厦门某研究中心2#-5#楼玻璃幕墙计算1

厦门 xxx 研究中心 2#楼-5#楼 设计计算书 （第二版）修改补充 计算软件名称：汇宝幕墙计算软件 V15.1 编号：软著登字第 050320 号 登记号：2006SR02654 设计： 校对： 审核： 批准： XXXX 建筑设计院 二一六年六月八日 目录 1 基本参数 .1 2 玻璃幕墙计算一 .2 2.1 幕墙承受荷载计算 2 2.2 幕墙立柱计算 5 2.3 幕墙横梁计算 10 2.4 玻璃板块的选用与校核 16 2.5 铝塑复合板的选用与校核 19 2.6 铝单板的选用与校核 23 2.7 连接件计算 27 2.8 幕墙埋件计算(土建预埋) .32 2.9 幕墙转接件强度计算 34 2.10 幕墙焊缝计算 35 2.11 全隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算 36 2.12 幕墙板块压板计算 38 2.13 玻璃托条计算 39 2.14 开启扇胶计算 40 3 石材幕墙角钢悬挑位置连接计算 .41 3.1 幕墙承受荷载计算 41 3.2 连接件计算 44 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 1 1 基本参数 幕墙所在地区 厦门地区； 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(GB50009-2012) 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。 抗震设防 按建筑工程抗震设防分类标准 ，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别： 1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能 发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类； 2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震 时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类； 3.标准设防类：指大量的除 1、2、4 款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类； 4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降 低要求的建筑，简称丁类； 在围护结构抗震设计计算中： 1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时， 应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用； 2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按 本地区抗震设防烈度确定其地震作用； 3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 根据国家规范建筑抗震设计规范GB50011-2010，厦门地区地震基本烈度为：7 度， 地震动峰值加速度为 0.15g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影 响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取： max=0.12； 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 2 2 玻璃幕墙计算一 （适用于跨度 6400mm 位置，具体位置 3#楼 4 层， 4#楼 4 层，5#楼 4 层） 2.1 幕墙承受荷载计算 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(GB50009-2012)计算： wk= gz s1 zw0 8.1.1-2GB50009-2012 上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：25.5m； gz：高度 z 处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2gI10(z/10)- 条文说明部分 8.6.1GB50009-2012 其中 A、B 、C、D 四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B 、C、D 四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m ； 也就是： 对 A 类场地：当 z300m 时，取 z=300m，当 z350m 时，取 z=350m，当 z450m 时，取 z=450m，当 z550m 时，取 z=550m，当 z300m 时，取 z=300m，当 z350m 时，取 z=350m，当 z450m 时，取 z=450m，当 z550m 时，取 z=550m，当 z25 时取 a=25，当 A 小于 1 时取 A=1； LogA=1.037 则： 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 4 s1(A)= s1(1)+ s1(25)- s1(1)logA/1.4 =1.4+1.12-1.41.037/1.4 =1.193 按建筑结构荷载规范GB50009-2012 第 8.3.5 条：计算围护结构风荷载时，建筑物 内部压力的局部体型系数可按下列规定采用： 1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2 或 0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物： -当开洞率大于 0.02 且小于或等于 0.10 时，取 0.4 s1； -当开洞率大于 0.10 且小于或等于 0.30 时，取 0.6 s1； -当开洞率大于 0.30 时，取 0.8 s1； 3 其它情况，应按开放式建筑物的 s1 取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比； 2： s1 应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为 0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为： s1=1.193+0.2 =1.393 而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： s1=1.4+0.2 =1.6 w0：基本风压值 (MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012 附表 E.5 中数 值采用，但不小于 0.3KN/m2，按重现期 50 年，厦门地区取 0.0008MPa； 计算支撑结构时的风荷载标准值 wk= gz z s1w0 =1.60831.32421.3930.0008 =0.002373MPa 计算面板材料时的风荷载标准值 wk= gz z s1w0 =1.60831.32421.60.0008 =0.002726MPa 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qEk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa) ； E：动力放大系数,取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm 2)； 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 PEk= E maxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N)； 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 5 E：动力放大系数,取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； 按照 JGJ102 规范 5.4 节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于 75 度、小于 90 度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。 作用效应组合 荷载和作用效应按下式进行组合： S= GSGk+ w wSwk+ E ESEk 5.4.1JGJ102-2003 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、S Ek：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、 w、 E：各效应的分项系数； w、 E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。 上面的 G、 w、 E 为分项系数，按 5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003 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： G：1.2； 风 荷 载： w：1.4； 地震作用： E：1.3； 进行挠度计算时； 重力荷载： G：1.0； 风 荷 载： w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑； 上式中，风荷载的组合系数 w 为 1.0； 地震作用的组合系数 E 为 0.5； 2.2 幕墙立柱计算 基本参数： 1：计算点标高： 25.5m； 2：力学模型：简支梁； 3：立柱跨度： L=6400mm； 4：立柱左分格宽： 1700mm； 立柱右分格宽：1700mm； 5：立柱计算间距： B=1700mm； 6：板块配置：中空玻璃 8 +6 mm； 7：立柱材质： Q235； 8：安装方式：偏心受拉； 本处幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下： 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 6 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 =0.0023731700 =4.034N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.44.034 =5.648N/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) ； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙构件的面积(mm 2)； qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.120.0005 =0.0003MPa 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 =0.00031700 =0.51N/mm qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm) ； qE=1.3qEk =1.30.51 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 7 =0.663N/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： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =5.648+0.50.663 =5.98N/mm 用于挠度计算时，采用 Sw 标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =4.034N/mm (4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(Nmm) ； Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm)； L：立柱跨度 (mm)； 采用 Sw+0.5SE 组合： Mw=qwL2/8 ME=qEL2/8 Mx=Mw+0.5ME =qL2/8 =5.9864002/8 =30617600Nmm 确定材料的截面参数 (1)立柱抵抗矩预选值计算： Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm 3)； Mx：弯矩组合设计值(Nmm) ； ：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取 1.00； 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.00； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取 1.00； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对 Q235 取 205MPa； Wnx=Mx/f s =30617600/1.00/215 =142407.44mm3 (2)立柱惯性矩预选值计算： qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm) ； E：型材的弹性模量(MPa)，对 Q235 取 206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕 X 轴最小惯性矩(mm 4)； L：计算跨度 (mm)； df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm) ； df,lim=5qkL4/384EIxmin L/250=6400/250=25.6mm 按5.1.1.2 建筑幕墙 GB/T21086-2007 的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙 （其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制）： 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 8 当跨距4500mm 时，绝对挠度不应该大于 20mm； 当跨距4500mm 时，绝对挠度不应该大于 30mm； 对本例取： df,lim=25.6mm Ixmin=5qkL4/384Edf,lim =54.03464004/384/206000/25.6 =16710420.712mm4 选用立柱型材的截面特性 按上一项计算结果选用型材号：矩形管 2001006 型材的抗弯强度设计值：f s=205MPa 型材的抗剪强度设计值： s=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕 X 轴惯性矩：I x=17939070mm4 绕 Y 轴惯性矩：I y=5990270mm4 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx1=179391mm3 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx2=179391mm3 型材净截面面积：A n=3456mm2 型材线密度： g=0.271296N/mm 型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度：t=12mm 型材受力面对中性轴的面积矩：S x=111216mm3 塑性发展系数：=1.00 立柱的抗弯强度计算 (1)立柱轴向拉力设计值： Nk：立柱轴向拉力标准值(N)； qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm 2)； B：幕墙立柱计算间距(mm) ； L：立柱跨度 (mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL =0.000517006400 =5440N N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk =1.25440 =6528N (2)抗弯强度校核： 按简支梁(受拉) 立柱抗弯强度公式，应满足： N/An+Mx/W nxf s 6.3.7JGJ102-2003 上式中： N：立柱轴力设计值(N)； Mx：立柱弯矩设计值(Nmm) ； An：立柱净截面面积(mm 2)； 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 9 Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm 3)； x：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取 1.00； 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.00； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取 1.00； fs：型材的抗弯强度设计值，取 205MPa； 则： N/An+Mx/W nx=6528/3456+30617600/1.00/179391 =172.56MPa205MPa 立柱抗弯强度满足要求。 立柱的挠度计算 因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度 就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为：I x=17939070mm4 预选值为：I xmin=16710420.712mm4 实际挠度计算值为： df=5qkL4/384EIx =54.03464004/384/206000/17939070 =23.847mm 而 df,lim=25.6mm 所以，立柱挠度满足规范要求。 立柱的抗剪计算 校核依据： max s=125MPa (立柱的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值 (N)： Vwk=wkBL/2 =0.00237317006400/2 =12909.12N (2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N) ： Vw=1.4Vwk =1.412909.12 =18072.768N (3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEAkBL/2 =0.000317006400/2 =1632N (4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk =1.31632 =2121.6N (5)V：立柱所受剪力设计值组合： 采用 Vw+0.5VE 组合： 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 10 V=Vw+0.5VE =18072.768+0.52121.6 =19133.568N (6)立柱剪应力校核： max：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)； Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm 4)； t：型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度(mm)； max=VSx/Ixt =19133.568111216/17939070/12 =9.885MPa 9.885MPa125MPa 立柱抗剪强度满足要求! 2.3 幕墙横梁计算 基本参数： 1：计算点标高： 25.5m； 2：横梁跨度： B=1700mm； 3：横梁上分格高： 2100mm； 横梁下分格高：600mm； 4：横梁计算间距： H=1350mm； 5：力学模型：梯形荷载简支梁； 6：板块配置：中空玻璃 8 +6 mm； 7：横梁材质： 6063-T6； 因为 BH，所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下： 横梁型材选材计算 (1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)： 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 11 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)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH =0.0023771350 =3.209N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.43.209 =4.493N/mm (2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度 (按梯形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (MPa)； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)； A：幕墙平面面积(mm 2)； qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.120.0003 =0.00018MPa qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm) ； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH =0.000181350 =0.243N/mm qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.243 =0.316N/mm (3)幕墙横梁受荷载集度组合： 用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE 组合设计值： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =4.493+0.50.316 =4.651N/mm 用于挠度计算时，采用 Sw 标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =3.209N/mm (4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm)； Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(Nmm)； ME：地震作用下横梁产生的弯矩(Nmm) ； B：横梁跨度(mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； 采用 Sw+0.5SE 组合： 5.4.1JGJ102-2003 Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 12 My=Mw+0.5ME =qB2(3-(H/B)2)/24 =4.65117002(3-(1350/1700)2)/24 =1326988.438Nmm (5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； H1：横梁自重荷载作用高度(mm)，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁 上分格高； Gk=0.0003H1 =0.00032100 =0.63N/mm G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.20.63 =0.756N/mm Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N mm)； B：横梁跨度(mm)； Mx=GB2/8 =0.75617002/8 =273105Nmm 确定材料的截面参数 (1)横梁抵抗矩预选： Wnx：绕 X 方向横梁净截面抵抗矩预选值 (mm3)； Wny：绕 Y 方向横梁净截面抵抗矩预选值 (mm3)； Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(Nmm) ； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(Nmm) ； x， y：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取 1.00； 对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，均取 1.00； fa：型材抗弯强度设计值(MPa)，对 6063-T6 取 150； 按下面公式计算： Wnx=Mx/ xfa =273105/1.00/150 =1820.7mm3 Wny=My/ yfa =1326988.438/1.00/150 =8846.59mm3 (2)横梁惯性矩预选： df1,lim：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)； df2,lim：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)； B：横梁跨度(mm)； 按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于 L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 13 L/180； 建筑幕墙GB/T21086-2007 还有如下规定： 按5.1.1.2 ，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度 限制）： 当跨距4500mm 时，绝对挠度不应该大于 20mm； 当跨距4500mm 时，绝对挠度不应该大于 30mm； 按5.1.9，b ，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的 1/500，并且不应大于 3mm； B/180=1700/180=9.444mm B/500=1700/500=3.4mm 对本例取： df1,lim=9.444mm df2,lim=3mm qk：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm) ； E：型材的弹性模量(MPa)，对 6063-T6 取 70000MPa； Iymin：绕 Y 轴最小惯性矩(mm 4)； B：横梁跨度(mm)； df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin (受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim =3.20917004(25/8-5(1350/2/1700)2+2(1350/2/1700)4)/240/70000/9.444 =403133.811mm4 Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； Ixmin：绕 X 轴最小惯性矩(mm 4)； df2,lim=5GkB4/384EIxmin (自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim =50.6317004/384/70000/3 =326253.906mm4 选用横梁型材的截面特性 按照上面的预选结果选取型材： 选用型材号：FA-1651225 型材抗弯强度设计值：150MPa 型材抗剪强度设计值：85MPa 型材弹性模量：E=70000MPa 绕 X 轴惯性矩：I x=404410mm4 绕 Y 轴惯性矩：I y=1291160mm4 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx1=14259mm3 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx2=11038mm3 绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny1=21229mm3 绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny2=22269mm3 型材净截面面积：A n=1249.232mm2 型材线密度： g=0.033729N/mm 横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=2.5mm 横梁截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度：t x=5mm 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 14 横梁截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度：t y=5mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕 X 轴)：S x=9059mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕 Y 轴)：S y=18344mm3 塑性发展系数： x= y=1.00 幕墙横梁的抗弯强度计算 按横梁强度计算公式，应满足： Mx/ xWnx+My/ yWnyf a 6.2.4JGJ102-2003 上式中： Mx：横梁绕 X 轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(Nmm)； My：横梁绕 Y 轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(Nmm)； Wnx：横梁绕 X 轴方向 (幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm 3)； Wny：横梁绕 Y 轴方向 (垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm 3)； x、 y： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取 1.00； 对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，均取 1.00； fa：型材的抗弯强度设计值，取 150MPa。 采用 SG+Sw+0.5SE 组合，则： Mx/ xWnx+My/ yWny=273105/1.00/11038+1326988.438/1.00/21229 =87.251MPa150MPa 横梁抗弯强度满足要求。 横梁的挠度计算 因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度 就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为： Ix=404410mm4 Iy=1291160mm4 预选值为： Ixmin=326253.906mm4 Iymin=403133.811mm4 横梁挠度的实际计算值如下： df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy =3.20917004(25/8-5(1350/2/1700)2+2(1350/2/1700)4)/240/70000/1291160 =2.949mm df2=5GkB4/384EIx =50.6317004/384/70000/404410 =2.42mm df1,lim=9.444mm df2,lim=3mm 所以，横梁挠度满足规范要求。 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 15 横梁的抗剪计算 校核依据： max a=85MPa (型材的抗剪强度设计值 ) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值 (N)； Vwk=qwkB(1-H/2B)/2 =3.2091700(1-1350/2/1700)/2 =1644.613N (2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N) ； Vw=1.4Vwk =1.41644.613 =2302.458N (3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)； VEk=qEkB(1-H/2B)/2 =0.2431700(1-1350/2/1700)/2 =124.538N (4)VE：地震作用下剪力设计值(N)； VE=1.3VEk =1.3124.538 =161.899N (5)Vx：水平总剪力(N)； 采用 Vw+0.5VE 组合 Vx=Vw+0.5VE =2302.458+0.5161.899 =2383.408N (6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=1.20.0003BH1/2 =1.20.000317002100/2 =642.6N (7)横梁剪应力校核： x：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)； Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)(绕 Y 轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm 4)； ty：横梁截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度(mm)； x=VxSy/Iyty 6.2.5JGJ102-2003 =2383.40818344/1291160/5 =6.772MPa 6.772MPa85MPa y：横梁垂直方向剪应力(N)； Vy：横梁垂直总剪力(N)； Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)(绕 X 轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm 4)； tx：横梁截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度(mm)； y=VySx/Ixtx 6.2.5JGJ102-2003 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 16 =642.69059/404410/5 =2.879MPa 2.879MPa85MPa 横梁抗剪强度能满足! 2.4 玻璃板块的选用与校核 基本参数： 1：计算点标高： 25.5m； 2：玻璃板尺寸：宽 高=B H=1700mm2100mm； 3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃 6mm,内片钢化玻璃 8mm； 模型简图为： 玻璃板块荷载计算： (1)外片玻璃荷载计算： t1：外片玻璃厚度 (mm)； t2：内片玻璃厚度 (mm)； wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)； GAk1：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa) ； qEAk1：外片玻璃地震作用标准值(MPa)； g1：外片玻璃的体积密度(N/mm 3)； wk1：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk1：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q1：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk1= g1t1 =0.00002566 =0.000154MPa qEAk1= E maxGAk1 =50.120.000154 =0.000092MPa wk1=1.1wkt13/(t13+t23) =1.10.00272663/(63+83) 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 17 =0.00089MPa qk1=wk1+0.5qEAk1 =0.00089+0.50.000092 =0.000936MPa q1=1.4wk1+0.51.3qEAk1 =1.40.00089+0.51.30.000092 =0.001306MPa (2)内片玻璃荷载计算： t1：外片玻璃厚度 (mm)； t2：内片玻璃厚度 (mm)； wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)； GAk2：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa) qEAk2：内片玻璃地震作用标准值(MPa) g2：内片玻璃的体积密度(N/mm 3)； wk2：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk2：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q2：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk2= g2t2 =0.00002568 =0.000205MPa qEAk2= E maxGAk2 =50.120.000205 =0.000123MPa wk2=wkt23/(t13+t23) =0.00272683/(63+83) =0.001917MPa qk2=wk2+0.5qEAk2 =0.001917+0.50.000123 =0.001979MPa q2=1.4wk2+0.51.3qEAk2 =1.40.001917+0.51.30.000123 =0.002764MPa (3)玻璃板块整体荷载组合计算： 用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE 设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3(qEAk1+qEAk2) =1.40.002726+0.51.3(0.000092+0.000123) =0.003956MPa 用于挠度计算时，采用 Sw 标准值： 5.4.1JGJ102-2003 wk=0.002726MPa 玻璃的强度计算： 校核依据：f g (1)外片校核： 1：外片玻璃的计算参数； 1：外片玻璃的折减系数； 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 18 qk1：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度 (mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t1：外片玻璃厚度 (mm)； 1=qk1a4/Et14 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00093617004/72000/64 =83.779 按系数 1，查表 6.1.2-2JGJ102-2003， 1=0.721； 1：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q1：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a：玻璃短边边长 (mm)； b：玻璃长边边长 (mm)； t1：外片玻璃厚度 (mm)； m1：外片玻璃弯矩系数， 按边长比 a/b 查表 6.1.2-1JGJ102-2003得 m1=0.0618； 1=6m1q1a2 1/t12 6.1.2JGJ102-2003 =60.06180.001306170020.721/62 =28.029MPa 28.029MPaf g1=84MPa(钢化玻璃) 外片玻璃的强度满足要求! (2)内片校核： 2：内片玻璃的计算参数； 2：内片玻璃的折减系数； qk2：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度 (mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t2：内片玻璃厚度 (mm)； 2=qk2a4/Et24 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00197917004/72000/84 =56.047 按系数 2，查表 6.1.2-2JGJ102-2003， 2=0.792 2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q2：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a：玻璃短边边长 (mm)； b：玻璃长边边长 (mm)； t2：内片玻璃厚度 (mm)； m2：内片玻璃弯矩系数， 按边长比 a/b 查表 6.1.2-1JGJ102-2003得 m2=0.0618； 2=6m2q2a2 2/t22 6.1.2JGJ102-2003 =60.06180.002764170020.792/82 =36.654MPa 36.654MPaf g2=84MPa(钢化玻璃) 内片玻璃的强度满足要求! 玻璃最大挠度校核： 校核依据： df=w ka4/Dd f,lim 6.1.3-2JGJ102-2003 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 19 上面公式中： df：玻璃板挠度计算值(mm)； ：玻璃挠度的折减系数； ：玻璃挠度系数，按边长比 a/b 查表 6.1.3JGJ102-2003得 =0.00592； wk：风荷载标准值(MPa) a：玻璃板块短边尺寸(mm) ； D：玻璃的弯曲刚度(Nmm) ； df,lim：许用挠度，取短边长的 1/60，为 28.333mm； 其中： D=Ete3/(12(1- 2) 6.1.3-1JGJ102-2003 上式中： E：玻璃的弹性模量(MPa)； te：玻璃的等效厚度 (mm)； ：玻璃材料泊松比，为 0.2； te=0.95(t13+t23)1/3 6.1.5-3JGJ102-2003 =0.95(63+83)1/3 =8.546mm D=Ete3/(12(1- 2) =720008.5463/(12(1-0.22) =3900934.721Nmm ：玻璃板块的计算参数； =w ka4/Ete4 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00272617004/72000/8.5464 =59.284 按参数 ，查表 6.1.2-2JGJ102-2003，=0.782 df=w ka4/D =0.7820.005920.00272617004/3900934.721 =27.02mm 27.02mmd f,lim=28.333mm(中空玻璃) 玻璃挠度能满足要求! 2.5 铝塑复合板的选用与校核 基本参数： 1：板块分格尺寸： ab=1150mm1200mm； 2：铝塑复合板厚度：t=4mm ； 模型简图为： 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 20 铝塑复合板荷载计算 (1)板块自重： GAk：板块单位面积自重(MPa)； GAk=0.000055MPa (2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (MPa)； E：动力放大系数,取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12； GAk：铝塑复合板单位面积自重(MPa)； qEAk= E maxGAk 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.120.000055 =0.000033MPa (3)作用在板块上的风荷载及地震作用荷载组合： 用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE 设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3qEAk =1.40.003348+0.51.30.000033 =0.004709MPa Sw+0.5SE 标准值组合： qk=wk+0.5qEAk =0.003348+0.50.000033 =0.003364MPa 用于挠度计算时，采用 Sw 标准值： 5.4.1JGJ102-2003 wk=0.003348MPa B 板的强度、挠度校核 Lx=400mm，L y=1150mm (1)强度校核： 校核依据： =6mqa 2/t 2f 5.4.3JGJ133-2001 上式中： ：板块在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa) ； 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 21 m：弯矩系数，按边长比 a/b 查表，因为相邻两板支撑条件不同，需要采用下面方式平 衡折算求弯矩系数： B 区隔长宽比为 Lx/Ly=0.348 查表得 B 区隔弯矩系数为 mB0=0.1212 C 区隔长宽比为 Lx/Ly=0.348 查表得 C 区隔弯矩系数为 mC0=0.0843 支座弯矩系数为 m=(mB0+mC0)/2=0.10275； q：作用在幕墙上的荷载组合设计值(MPa)； a：板分格的短边边长(mm) ； b：板分格的长边边长(mm) ； ：板块的折减系数； t：板的厚度(mm)； f：铝塑复合板抗弯强度(MPa)； 首先按下面公式计算 值： =q ka4/Et4 5.4.3-3JGJ133-2001 其中： ：计算参数； qk：作用在板块上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度 (mm)； E：铝塑复合板的弹性模量(MPa)； t：铝塑复合板的厚度(mm)； =q ka4/Et4 =0.0033644004/20000/44 =16.82 按系数 ，查表 5.4.3JGJ133-2001，=0.9159； =6mqa 2/t 2 5.4.3JGJ133-2001 =60.102750.00470940020.9159/42 =26.589MPa 26.589MPaf=70MPa(铝塑复合板) 强度满足要求! (2)挠度校核： 校核依据： df=w ka4/Dd f,lim 6.1.3-2JGJ102-2003 上面公式中： df：铝塑复合板挠度计算值(mm)； ：铝塑复合板挠度的折减系数，按 =w ka4/Et4 查表，为 0.9163； ：铝塑复合板挠度系数，按边长比 a/b 查表，得 =0.00504 ； wk：风荷载标准值(MPa) a：短边尺寸 (mm)； D：弯曲刚度(Nmm) ； df,lim：许用挠度，取短边长的 1/60，为 6.667mm； 其中： D=Et3/(12(1- 2) 6.1.3-1JGJ102-2003 上式中： E：铝塑复合板的弹性模量(MPa)； 厦门 xxx 研究中心 2#-5#楼 幕墙结构设计计算书 xxxx 建筑设计院 22 t：铝塑复合板的厚度(mm)； ：铝塑复合板材料泊松比，为 0.25； D=Et3/(12(1- 2) =2000043/(12(1-0.