺栓材質(zhì):1Cr18Ni9Ti螺栓直徑:d=12(mm)一個連接螺栓的設(shè)計承載力:t抗拉承載力設(shè)計值:Nb=14(kN)t雙剪抗剪承載力設(shè)計值:Nb=21.4(kN)v連接付的內(nèi)力:由重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用:垂直力:Fgk=1.5qgk0bkL=1.59(kN)其中:bk--立柱間距(m)L--立柱長度(m)gk0q --幕墻玻璃每平方米重量(kPa)1.5--考慮骨架的重量gk0b由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用:水平力:b=wkNwk k=wkN

L=7.03(kN)由地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用:水平力:N=βα F =.64(kN)ek e max gk:其中β、α 意義同前。:e max垂直剪力設(shè)計值:max V =1.2F =1.91max 水平剪力設(shè)計值:V=1.4N +0.6×1.3×N=10.34(kN)w wk ek螺栓驗算:v一個螺栓雙剪的抗剪承載力Nb=21.4(kN)每一樓層有一個支座承受水平力和垂直力。每個支座有兩個螺栓。v支座可按下式驗算:單個螺栓所受的合成剪力:V=(V2+V 2)1/2/2h w max=5.26(kN)<Nvb=21.4(kN)螺栓牢靠。角碼驗算:1 3 角碼承受Q235鋼,每支座由兩個角鋼角碼組成。b=110(mm)b=80(mm)b=100(mm)t=81 3 b幕墻重心至埋件外表的距離h=150(mm)b拉應(yīng)力:l w σ=(V/2)/A=6.46l w j其中:A為一支角碼的受拉截面積jj 3 =800(mm2j 3 彎曲應(yīng)力:mj1σ=M/W=10.5(MPa)mj11其中:M為一支角碼承受的彎矩1maxM1=(VmaxM1

/2)×h

=.14(kN·m)bM為預(yù)埋件承受的彎矩b1M=2M=.28(kN·m)1W為一支角碼的截面抵抗矩Wjjbb3W=t 2/6=13333(mm3)jbb3剪應(yīng)力:τ=(V /2)/A=1.19(MPa)max j折算應(yīng)力驗算:lm[(σ+σlm

)2+3τ2]1/2=17.08(MPa)<f=215(MPa)角碼牢靠。其中:f為選用鋼材的強度設(shè)計值,對Q235鋼:f=215(MPa)埋件計算:埋件編號:01埋件承受的作用:剪力設(shè)計值:V=V =1.91(kN)max法向拉力設(shè)計值:N=V