某大廈幕墻工程計算書

第一部分、工程概況工程名稱：國際投資大廈工程地點：北京市西城區(qū)阜成門北大街建設(shè)單位(業(yè)主)：北京亞華房地產(chǎn)開發(fā)有限公司建筑設(shè)計單位：北京建筑設(shè)計研究院建筑總承包單位：待定建設(shè)監(jiān)理單位：北京雙圓工程咨詢監(jiān)理公司建筑概況：本工程一類公共建筑，耐火等級為一級，抗震設(shè)防烈度為8度，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)。標準層高：3.800M地面粗糙度類型：D類基本風(fēng)壓：0.45KN/m2第二部分、設(shè)計依據(jù)業(yè)主提供建施圖、效果圖和技術(shù)設(shè)計?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ17-88《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96《建筑幕墻》JG3035-96《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GBJ118-88《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》（第二版）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ10-89《鋼筋砼高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ3-91《建筑幕墻物理性能分級》GB/T15225-94《鋁及鋁合金陽極氧化、陽極氧化膜的總規(guī)范》GB8013《鋁及鋁合金加工產(chǎn)品的化學(xué)成分》GB/T3190《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700-88《硅酮建筑密封膠》GB/T14683-93《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87（修訂本）《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045《鋁合金建筑型材》GB/T5237-2000《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ113-97《浮法玻璃》GB11614-99《鋼化玻璃》GB9963-98《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》GB17841-1999《普通平板玻璃》GB4871-85《中空玻璃》GB11944-89《聚硫建筑密封膠》JC483-92《中空玻璃用彈性密封劑》JC486-92《建筑幕墻空氣滲透性能測試方法》GB/T15226-94《建筑幕墻風(fēng)壓變形性能測試方法》GB/T15227-94《建筑幕墻雨水滲透性能測試方法》GB/T15228-94《鋁及鋁合金軋制板材》GB3880-97《不銹鋼熱軋鋼棒》GB4237-92《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87《金屬、石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ133-2001)《高層民用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB16776-1997《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)程》DBJ08-56-96《北京市建筑工程安全玻璃使用規(guī)定》京建法(2001)2號《鋁合金平開門》GB8478-87《鋁合金平開窗》GB8479-87《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》GB1597《建筑玻璃工程技術(shù)規(guī)范》JGJ113-97《普通鋁合金門窗工程設(shè)計與施工規(guī)定》DBJ15-6-92《建筑裝飾工程施工及驗收規(guī)范》JGJ73-91《建筑外窗雨水滲漏性能分級及其檢測方法》GB7108-86《建筑外窗保溫性能分級及其檢測方法》GB8484-87《建筑外窗空氣聲隔聲性能分級及其檢測方法》GB8485-87《建筑外門的空氣滲透性能和雨水滲漏性能分級及其檢測方法》GB13686-92《建筑外門的保溫性能分級及其檢測方法》GB16729-1997建筑幕墻抗震性能分級及其檢測方法XJC001-94第三部分、荷載計算1．作用在幕墻上的風(fēng)荷載標準值按下式計算：Wk=βgzμsμzW0式中：Wk:作用在幕墻上的風(fēng)荷載標準值(KN/m2)βgz:考慮瞬時風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù):按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.5.1μs:風(fēng)荷載體型系數(shù):±1.2按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.3.1μz:風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.2.1查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001附表D.4得（按50年一遇，D類地區(qū)），北京市地區(qū)風(fēng)壓Wо=0.45kN/m2.地震作用荷載標準值按下式計算垂直于幕墻平面的分布水平地震作用qEK=βE·αmax·GAKqEK:垂直于幕墻平面水平地震作用標準值βE:動力放大系數(shù):可取5.0，αmax:水平地震影響系數(shù)最大值:0.160，按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.2.4條規(guī)定采用GAK:幕墻構(gòu)件的面積重量3．荷載和作用效應(yīng)組合的分項系數(shù)，按下列規(guī)定采用：①進行幕墻構(gòu)件、連接件和預(yù)埋件承載力計算時：重力荷載：γG=1.2風(fēng)荷載：γW=1.4地震作用：γE=1.3溫度作用：γT=1.2②進行位移和撓度計算時重力荷載：γG=1.0風(fēng)荷載：γW=1.0地震作用：γE=1.0溫度作用：γT=1.0③當(dāng)兩個及以上的可變荷載或作用（風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用）效應(yīng)參加組合時，第一個可變荷載或作用效應(yīng)的組合系數(shù)可按1.0采用；第二個可變荷載或作用的效應(yīng)系數(shù)可按0.6采用；第三個可變荷載或作用效應(yīng)組合系數(shù)可按0.2采用。④荷載和作用效應(yīng)可按下式進行組合：S=γGSG+ψWγWSW+ψEγESE+ψTγTST式中：S—荷載和作用效應(yīng)組合后的設(shè)計值；SG—重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)；SW、SE、ST—分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)；按不同的組合情況，三者可分別作為第一個、第二個和第三個可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)；γG、γW、、γE、γT—各效應(yīng)的分項系數(shù)；ψW、ψE、ψT—分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用效應(yīng)的組合系數(shù)。⑤玻璃幕墻應(yīng)按各效應(yīng)組合中的最不利組合進行設(shè)計。4．關(guān)于本次計算中需要查表的數(shù)值和公式，力學(xué)方面均來自《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》。熱工方面均來自《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93。第四部分、玻璃、鋁板、石材幕墻材料的力學(xué)性能1．玻璃的強度設(shè)計值（N/mm2）類型厚度（mm）強度設(shè)計值大面上的強度邊緣強度普通玻璃528.019.5浮法玻璃5～1228.019.515～1920.014.0鋼化玻璃5～1284.058.815～1959.041.32．鋁合金型材的強度設(shè)計值（N/mm2）鋁合金牌號狀態(tài)強度設(shè)計值受拉、受壓受剪6063T585.549.6T614081.26063AT5≤10mm124.471.8T5＞10mm116.667.33.單層鋁板設(shè)計值（N/mm2）牌號試樣狀態(tài)厚度t（mm）抗拉強度抗剪強度2A12T42（MCZ）t≤2.5171.599.52.5＜t≤10.0185.5107.62A11T42（MCZ）t≤2.5129.575.12.5＜t≤10.0136.579.27A04T62（MCZ）t≤2.5273.158.42.5＜t≤10.0287.0166.57A09T62（MCZ）t≤2.5273.0158.42.5＜t≤10.0287166.53003H14、H24（Y2）1.2＜t≤6.081474．花崗石板的強度設(shè)計值（N/mm2）抗折強度試驗值抗拉強度抗剪強度178.04.0167.53.8157.03.5146.53.3136.13.0125.62.8115.12.6104.72.394.22.183.71.9注：抗折強度設(shè)計值小于8N/mm2花崗巖板材不得用于幕墻。5、鋼材的強度設(shè)計值（N/mm2）鋼材抗拉、抗彎、抗壓抗剪3號鋼板t≤20mm2151253號鋼棒直徑小于40mm2151253號鋼型材厚度小于15mm2151256．結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的強度（）結(jié)構(gòu)硅酮密封膠短期強度允許值0.14N/mm2結(jié)構(gòu)硅酮密封膠長期強度允許值0.007N/mm27.不銹鋼螺栓強度設(shè)計值（N/mm2）類別組別性能等級σb抗拉抗剪A（奧氏體）A150500230175A270700320245A480800370280C（馬氏體）C15050023017570700320245C380800370280C45050023017570700320245F（鐵素體）F14545021016060600275210第五部分、幕墻結(jié)構(gòu)最不利位置的詳細計算第一章、標高69.9m處玻璃幕墻的設(shè)計計算A、玻璃幕墻面板計算一、基本參數(shù)玻璃幕墻計算標高：69.9m玻璃幕墻計算軸線位置：⑨～⑩軸玻璃計算分格：B×H=1025×1775mmB：玻璃寬度H：玻璃高度玻璃厚度：=6×1.2=7.2mm層高：3.800m設(shè)計地震烈度：8度地面粗糙度類別：D類二、荷載計算A、69.9m處的荷載取值1.風(fēng)荷載標準值計算:WK:作用在玻璃上的風(fēng)荷載標準值Wо:當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓Wо=0.45KN/m

βgz:瞬時風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù):取1.89按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.5.1取值μz:風(fēng)荷載高度系數(shù)，D類地區(qū)高度69.9m，取1.02按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.2.1取值μS:風(fēng)荷載體形系數(shù)，取±1.2按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.3.1取值WK=βz×μs×μz×Wо=1.89×1.2×1.02×0.45=1.041KN/m2＞1.0KN/m2WK=1.041KN/m22.風(fēng)荷載設(shè)計值:W:風(fēng)荷載設(shè)計值:rw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項系數(shù)：1.4W=rw×WK=1.4×1.041=1.457KN/m3.地震作用6+12+6mm厚中空玻璃單位面荷載標準值（6+6）×25.6=307N/m2立柱鋁合金型材的面荷載標準值=56.46N/m2橫梁m鋁合金型材的面荷載標準值=22.15N/m2考慮各種零部件面荷載標準值10N/m2GAK=307+56.46+22.15+10=395.61N/m2取GAK=0.40N/m2GK：玻璃幕墻自重GK===0.728KNqEK:垂直于幕墻平面水平地震作用標準值βE:動力放大系數(shù):可取5.0，αmax:水平地震影響系數(shù)最大值:0.16（按8度抗震）垂直于幕墻平面的分布水平地震作用qEK=βE·αmax·GAK=5×0.16×0.40=0.32KN/m垂直于玻璃幕墻平面的分布水平地震作用設(shè)計值qE=1.3×0.32=0.416KN/m24.荷載組合風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計值q=ψWγWWK+ψEγEqEK=1.0×1.4×1.041+0.6×1.3×0.32=1.707KN/m2風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標準值qK=ψWWK+ψEqEK=1.0×1.041+0.6×0.32=1.233KN/m2三、玻璃強度校核采用6+12+6mm鋼化中空玻璃，內(nèi)、外片使用鋼化LOW-E玻璃，厚度均為6mm，這里僅驗算外片的強度。1.強度校核（依據(jù)）由==0.58，查《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96表5.4.1得，彎矩系數(shù)=0.0894==18.6N/mm2＜=84.0N/mm玻璃強度符合設(shè)計要求。2.玻璃在溫度變化影響下，玻璃邊緣與邊框之間的擠壓時在玻璃中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力σt1=式中σt1—由溫度變化在玻璃中產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，當(dāng)計算值為負時，擠壓應(yīng)力取為零；C—玻璃邊緣與邊框間的空隙，取5mm；Dc—施工誤差，取3mm；b—玻璃長邊尺寸，取b=1775mm；△T—玻璃幕墻年溫度變化（℃），按80℃??；α—玻璃線膨脹系數(shù)，取1.0×10-5；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.5條規(guī)定采用E—玻璃彈性模量，取0.72×105N/mm2；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定采用則σt1==-226.3N/mm＜0（負數(shù)表示無擠壓溫度應(yīng)力）3.玻璃中央與邊緣溫差產(chǎn)生的應(yīng)力σt2=式中σt2—溫度應(yīng)力；α—玻璃線膨脹系數(shù)，取1.0×10-5；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.5條規(guī)定采用E—玻璃彈性模量，取0.72×105N/mm2；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定采用μ1—陰影系數(shù)，取為1.7；μ2—窗簾系數(shù)，取為1.3；μ3—玻璃面積系數(shù)，取為1.06；μ4—嵌縫材料系數(shù)，取為0.40；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定采用Tc-Ts—玻璃中央和邊緣的溫差，取為30℃則σt2=0.74×0.72×105×1.0×10-5×1.7×1.3×1.06×0.4×30=15.0N/mm＜=84.0N/mm四、玻璃撓度計算校核依據(jù)：μ≤[μ]==17.75mmE：玻璃的彈性模量7.2×104N/mm2υ：玻璃的泊松比0.2μ：四邊支承玻璃面板的撓度系數(shù)B：玻璃短邊長度由邊長比，查表得:μ=0.00896玻璃剛度D===2.333×106N·mm由θ===7.0查表的撓度折減系數(shù)η=0.99μ===5.2mm＜[μ]==17.75mm玻璃撓度滿足設(shè)計要求。五、結(jié)構(gòu)膠強度計算：膠的長期強度允許值f2=0.007N/mm2膠的短期強度允許值f1=0.14N/mm2水平荷載標準值qK=1.233KN/m2玻璃單位面積重量qGK=25.6×（6+6）×10-3=0.307KN/m2玻璃的短邊長度B=1025mm玻璃的長邊長度H=1775mm1.膠在風(fēng)荷載和地震荷載作用下的粘結(jié)寬度CS1===4.5mm2.膠在自重作用下的粘結(jié)寬度CS2===14.2mm取CS=15mm3.膠的粘結(jié)厚度(1)年溫差作用下結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)厚度的計算ts:結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)厚度:mmδ:結(jié)構(gòu)硅酮密封膠在年溫差作用下的變位承受能力:12.5%△T:年溫差:80℃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(shù):a1=2.35×10-5玻璃線膨脹系數(shù):a2=1×10-5Us=H△T(a1-a2)=1775×80×(2.35×10-5-1×10-5)=1.92mm按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.6.6.1條ts===3.72mm(2)地震作用下結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)厚度的計算ts:結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)厚度:mmδ:結(jié)構(gòu)硅酮密封膠在地震作用下的變位承受能力:25%γ:最大層間角變位:1/650Us:玻璃板塊在地震作用下玻璃與鋁型材相對位移量:mmH:玻璃板塊的最大高度,H=1775mmUs=Hγ=1775×1/650=2.73mmts===3.64mm取tS=8mm（推薦使用）玻璃、結(jié)構(gòu)膠的選用滿足設(shè)計要求。B、玻璃幕墻立柱計算選用6063-T5鋁型材，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點，幕墻立柱懸掛在主體結(jié)構(gòu)上，綜合考慮幕墻標高、幕墻橫向分格寬度、所選立柱型材、樓層高度以及對立柱的固定方式，下列情況為最不利，須對立柱進行強度和撓度校核。一、部位要素該處玻璃幕墻，最大計算標高按69.9m計，幕墻結(jié)構(gòu)自重按GAK=400N/m2，幕墻橫向計算分格寬度B=1.150m。二、力學(xué)模型采用簡支梁力學(xué)模型，荷載按均布荷載計算，立柱最大跨高H=3.800m。三、荷載確定1.立柱承受豎向荷載標準值GAK:玻璃的平均自重:400N/m2H=3.800mB=1.150mGK===1.748KN2.立柱承受豎向荷載設(shè)計值G=γGGK=1.2×1.748=2.098KN3.風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標準值qK=ψWSW+ψESE=1.0×1.041+0.6×0.32=1.233kN/m24.風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計值q=ψWγWSW+ψEγESE=1.0×1.4×1.041+0.6×1.3×0.32=1.707kN/m25.作用于立柱上的線荷載標準值QE=qE×B=1.233×1.150=1.418KN/m作用于立柱上的線荷載設(shè)計值Q=q×B=1.707×1.150=1.963KN/m四、幕墻立柱參數(shù)立柱截面積:A=2185.6mm2立柱對中性軸的慣性矩：Ix=6034698.5mm4中性軸到立柱最外緣的距離：YX=92mm 材料截面抵抗矩：W=Ix/YX=6034698.5/92=65594.5mm3五、立柱強度校核依據(jù)≤=85.5N/mm2立柱承受的拉力設(shè)計值N=G=2.098KN立柱承受的彎矩設(shè)計值M===3.543KN·m==51.5N/mm2＜=85.5N/mm2立柱強度滿足要求六、立柱撓度校核校核依據(jù)μmax=[μ]==21.1mm，且小于20mm。按簡支梁進行計算。==9.1mm＜mmD0===＜立柱撓度滿足要求由上述計算結(jié)果可知所選型材符合要求。C、玻璃幕墻橫梁計算綜合考慮橫梁所處位置的標高、幕墻的橫向分格寬度、所選橫梁型材6063-T5，以下情況最不利，須作橫梁強度和撓度校核。一、部位基本參數(shù)橫梁的計算的標高為69.9m，飾面材料為玻璃，所受重力GK/A=400N/mm2，橫梁的計算長度取B=1150mm，幕墻的縱向分格高度H=1775mm。二、力學(xué)模型橫梁與立柱相接，計算模型相當(dāng)于兩端簡支，承受三角形水平荷載，高度h1=575mm，承受均布豎向自重荷載，h2=1775mm。三、荷載計算1、在平行幕墻平面內(nèi)，橫梁承受飾面材料的重力作用，可看作均布線荷載標準值qGK=GAK·h2=0.400×1.775=0.71KN/m設(shè)計值qG=1.2qGK=1.2×0.71=0.852KN/m2、在垂直幕墻平面，橫梁受到風(fēng)荷載和地震荷載的作用，其承受三角形荷載，如上圖所示，其中橫梁承受的線荷載風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標準值qK=1.233KN/m2風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計值q=1.707KN/m2作用于橫梁上的線荷載標準值QK=qK×h2=1.233×0.575=0.709KN/m作用于橫梁上的線荷載設(shè)計值Q=q×h2=1.707×0.575=0.982KN/m3、在風(fēng)荷載作用下，橫梁承受上下三角形荷載的最大彎矩===0.109KN·m4、自重荷載作用下，橫梁承受的均布荷載的最大彎矩===0.141KN·m四、幕墻橫梁截面參數(shù)：橫梁截面積：A=915mm2中性軸的慣性矩：Ix=242792mm4中性軸到立柱最外緣的距離：Yx=28.7mmX軸彈性抵抗矩Wx=Ix/Yx=8459.7mm3中性軸的慣性矩：Iy=1059784mm4中性軸到立柱最外緣的距離：Yy=71mmY軸彈性抵抗矩Wx=Iy/Yy=14926.5mm3塑性發(fā)展系數(shù):υ=1.05五、橫梁強度校核依據(jù)＜=85.5N/mm2則==22.8N/mm2＜=85.5N/mm2所選型材強度滿足要求。六、橫梁剛度校核該處幕墻橫梁最大撓度是μx、μy兩部分的矢量和：1、由自重引起的撓度（按均布荷載）μx===0.95mm2、由風(fēng)荷載和地震荷載引起的撓度（按三角形荷載）μy===0.14mmμmax===0.96mm[μ]=B/180=6.0mm,μmax＜[μ]橫梁剛度符合設(shè)計要求。D、玻璃幕墻連接件計算一、橫梁與立柱連接計算綜合考慮幕墻所處的位置的標高、分格尺寸等因素，對下列最不利處進行計算，該處幕墻標高為69.9m，幕墻自重GK/A=0.4KN/m2，設(shè)計荷載q=1.707KN/m2，幕墻分格寬度B=1150mm，橫梁上下分格高度為H=1775mm。立柱材料為鋁合金，局部壁厚4mm，橫梁為鋁合金，局部壁厚3mm。角碼材料為鋁合金，壁厚為4mm，采用2個M6不銹鋼螺釘與轉(zhuǎn)接件連接承受水平荷載，用M8沉頭螺栓承受豎向自重荷載。計算模型2.荷載計算a.橫梁端部支點承受的水平荷載N2=q×B×H/4=1.707×1.115×1.775/4=0.845KNb.橫梁端部支點承受的垂直荷載N1==0.5×=0.490KN3.與半單元轉(zhuǎn)接件連接的螺釘個數(shù)n1，承受水平荷載，立柱局部承壓校核：a、每個螺釘?shù)某休d力=2413Nn1===0.35個取螺釘n1=2（個）b、立柱局部承壓能力=2×6×4×120=5760N＞N2=845Nc、角碼局部承壓能力=2×6×4×120=5760N＞N2=845N可見，橫梁與立柱的連接滿足要求。4.與鋁合金連接的M8沉頭螺栓個數(shù)n2，承受垂直荷載，1個螺栓的承載力=4513Nn2===0.10個取M8螺栓n2=1（個）二、立柱與支座連接計算a、計算模型，計算寬度B=1.150m，高度H=3.800m。立柱材料為鋁合金，局部承壓強度為120N/mm2，立柱壁厚=4mm，角碼為鋼材，200*200*100*8mm，局部承壓強度為320N/mm2，壁厚為=8mm。用2個M12不銹鋼螺栓，M12螺栓僅承受豎向荷載，有效面積A=84.6mm2。a、單個M12螺栓的荷載計算水平荷載/4=1.707×1.150×3.800/4=1.865KN垂直荷載/4=0.6×1.150×3.800/4=0.656KNb、M12螺栓應(yīng)力計算剪應(yīng)力==7.75N/mm2＜120N/mm2正應(yīng)力==22N/mm2＜245N/mm2M12螺栓滿足設(shè)計要求。c、立柱孔壁局部承壓能力=1×12×4×120=5760N＞N2=656Nd、鋼連接件局部承壓能力=1×12×8×320=30720N＞N2=645N立柱與支座連接設(shè)計符合要求。三、鋼角碼連接螺栓計算標高取69.9m，自重荷載=0.400KN/m2，水平荷載為1.707KN/m2，幕墻分格寬度B=1.150m，高度為3.800m，垂直荷載與連接螺栓的中心距離d1=300mm，水平荷載與連接螺栓距離d2=55mm，M12螺栓的抗剪應(yīng)力130N/mm2，抗拉應(yīng)力170N/mm2，有效面積A=84.6mm2，模型如下圖所示：1.荷載計算單個螺栓水平剪力N1=0.5×q×B×H/2=0.5×1.707×1.150×3.800/2=1.865KN單個螺栓垂直拉力N2=0.5×qG×B×H/2=0.5×0.6×1.150×3.800/2=0.655KN單個螺栓所受的彎矩為：M=N2×d1+N1×d2=0.655×0.30+1.865×0.055=0.299KN·m單個螺栓所受的軸向拉力N3===5.638KN2.螺栓校核抗拉應(yīng)力=68.3N/mm2＜170N/mm2抗剪應(yīng)力==22.05N/mm2＜130N/mm2==0.525＜1螺栓設(shè)計滿足要求。四、幕墻預(yù)埋件計算主體結(jié)構(gòu)采用混凝土強度等級為C30，標高取為69.9m，=0.400KN/m2，水平荷載為1.707KN/mm2，幕墻分格寬度1.150m，高度為3.800m。錨筋選用Ⅱ級鋼筋，直徑12mm，共4根分2層，錨筋間距為120mm，錨板尺寸采用300×180×8mm的Q235鋼板。受力形式如下圖1.荷載計算垂直拉力為N=2×5.638=11.276KN水平剪力為V=2×1.865=3.730KN彎矩為M=2×0.299=0.598KN·m2.錨筋最小截面積計算當(dāng)有剪力、法向拉力、彎矩共同作用時，錨筋面積按下式計算，并應(yīng)大于其最大值：其中，錨筋層數(shù)影響系數(shù)，=1錨板彎曲變形折系數(shù)=0.6+0.25=0.6+0.25=0.77錨板受剪承載力系數(shù)（＞0.7，取0.7）=（4.0-0.08d）=（4.0-0.08×12）=0.67取=0.67==97.9mm2==111.2mm2所需錨筋最小截面積為111.2mm23.法向拉力校核法向拉力N＜0.5，即11276N＜0.5×15×54000=405000N4.預(yù)埋件錨筋確定（選擇4φ12）錨筋總面積為=452.4mm2＞111.2mm2預(yù)埋件錨筋截面積滿足要求。第二章、標高24.6m處玻璃幕墻的設(shè)計計算A、玻璃幕墻面板計算一、基本參數(shù)玻璃幕墻計算標高：24.6m玻璃幕墻計算軸線位置：eq\o\ac(○,E)～eq\o\ac(○,F)軸玻璃計算分格：B×H=1700×1800mmB：玻璃寬度H：玻璃高度玻璃厚度：=6×1.2=7.2mm層高：3.800m設(shè)計地震烈度：8度地面粗糙度類別：D類二、荷載計算A、24.6m處的荷載取值1.風(fēng)荷載標準值計算:WK:作用在玻璃上的風(fēng)荷載標準值Wо:當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓Wо=0.45KN/m

βgz:瞬時風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù):取2.30按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.5.1取值μz:風(fēng)荷載高度系數(shù)，D類地區(qū)高度24.6m，取0.62按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.2.1取值μS:風(fēng)荷載體形系數(shù)，取±1.2按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.3.1取值WK=βz×μs×μz×Wо=2.30×1.2×0.62×0.45=0.770KN/m2＜1.0KN/m2WK=1.000KN/m22.風(fēng)荷載設(shè)計值:W:風(fēng)荷載設(shè)計值:rw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項系數(shù)：1.4W=rw×WK=1.4×1.000=1.400KN/m3.地震作用6+12+6mm厚中空玻璃單位面荷載標準值（6+6）×25.6=307N/m2立柱130×80mm鋁合金型材的面荷載標準值=43.6N/m2橫梁90×80mm鋁合金型材的面荷載標準值=15.5N/m2考慮各種零部件面荷載標準值10N/m2GAK=307+43.6+15.5+10=376.1N/m2取GAK=0.40KN/m2GK：玻璃幕墻自重GK===1.224KNqEK:垂直于幕墻平面水平地震作用標準值βE:動力放大系數(shù):可取5.0，αmax:水平地震影響系數(shù)最大值:0.16（按8度抗震）垂直于幕墻平面的分布水平地震作用qEK=βE·αmax·GAK=5×0.16×0.40=0.32KN/m垂直于玻璃幕墻平面的分布水平地震作用設(shè)計值qE=1.3×0.32=0.416KN/m24.荷載組合風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計值q=ψWγWWK+ψEγEqEK=1.0×1.4×1.000+0.6×1.3×0.32=1.650KN/m2風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標準值qK=ψWWK+ψEqEK=1.0×1.000+0.6×0.32=1.192KN/m2三、玻璃強度校核采用6+12+6mm鋼化中空玻璃，內(nèi)、外片使用鋼化LOW-E玻璃，厚度均為6mm，這里僅驗算外片的強度。1.強度校核（依據(jù)）由==0.94，查《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96表5.4.1得，彎矩系數(shù)=0.0492==27.2N/mm2＜=84.0N/mm玻璃強度符合設(shè)計要求。2.玻璃在溫度變化影響下，玻璃邊緣與邊框之間的擠壓時在玻璃中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力σt1=式中σt1—由溫度變化在玻璃中產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，當(dāng)計算值為負時，擠壓應(yīng)力取為零；C—玻璃邊緣與邊框間的空隙，取5mm；Dc—施工誤差，取3mm；b—玻璃長邊尺寸，取b=1800mm；△T—玻璃幕墻年溫度變化（℃），按80℃取；α—玻璃線膨脹系數(shù)，取1.0×10-5；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.5條規(guī)定采用E—玻璃彈性模量，取0.72×105N/mm2；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定采用則σt1==-223.5.3N/mm＜0（負數(shù)表示無擠壓溫度應(yīng)力）3.玻璃中央與邊緣溫差產(chǎn)生的應(yīng)力σt2=式中σt2—溫度應(yīng)力；α—玻璃線膨脹系數(shù)，取1.0×10-5；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.5條規(guī)定采用E—玻璃彈性模量，取0.72×105N/mm2；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定采用μ1—陰影系數(shù)，取為1.0；μ2—窗簾系數(shù)，取為1.3；μ3—玻璃面積系數(shù)，取為1.10；μ4—嵌縫材料系數(shù)，取為0.40；按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定采用Tc-Ts—玻璃中央和邊緣的溫差，取為30℃則σt2=0.74×0.72×105×1.0×10-5×1.0×1.3×1.10×0.4×30=9.1N/mm＜=84.0N/mm四、玻璃撓度計算校核依據(jù)：μ≤[μ]==18mmE：玻璃的彈性模量7.2×104N/mm2υ：玻璃的泊松比0.2μ：四邊支承玻璃面板的撓度系數(shù)B：玻璃短邊長度由邊長比，查表得:μ=0.00458玻璃剛度D===2.333×106N·mm由θ===51查表的撓度折減系數(shù)η=0.81μ===15.8mm＜[μ]==18mm玻璃撓度滿足設(shè)計要求。五、結(jié)構(gòu)膠強度計算：膠的長期強度允許值f2=0.007N/mm2膠的短期強度允許值f1=0.14N/mm2水平荷載標準值qK=1.192KN/m2玻璃單位面積重量qGK=25.6×（6+6）×10-3=0.307KN/m2玻璃的短邊長度B=1700mm玻璃的長邊長度H=1800mm1.膠在風(fēng)荷載和地震荷載作用下的粘結(jié)寬度CS1===7.2mm2.膠在自重作用下的粘結(jié)寬度CS2===19.2mm取CS=20mm3.膠的粘結(jié)厚度(1)年溫差作用下結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)厚度的計算ts:結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)厚度:mmδ:結(jié)構(gòu)硅酮密封膠在年溫差作用下的變位承受能力:12.5%△T:年溫差:80℃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(shù):a1=2.35×10-5玻璃線膨脹系數(shù):a2=1×10-5Us=H△T(a1-a2)=1800×80×(2.35×10-5-1×10-5)=1.94mm按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.6.6.1條ts===3.76mm(2)地震作用下結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)厚度的計算ts:結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)厚度:mmδ:結(jié)構(gòu)硅酮密封膠在地震作用下的變位承受能力:25%γ:最大層間角變位:1/650Us:玻璃板塊在地震作用下玻璃與鋁型材相對位移量:mmH:玻璃板塊的最大高度,H=1775mmUs=Hγ=1800×1/650=2.77mmts===3.70mm取tS=8mm（推薦使用）玻璃、結(jié)構(gòu)膠的選用滿足設(shè)計要求。B、玻璃幕墻立柱計算選用6063-T5鋁型材，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點，幕墻立柱懸掛在主體結(jié)構(gòu)上，綜合考慮幕墻標高、幕墻橫向分格寬度、所選立柱型材、樓層高度以及對立柱的固定方式，下列情況為最不利，須對立柱進行強度和撓度校核。一、部位要素該處玻璃幕墻，最大計算標高按24.6m計，幕墻結(jié)構(gòu)自重按GAK=400N/m2，幕墻橫向計算分格寬度B=1050m。二、力學(xué)模型采用簡支梁力學(xué)模型，荷載按均布荷載計算，立柱最大跨高H=3.800m。三、荷載確定1.立柱承受豎向荷載標準值GAK:玻璃的平均自重:400N/m2H=3.800mB=1050mGK===1.596KN2.立柱承受豎向荷載設(shè)計值G=γGGK=1.2×1.596=1.915KN3.風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標準值qK=ψWSW+ψESE=1.0×1.000+0.6×0.32=1.192kN/m24.風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計值q=ψWγWSW+ψEγESE=1.0×1.4×1.000+0.6×1.3×0.32=1.650kN/m25.作用于立柱上的線荷載標準值QE=qE×B=1.192×1.050=1.252KN/m作用于立柱上的線荷載設(shè)計值Q=q×B=1.650×1.050=1.733KN/m四、幕墻立柱參數(shù)立柱截面積:A=1630.6mm2立柱對中性軸的慣性矩：Ix=3277926mm4中性軸到立柱最外緣的距離：YX=81mm 材料截面抵抗矩：W=Ix/YX=3277926/81=40468mm3五、立柱強度校核依據(jù)≤=85.5N/mm2立柱承受的拉力設(shè)計值N=G=1.915KN立柱承受的彎矩設(shè)計值M===3.543KN·m==51.5N/mm2＜=85.5N/mm2立柱強度滿足要求六、立柱撓度校核校核依據(jù)μmax=[μ]==21.1mm，且小于20mm。按簡支梁進行計算。==14.1mm＜mmD0===＜立柱撓度滿足要求由上述計算結(jié)果可知所選型材符合要求。C、玻璃幕墻橫梁計算綜合考慮橫梁所處位置的標高、幕墻的橫向分格寬度、所選橫梁型材6063-T5，以下情況最不利，須作橫梁強度和撓度校核。一、部位基本參數(shù)橫梁的計算的標高為24.6m，飾面材料為玻璃，所受重力GK/A=400N/mm2，橫梁的計算長度取B=1700mm，幕墻的縱向分格高度H=1800mm。二、力學(xué)模型橫梁與立柱相接，計算模型相當(dāng)于兩端簡支，承受三角形水平荷載，高度h1=850mm，承受均布豎向自重荷載，h2=1800mm。三、荷載計算1、在平行幕墻平面內(nèi)，橫梁承受飾面材料的重力作用，可看作均布線荷載標準值qGK=GAK·h2=0.400×1.800=0.72KN/m設(shè)計值qG=1.2qGK=1.2×0.72=0.864KN/m2、在垂直幕墻平面，橫梁受到風(fēng)荷載和地震荷載的作用，其承受三角形荷載，如上圖所示，其中橫梁承受的線荷載風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標準值qK=1.192KN/m2風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計值q=1.650KN/m2作用于橫梁上的線荷載標準值QK=qK×h2=1.192×0.850=1.013KN/m作用于橫梁上的線荷載設(shè)計值Q=q×h2=1.65×0.850=1.403KN/m3、在風(fēng)荷載作用下，橫梁承受上下三角形荷載的最大彎矩===0.338KN·m4、自重荷載作用下，橫梁承受的均布荷載的最大彎矩===0.312KN·m四、幕墻橫梁截面參數(shù)：橫梁截面積：A=813mm2中性軸的慣性矩：Ix=196843mm4中性軸到立柱最外緣的距離：Yx=24.6mmX軸彈性抵抗矩Wx=Ix/Yx=8002mm3中性軸的慣性矩：Iy=641483mm4中性軸到立柱最外緣的距離：Yy=57.7mm