幕墙设计计算书样本

第-1-页共26页（）幕墙设计计算建筑概况:本大厦位于（北京）地区，建筑物总高度为(H)米。抗震设防烈度按(8)度计算，抗震措施按(9)度设防考虑，基本风压(0.45)kN/m^2。整体外立面幕墙采用（）幕墙结构。所有计算中心按本部分幕墙在最危险情况下最危险点校核。Ⅰ.设计依据:《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《建筑结构静力计算手册》（第二版）《01BY101建筑幕墙胶缝构造图集》《幕墙墙玻璃接缝密封胶》《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-1997《建筑结构抗震规范》GBJ11-89《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95《建筑物防雷设计规范》GB50057-94《铝合金建筑型材》GB/T5237-93《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003由设计院设计并由甲方提供的工程图纸。Ⅱ.基本计算公式:(1).场地类别划分:根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:A类近海面,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;（）按（）类地区计算风压(2).风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.1.1采用风荷载计算公式:Wk=βgz×μz×μs×W0其中:Wk---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2)βgz---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定,根据不同场地类型,按以下公式计算:本工程属于（）类地区,故μz=（）μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取为：(0.8)W0---基本风压,按全国基本风压图,（北京）地区取为()kN/m^2,第-2-页共26页(3).地震作用计算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用标准值βE---动力放大系数,按3.0取定αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:6度:αmax=0.047度:αmax=0.088度:αmax=0.169度:αmax=0.32(北京)设防烈度为(8)度,故取αmax=(0.160)GAK---幕墙构件的自重(N/m^2)(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：S=γGSG+γwφwSw+γEφESE+γTφTSTγG=1.0γw=1.0γT=1.0γE=1.0(计算位移和挠度时)(JGJ102--96)γG=1.2γw=1.4γT=1.2γE=1.3(计算幕墙构件、连接件和预埋件时)(JGJ102--96)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:①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；对有永久荷载效应控制的组合，取1.35b.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0.9②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（H）处风荷载计算(1).风荷载标准值计算:Wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2)W0---基本风压,按全国基本风压图,北京地区取为()kN/m^2,βgz:（H）m高处阵风系数(按（C）类区计算):μz:（H）m高处风压高度变化系数(按（C）类区计算):(GB50009-2001)风荷载体型系数μs=(0.8)Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)=()kN/m^2(2).风荷载设计值:W:风荷载设计值:kN/m^2rw: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=()kN/m^2第-3-页共26页二、玻璃的选用与校核玻璃的选用与校核:本处选用玻璃种类为:钢化玻璃玻璃分格1.玻璃面积:B:该处玻璃幕墙分格宽:()mH:该处玻璃幕墙分格高:()mA:该处玻璃板块面积:A=B×H=()m^22.玻璃厚度选取:Wk:风荷载标准值:()kN/m^2A:玻璃板块面积:()m^2K3:玻璃种类调整系数:()(JGJ113—2003)试算:C=Wk×A×10/3/K3T=2×(1+C)^0.5-2=()mm玻璃选取厚度为()mm3.该处玻璃板块自重:GAK:玻璃板块平均自重(不包括铝框)(KN/m^2):G:玻璃板块自重(不包括铝框)(KN):t:玻璃板块厚度:()mm玻璃的体积密度为:(25.6)(KN/M^3)(JGJ102-965.2.1)BT_L中空玻璃内侧玻璃厚度为:()(mm)BT_w中空玻璃外侧玻璃厚度为:()(mm)GAK=(25.6)×(Bt_L+Bt_w)/1000=()KN/m^2G=(25.6)×B×H×(Bt_L+Bt_w)/1000=()KN4.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:()qEAk:垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m^2)qEAk=3×αmax×GAK(JGJ102-965.2.4)第-4-页共26页=()kN/m^2rE:地震作用分项系数:1.3qEA:垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m^2)qEA=rE×qEAk=1.3×qEAK=()kN/m^2PEK:平行于玻璃幕墙平面的集中地震作用:(kN)βE:动力放大系数,按3.0取定G:幕墙玻璃构件的重量(KN):()αmax:地震影响系数()PEK=βE×αmax×G=()kN平行于玻璃幕墙平面的集中地震作用设计值:PE=rE×PEK=1.3×PEK=()kN5.玻璃的强度计算:校核依据:σ≤ｆg=()(强度设计值)(JGJ102-965.3.1)q:玻璃所受组合荷载:B:玻璃短边边长:()mH:玻璃长边边长:()mt:玻璃厚度:()mm中空玻璃的厚度取单片外侧玻璃厚度的1.2倍;夹层玻璃的厚度取单片玻璃厚度1.25倍;ψ:玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查(JGJ102--96)表5.4.1得()σw:玻璃所受应力:采用SW+0.6SE组合:q=W+0.6×qEA=()kN/m^2σw=6×ψ×q×B^2×1000/(1.2×t)^2(JGJ102-965.4.1)=()N/mm^2()N/mm^2≤ｆg=()N/mm^2(强度设计值)玻璃的强度满足6.玻璃温度应力计算:校核依据:σmax≤[σ]=58.800N/mm^2(JGJ102-965.3.1)(1)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:(0.72×10^5)N/mm^2(JGJ102-965.3.4)α^t:玻璃的线膨胀系数:1.0×10^-5(JGJ102-965.3.5)△Ｔ:年温度变化差:(80)℃c:玻璃边缘至边框距离,取(5)mmdc:施工偏差,可取(3)mm,按5.4.3选用(JGJ102-96)b:玻璃长边边长:()m在年温差变化下,玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的第-5-页共26页温度应力为:σt1=E(a^t×△Ｔ-(2c-dc)/b/1000)(JGJ102-965.4.3)=()N/mm^2计算值为负,挤压应力取为零.()N/mm^2＜(58.800)N/mm^2玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求(2)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(1.130)μ4:边缘温度系数:按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96表5.4.4-4得(0.380)a:玻璃线胀系数:(1.0×10^-5)I0:日照量(3027.600)(KJ/M^2h)t0:室外温度(-10.000℃)t1:室内温度(40.000℃)Ｔc0:室外侧玻璃中部温度(依据JGJ113-97附录B计算);Ｔc1:室内侧玻璃中部温度(依据JGJ113-97附录B计算);A0:室外侧玻璃总吸收率;A1:室内侧玻璃总吸收率;α0:室外侧玻璃的吸收率为(0.180)α1:室内侧玻璃的吸收率为(0.180)τ0:室外侧玻璃的透过率为(0.073)τ1:室内侧玻璃的透过率为(0.073)γ0:室外侧玻璃反射率为(0.747)γ1:室内侧玻璃反射率为(0.747)A0=α0×［1+τ0×γ1/(1-γ0×γ1)］(JGJ113-97B.0.3-7)=(0.202)A1=α1×τ0/(1-γ0×γ1)(JGJ113-97B.0.3-8)=(0.030)单片玻璃板中心温度Ｔc按下式计算：Ｔc=0.0121)当中空玻璃空气层厚为:6mm时Ｔc0=I0×(0.0148×A0+0.00724×A1)+0.788×t0+0.212×t1(JGJ113-2003B.0.3-1)=()℃Ｔc1=I0×(0.00724×A0+0.0207×A1)+0.394×t0+0.606×t1(JGJ113-2003B.0.3-2)=()℃2)当中空玻璃空气层厚为:9mm时Ｔc0=I0×(0.0147×A0+0.00679×A1)+0.801×t0+0.199×t1(JGJ113-2003B.0.3-3)=()℃Ｔc1=I0×(0.00679×A0+0.0215×A1)+0.370×t0+0.630×t1(JGJ113-2003B.0.3-4)第-6-页共26页=()℃3)当中空玻璃空气层厚为:12mm时Ｔc0=I0×(0.0150×A0+0.00625×A1)+0.817×t0+0.183×t1(JGJ113-2003B.0.3-5)=(8.896)℃Ｔc1=I0×(0.00625×A0+0.0225×A1)+0.340×t0+0.660×t1(JGJ113-2003B.0.3-6)=(28.851)℃因此，中空玻璃中部温度最大值为max(Ｔc0,Ｔc1)=(28.851)℃Ｔs:玻璃边缘部分温度(依据JGJ113-2003附录B计算):Ｔs=(0.65×t0+0.35×t1)(JGJ113-2003B.0.4)=(0.65×(-10.000)+0.35×(40.000))=(7.500)℃△t:玻璃中央部分与边缘部分温度差:△t=Ｔc-Ｔs=21.351℃玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:σt2=0.74×E×a×μ1×μ2×μ3×μ4×(Ｔc-Ｔs)(JGJ102-965.4.4)=0.74×(0.72×10^5)×(1.0×10^-5)×μ1×μ2×μ3×μ4×△t=()N/mm^2＜(58.800)N/mm^2玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求单片玻璃板中心温度Ｔc按下式计算：Ｔc=0.012×I0×α0+0.65×t0+0.35t1夹层玻璃的温度应力计算:1)当夹层玻璃中间膜厚为:0.38mm时Ｔc0=I0×(0.0120×A0+0.00118×A1)+0.654×t0+0.346×t1(JGJ113-2003B.0.2-1)=()℃Ｔc1=I0×(0.00118×A0+0.0122×A1)+0.642×t0+0.357×t1(JGJ113-2003B.0.2-