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连云港市行政中心主楼工程计算书第一章 计算说明工程名称：连云港市行政中心主楼工程建设地点：连云港市新浦新区设计单位：连云港市建筑设计研究院结构类型：框架-剪力墙结构 工程所在地区粗糙度为B类，抗震设防烈度为7度。执行新颁布国家标准建筑结构荷载规范GB50009-2001，按照使用年限一百年查得基本风压为0.65KN/m2。 第二章 幕墙设计依据及引用规范、标准1幕墙设计依据： 建筑总高度：92.1米 基本风压：W0=0.65KN/m2 地区粗糙度为：B类。 抗震设防烈度：7度 业主提供的土建图纸及效果图2.幕墙工程技术规范、规程 w 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-96 w 全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT0142001 w 建筑装饰工程施工及验收规范 JGJ73-91w 建筑幕墙 JG303596w 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001 w 建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94 3. 设计规范： w 建筑结构荷载规范 GB50009-2001 w 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 w 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001 w 建筑设计防火规范 GBJ16-87 w 高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95 w 建筑物防雷设计规范 GB5005794 w 钢结构设计规范 GBJ1788 w 民用建筑隔声设计规范 GBJ11888 w 民用建筑热工设计规范 GB50176-93 w 采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19874.材料标准 w 铝合金建筑型材基材 GB/T5237.1-2000 w 铝合金建筑型材阳极氧化型材 GB/T5237.2-2000 w 铝合金建筑型材粉沫喷涂型材 GB/T5237.4-2000 w 铝合金建筑型材氟碳喷涂型材 GB/T5237.5-2000 w 铝及铝合金加工产品的化学成分 CB/T3190 w 铝及铝合金扎制板材 CB/T38801997 w 铝及铝合金阳极氧化，阳极氧化膜的总规范 GB8013-87 w 推拉铝合金窗 GB/T8481-1997 w 碳素结构钢 GB70088 w 低合金高强度结构钢 CB1597 w 浮法玻璃 GB116141999 w 夹层玻璃 GB99621999 w 钢化玻璃 GB/T99631998 w 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB178411999 w 玻璃幕墙光学性能 GB/T180912000 w 普通平板玻璃 GB487185 w 建筑用安全玻璃、防火玻璃 GB15763.12001 w 不锈钢棒 GB1220-92 w 不锈钢冷加工钢棒 GB4226-84 w 建筑窗用弹性密封剂 JC48592 w 建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-97 w 硅酮建筑密封胶 GB/T14683-93 w 橡胶与乳胶命名 GB5576 w 工业用胶版 GB/T5574 w 中空玻璃用弹性密封剂 JC/T486-2001 w 硫化胶或热塑橡胶撕裂强度的测定 GB/T5291999 w 硫化胶邵尔A硬度试验方法 GB/T531 w 硫化胶密度的测定 GB/T533 w 绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-98 w 铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T4312000 w 铝幕墙板 板基 YS/T429.12000 w 铝幕墙板 氟碳喷漆铝单板 YS/T429.22000 w 吊挂式玻璃幕墙支撑装置 JC1382001 5.性能检测方法 w 建筑幕墙空气渗透性能检测方法 GB/T15226-94 w 建筑幕墙风压变形性能检测方法 GB/T15227-94 w 建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法 GB/T15228-94 w 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T182502000 w 建筑幕墙抗震性能振动台实验方法 GB/T185752001 w 建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法 GB/T70161986 w 建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法 GB/T70171986 w 建筑外窗雨水渗漏性能分级及其检测方法 GB/T70181986 w 建筑外窗保温性能分级及其检测方法 GB/T84841987 w 建筑外窗空气隔声性能分级及其检测方法 GB/T84851987 w 建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94第三章 幕墙材料的主要力学性能参数1玻璃的强度设计值fg(N/mm2)类型厚度（mm）强度设计值fg大面上的强度边缘强度普通玻璃528.019.5浮法玻璃51228.019.5151920.014.0钢化玻璃51284.058.8151959.041.32花岗石板的强度设计值fa(N/mm2)抗折强度试验值fgk抗拉抗剪1716151413121110988.07.57.03.74.03.02.11.9注：抗折强度试验值fgk小于8 N/mm2的花岗岩板材不得用于幕墙。3、铝合金型材的强度设计值fa(N/mm2)铝合金牌号状态强度设计值fa受拉、受压受剪LD30CZ84.248.9CS191.1110.8LD31RCS84.248.9CS138.380.24钢材的强度设计值fS(N/mm2)钢材抗拉、抗弯、抗压抗剪3号钢板t20mm2151253号钢棒材直径小于40mm2151253号钢 型材厚度小于15mm215125注：在风荷载标准值和地震作用标准值作用下，作为幕墙立柱和横梁的钢型材，其相对挠度不应大于L/300(L指跨度)，绝对挠度不应大于15mm。5结构硅酮密封胶的强度(f1、f2)结构硅酮密封胶短期强度允许值f10.14 N/mm2结构硅酮密封胶长期强度允许值f20.007 N/mm26不锈钢螺栓强度设计值：（N/mm2）类别组别性能等级b抗拉抗剪A（奥氏体）A150500230175A270700320245A480800370280C（马氏体）C15050023017570700320245C380800370280C45050023017570700320245F（铁素体）F14545021016060600275210第四章 幕墙的设计计算1荷载的计算方法 作用在幕墙上的风荷载标准值按下式计算： WkgZSZWO 式中：Wk作用在幕墙上的风荷载标准值（KNm2）。 gZ考虑瞬时风压的阵风系数。 S风荷载体型系数，墙面取1.2，墙边、檐口、构架部位取2.0。 Z风压高度变化系数。 WO基本风压，取0.65KNm2。 地震作用按下式计算 QEEmaxG 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）； max水平地震影响系数最大值，7度抗震设计取0.08； E动力放大系数，取5.0。 荷载分项系数和组合系数的确定 根据建筑结构荷载规范（500092001）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： 强度计算时 分项系数 组合系数 重力荷载，g取1.2 风荷载 ，w取1.4 风荷载， w取1.0 地震作用，E取1.3 地震作用，E取0.6 温度作用，T取1.2 温度作用，T取0.2 刚度计算时 分项系数 组合系数 均按1.0采用 风荷载， w取1.0 地震作用，E取0.6 温度作用，T取0.2 荷载和作用效应按下式进行组合： SgSgwwSwEESETTST 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为可变荷载和 作用产生的效应； g,w,E,T各效应的分项系数； w,E,T分别为风荷载，地震作用和温度作用效应的组合第一节 东、西阳台处玻璃幕墙设计计算1、幕墙竖框的设计计算 幕墙中的危险部位位于85米处,玻璃分格尺寸BH=1.1m1.4m, 1.幕墙在85米处的计算 1)荷载计算 a. 风荷载标准值的计算 WkZSZWO1 式中：Z取1.983 则 Wk1.5251.21.9830.651 2.359 KNm2 b. y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为 qeyEmaxGA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙构件的重量（KN）； A 幕墙构件的面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中：GLBt玻1.2 LB（t1t2）玻1.2 3.91.1（0.0080.006）25.61.2 1.845 式中：L计算层间高 m； B分格宽 m； t玻璃厚度 m； 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 ALB3.91.1 4.29m2 则 qeyEmaxGA 50.081.8454.29 0.103KNm2 c. x轴方向(幕墙平面内)的地震作用 qexEmaxG/L 50.081.8453.9 0.114KN/m刚度计算： 、Y轴方向挠度荷载组合如下： qy1Wk0.6qey 12.3590.60.103 2.421KNm2 在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用为 q刚度yqyB2.4211.1 2.663KNm 按双跨梁计算，竖框产生的挠度为： f5q刚度L4384EI 式中： 折减系数（双跨梁对相同条件的简支梁的挠度比值），按L1/L2查表 L1短跨长 L2长跨长 取fL/1803900180 20mm 由上式可知，竖框所需的最小惯性矩Ixmin为： Ixmin5q刚度yL4384Ef 0.24452.6633.94108(3847000020) 139.807cm4 b、X轴方向挠度荷载组合如下： q刚度x0.6qex 0.60.114 0.068KNm Iymin5q刚度xL4384Ef 0.24450.0683.94108(3847000020) 3.57cm4 3)强度计算 强度荷载组合如下 q1.41Wk1.30.6qey 1.412.3503 3.383KNm2 竖框所受线荷载为 q强度qB3.3831.1 3.721KNm 则：按双跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为 Mq强度(L13L23)8L 3.721(0.6533.253)/(83.9) 4.127KNm 式中： 2调整系数，按L1/L2查表 竖框所受轴向拉力为N1.2G2.214KN 竖框承载力应满足下式要求 NA0M（W）fa 式中： N竖框拉力设计值（KN）； M竖框弯矩设计值（KNm）； 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）； -塑性发展系数，取1.05； fa-铝型材的强度设计值，取138.3Nmm2。 则 NA0M（W） 1032.2141235.591034.127（1.0540.48） 98.889 Nmm2fa138.3 Nmm2 满足要求 所以竖框选择 Ix258.59cm4 Iy71.5cm4 Wx40.48cm32、玻璃横框设计计算 因为横框一般跨度小，刚度大，故只计算风荷载标准值最大的85米高度 处的强度和刚度。 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。 1.横框受重力作用时 横框所承受的重力线荷载标准值为： qxk玻tH1.1KN / m 式中： 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 t 玻璃的总厚度 m； H 玻璃的分格高度 m； 则 qxk玻tH1.1 25.6（0.0080.006）1.41.1 0.552 KNm 横框所承受的重力线荷载设计值为： qx1.2qxk0.662 KNm 横框的许用挠度为f1mm 则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为 Iymin5qxkB4384Ef 50.5521.14108(384700006.1) 2.464 cm4 式中：B玻璃分格宽度 m； E弹性模量 N/mm2 MyqxB28 0.6621.128 0.1 KNm 式中：My横框绕y轴的弯矩 2.横框受风荷载和地震作用时： qeyEmaxGA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙分格构件的重量（KN）； A 幕墙分格面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中 GHB（t1t2）玻1.1 1.41.1（0.0080.006）25.6 1.1 0.607 AHB1.41.1 1.54m2 则 qeyEmaxGA 50.080.6071.54 0.095KNm2 a.刚度计算 荷载组合值为 qyk（1.0Wk0.6qey）B （12.3590.60.095）1.1 2.658KNm 横框产生的挠度按下式计算 fqykB4120EI 则 IxminqykB4120Ef 2.6581.14108(120700006.1) 7.595 cm4 b.强度计算 荷载组合值为 qy（1.01.4Wk0.61.3qey）B （11.42.3595）1.1 3.714KNm 横框最大弯矩按下式计算 MxqyB212 3.7141.1212 0.374 KNm 横框的承载力应满足下式要求 MxWxMyWyfa 则 MxWxMyWy 1030.374（1.057.32）1030.1（1.054.08） 72.003Nmm2fa84.2Nmm2 满足要求。 所以横框选择 Ix24.09cm4 Iy12.64cm4 Wx7.32cm3 Wy4.08cm3 第二节 主楼跨层间处玻璃幕墙设计计算1、玻璃幕墙竖框的设计计算 幕墙中的危险部位位于：85米,玻璃分格尺寸BH=1.8m1.6m, 1.幕墙在85米处的计算 1)荷载计算 a. 风荷载标准值的计算 WkZSZWO1 式中：Z取1.983 则 Wk1.5251.21.9830.651 2.359 KNm2 b. y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为 qeyEmaxGA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙构件的重量（KN）； A 幕墙构件的面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中，GLBt玻1.2 LB（t1t2）玻1.2 2.81.8（0.0080.006）25.6 1.2 2.168 式中：L计算层间高 m； B分格宽度 m； t玻璃厚度 m； 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 ALB2.81.8 5.04m2 则 qeyEmaxGA 50.082.1685.04 0.103KNm2 c. x轴方向(幕墙平面内)的地震作用为 qexEmaxG/L 50.082.1682.8 0.186KN/m 2) 刚度计算： 、Y轴方向挠度荷载组合如下： qy1Wk0.6qey 12.3590.60.103 2.421KNm2 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yqyB2.4211.8 4.358KNm 按单跨简支梁计算，竖框产生的挠度按下式计算： f5q刚度L4384EI 取fL/1802800180 15.6mm 由上式可知，竖框所需的最小惯性矩Ixmin为： Ixmin5q刚度yL4384Ef 54.3582.841083847000015.6 319.4004cm4 b、X轴方向挠度荷载组合如下： q刚度x0.6qex 0.60.186 0.112KNm Iymin5q刚度xL4384Ef 50.1122.841083847000015.6 8.2085cm4 3)强度计算 强度荷载组合如下 q1.41Wk1.30.6qey 1.412.3503 3.383KNm2 竖框所受线荷载为 q强度qB3.3831.8 6.089KNm 则按单跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为 Mq强度L286.0892.828 5.967KNm 式中： M竖框承受的最大弯矩，KNm； L计算层间高 m。 竖框所受轴向拉力为N1.2G2.602KN 竖框承载力应满足下式要求 NA0M（W）fa 式中： N竖框所受拉力设计值（KN）； M竖框所受弯矩设计值（KNm）； 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）； -塑性发展系数，取1.05； fa-铝型材的强度设计值，取138.3Nmm2。 则 NA0M（W） 1032.6021410.571035.967（1.0553.56） 107.947 Nmm2fa138.3 Nmm2 满足要求 所以竖框选择 Ix416.48cm4 Iy84.1cm4 Wx53.56cm3 2、玻璃横框设计计算 因为横框一般跨度小，刚度大，故只计算风荷载标准值最大的85米高度 处的强度和刚度。 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。 1.横框受重力作用时 横框所承受的重力线荷载标准值为： qxk玻tH1.1KN / m 式中： 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 t 玻璃的总厚度 m； H 玻璃的分格高度 m； 则 qxk玻tH1.1 25.6（0.0080.006）1.61.1 0.631 KNm 横框所承受的重力线荷载设计值为： qx1.2qxk0.757 KNm 横框的许用挠度为fB180180018010mm 则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为 Iymin5qxkB4384Ef 50.6311.84108(3847000010) 12.321 cm4 式中：B玻璃分格宽度 m； E弹性模量 N/mm2 MyqxB28 0.7571.828 0.307 KNm 式中：My横框绕y轴的弯矩 2.横框受风荷载和地震作用时： qeyEmaxGA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙分格构件的重量（KN）； A 幕墙分格面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中 GHB（t1t2）玻1.1 1.61.8（0.0080.006）25.6 1.1 1.135 AHB1.61.8 2.88m2 则 qeyEmaxGA 50.081.1352.88 0.095KNm2 a.刚度计算 荷载组合值为 qyk（1.0Wk0.6qey）H （12.3590.60.095）1.6 3.866KNm 横框产生的挠度按下式计算 f(25-10H2/B2H4/8B4)qykB41920EI 则 Ixmin(25-10H2/B2H4/8B4)qykB41920Ef (25-101.62/1.821.64/81.84)3.8661.84108(19207000010) 51.867 cm4 b.强度计算 荷载组合值为 qy（1.01.4Wk0.61.3qey）H （11.42.3595）1.6 5.403KNm 横框最大弯矩按下式计算 Mxqy(3B2-H2)24 5.403(31.82-1.62)24 1.612 KNm 横框的承载力应满足下式要求 MxWxMyWyfa 则 MxWxMyWy 1031.612（1.0518.9）1030.307（1.055.66） 132.887Nmm2fa138.3Nmm2 满足要求。 所以横框选择 Ix92.8cm4 Iy21.5cm4 Wx18.9cm3 Wy5.66cm3 3、玻璃的计算 幕墙采用钢化中空玻璃玻璃厚度t=86 mm，中空层厚度为9 mm 选取标高HE85m处为计算部位，玻璃分格高度H=1.6 m，玻璃分格宽度B=1.8 m。温度应力计算 (1)温差应力计算 由于玻璃中央与边缘存在的温差而产生的温差应力标准值为 t2k=0.74Ea1234（Tc-TS） 式中：1阴影系数； 2窗帘系数； 3玻璃面积系数； 4嵌缝材料系数； Tc,TS玻璃中央和边缘温度（） E玻璃的弹性模量，取0.72105Nmm2 玻璃边缘温度为 TS0.65t00.35ti 0.6500.3526 9.1 式中：t0室外温度（） ti室内温度（） 室外侧玻璃的中央温度为 Tco 42.5A021.5Ai0.79t00.21ti 42.50.4321.50.0760.7900.2126 25.37 室内侧玻璃的中央温度为 Tci 60.5Ai21.5A00.61ti0.4t0 60.50.07621.50.430.61260.40 29.7 式中：A0室外侧玻璃的组合吸收率，查表得； Ai室内侧玻璃的组合吸收率，查表得； 则室外侧玻璃中央与边缘部的温度差为 Tco-TS25.37-(9.1)16.27（） 则室内侧玻璃中央与边缘部的温度差为 Tci-TS29.7-(9.1)20.6（） 取二者的较大值为20.6（） 所以玻璃的温差应力标准值为 t2k0.74Ea1234（Tc-TS） 0.740.72105110-5111.100.5520.6 6.64N/mm2 玻璃的温差应力设计值为 t21.2t2k 1.26.64 7.97 N/mm2fg58.8 N/mm2玻璃强度计算 风荷载作用下应力标准值wk wk61Wka2/t2 式中:wk风荷载作用下的应力标准值； a玻璃短边长度，(mm)； t玻璃的厚度，（mm）； 1弯曲系数，按a/b的值查表 WkZSZWO1 1.5251.21.9830.651 2.359 KNm2 则wk61Wka2/t2 60.05382.35910-316002/9.62 21.15 N/mm2 地震作用下应力标准值ek 水平分布地震作用标准值为 qekEmax25.6t10-3 50.0825.61410-3 0.086KNm2 ek61qeka2/t2 考虑铝框，地震作用加大20 则ek1.261qeka2/t2 1.260.05380.08610-316002/9.62 0.93 N/mm2 式中:ek地震作用下的应力标准值； 玻璃的应力组合设计值为 wwwkEEek 1.01.40.93 30.34N/mm2fa84N/mm2玻璃挠度计算 风荷载标准值为 Wk2.359 KN/m2 玻璃跨中最大挠度为 2qka4 玻璃所受的荷载组合值为 qkWk0.6qek 2.3590.60.1032 2.421 KNm2 2.42110-3 mm2 玻璃板的弯曲刚度 t3(12（1-2）) 0.721059.63(12（10.22）) 5529600.7 mm 式中：泊松比，取0.2 玻璃弹性模量，取0.72105 mm2 t 玻璃厚度 （mm) 则玻璃的挠度 2qka4 0.00512.42110-3160045529600.7 14.6 mm 式中：2跨中最大挠度系数，由a/b查表 a玻璃短边长 （mm） b玻璃长边长 （mm） /b1/1231/100 所以玻璃挠度满足要求。玻璃面积计算 1.61.8双层玻璃的最大面积按下式计算： 2Wk（t2t224）1（t1t2）3 式中：玻璃的允许最大面积 m2； Wk风荷载标准值 KNm2； t1双层玻璃中较薄的玻璃厚度 mm； t2双层玻璃中较厚的玻璃厚度 mm； 2玻璃种类调整系数 则 2Wk（t2t224）1（t1t2）3 0.662.359（8824）1（68）3 9.547 m2 与最大的分格面积比较，BH2.88 m2 所以玻璃分格满足要求。4、连接计算 85米高度处为幕墙的危险部位。竖框与建筑物连接 竖框受力模式为简支梁，计算层间高L=2.8m,分格宽B=1.8m,分格高H=1.6m。采用2个M12螺栓连接，每个螺栓的有效截面积A0=84.3mm2 一个竖框所承受的重量标准值为 Gk玻（t1t2）BL1.2 式中:t1为外层玻璃厚度（m） t2为内层玻璃厚度（m） B为分格宽度（m） L为计算层间高（m） 玻为玻璃的密度（25.6 KN/m3） Gk25.6（0.0080.006） 2.168 KN 一个竖框单元所受的风荷载标准值为 wkWkBL 2.3591.82.8 11.889 KN 一个竖框单元所受的水平地震作用为 ekEmaxGk 50.082.168 0.52KN 组合设计值为 V（1.4wk1.30.6ek）2（1.2Gk）2）0.5 （1.411.882）2（1.22.168）2）0.5 17.248 KN 则最大组合剪应力maxVA 10317.248284.3 102.301N/mm2130Nmm2竖框壁局部承压能力验算 竖框壁局部承压能力为： NBc=dt总fBc =121812010-3 =25.92KN 其中：t总 型材承压壁的总厚度 d螺栓直径 fBc铝型材承压强度设计值 螺栓所受的