玻璃幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書

玻璃幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書1.設(shè)計(jì)依據(jù):相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn):玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范(JGJ102-2003)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002)業(yè)主提供的相關(guān)資料:招標(biāo)書建筑及結(jié)構(gòu)施工圖其它有關(guān)資料2.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:厚度tk=8(mm)高度hk=3.8(m),寬度bk=1.36(m)玻璃短邊長度a=1.36(m),長邊長度b=3.8(m)玻璃短邊寧長邊二a/b=.358選用玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:大面強(qiáng)度fgm=84(MPa)側(cè)面強(qiáng)度fgb=58.8(MPa)選用玻璃的相關(guān)物理指標(biāo):彈性模量:Eg=72000(MPa)線脹系數(shù)：a=.00001泊松比：v=.2重力密度：丫g=25.6(kN/m3)幕墻龍骨材質(zhì)選擇：鋁合金6063-T5鋁型材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：抗拉、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fat=85.5(MPa)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fav=49.6(MPa)局部承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fac=120(MPa)鋁型材的相關(guān)物理指標(biāo)：彈性模量：Ea=70000(MPa)線脹系數(shù)：aa=.0000235重力密度：丫a=28(kN/m3)鋁合金立柱和橫梁的撓度控制：相對撓度：v1/1803.幕墻荷載:荷載標(biāo)準(zhǔn)值：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：玻璃自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qgko=t°xX000=.205(kPa)其中：t。為玻璃片總厚度，t°=8(mm)3.1.1.2鋁框自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值：初估qgak=0.2科gkoqgak=0'2)qgko=.°41(kPa)玻璃與鋁框自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qgk=qgko+qgak=.246(kPa)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：3.121基本風(fēng)壓：Wo=°.75(kPa) (50年一遇)3.1.2.2風(fēng)荷載體形系數(shù)：卩s=1.23.1.2.3風(fēng)荷載高度系數(shù)：卩z=.74地面粗糙度類別：C類距地面高度： 12(m)陣風(fēng)系數(shù)：Bz=2.0493.1.2.5結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：丫=13.1.2.6風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Wk二丫吃蟲wo=1.36(kPa)地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：抗震設(shè)防烈度： 7設(shè)計(jì)基本地震加速度：o.1og3.1.3.2地震影響系數(shù)最大值：絢新二.08地震動(dòng)力放大系數(shù)：Be=5垂直于玻璃幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值qek=Beamaxqgk=.o98(kPa)4.幕墻計(jì)算:幕墻類型:隱框幕墻與水平面的夾角：a=90°幕墻玻璃計(jì)算:幕墻玻璃的支承條件：四邊簡支玻璃按四邊簡支板計(jì)算玻璃的厚度：t=8(mm)玻璃強(qiáng)度計(jì)算：在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下,玻璃板中部的應(yīng)力：按a/b=.358，查得四邊簡支玻璃板的彎矩系數(shù)：m=.1154c=6mwa2/t2=27.21(MPa)cwk k在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下,玻璃板中部的應(yīng)力：cek=6mqeka22/t=1.96(MPa)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)n:由0=(Wk+0.5qek)a4/(Egt4)=16.3查得玻璃板的應(yīng)力折減系數(shù):n=.935玻璃板中部的組合應(yīng)力:(T=nY+Y逼)W°Wkk=36.81(MPa)<fgm=84(MPa)(滿足)其中:n:應(yīng)力折減系數(shù)=.935Yw:風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.4Y地震作用分項(xiàng)系數(shù)=1.3呱：風(fēng)荷載組合值系數(shù)=1.0%：地震作用組合值系數(shù)=0.5玻璃剛度計(jì)算：玻璃板中部的撓度：u=n(aw4)/D=16.2(mm)kV玻璃板短邊邊長的1/60=22.7(mm)(滿足)其中：n:撓度折減系數(shù)由0二WkO7(Egt4)=15.8，查得:n=.937口四邊簡支玻璃板的撓度系數(shù)由a/b=.358,查得：卩=.01189D:玻璃板的剛度D=Egt3/[12(1-V)]=3200000(Nmm)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠計(jì)算：硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘接寬度計(jì)算：結(jié)構(gòu)膠在風(fēng)荷載或地震作用下的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f1=.2(MPa)結(jié)構(gòu)膠在永久荷載作用下的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f2=.01(MPa)在風(fēng)荷載和水平地震作用下，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度cs1=(W+0.5qe)a/(2000f1)=6.7(mm)其中：W--風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值，W=1.4Wk=1.9(kPa)qe--地震作用設(shè)計(jì)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，結(jié)構(gòu)膠粘接寬度cs2=qgab/[2000(a+b)f2]=12.5(mm)其中:qg--玻璃自重荷載設(shè)計(jì)值，qg=1.2qgk0=.25(kPa)a--玻璃板短邊長度，a=1360(mm)b--玻璃板長邊長度，b=3800(mm)故結(jié)構(gòu)膠粘接寬度應(yīng)》12.5(mm)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘接厚度計(jì)算:ts=Us/[S(2+1間3.4(mm)其中：us--幕墻玻璃相對于鋁框的位移，us二0b6.91(mm)0--樓層彈性層間位移角限值根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型：鋼筋混凝土框架得：0=1/550(rad)hk--玻璃面板高度，hk=3800(mm)S--硅酮結(jié)構(gòu)密封膠變位承受能力， S=0.125故結(jié)構(gòu)膠粘接厚度應(yīng)》13.4(mm)幕墻鋁合金骨架計(jì)算：玻璃幕墻類別：框架式幕墻鋁合金橫梁計(jì)算：

選用的鋁合金型材的代號(hào)：155其截面的幾何參數(shù)如下：截面慣性矩：Iax=410715(mm4)Iay=731313(mm4)截面抵抗矩：Wax=9779(mm3)Way=1875(mm3)截面面積：Aa=950(mm2)431.1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(jì)算，見附圖4-1:按三角形分布的分布荷載計(jì)算，見附圖4-1:k附圖4-1線載集度：qwk=20Wkbk/2)=1.8496(kN/m)跨中最大彎矩：Mwk=qwkbA/12=.29(kNm)跨內(nèi)最大剪力：Vwk=qwkbk/4=.63(kN)跨中最大撓度：Uwk=qwkbk4/(120Ealay)=1.03(mm)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(jì)算，見附圖4-1:線載集度:(kN/m)跨中最大彎矩：Mek=qekxbk2/12=.021(kNm)跨內(nèi)最大剪力：Vek=qekxbk/4=.05(kN)跨中最大撓度：Uek=qekxbk4/(12OEalay)=.O74(mm)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：qgk=.246(kPa)按受二集中荷載的簡支梁計(jì)算，見附圖4-2:附圖4-2平行于幕墻平面的集中荷載：Pgky=qgkhkbkSina/2=.636(kN)其中：hk--玻璃高度，hk=3.8(mm)bk--玻璃寬度，by=1.36(mm)Mgky二Pgkybd=?°95(kNm)其中:bd--玻璃墊塊至橫梁端部的距離，bd=0.15(m)跨內(nèi)最大剪力:Vgky=Pgky=.636(kN)跨中最大撓度:Ugky=Pgkyab(3-4a)/(24Ealax)=.75(mm)其中：a=bd/bk=.11bd--玻璃墊塊至橫梁端部的距離，bd=0.15(m)bk--橫梁跨度，bk=1.36(m)橫梁驗(yàn)算：抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：橫梁水平方向(x軸)的剪力組合設(shè)計(jì)值Vx=A/vYVwk+%Yek=.91(kN)橫梁豎直方向(y軸)的剪力組合設(shè)計(jì)值Vy=YVgky=.76(kN)其中：丫 g--永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，丫 g= 1.2Y--風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，丫w=1.4Y--地震作用分項(xiàng)系數(shù)，丫e=1.3%--風(fēng)荷載組合值系數(shù)，w=1.0%--地震作用組合值系數(shù)，e=0.5驗(yàn)算：Vy^t^+bxbytx/4)/。aQ=3.5(MPa)vfav=49.6(MPa) (滿足)其中：bx--橫梁截面水平方向?qū)挾?，bx=73(mm)by--橫梁截面豎直方向?qū)挾龋琤y=70(mm)tx--橫梁截面水平腹板厚度，tx=3(mm)tx--橫梁截面豎直腹板厚度，ty=3(mm)lax--截面繞x軸的毛截面慣性矩，Iax=410715(mm4)橫梁水平方向(x軸)：Vx(bx2tx/8+bxbyty/4)/(Iaytx)=2.42(MPa)vfav=49.6(MPa)(滿足)其中：bx--橫梁截面水平方向?qū)挾?，bx=73(mm)by--橫梁截面豎直方向?qū)挾?，by=70(mm)tx--橫梁截面水平腹板厚度，tx=3(mm)tx--橫梁截面豎直腹板厚度，ty=3(mm)lay--截面繞y軸的毛截面慣性矩，Iay=731313(mm4)局部穩(wěn)定驗(yàn)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=24.33W50 (滿足)橫梁截面豎直腹板為雙側(cè)加勁部位:橫梁截面豎直腹板寬度by=70(mm)橫梁截面豎直腹板厚度ty=3(mm)橫梁截面豎直腹板寬厚比by/ty=23.33W50 (滿足)剛度驗(yàn)算:在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的撓度uwk=1.03(mm)<bk/180=7.56(mm) (滿足)在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，橫梁的撓度Ugky=.75(mm)<bk/180=7.56(mm) (滿足)4.3.2幕墻鋁合金立柱計(jì)算：選用的鋁合金型材的代號(hào)：155其截面的幾何參數(shù)如下：截面慣性矩：Iax=6719438(mm4) Iay=1445269(mm4)W=40146(mm3)截面抵抗矩：WaX=86147(mm3) ayu )截面面積：Aa=1927(mm2)立柱按跨度L=3.8m簡支梁計(jì)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(jì)算,立柱計(jì)算簡圖見附圖4-3：

跨中最大彎矩：Mwk=qwkL/8=3.34(kNm)跨中最大撓度：Uwk=5qwkL4/(384Ealax)=10.7(mm)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(jì)算，見附圖4-3:線載集度:qiek=qekbk=.13(kN/m)跨中最大彎矩：Mek=qlekL2/8=.23(kNm)跨中最大撓度:uek=5qlekL4/(384EaIax)=.8(mm)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。軸力：Ngk二qgkbkLsina=1.27(kN)立柱驗(yàn)算:強(qiáng)度驗(yàn)算：立柱的軸力設(shè)計(jì)值：N二丫gNgk=1.52(kN)立柱的彎矩組合設(shè)計(jì)值：M=wYMwk+ipeYMek=4.83(kNm)其中： 丫 g--永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，丫 g=1.2yw--風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，yw=1.4ye--地震作用分項(xiàng)系數(shù)，ye=1.3pw--風(fēng)荷載組合值系數(shù)，pw=1.0pe--地震作用組合值系數(shù)，pe=0.5驗(yàn)算：N/Aa+M/(yWax)=54.19(MPa)<fat=85.5(MPa)(滿足)其中：Aa--立柱的凈截面面積，Aa=1927(mm2)

Wax--截面繞x軸的凈截面抵抗矩，Wax=86147(mm3)Y-塑性發(fā)展系數(shù)，丫=1.05fat--型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fat=85.5(MPa)43222岡【J度驗(yàn)算:在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，立柱的撓度：uwk=10.7(mm)<跨度/180=21.11(mm)(滿足)5.連接計(jì)算：立柱與角碼的連接節(jié)點(diǎn)見附圖5-1、5-2<1.附圖5-1(橫剖)附圖5-2(豎剖)5.1立柱與角碼的連接螺栓的計(jì)算：5.1.1連接螺栓材質(zhì):1C門8Ni9Ti螺栓直徑：d=12(mm)—個(gè)連接螺栓的設(shè)計(jì)承載力：抗拉承載力設(shè)計(jì)值：Ntb=14(kN)雙剪抗剪承載力設(shè)計(jì)值：Nvb=21.4(kN)連接付的內(nèi)力：由重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用：垂直力：Fgk=1.5qgkobkL=1.59(kN)

其中:bk--立柱間距(m)L--立柱長度(m)qgk0--幕墻玻璃每平方米重量(kPa)1.5--考慮骨架的重量由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用:水平力:Nwk=wkbkL=7.03(kN)由地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用:水平力:Nek=3eamaxFgk=.64(kN)其中：Be、"max意義同前。垂直剪力設(shè)計(jì)值:Vmax=1.2Fgk=1.91(kN)水平剪力設(shè)計(jì)值:Vw=1.4Nwk+0.6X.3JNek=10.34(kN)螺栓驗(yàn)算:一個(gè)螺栓雙剪的抗剪承載力Nvb=21.4(kN)每一樓層有一個(gè)支座承受水平力和垂直力。每個(gè)支座有兩個(gè)螺栓。支座可按下式驗(yàn)算:單個(gè)螺栓所受的合成剪力:Vh=(Vw2+Vmax2)1/2/2=5.26(kN)<Nvb=21.4(kN)螺栓可靠。角碼驗(yàn)算:

角碼采用Q235鋼,每支座由兩個(gè)角鋼角碼組成。角碼長邊長度$=110(mm),短邊長度b2=80(mm)角碼寬度b3=100(mm),角碼壁厚tb=8(mm)幕墻重心至埋件表面的距離hb=150(mm)拉應(yīng)力:(r=(Vw/2)/Aj=6.46(MPa)其中:Aj為一支角碼的受拉截面積Aj=b3Mb=800(mm?)彎曲應(yīng)力:cm=Mi/Wj=10.5(MPa)其中：M［為一支角碼承受的彎矩Mi=(Vmax/2)hb=.14(kNm)M為預(yù)埋件承受的彎矩M=2Mi=.28(kNm)Wj為一支角碼的截面抵抗矩Wj=tbb32/6=13333(mm3)剪應(yīng)力:T=(Vax/2)/Aj=1.19(MPa)折算應(yīng)力驗(yàn)算:=17.08(MPa)<f=215(MPa)角碼可靠。其中：f為選用鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對Q235鋼:f=215(MPa)6.埋件計(jì)算:埋件編號(hào):01埋件承受的作用:剪力設(shè)計(jì)值:V=Vmax=1.91(kN)法向拉力設(shè)計(jì)值:N=Vw=10.34(kN)彎矩設(shè)計(jì)值：M=.28