横明竖隐玻璃幕墙计算.docx

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横明竖隐玻璃幕墙计算

永嘉县电力调度通信中心

显横隐竖玻璃幕墙

设计计算书

设计：

校对：

审核：

中南建设集团有限公司建筑幕墙设计研究院

二〇〇八年七月十七日

显横隐竖玻璃幕墙设计计算书

11计算引用的规范、标准及资料

11.1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

《点支式玻璃幕墙支承装置》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》JGJ113-2003

《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：

98

《建筑幕墙》GB/T21086-2007

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

11.2建筑设计规范：

《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

《地震震级的规定》GB/T17740-1999

《钢结构防火涂料》GB14907-2002

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《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》JGJ3-2002

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）

《高处作业吊蓝》GB19155-2003

《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95

《工程网络计划技术规程》JGJ/T121-99

《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

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

《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》JGJ129-2004

《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002

《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001

《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

《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2004

《建筑工程预应力施工规程》CECS180：

2005

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版、局部修订）

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

《建筑设计防火规范》GB50016-2006

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）

《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002

《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88

《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

《民用建筑设计通则》GB50352-2005

《膜结构技术规程》CECS158：

2004

《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001

《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003

《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002

11.3铝材规范：

《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-1996

《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》JG/T175-2005

《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000

《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-2004

《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2004

《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》GB5237.3-2004

《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB5237.4-2004

《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB5237.5-2004

《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-2004

《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000

《一般工业用铝及铝合金板、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/T437-2000

《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003

11.4金属板及石材规范：

《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830.1、2-2005

《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000

《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-2007

《铝幕墙板、板基》YS/T429.1-2000

《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000

《铝塑复合板》GB/T17748-1999

《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000

《天然板石》GB/T18600-2001

《天然大理石荒料》JC/T202-2001

《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2005

《天然花岗石荒料》JC/T204-2001

《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001

《天然石材统一编号》GB/T17670-1999

《天然饰面石材术语》GB/T13890-92

11.5玻璃规范：

《镀膜玻璃第1部分：

阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002

《镀膜玻璃第2部分：

低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002

《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

《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001

《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

11.6钢材规范：

《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005

《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/T4226-1984

《不锈钢冷轧钢板及钢带》GB/T3280-2007

《不锈钢热轧钢板及钢带》GB/T4237-2007

《不锈钢丝》GB/T4240-93

《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-2007

《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000

《擦窗机》GB19154-2003

《彩色涂层钢板和钢带》GB/T12754-2006

《低合金钢焊条》GB/T5118-1995

《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994

《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007

《高耐候结构钢》GB/T4171-2000

《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997

《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000

《合金结构钢》GB/T3077-1999

《结构用无缝钢管》JBJ102

《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002

《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000

《碳钢焊条》GB/T5117-1999

《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/T912-1989

《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

《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000

11.7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

《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001

《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004

《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-2001

《工业用橡胶板》GB/T5574-1994

《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

《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005

《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005

《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005

《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003

《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006

《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

《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001

《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》GB/T531-1999

《修补用天然橡胶胶粘剂》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

11.8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

《铝合金窗》GB/T8479-2003

《铝合金门》GB/T8478-2003

《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997

《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000

《地弹簧》QB/T3884-1999

《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

《铝合金窗锁》QB/T3900-1999

《铝合金门锁》QB/T3901-1999

《推拉铝合金门用滑轮》QB/T3902-1999

《闭合器》QB/T3893-1999

《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/T13821-1992

《铝合金压铸件》GB/T15114-1994

《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

《建筑门窗五金件传动锁闭器》JG126-2007

《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

《电动采光排烟窗》JG189-2006

11.9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

《彩色涂层钢板和钢带试验方法》GB/T13448-2006

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002

《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-2000

《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

《建筑外窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2002

《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

《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2002

《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

《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002

11.10《建筑结构静力计算手册》（第二版）

11.11土建图纸：

12基本参数

12.1幕墙所在地区：

温州地区；

12.2地面粗糙度分类等级：

幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

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；

依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。

12.3抗震烈度：

根据国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），温州地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，水平地震影响系数最大值为：

αmax=0.04。

13幕墙承受荷载计算

13.1风荷载标准值的计算方法：

幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范（GB50009-20012006年版）计算：

wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]

上式中：

wk：

作用在幕墙上的风荷载标准值（MPa）；

Z：

计算点标高：

90m；

βgz：

瞬时风压的阵风系数；

根据不同场地类型,按以下公式计算：

βgz=K（1+2μf）

其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数

A类场地：

βgz=0.92×（1+2μf）其中：

μf=0.387×（Z/10）-0.12

B类场地：

βgz=0.89×（1+2μf）其中：

μf=0.5（Z/10）-0.16

C类场地：

βgz=0.85×（1+2μf）其中：

μf=0.734（Z/10）-0.22

D类场地：

βgz=0.80×（1+2μf）其中：

μf=1.2248（Z/10）-0.3

对于B类地形，90m高度处瞬时风压的阵风系数：

βgz=0.89×（1+2×（0.5（Z/10）-0.16））=1.5162

μz：

风压高度变化系数；

根据不同场地类型,按以下公式计算：

A类场地：

μz=1.379×（Z/10）0.24

当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；

B类场地：

μz=（Z/10）0.32

当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；

C类场地：

μz=0.616×（Z/10）0.44

当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；

D类场地：

μz=0.318×（Z/10）0.60

当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；

对于B类地形，90m高度处风压高度变化系数：

μz=1.000×（Z/10）0.32=2.02

μs1：

局部风压体型系数；

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第7.3.3条：

验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：

一、外表面

1.正压区按表7.3.1采用；

2.负压区

—对墙面，取-1.0

—对墙角边，取-1.8

二、内表面

对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。

由于大部分幕墙都有开启，按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2（大面区域）、2.0（转角区域）。

另注：

上述的局部体型系数μs1

（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1（10）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即：

μs1（A）=μs1

（1）+[μs1（10）-μs1

（1）]logA

w0：

基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4（全国基本风压分布图）中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，温州地区取0.0006MPa；

13.2计算支撑结构时的风荷载标准值：

计算支撑结构时的构件从属面积：

A=0.95×3.9=3.705m2

LogA=0.569

μs1（A）=μs1

（1）+[μs1（10）-μs1

（1）]logA

=0.886

μs1=0.886+0.2

=1.086

wk=βgzμzμs1w0

=1.5162×2.02×1.086×0.0006

=0.001996MPa

13.3计算面板材料时的风荷载标准值：

计算面板材料时的构件从属面积：

A=0.95×1.9=1.805m2

LogA=0.256

μs1（A）=μs1

（1）+[μs1（10）-μs1

（1）]logA

=0.949

μs1=0.949+0.2

=1.149

wk=βgzμzμs1w0

=1.5162×2.02×1.149×0.0006

=0.002111MPa

13.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

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,取5.0；

αmax：

水平地震影响系数最大值，取0.04；

Gk：

幕墙构件的重力荷载标准值（N）；

A：

幕墙构件的面积（mm2）；

13.5作用效应组合：

荷载和作用效应按下式进行组合：

S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]

上式中：

S：

作用效应组合的设计值；

SGk：

重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；

Swk、SEk：

分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；

γG、γw、γE：

各效应的分项系数；

ψw、ψE：

分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。

上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下：

进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：

重力荷载：

γG：

1.2；

风荷载：

γw：

1.4；

地震作用：

γE：

1.3；

进行挠度计算时；

重力荷载：

γG：

1.0；

风荷载：

γw：

1.0；

地震作用：

可不做组合考虑；

上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；

地震作用的组合系数ψE为0.5；

14幕墙立柱计算

基本参数：

1：

计算点标高：

90m；

2：

力学模型：

双跨梁；

3：

立柱跨度：

L=3900mm，短跨长L1=450mm，长跨长L2=3450mm；

4：

立柱左分格宽：

950mm；立柱右分格宽：

950mm；

5：

立柱计算间距：

B=950mm；

6：

板块配置：

中空玻璃6+6mm；

7：

立柱材质：

6063A-T5；

8：

安装方式：

偏心受拉；

本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

14.1立柱型材选材计算：

（1）风荷载作用的线荷载集度（按矩形分布）：

qwk：

风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）；

wk：

风荷载标准值（MPa）；

B：

幕墙立柱计算间距（mm）；

qwk=wkB

=0.001996×950

=1.896N/mm

qw：

风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；

qw=1.4qwk

=1.4×1.896

=2.654N/mm

（2）水平地震作用线荷载集度（按矩形分布）：

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，取5.0；

αmax：

水平地震影响系数最大值，取0.04；

Gk：

幕墙构件的重力荷载标准值（N），（含面板和框架）；

A：

幕墙平面面积（mm2）；

qEAk=βEαmaxG/A……5.3.4[JGJ102-2003]

=5×0.04×0.0005

=0.0001MPa

qEk：

水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；

B：

幕墙立柱计算间距（mm）；

qEk=qEAkB

=0.0001×950

=0.095N/mm

qE：

水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；

qE=1.3qEk

=1.3×0.095

=0.124N/mm

（3）幕墙受荷载集度组合：

用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：

……5.4.1[JGJ102-2003]

q=qw+0.5qE

=2.654+0.5×0.124

=2.716N/mm

用于挠度计算时，采用Sw标准值：

……5.4.1[JGJ102-2003]

qk=qwk

=1.896N/mm

（4）求支座反力R1及最大弯矩：

由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。

M1：

中支座弯矩（N·mm）；

R1：

中支座反力（N）；

M1=-q（L13+L23）/8L

=-2.716×（4503+34503）/8/3900

=-3582573.75N·mm

R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2

=2.716×450/2-（-3582573.75/450）+2.716×3450/2-（-3582573.75/3450）

=14295.902N

14.2确定材料的截面参数：

（1）截面的型材惯性矩要求：

k2=0

k1=4M1/（qL22）

=4×3582573.75/（2.716×34502