玻璃幕墙设计计算书文档格式.docx
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μz=(Z/10)0.32
μz=0.616×
(Z/10)0.44
μz=0.318×
(Z/10)0.60
本工程属于C类地区,故μz=0.616×
μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取为:
1.5
Wo---基本风压,按全国基本风压图,合肥地区取为0.350kN/㎡
(3).地震作用计算:
qEAk=βE×
αmax×
GAk
qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按5.0取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设房烈度取定:
6度:
αmax=0.04
7度:
αmax=0.08
8度:
αmax=0.16
9度:
αmax=0.32
合肥设防烈度为7度,故取αmax=0.080
Gak---幕墙构件的自重(N/㎡)
(4).荷载组合:
结构设计时,根据构件受力特点,荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向,选用最不利的组合,荷载和效应组合设计值按下式采用:
YGSG+γKφWSW+γEΦESE+γTΦTST
各项分别为永久荷载:
重力;
可变荷载:
风荷载,温度变化;
偶然荷载:
地震
水平荷载标准值:
qk=Wk+0.6qEAK
水平荷载设计值:
q=1.4Wk+0.6×
1.3qEAK
荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:
对永久荷载采用标准值作为代表值,其分项系数满足:
a.当其效应对结构不利时:
对由可变荷载效应控制的组合,取1.2;
对有永久荷载效应效应控制的组合取1.35
b.当其效应对结构有利时:
一般情况取1.0;
对结构倾覆,滑移或是漂浮验算,取0.9
可变荷载根据设计要求选代表值,其分项系数一般情况取1.4
一.风荷载计算
1.标高为10.200处风荷载计算
.风荷载标准值计算:
Wk:
作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/㎡)
Βgz:
10.200m高处阵风系数(按C类区计算):
μf=0.734×
(Z/10)-0.22=0.731
βgz=0.85×
(1+2μf)=2.092
μz:
10.200m高处风压高度变化系数(按C类区计算):
(GB50009-2001)
μz=0.616×
(Z/10)0.44=0.621
风荷载体型系数μs=1.50
Wk=Βgz×
=2.092×
0.621×
1.5×
0.350
=0.683kN/㎡
因为Wk<
1.0kN/㎡,取Wk=1.000kN/㎡
.风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/㎡
rw:
风荷载作用效应的分项系数:
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=rw×
Wk=1.4×
1.000=1.400kN/㎡
二.玻璃的选用与校核
玻璃的选用与校核:
(第一处)
本处选用玻璃种类为:
钢化玻璃
1.玻璃面积
B:
该处玻璃幕墙分格宽:
1.800m
H:
该处玻璃幕墙分格高:
0.988m
A:
该处玻璃幕墙面积:
A=B×
H
=1.800×
0.988
=1.778㎡
2.玻璃厚度选取:
Wk:
风荷载标准值:
1.400kN/㎡
玻璃板块面积:
1.778㎡
K3:
玻璃种类调整系数:
3.000
试算:
C=Wk×
A×
10/3/K3
=1.000×
1.778×
10/3/3.000
=1.975
T=2×
(1+C)0.5-2
=2×
(1+1.975)0.5-2
=1.450mm
玻璃选取厚度为:
6.0mm
3.该处玻璃板块自重:
GAK:
玻璃板块平均自重(不包括铝框架):
t:
玻璃板块厚度:
玻璃的体积密度为:
25.6(kN/M³
GAK=25.6×
t/1000
=25.6×
6.0/1000
=0.154kN/㎡
4.该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:
αmax:
水平地震影响系数最大值:
0.080
qEAk:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/㎡)
qEAk=5×
GAK
=5×
0.080×
0.154
=0.061kN/㎡
rE:
地震作用分项系数:
1.3
qEA:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/㎡)
qEA=rE×
qEAK
=1.3×
=1.3×
0.061
=0.080kN/㎡
5.玻璃的强度计算:
校核对依据:
α≤fg=84.000
q:
玻璃所受组合荷载:
a:
玻璃短边边长:
b:
玻璃长边边长:
玻璃厚度:
Ψ:
玻璃版面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表5.4.1得:
0.095
αw:
玻璃所受应力:
采用Sw+0.6SE组合:
q=W+0.6×
qEA
=1.400+0.6×
=1.448kN/㎡
αw=6×
Ψ×
q×
a²
×
1000t²
=6×
0.095×
1.448×
0.988²
1000/6.0²
=22.285N/㎜²
22.285N/㎜²
≤fg=84.000N/㎜²
玻璃的强度满足
6.玻璃温度应力计算:
校核依据:
αw≤[α]=58.800N/㎜²
在年温差变化下,玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的挤压温度应力为:
E:
玻璃的弹性模量:
0.72×
105N/㎜²
αt:
玻璃的线膨胀系数:
1.0×
10-5
△T:
年温度的变化差:
61.600℃
C:
玻璃边缘至边框距离,取5mm
d:
施工偏差,可取:
3mm,按5.4.3选用
在年温差变化下,玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的温度应力为:
αt1=E(αt×
△T-(2c-dc)/b/1000)
=0.72×
△T-72×
(2×
5-3)/b
61.600-72×
5-3)/1.800
=-235.648N/㎜²
计算值为负,挤压应力取为零.
0.000N/㎜²
<58.800N/㎜²
玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求
.玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:
μ1:
阴影系数:
按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-96表5.4.4-1得1.000
μ2:
窗帘系数:
按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-96表5.4.4-2得1.000
μ3:
玻璃面积系数:
按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-96表5.4.4-3得1.052
μ4:
边缘温度系数:
JGJ102-96表5.4.4-4得1.380
玻璃线胀系数:
Io:
日照量:
3027.600(KJ/M²
h)
to:
室外温度-10.000℃
t1:
室内温度40.000℃
Tc:
单片玻璃中心温度(依据JGJ113-97附录B计算):
αO:
玻璃的吸收率:
0.142
TC=0.012×
IO×
αO+0.65×
to+0.35×
t1(JGJ113-97B.0.1)
=0.012×
3027.600×
0.142+0.65×
-10.000+0.35×
40.000
=12.659℃
TS:
玻璃边缘部分温度(依据JGJ113-97附录B计算):
TS=(0.65×
t1)(JGJ113-97B.0.4)
=(0.65×
40.000)
=7.500℃
△t:
玻璃中央部分与边缘部分温度差:
△t=TC-TS
=5.195℃
玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力为:
αt2=0.74×
E×
a×
μ1×
μ2×
μ3×
μ4×
(TC-TS)
=0.74×
105×
10-5×
△t
=1.099N/㎜²
玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求
7.玻璃最大面积校核:
Azd:
玻璃的允许最大面积(㎡)
WK:
1.000KN/㎡
t:
6.0㎜
α1:
玻璃种类调整系数:
计算校核处玻璃板块面积:
Azd=0.3×
α1×
(t+t2/4)/WK
=0.3×
3.000×
(6.0+6.0/4)/1.000
=13.500㎡
A=1.778㎡≤Azd=13.500㎡
可以满足使用要求
三.幕墙玻璃板块结构胶计算:
幕墙玻璃板块结构交计算:
该处选用结构胶类型为:
JS6000
1.按风荷载和自重效应,计算结构硅酮密封胶的宽度:
风荷载作用下结构胶粘结宽度的计算:
Cs1:
风荷载作用下结构胶粘结宽度(mm)
1.000KN/㎡
a:
矩形分格短边长度:
f1:
结构胶的短期强度允许值:
0.14N/㎜²
按5.6.3条规定采用
Cs=Wk×
a/2/0.14
=1.000×
0.988/2/0.14
=3.53mm取4mm
自重效应胶缝宽度的计算:
Cs2:
自重效应胶缝宽度(mm)
幕墙分格宽:
幕墙分格高:
玻璃厚度:
f2:
结构胶的长期强度允许值:
0.007N/mm2
Cs2=H×
B×
t×
25.6/(H+B)/2/7
=7.00mm取7mm
结构硅酮密封胶的最大计算宽度:
7mm
2.结构硅酮密封胶粘接厚度的计算:
温度变化效应胶缝厚度的计算:
Ts3:
温度变化效应结构胶的粘结厚度:
mm
δ1:
结构硅酮密封胶的温差变位承受能力:
12.5%
年温差:
61.6℃
Us:
玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量:
铝型材线膨胀系数:
a1=2.35×
10-5
玻璃线膨胀系数:
a2=1×
Us=b×
△T×
(2.35-1)/100
=1.800×
61.600×
=1.497mm
TS3=US/(δ1×
(2+δ1))0.5
=1.497/(0.125×
(2+0.125))0.5
=2.9mm
地震作用下胶缝厚度的计算:
Ts4:
地震作用下结构胶的粘结厚度:
幕墙分格高:
θ:
幕墙层间变位设计变位角0.0077
胶缝变位折减系数0.700
δ2:
结构硅酮密封胶的地震变位承受能力:
100.0%
Ts4=θ×
H×
1000/(δ2×
(2+δ2))0.05
=0.0077×
0.988×
0.700×
1000/(1.000×
(2+1.000))0.05
=3.1mm
3.胶缝推荐宽度为:
4.胶缝推荐厚度为:
6mm
5.胶缝强度验算
胶缝选定宽度为:
12mm
胶缝选定厚度为:
8mm
短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力:
1.000kN/㎡
Cs:
结构胶粘结宽度:
12.000mm
Ó
1=Wk×
0.5/Cs
=1.000×
0.5/12.000
=0.041N/mm2
短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力:
H:
t:
2=12.8×
t/Cs/(B+H)/1000
=0.004N/mm2
短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力:
=(Ó
12+Ó
22)0.5
=(0.0412+0.0042)0.5
=0.041N/mm2≤0.14N/mm2
结构胶强度可以满足要求
四.幕墙立柱计算:
幕墙立柱计算:
(第一处)
幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算:
1.选料:
风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)
qW:
风荷载线分布最大荷载集度设计值(KN/m)
rW:
风荷载作用效应的分项系数:
qW=1.4×
WK×
B
=1.4×
1.000×
1.800
=2.520kN/m
立柱弯矩:
MW:
风荷载作用下立柱弯矩(KN.m)
风荷载线分布最大荷载集度设计值:
2.520(KN/m)
Hsjcg:
立柱计算跨度:
3.600m
MW=qW×
Hsjcg2/8
=2.520×
3.6002/8
=4.082kN.m
qEA:
地震作用设计值(kN/m2)
玻璃幕墙构建(包括玻璃和框)的平均自重:
400N/m2
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用:
qEAK:
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用(kN/m2)
qEAK=5×
=5×
400.000/1000
=0.160kN/m2
γE:
幕墙地震作用分项系数:
qEA=1.3×
0.160
=0.208kN/m2
qE:
水平地震作用线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)
qE=qEA×
=0.208×
=0.37kN/m
ME:
地震作用下立柱弯矩(KN.m)
ME=qE×
Hsjcg2/8
=0.374×
=0.607KN.m
M:
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(KN.m)
采用SW+0.6SE组合
M=MW+0.6×
ME
=4.082+0.6×
0.607
=4.446KN.m
W:
立柱抗弯矩预选值(cm3)
W=M×
103/1.05/84.2
=4.446×
=50.292cm3
qWK:
风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m)
qWK=WK×
=1.800kN/m
qEK:
水平地震作用线分布最大荷载集度标准值(kN/m)
qEK=qEAK×
=0.160×
=0.288kN/m
I1,I2:
立柱惯性矩预选值(cm4)
I1=900×
(qWK+0.6×
qEK)×
Hsjcg3/384/0.7
=900×
(1.800+0.6×
0.288)×
3.6003/384/0.7
=308.180cm4
I2=5000×
(qWK+0.6×
Hsjcg4/384/0.7/20
=5000×
3.6003/384/0.7/20
=308.180cm4
选定立柱惯性矩应大于:
308.180cm4
2.选用立柱型材的截面特性:
选用型材号:
DY150
型材强度设计值:
85.500N/mm2
型材弹性模量:
E=0.7×
105N/mm2
X轴惯性矩:
Ix=421.454cm4
Y轴惯性矩:
IY=102.394cm4
X轴抵抗矩:
Wx1=58.434cm3
Wx2=54.120cm3
型材截面积:
A=13.807cm2
型材计算校核处壁厚:
t=3.000mm
型材截面面积矩:
SS=34.319cm3
塑性发展系数:
γ=1.05
3.幕墙立柱的强度计算:
N/A+M/γ/W≤fa=85.5N/mm2(拉弯构件)
幕墙自重:
幕墙自重线荷载:
GK=400×
Wfg/1000
=400×
1.800/1000
=0.720kN/m
NK:
立柱受力:
NK=GK×
Hsjcg
=0.720×
3.600
=2.592kN
N:
立柱受力设计值:
rG:
结构自重分项系数:
1.2
3.110kN
立柱型材截面积:
13.807cm2
4.446kN.m
Wx2:
立柱截面抗弯曲:
54.120cm3
γ:
1.05
=N×
10/A+M×
103/1.05/Wx2
=3.110×
10/13.807+4.446×
103/1.05/54.120
=80.498N/mm2
80.498N/mm2≤fa=85.5N/mm2
立柱强度可以满足
4.幕墙立柱的刚度计算:
Umax≤[U]=20mm且Umax≤L/180
Umax:
立柱最大挠度
Umax=5×
(qWK+0.6qEK)×
Hsjcg4×
1000/384/0.7/Ix
立柱最大挠度Umax为:
14.625mm≤20mm
DU:
立柱挠度与立柱计算跨度比值:
DU=U/Hsjcg/1000
=14.625/3.600/1000
=0.004≤1/180
挠度可以满足要求
5.立柱抗剪计算:
τmax≤[τ]=49.6N/mm2
QWK:
风荷载作用下剪力标准值(kN)
QWK=WK×
Hsjcg×
B/2
3.600×
1.800/2
=3.240Kn
QW:
风荷载作用下剪力设计值(kN)
QW=1.4×
QWK
3.240
=4.536kN
QEK:
用下剪力标准值(kN)
QEK=qEAk×
=0.518kN
QE:
地震作用下剪力设计值(kN)
QE=1.3×
QEK
0.518
=0.674kN
Q:
立柱所受剪力:
采用QW+0.6QE组合
Q=QW+0.6×
QE
=4.536+0.6×
0.674
=4.940kN
立柱剪应力:
τ:
Ss:
立柱型材截面面积矩:
34.319cm3
Ix:
立柱型材截面惯性矩:
421.454cm4
立柱壁厚:
3.000mm
τ=Q×
Ss×
100/Ix/t
=4.490×
34.319×
100/421.454/3.000
=13.410N/mm2
13.410N/mm2≤49.6N/mm2
立柱抗剪强度可以满足
五.立挺与主结构连接
立挺与主结构连接:
LCt2:
连接处钢角码壁厚:
6.000mm
D2:
连接螺栓直径:
10.000mm
D0:
8.590mm
采用SG+SW+0.6SE组合
N1WK:
连接处风荷载总值(N):
N1WK=WK×
1000
1.800×
=6480.000N
连接处风荷载设计值(N):
N1W=1.4×
N1WK
6480.000
=9072.000N
N1EK:
连接处地震作用(N):
N1EK=qEAK×
=1036.800N
N1E:
连接处地震作用设计值(N):
N1E=1.3×
N1EK
1036.800
=1347.840N
N1:
连接处水平总力(N):
N1=N1w+0.6×
N1E
=9072.000+0.6×
1347.840
=9880.704N
N2:
连接处自重总值设计值(N)
N2K=400×
=2592.000N
连接处自重总值设计值(N)
N2=1.2×
N2K
=1.2×
2592.000
=3110.400N
连接处总和力(N):
N=(N12+N22)0.5
=(9880.7042+3110.4002)0.5
=10358.711N
NVb:
螺栓的承载能力
NV:
连接处剪切面数:
2
NVb=2×
3.14×
D02×
130/4(GBJ17-887.2.1-1)
8.5902×
130/4
=15060.151N
Num1:
立挺与建筑物主结构连接的螺栓个数:
Num1=N/NVb
=
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