框架式隐框玻璃幕墙计算书3D3S.docx

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框架式隐框玻璃幕墙计算书3D3S

东港区人民医院幕墙工程

明框玻璃幕墙

设计计算书

设计：

校核：

审核：

批准：

金鹏钢结构幕墙有限公司

二〇一四年九月二十六日

玻璃幕墙设计计算书

1计算引用的规范、标准及资料

1.1幕墙设计规范：

《铝合金结构设计规范》GB50429-2007

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001

《点支式玻璃幕墙支撑装置》JG138-2001

《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001

《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009

《建筑幕墙》GB/T21086-2007

1.2建筑设计规范：

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《钢结构防火涂料》GB14907-2002

《高层民用建筑钢结构技术规范》JGJ99-98

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）

《高处作业吊篮》GB19155-2003

《地震震级的规定》GB/17740-1999

《工程抗震术语标准》JGJ/T97-2011

《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004

《混凝土结构结构设计规范》GB50010-2010

《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004

《既有居住建筑节能改造技术规程》DB37/T848-2007

《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002

《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154：

2003

《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002

《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005

《建筑设计防火规范》GB50016-2006

《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002

《民用建筑隔声设计规范》GB50118-2010

《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010

《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003

《民用建筑设计通则》GB50352-2005

1.3玻璃规范：

《镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002

《防弹玻璃》GB17840-1999

《浮法玻璃》GB11614-1999

《夹层玻璃》GB/T9962-1999

《建筑用安全玻璃第2部分：

钢化玻璃》GB15763.2-2005

《建筑用安全玻璃第1部分:

防火玻璃》GB15763.1-2009

《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-1999

《普通平板玻璃》GB4871-1995

《热弯玻璃》JC/T915-2003

《压花玻璃》JC/T511-2002

《中空玻璃》GB/T11944-2002

《着色玻璃》GB/T18701-2002

1.4铝材规范：

《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008

《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》JG/T175-2011

《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JGJ133-2000

《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-2008

《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2008

《铝合金建筑型材第3部分电池涂漆型材》GB5237.3-2008

《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB5237.4-2008

《铝合金建筑型材第5部分氟碳喷涂型材》GB5237.5-2008

《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-2008

《铝及铝合金金彩色涂层板、带材》YS/T431-2009

《一般工业用铝板及铝合金板、带材》GB/T3880.1~3-2006

《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2009

1.5钢材规范：

《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005

《耐候结构钢》GB/T4171-2000

《高碳铬不锈钢丝》YB/T096-1997

《合金结构钢》GB/T3077-1999

《结构用无缝钢管》GB/T8162-2008

《金属覆盖层钢铁制品热渡锌层技术要求》GB/T13912-2002

《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000

《碳钢焊条》GB/T5117-1995

《碳素结构钢》GB/T700-2006

《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008

《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007

《优质碳素结构钢》GB/T699-1999

《不锈钢棒》GB/T1220-2007

《不锈钢和耐热钢冷轧钢带》GB/T4239-1991

《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009

《不锈钢冷轧钢板及钢带》GB/T3280-2007

《不锈钢丝》GB/T4240-2009

《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-2007

1.6门窗及五金件规范：

《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004

《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004

《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277-1985

《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002

《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000

《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000

《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004

《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2-2000

《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4-2000

《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000

《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000

《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004

《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997

《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000

《地弹簧》QB/T2697-2005

《铝合金门插锁》QB/T3885-1999

《平开铝合金窗把手》QB/T3886-1999

《铝合金撑挡》QB/T3887-1999

《铝合金窗不锈钢滑撑》QB/T3888-1999

《铝合金门窗拉手》QB/T3889-1999

《铝合金门锁》QB/T3901-1999

《铝合金窗锁》QB/T3900-1999

《推拉铝合金门用滑轮》QB/T3902-1999

《外装门锁》QB/T2473-2000

《弹子插芯门锁》GB/T2474-2000

《叶片门锁》QB/T2475-2000

《球型门锁》QB/T2476-2000

《铜合金铸件》GB/T13819-1992

《锌合压铸件》GB/T13821-2009

《铝合金压铸件》GB/T15114-2009

《铸件尺寸公差与机械加工余量》QB/T6414-1999

《建筑门窗五金件插销》JG214-2007

《建筑门窗五金件传动机构用执手》JG124-2007

《建筑门窗五金件旋压执手》JG213-2007

《建筑门窗五金件合页（铰链）》JG125-2007

《建筑门窗五金件滑撑》JG127-2007

《建筑门窗五金件滑轮》JG129-2007

《建筑门窗五金件多点锁闭器》JG215-2007

《建筑门窗五金件撑挡》JG128-2007

《建筑门窗五金件通用要求》JG212-2007

《建筑门窗五金件单点锁闭器》JG130-2007

《建筑门窗内平开下悬五金系统》JG168-2004

《钢塑共挤门窗》JG207-2007

1.7胶类及密封材料规范：

《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-2006

《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001

《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004

《工业用橡胶板》GB/T5574-1994

《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001

《干挂石材幕墙用环氧胶粘结剂》JC887-2001

《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-2001

《建筑窗用弹性密封剂》JC485-2007

《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1～20-2002

《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001

《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005

《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003

《修补用天然橡胶胶粘剂》HG/T3318-2002

《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007

《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999

《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》GB/T531-1999

《修补用天然橡胶粘结剂》HG/T3318-2002

《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001

《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003

1.8相关物理性能等级测试方法：

《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001

《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000

《采暖居住建筑节能检验标准》JGJ132-2001

《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007

《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001

《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000

《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008

《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002

《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2002

《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008

《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-2002

《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-2002

《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2001

1.9《实用建筑结构静力计算手册》

1.10土建图纸

2基本参数

2.1工程概况

工程名称：

东港区人民医院幕墙工程

工程地点：

潍坊

工程标高：

80m

建筑物使用年限：

50年

2.2地面粗糙程度分类：

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。

依据上面分类标准，本工程为B类地形

2.3抗震烈度：

由国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）知：

潍坊地区地震基本烈度按6度，地震动峰值加速度按：

0.05g，水平地震影响系数最大值按：

αmax=0.04

3玻璃幕墙承受荷载计算

3.1玻璃幕墙承受的水平风荷载计算：

3.1.1水平风荷载标准值计算：

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003），玻璃幕墙风荷载标准值按下式计算，并且不小于1.0×10-3MPa

Wk=βgz.μz.μsl.Wo

式中Wk——风荷载标准值（MPa）；

βgz——阵风系数；

μz——风压高度变化系数；

μsl——风荷载体型系数；

Wo——基本风压（MPa）。

该幕墙工程的计算标高为：

80m，地面粗糙度类别为：

B类。

按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）可得阵风系数：

βgz=1.512。

风压高度变化系数：

μz=1.866。

该幕墙结构的风荷载体型系数为：

μs1=1.118

按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）附表E.5（全国各城市的雪压和风压值表）可知：

潍坊地区，按50年重现期，取基本风压值为：

Wo=.4×10-3MPa

由上述公式可得作用在幕墙上的风荷载标准值为：

Wk=βgz.μz.μsl.Wo

=1.512×1.866×1.118×.4

=1.261×10-3MPa

3.1.2水平风荷载设计值计算：

作用于幕墙上的风荷载设计值为：

W=γw.Wk

γw——风荷载分项系数

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）第5.4.2条取风荷载分项系数为：

1.4；

W——作用在幕墙上的风荷载设计值

因此，作用在幕墙上的风荷载设计值为：

W=1.4×1.261×10-3=1.766×10-3MPa

3.2垂直于玻璃平面的分布水平地震作用计算：

3.2.1垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值计算：

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）第5.3.4条，垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值可按下式计算：

qEk=βE.αmax.Gk

式中qEk——垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值（MPa）；

βE——动力放大系数，可取5.0；

αmax——水平地震影响系数最大值，按表5.3.4采用，本工程取值为：

.04；

Gk——玻璃幕墙构件（仅包括玻璃面板）的重力荷载标准值（kN）；

A——玻璃幕墙平面面积（m2）。

3.2.2垂直于玻璃平面的分布水平地震设计值计算：

垂直于玻璃平面的分布水平地震设计值为：

qE=γE．qEk

γE——水平地震作用分项系数；

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）第5.4.2条取地震作用项系数为：

1.3；

qE——水平地震作用设计值（MPa）。

3.3作用效用组合：

幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效用应按下式进行组合：

S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk

式中S——作用效应组合的设计值；

SGk——永久荷载效应标准值；

Swk——风荷载效应标准值；

SEk——地震作用效应标准值；

γG——永久荷载分项系数；

γw——风荷载分项系数；

γE——地震作用分项系数；

ψw——风荷载的组合值系数；

ψE——地震作用的组合值系数。

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）第5.4.2条上式中的分项系数及组合值系数的取值分别如下：

进行幕墙构件的承载力设计时：

重力荷载分项系数：

γG=1.2；

风荷载分项系数：

γw=1.4；

地震作用分项系数：

γE=1.3；

进行挠度计算时分项系数取值：

重力荷载分项系数：

γG=1；

风荷载分项系数：

γw=1；

地震作用分项系数：

可不做组合考虑；

4幕墙立柱计算

基本参数：

1.计算点标高：

80m

2.力学模型：

双跨梁

3.立柱短跨跨度为：

L1=150mm；立柱长跨跨度为：

L2=3000mm

4.立柱左分格宽度：

B1=1200mm；立柱右分格宽度：

B2=1200mm；

5.立柱的计算宽度为：

B=1200mm

6.板块配置：

玻璃的厚度为：

12mm

本处幕墙立柱的计算模型如下图所示：

立柱的模型简图——双跨梁

4.1立柱荷载计算：

（1）风荷载作用的线荷载集度（按矩形分布）：

风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）

qwk=Wk.B

式中：

qwk——风荷载标准值（MPa）

B——幕墙立柱计算间距（mm），取值为：

B=1200mm

qwk=Wk.B=1.261×10-3×1200=1.513N/mm

风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）

qw=qwk.γw=1.513×1.4=2.119N/mm

（2）水平地震作用线荷载集度（按矩形分布）：

垂直于面板平面的分布水平地震作用标准值

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）第5.3.4条，垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值可按下式计算：

qEAk=βE.αmax.GAk

式中qEAk——垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）

βE——动力放大系数，可取5.0；

αmax——水平地震影响系数最大值，按表5.3.4采用，本工程取值为：

.04；

GAk——玻璃幕墙构件（含面板和框架）的重力荷载标准值（MPa）

本工程取值为：

0.457×10-3MPa

则：

qEAk=βE.αmax.GAk=5.0×.04×.000457=.091×10-3MPa

水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）：

qEk=qEAk.B=.091×10-3×1200=0.109N/mm

水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）

qE=qEk.γE=0.109×1.3=0.143N/mm

（3）幕墙所受荷载线集度组合设计值：

依据相关规范及设计资料，进行幕墙构件的承载力计算时，作用于幕墙上的风荷载和地震作用的组合系数分别如下：

风荷载组合系数：

ψw=1

地震作用组合系数：

ψe=.5

幕墙所受荷载线集度组合设计值（N/mm）：

q=ψw.qw+ψe.qE=1×2.119+.5×0.143=2.191N/mm

4.2立柱的内力计算：

（1）受力最不利处立柱承受的轴向拉力设计值

N=GA.L.B

式中：

N——立柱轴向拉力设计值（N）；

GA——玻璃幕墙构件（含面板和框架）的重力荷载标准值（MPa）

GA=γG.GAk=1.2×0.457=0.549×10-3MPa

L——立柱跨度（mm）；

B——幕墙立柱计算间距（mm）；

N=GA.L.B=0.549×10-3×3150×1200=2073.86N

（2）立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值

立柱的计算模型为双跨梁，B支座弯矩为

=-2.191×

N.mm

长跨跨中弯矩值为：

=2.191×

立柱在水平方向荷载作用下的弯矩图如下图所示：

立柱弯矩图

（3）立柱在组合荷载作用下的支座反力：

A支座的反力：

=2.191×

B支座的反力：

=2.191×

C支座的反力：

=2.191×

（4）立柱在组合荷载作用下的剪力设计值

支座B处的上端剪力为：

=-2.191×

支座B处的下端剪力为：

=2.191×

立柱在组合荷载作用下的最大剪力设计值为：

V=15816.28N

立柱在水平方向荷载作用下的剪力图如下图所示：

立柱剪力图

4.3初选立柱材料的截面参数：

（1）立柱抵抗矩初选值计算：

式中：

Wnx——立柱截面抵抗矩初选值（mm3）

Mx——弯矩组合设计值（N.mm）

γ——塑性发展系数，取值为1.05

fa——铝材的抗弯强度设计值（MPa），取值为85.5MPa

则

mm3

（2）立柱截面惯性矩初选值为

立柱截面的挠度限值为：

L／180=17.500mm，由此计算出立柱截面惯性矩初选值为：

Ix=379894.291346939mm4

4.4选用的立柱材料的截面特性：

依据上述的立柱截面初选计算结果，所选铝材型号为6063-T5

铝材的抗弯强度设计值：

fa=85.5MPa

铝材的抗剪强度设计值：

τa=49.6MPa

铝材的弹性模量：

E=70000MPa

铝材绕X轴的惯性矩：

Ix=4173330mm4

铝材绕Y轴的惯性矩：

Iy=842340mm4

铝材绕X轴的净截面抵抗矩：

Wnx1=53583mm3

铝材绕X轴的净截面抵抗矩：

Wnx2=58000mm3

铝材净截面面积：

An=1411.5mm2

铝材截面垂直于X轴腹板的截面宽度：

t=3mm

铝材受力面对中性轴的面积矩：

Sx=35000mm3

4.5立柱的截面校核：

4.5.1立柱的抗弯强度校核：

承受轴力和弯矩作用的立柱，其承载力应符合下式要求：

（JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》第6.3.7条）

式中N——立柱的轴力（拉力）设计值（N）

M——立柱的最大弯矩设计值（N.mm）

An——立柱的净截面面积（mm2）

Wn——立柱在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）

γ——截面塑性发展系数，取值为1.05

f——型材的抗弯强度设计值（MPa）

则：

＜f=85.5MPa

立柱型材的抗弯强度满足要求

4.5.2立柱的抗剪强度校核：

立柱截面受剪承载力应符合下式要求：

式中V——立柱的X方向上最大剪力设计值（N）

Sx——立柱型材截面绕X轴的截面面积矩（mm3）

Ix——立柱型材截面绕X轴的截面惯性矩（mm4）

t——立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度（mm）

则：

＜τ=49.6MPa

立柱型材的抗剪强度满足要求

4.5.3立柱的挠度校核：

在风荷载作用下，立柱挠度限制应满足下式要求（《建筑幕墙》（GB/T21086-2007）第5.1.1.2条）：

df≤df-lim

经计算所得，立柱的挠度最大值为：

df=1.593mm＜17.5mm

立柱挠度满足要求

立柱在水平方向荷载作用下的挠度图如下图所示：

立柱挠度图

5幕墙横梁计算

基本参数：

横梁计算处的标高为：

80mm

横梁跨度为：

B=1200mm

横梁上分格高度：

H1=1000mm

横梁下分格高度：

H2=1800mm

板块配置：

玻璃的厚度为：

12mm

横梁的计算模型为简支梁，如下图所示：

横梁计算简图

5.1横梁荷载计算：

5.1.1垂直于幕墙平面的水平方向荷载：

由于垂直于幕墙平面的水平方向荷载在横梁上下部的荷载分布不同，故分别计算垂直于幕墙平面水平方向线荷载集度。

由横梁的跨度和高度可知，垂直于幕墙平面的水平方向荷载采用上部为梯形分布，下部为三角形分布，如下图所示：

横梁荷载分布图

1.横梁上部线荷载集度计算：

（1）横梁上部在风荷载作用下线荷载集度

风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）

qwk=Wk．H1／2=1.261×10-3×500=.631N/mm

风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）

qw=qwk.γw=.631×1.4=.883N/mm

（2）横梁上部在地震作用下线荷载集度

按现行国家标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）第5.3.4条，垂直于玻璃平面的分布水平地震标准值可按下式计算：

qEAk=βE.αmax·GAk=5.