幕墙计算书

金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第1页共28页幕墙设计计算一、设计采用规范及依据1.《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20032.《建筑幕墙》JG3035－963.《金属、石材幕墙工程技术规范》JGJ133-20014.《建筑结构静力计算手册》(第二版)5.《钢结构设计规范》GB50017－20036.《碳素结构钢》GB700－887.《硅酮建筑密封胶》GB/T14683-20038.《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)9.《建筑结构抗震规范》GB50011-201010.《铝合金建筑型材》GB5237-200411.《民用建筑热工设计规范》GBJ5017612.《浮法玻璃》GB11614－9913.《钢化玻璃》GB/T15763.2-200514.《中空玻璃》GB/T11944－200215.《优质碳素结构钢技术条件》GB/T699－199916.《低合金高强度结构钢》GB157917.《不锈钢棒》GB122018.《不锈钢冷加工钢棒》GB422619.《铝及铝合金板材》GB3380－9720.《不锈钢冷轧钢板》GB3280－92金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第2页共28页21.《不锈钢热轧钢板》GB4237－9222.《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-200523.《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81－200224.《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127－2001建筑概况本大厦位于大连地区，按7度抗震设计，基本风压W0=0.65KN/m2。荷载计算⑴作用在幕墙上的风荷载标准值按下式计算：Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo式中：Wk－作用在幕墙上的风荷载标准值(KN／m2)；βgZ－考虑瞬时风压的阵风系数，取；μs1－局部风压体型系数，取1.2；μz－风压高度变化系数；Wo－基本风压，取0.65KN／m2。⑵地震作用按下式计算Qe＝βe·αmax·G式中：Qe——作用于幕墙平面外水平地震作用(KN)；G——幕墙构件的重量(KN)；αmax——水平地震影响系数最大值，7度抗震设计取0.08；βe——动力放大系数，取5。⑶荷载分项系数和组合系数的确定金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第3页共28页根据《建筑结构荷载规范》(ＧＢ50009－2001)及《玻璃幕墙工程技术规范》之精神，结合本工程的地区地理环境，建筑特点以及幕墙的受力情况，各分项系数和组合系数选择如下：①强度计算时分项系数组合系数重力荷载，γg取1.2风荷载，γw取1.4风荷载，ψw取1.0地震作用，γe取1.3地震作用，ψe取0.5（在铝板、石材幕墙计算中取0.6）温度作用，γt取1.2温度作用，ψt取0.2②刚度计算时分项系数组合系数均按1.0采用风荷载，ψw取1.0地震作用，ψe取0.5（在铝板、石材幕墙计算中取0.6）温度作用，ψt取0.2⑷荷载和作用效应按下式进行组合：S＝γgSg＋ψwγwSw＋ψeγeSe＋ψtγtSt式中：S——荷载和作用效应组合后的设计值；Sg——重力荷载作为永久荷载产生的效应；Sw,Se,St——分别为风荷载，地震作用和温度作用作金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第4页共28页为可变荷载和作用产生的效应；γg,γw,γe,γt——各效应的分项系数；ψw,ψe,ψt——分别为风荷载，地震作用和温度作用效应的组合系数。二、玻璃幕墙竖框的设计计算幕墙中的危险部位位于9.3米,计算层间高L=4.3米,竖框承担的分格宽度为B=1.2m。所选用竖框型材的截面特性如下：Ix——对x轴方向的惯性矩=473.5cm4Iy——对y轴方向的惯性矩=253.3cm4Wx——对x轴方向的抵抗矩=63.14cm3Wy——对y轴方向的抵抗矩=50.66cm3A0——截面面积=1464mm2力学模型简图如下：金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第5页共28页1)荷载计算a.风荷载标准值的计算Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo＝1.79×1.2×1×0.65＝1.396KN／m2b.y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为qEy＝βe·αmax·G／A式中：qEy——作用于幕墙平面外水平分布地震作用(KN／m2)；G——幕墙构件的重量(KN)；A——幕墙构件的面积(m2)；αmax——水平地震影响系数最大值，取0.08；金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第6页共28页βe——动力放大系数，取5。其中，G＝L×B×t×γ玻×1.1＝4.3×1.2×12×25.6×1.1/1000＝1.744ＫＮ式中：L——计算层间高m；B——分格宽度m；t——玻璃厚度mm；γ玻——玻璃的密度，取25.6KN／m3A＝L×B＝4.3×1.2＝5.16m2则qEy＝βe·αmax·G／A＝5×0.08×1.744／5.16＝0.135KN／m2c.x轴方向(幕墙平面内)的地震作用为qEx＝βe·αmax·G/L＝5×0.08×1.744／4.3＝0.162KN/m2)刚度计算：在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用组合值为q刚度＝Wk×B＝1.396×1.2＝1.675KN／m按单跨简支梁计算，竖框产生的挠度按下式计算：金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第7页共28页f＝5q刚度·L4／384EI取［f］＝L/180＝4300／180＝23.9mm由上式可知，竖框所需的最小惯性矩Ixmin为：Ixmin＝5q刚度L4／384E·［f］＝5×1.675×4.34×108／384×70000×23.9＝445.6885Ix=473.5(cm4)3)强度计算强度荷载组合如下q＝1.4×1×Wk＋1.3×0.5×qEy＝1.4×1×1.396＋1.3×0.5×0.135＝2.042KN／m2竖框所受线荷载为q强度＝q×B＝2.042×1.2＝2.45KN／m则按单跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为M＝q强度·L2／8＝2.45×4.32／8＝5.663KN·m式中：M——竖框承受的最大弯矩，KN·m；L——计算层间高m。竖框所受轴向拉力为N＝1.2×G＝2.093KN竖框承载力应满足下式要求(本工程设计的竖框不承压，为只拉构件)N／A0＋M／(γ·W)≤fa金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第8页共28页式中：N——竖框所受拉力设计值(KN)；M——竖框所受弯矩设计值(KN·m)；A0——竖框净截面面积(mm2)；W——在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(cm3)；γ——塑性发展系数，取1.05；fa——竖框材料的强度设计值，取140N／mm2。则N／A0＋M／(γ·W)＝103×2.093／1464＋103×5.663／(1.05×63.14)＝86.848N／mm2fa＝140N／mm2所以竖框刚度和强度满足要求三、玻璃幕墙横框设计计算横框受两个方向力的作用，一个是重力作用，另一个是垂直于玻璃表面的风荷载和地震作用。横框长B=1.2米，承担重力方向分格高H1=2.56米，上下分格平均高H2=1.455米。所选用横框型材的截面特性如下：Ix——对x轴方向的惯性矩=254.84cm4Iy——对y轴方向的惯性矩=114.32cm4Wx——对x轴方向的抵抗矩=2135cm3Wy——对y轴方向的抵抗矩=30.36cm3Sx——对x轴方向的面积距=24.848cm3金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第9页共28页Sy——对y轴方向的面积距=17.14cm31.荷载计算a,横框受重力作用时横框所承受的重力线荷载标准值为：qxk＝γ玻·t·H1×1.1＝25.6×12×2.56×1.1/1000＝0.865KN／m式中：γ玻——玻璃的密度，取25.6KN／m3t——玻璃的总厚度m；H1——自重方向分格高度m；横框所承受的重力线荷载设计值为：qx＝1.2×qxk＝1.038KN／mb,横框受风荷载和地震作用时：Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo＝1.79×1.2×1×0.65＝1.396KN／m2qEy＝βe·αmax·G／A＝5×0.08×0.59／1.746＝0.135KN／m2式中：qEy——作用于幕墙平面外水平分布地震作用(KN／m2)；G——幕墙分格构件的重量(KN)；A——幕墙分格面积(m2)；金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第10页共28页αmax——水平地震影响系数最大值，取0.08；βe——动力放大系数，取5。其中G＝H×B×t×γ玻×1.1＝1.455×1.2×12×25.6×1.1/1000＝0.59ＫＮA＝H×B＝1.455×1.2＝1.746m2荷载组合值为上、下分格Y方向荷载标准值：qyk1＝Wk×(H/2)＝1.396×0.135×(0.35/2)＝0.244KN／mqyk2＝Wk×(B/2)＝1.396×0.135×(1.2/2)＝0.838KN／m上、下分格Y方向荷载设计值：qy1＝(1.0×1.4×Wk＋0.5×1.3×qEy)×(H/2)＝(1×1.4×1.396＋0.5×1.3×0.135)×(0.35/2)＝0.357KN／mqy2＝(1.0×1.4×Wk＋0.5×1.3×qEy)×(B/2)＝(1×1.4×1.396＋0.5×1.3×0.135)×(1.2/2)＝1.225KN／m金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第11页共28页2.刚度计算横框的许用挠度为［f］＝B／180＝1200／180＝6.7mm则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为Iymin＝5×qxk×B4／384E·［f］＝5×0.865×1.24×108／(384×70000×6.7)＝4.98cm4≤Iy＝114.32cm4Ixmin＝[(25-10×H2/B2＋H4/B4)×qyk1×B4／1920E·［f］]+[qyk2×B4／120E·［f］]＝[(25-10×0.352/1.22＋0.354/1.24)×0.244×1.24×108／(1920×70000×6.7)]+[0.838×1.24×108／(120×70000×6.7)]＝4.445cm4≤Ix＝254.84cm4式中：B──玻璃分格宽度m；E——弹性模量N/mm23.强度计算横框最大弯矩按下式计算My＝qx×B2／8＝1.038×1.22／8＝0.187KN·mMx＝[qy1×(3×B2-H2)／24]+[qy2×B2／12]＝[0.357×(3×1.22-0.352)／24][+1.225×1.22／12]＝0.209KN·m横框的抗弯承载力应满足下式要求金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第12页共28页Mx／γWx＋My／γWy≤fa则Mx／γWx＋My／γWy＝103×0.209／(1.05×2135)＋103×0.187／(1.05×30.36)＝5.959N／mm2≤fa＝85.5N／mm2横框的抗剪承载力应满足下式要求Vy×Sx／(Ix×tx)≤fvVx×Sy／(Iy×ty)≤fv式中：Vx、Vy——横梁水平方向、竖直方向的剪力设计值(N)；Sx、Sy——横梁截面绕X轴、Y轴的面积矩(cm3);tx、ty——横梁截面垂直于Y、X方向的腹板截面总宽度(mm)；fv——型材抗剪强度设计值(N/mm2);Vx＝1000×qx×B/2＝622.8NVy＝[1000×qy1×B×(1－H_小/2B)/2]+[1000×qy2×B/4]＝550.4625N则，Vy×Sx／(10×Ix×tx)＝550.4625×24.848／(10×254.84×6)＝0.895≤fv＝49.6N/mm2则，Vx×Sy／(10×Iy×ty)＝622.8×17.14／(10×114.32×6)＝1.556≤fv＝49.6N/mm2所以横框刚度和强度满足要求。四、玻璃的计算金地.云锦项目外装饰幕墙计算书第13页共28页幕墙采用8mm的钢化玻璃＋6mm的普通玻璃的中空玻璃，选取标高5m处为计算部位，玻璃分格高度H=3.3m，玻璃分格宽度B=1.7m。玻璃强度计算风荷载标准值为Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo＝1.884×1.2×1×0.65＝1.47KN／m2水平分布地震作用标准值为qEk＝βe·αmax·γ玻·t·10-3＝5×0.0