幕墙的结构计算书.docx
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幕墙的结构计算书
幕墙的结构计算书
l.荷载计算:
1.1风荷载计算:
计算式:
Wk=ξ×βD×μs×μz×Wo(KN/m2)
式中:
Wk——作用于幕墙的风荷载标准值(KN/m2)
ξ——放大系数。
ξ=1.0
βD—一阵风系数
βD=2.25
μs—风荷载荷的体型系数
μs=±1.5
μz——风荷载荷的高度系数。
Μz=1.83
Wo——基本风压值。
Wo=0.44KN/m2
计算结果:
Wk=2.72KN/m2
1.2自重荷载计算:
幕墙单元构件自重包括:
铝合金型材、玻璃(铝板)及连接件的重量:
计算式:
G=η1×A1+η2×A2+η3×A3(KN/m2)
式中:
G—单元构件的重量(KN)
η1---玻璃单位面积重量(KN/m2)
η1=0.324KN/m2
A1----单元板玻璃安装面积m2
η2---型材及连接件单位面积安装重量(KN/m2)
η2=0.147KN/m2
A2-----单元板块的面积m2
A2=3.3m2
计算结果:
G=1.544KN
1.3幕墙立柱型材断面的几何特性:
Jy=699.98cm4
Wy=89.14cm3
A=27.54cm2
Wk=2.72KN/m2
水平分格=1.8m支点间距=1.85m
计算弯矩=3KN.mE=0.7×105MPa(铝型材)
塑性发展系数取1.05
1.3.1幕墙立柱的挠度计算
计算式:
fmax=
计算结果:
fmax=1.562mm
校核:
fmax<f=1850/180=10.287mm
结论:
挠度满足要求。
1.3.2幕墙立柱的强度计算:
计算式:
计算结果:
бmax=32.05MPa
校核:
бmax<б=84.2MPa
结论:
强度满足要求
1.4横框的挠度、强度计算:
横框的挠度计算:
1.4.1横框受二个方向荷载作用,产生两个方向挠度fx和fy
计算式:
总挠度:
f=
(mm)
Wk=2.72KN/m2水平分格=1.8m
垂直分格=1.85m,玻璃厚度=2×6=12mm
地震作用=0.1127KN/m2玻璃自重=1.02KN
风载弯矩=1.893kN.m自重弯矩=0.2762m3
Jx=135.878cm4Wx=24.429m3
Jv=166.453cm4Wy=24.339m3
计算结果:
fmax=4.698mm
校核:
fmax<f=1800/180=10mm(fx=4.615mmfy=0.879mm)
结论:
挠度满足要求
1.4.2横框的强度计算:
横框截面承载力的计算式:
截面承载力:
计算结果:
бmax=73.817MPa
бmax<б=84.2MPa结论:
强度满足要求
1.5幕墙转接件
1.5.1连接件与幕墙立柱连接螺栓抗剪强度计算:
Wk=2.72KN/m2地震作用=0.113KN/m2
板块自重=1.554水平分格=1.8m
立柱支点间距=1.8mA2-70不锈钢螺栓安装数量=6颗
螺栓孔数=6个螺栓直径=0.010m
螺栓孔总壁厚=0.006m承压面积=0.00036m2
抗剪面积=0.002827m2
计算结果:
τ=4.636MPa
核核:
τ<fs=89MPa(不锈钢材料)
计算结果:
螺栓抗剪强度满足要求。
1.5.2铝立柱抗挤压能力计算:
计算式:
计算结果:
б压=18.352MPa
复核:
б压 计算结果: 铝立柱抗压强度满足要求 l.6连接件与预埋件焊接强度计算: 计算式: f= (MPa) 板块自重=l.55KN风荷载=2.72KN/m2 地震作用=0.113KN/m2板块面积=3.3m2 焊缝高度=6mm、焊缝长度=200mm 水平分格=1.8m支点间距=10.85m 计算结果: f=16.281MPa(垂直应力=16.112Mpa,平行应力=2.337Mpa) 结论: 焊缝强度满足要求。 1.7接缝间隙计算: 1.7.1层间位移计算,确定玻璃板块之间间隙。 计算式: Δ1=H1×ηmm 式中: Δ1——楼层间的位移量(mm) H1一楼层间高度(mm)。 H1=1850mm η——幕墙的平面变形件能。 η=l/200 计算结果: △1=9.25mm 取△1=10mm 1.7.2温度变化引起的框料热涨冷缩量(△2)计算以确定竖框接缝之间隙。 计算式: △2=K1×L×α×△T(mrn) 式中: △2——框料热胀冷缩的需要间隙(mm)。 K1——增大系数,一般取K1=2-3。 α——材料的线膨胀系数。 α=2.35×10-5 ΔT一年温度差. ΔT=80°C L——框料长度。 L=1850mm 计算结果: Δ2=10.43mm 取Δ2=11mm 比较1.7.1、l.7.2的Δ1、Δ2值后取最大值,不取接缝间隙为11mm 1.8幕墙玻璃计算: 1.8.1中空玻璃的最大面积计算: 计算式: A允许= 式中: A允许——玻璃允许最大面积(m2) Wk——风荷载标准值(KPa) t1——中空玻璃中较薄的玻璃厚度(mm) t2——中空玻璃中较厚的玻璃厚度(mm) a2——玻璃品质系数(钢化中空玻璃为0.66) 玻璃宽度——1.8m 玻璃高度——1.85m Wk——风荷载标准值(Kpa) Wk=2.72KN/m2 计算结果: A允许=7.279m2 校核: A允体›A实际=3.3m2 结论: 玻璃面积满足计算要求。 1.8.2幕墙玻璃在垂直于玻璃平面的风荷载作用下的最大应力: 计算式: бw= (N/mm) 式中: бw——风荷载作用下玻璃最大应力(N/mm3) a——玻璃短边边长。 a=1.8m t——玻璃的厚度中空玻璃的厚度取单片外侧玻璃厚度的1.2倍 t=9.6mm(玻璃实厚mm) W——风荷载设计值。 W=l.4WkKPa=3.808KPa Φ1——跨中弯矩系数可按边长比a/b查表。 Φ1=0.0455 b——为玻璃长边边长(m) b=185m fg——玻璃强度设计值。 Fg=84Mpa——钢化玻璃强度设计值。 计算结果: σw=78.215MPa 校核: σw≤fg 结论: 玻璃强度满足要求。 1.8.3玻璃边缘与边框之间挤压温度应力计算: 计算式; 式中: σ11-由于温度变化在玻璃中产生的挤压应力(N/mm2) C——玻璃边缘至边框之间的距离(mm)C=6mm b——玻璃长边尺寸(mm)b=1.85m △T一年温度差(℃)△T=80℃ d——施工偏差,取d=3mm fg——玻璃边缘强度设计值(58.8N/mm) 计算结果: σ11=0 校核: σ11 结论: 满足技术要求 1.9结构胶缝厚度和宽度计算 1.9.1结构胶粘结厚度(ts)按下式计算,且要求6mm≤ts≤12mm 计算式: 式中: ts——结构硅酮胶的粘结厚度(mm) δ——结构硅酮胶的延伸率。 us——幕墙玻璃的相对位移量(mm)。 △1——层间相对位移 抗震按7度设防 l.9.2温度作用效应的相对位移量 计算结果: ts1≥usl=3.877mm 1.9.3按地震作用效应计算: 计算结果: ts2≥us2=8.81 结论: 取结构胶粘接厚度为10mm l.10半陷框、幕墙的结构胶宽度计算(CS): 1.10.1按风荷载标准值计算: 计算式: CS= 式中: Cs——粘结宽度(mm)。 Wk=2.72KN/m2——风荷载标准值。 a=1800——玻璃短边长度(mm) f1=0.14N/mm2——结构硅酮胶短期强度允许值 计算结果: CS=17.486mm 1.10.2按静荷载计算: 计算式: CS= 式中: CS——粘结宽度(mm)。 g=1.02KN/m2——自重(玻璃板块单位面积重量)。 a=1800mm——玻璃最大板块短边长。 b=1850mm——玻璃最大板块长边长 f2=0.07N/mm2一结构硅酮胶长期强度允许值。 计算结果: CS=2.0mm 比较1.10.1、1.10.2的CS值后取大值,则粘结宽度为18mm。 1.11铝合金板块幕墙计算: 铝单层板幕墙强度、挠度计算(按均布荷载,四边简支考虑): 1.11.1金属板的强度计算: 计算式: бmax= 式中: W=1.4Wk=3.808KN/m2——风荷载设计值 a=0.55m——金属板的短边边长(b=0.6m)。 t=0.003m——金属板的厚度 a=0.06955——支撑条件系数(查表)。 fa=81.6N/mm2(铝板材料: LF21Y2)金属板的允许强度 计算结果: бmax=74.775(MPa) 校核: бmax≤fa 结论: 铝板的强度满足要求。 1.11.2金属板的挠度计算: 计算式: 式中: μmax——金属板的挠度(mm)。 E=0.7×105——铝合金板的弹性模量N/mm2 β=0.05212——支撑条件系数(查表)。 Wk=2.72Kpa——风荷载标准值。 计算结果: μmax=6.864mm 校核: μmax≤20mm 结论: 单板的挠度满足要求。 (三)板块幕墙试验技术指标 1、技术指标. 1).抗风压性能: 2.72KN/m2. 2).空气渗透性能: 固定部分: 10Pa≤0.1m3/mh. 开启部分: 10Pa≤2.5m3/mh. 3).雨水渗透性能: 开启部分: 250Pa15分钟不渗水. 固定部分: 1000Pa15分钟不渗水 4).抗震: 烈度7°,平面内位移±10mm.±15mm. 2、试验程序. 1).n次开启窗循环测试. 要求: 不允许窗框附件和小五金件有缺陷或损毁; 如有损坏需更换并重新测试. 2).按50%的设计压力即1360Pa预加荷载. 3).空气渗透性能测试: 固定部分: 50pa≤0.1m3/mh. 开启部分: 10pa≤2.5m3/mh. 4).雨水渗透性能测试: ①开启部分: 100Pa200Pa312Pa 持续15分钟不渗水. ①固定部分: 250Pa500Pa750Pa 1000Pa1250Pa 5).循环压力下的雨水渗透性能测试. 交变压力±720Pa15分钟不渗水. 6).风压试验. P=2720Pa最大变形<10.3mm ①1200Pa②2000Pa③2720Pa ④-1200Pa⑤-2000Pa⑥-2720Pa 7).重复静止内向压力下的雨水渗透性能测试. 8).125%设计风压的安全检测: P=3400Pa. 9).抗震实验: ①移动±10mm. ②移动±150mm.
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