八大处幕墙计算书.doc

幕墙设计计算书 北京市石景山区八大处小学幕墙工程 设 计 计 算 书北京魁方时业新型建筑材料技术有限公司0目 录一、设计依据：- 1 -二、基本计算公式：- 1 -三、风荷载计算4四、地震作用计算:4五、荷载组合计算5六、计算竖梁弯矩图5七、竖梁钢结构验算8八、结论17北京市石景山区八大处小学幕墙工程设计计算书基本参数：北京石景山区 地区抗震列度：I = 8度0.2g 第一组 50年一遇风压：0.45kN/m2一、设计依据：建筑结构荷载规范 GB50009-2012钢结构设计规范 GBJ17-2013建筑抗震设计规范 GB50011-2010建筑玻璃应用技术规范 JGJ113-2009建筑幕墙 GB/T 21086-2007 建筑结构静力计算手册（第二版）建筑幕墙物理性能分级 GB/T14683-94铝及铝合金阳极氧化，阳极氧化膜的总规范 GB8013铝及铝合金加工产品的化学成分 GB/T15228碳素结构钢GB/T700-2006硅酮建筑密封胶 GB/T14683-2003建筑幕墙风压变形性能检测方法 GB/T15227建筑幕墙雨水渗漏形性能检测方法 GB/T15228建筑幕墙空气渗透形性能检测方法 GB/T15228建筑设计防火规范 GB50016-2012高层民用建筑设计防火规范 GB50045建筑物防雷设计规范 GB50057-2010铝合金建筑型材 GB/T5237-2004民用建筑隔声设计规范 GBJ118-88二、基本计算公式：（1）.场地类别划分：根据地面粗糙度，场地可划分为一下类别：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；北京市石景山区八大处小学地处城市郊区，则按B类地区设计风压。（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GB50009-2012 采用：分荷载计算公式：Wk=gzslzW0其中： Wk-作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m2）gz-高度z处的阵风系数，按建筑结构荷载规范GB50009-2012取定：sl-风荷载局部体型系数，按建筑结构荷载规范GB50009-2012取定：z-风压高度变化系数WO-基本风压，按全国基本风压图，北京地区取为0.45kN/m2,（3）.地震作用计算： F12maxGF沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；非结构构件功能系数，由相关标准确定或参照附录 M.2；非结构构件类别系数，由相关标准确定或参照附录 M.2；1状态系数；对预制建筑构件、悬臂类构件、支承点低于质心的任何设备和柔性体系宜取 2.0，其余情况可取 1.0；2位置系数，建筑的顶点宜取 2.0，底部宜取 1.0，沿高度线性分布；对本规范第 5 章要求采用时程分析法补充计算的结构，应按其计算结果调整；max地震影响系数最大值；可按本规范第 5.1.4 条关于多遇地震的规定采用；G非结构构件的重力，应包括运行时有关的人员、容器和管道中的介质及储物柜中物品的重力。（4）.荷载组合：一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：0S Rb.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：SE R/RE式中 S-荷载效应按基本组合的设计值；SE-地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；R-构件抗力设计值；0-结构构件重要性系数，应取不小于1.0；RE-结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：1 有地震作用效应组合时，应按下式进行：S=GSGK+wwSWK+EESEK2 无地震作用效应组合时，应按下式进行：S=GSGK+wwSWKS-作用效应组合的设计值；SGk-永久荷载效应标准值；SWk-风荷载效应标准值；SEk-地震作用效应标准值；G-永久荷载分项系数；W-风荷载分项系数；E-地震作用分项系数；W-风荷载的组合值系数；E-地震作用的组合值系数；进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值： 一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数G、W、E应分别取1.2、1.4和1.3。18三、风荷载计算标高为16.35m处风荷载计算 Wk：作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m2） gz：16.35m高处阵风系数（按B类区计算）：gz=1.65sl：局部体型系数sl =1.8（风吸力从属面积小于10m2） sl=0.8（风压力从属面积小于10m2）z：风压高度变化系数z=1.14+（1.25-1.14）1.35/5=1.17Wk=gzzslW0 =0.81.651.170.45 =1.56kN/m2(风吸力)转化为线荷载 1.560.9=1.404 kN/m (风吸力)Wk=gzzslW0 =1.81.651.170.45 =0.69kN/m2(风压力)转化为线荷载 0.690.9=0.621 kN/m (风压力)四、地震作用计算:F12maxG=1.4=0.91=1.0；2=2.0，max=0.16；G=0.3kN/mF=1.40.9120.160.3=0.12kN/m五、荷载组合计算工况一：只考虑风荷载荷载设计值为：1 风吸力 1.41.404=1.97kN/m2风压力 1.40.69=0.966kN/m工况二：考虑风荷载+地震作用1 风吸力 1.41.404+1.30.12=2.12kN/m2风压力 1.40.69+1.30.12=1.12kN/m从比较可知选取工况二为控制工况。六、计算竖梁弯矩图1 计算简图计算简图如下图所示，可取顶部两层为计算单元，按两跨连续简支梁计算。图1 计算简图2 内力计算 工况二： 1 风吸力内力弯矩图剪力图截面内力及配筋0支座: 正弯矩 0.00 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力 2.86 kN,1跨中: 正弯矩 1.93 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力-4.77 kN,1支座: 正弯矩 0.00 kN*m,位置: 0.00m 负弯矩 3.10 kN*m,位置: 0.00m 剪力左-4.77 kN,位置: 3.60m 剪力右 4.77 kN,位置: 0.00m2跨中: 正弯矩 1.93 kN*m,位置: 2.25m 负弯矩 0.00 kN*m,位置: 0.00m 剪力 4.77 kN,位置: 0.00m2支座: 正弯矩 0.00 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力-2.86 kN,1 风压力荷载工况1 (恒载):内力弯矩图剪力图截面内力及配筋0支座: 正弯矩 0.00 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力 1.51 kN,1跨中: 正弯矩 1.02 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力-2.52 kN,1支座: 正弯矩 0.00 kN*m,位置: 0.00m 负弯矩 1.81 kN*m,位置: 0.00m 剪力左-2.52 kN,位置: 3.60m 剪力右 2.52 kN,位置: 0.00m 2跨中: 正弯矩 1.02 kN*m,位置: 2.25m 负弯矩 0.00 kN*m,位置: 0.00m 剪力 2.52 kN,位置: 0.00m 2支座: 正弯矩 0.00 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力-1.51 kN,七、竖梁钢结构验算风吸力1跨中: 正弯矩 1.93 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力-4.77 kN,1、示意图2、依据规范钢结构设计规范（GB 500172013）3、计算信息1)荷载信息弯矩：Mx = 1.94 kN-M；My = 0.00 kN-M；剪力：V = 4.77 kN；集中荷载：F = 80.00 kN；集中荷载增大系数： = 1.35；集中荷载假定分布长度：lz = 80.00 mm；局部压应力位置:跨中2)计算参数截面类型：40*80*3参 数 参数值 No. 40*80*3 b(mm) 40.00 h(mm) 80.00 t(mm) 3.00 Ix(mm4) 558532.00 Iy(mm4) 184292.00 A(mm2) 684.00 Sx(mm3) 8727.00 ixo(mm) 28.58 iyo(mm) 16.41 Wxo1(mm3) 13963.30 Wxo2(mm3) 13963.30 WyoL(mm3) 9214.60 WyoR(mm3) 9214.60 xo(mm) 20.00 yo(mm) 40.00 截面开孔：无3)材料信息钢材等级：Q235；钢材强度：f = 215 N/mm2；fv = 125 N/mm2；4)截面塑性发展系数x = 1.05；y = 1.05；4、应力验算1)截面特性计算中和轴和面积矩 Sx0 = 8727.00mm3；净截面惯性矩：Inx0 = Ix0-(Aki*yj2) = 558532.00 - 0.00 = 558532.00 mm4；Iny0 = Iy0-(Aki*xi2) = 184292.00 - 0.00 = 184292.00 mm4；2)受弯强度验算Mx/(x*Wnx)+ My/(x*Wny)f 截面应力最大值到截面形心的距离：x = 20.00 ,y = 40.00 Wnx = Inx0/y = 558532.00/40.00 = 13963.30mm3Wny = Iny0/x = 184292.00/20.00 = 9214.60mm3= Mx/(xWnx)My/(yWny)= 1.94106/(1.0513963.30)0.00/(1.059214.60)= 132.320 N/mm2 f = 215N/mm2，满足受弯强度要求。3)受剪强度验算max = V*103*Sx0/(Ix0*tw)fv max = V*103*Sx0/(Ix0*tw) = 4.771038727.00/(558532.006.00) = 12.42N/mm2 fv = 125N/mm2，满足受剪强度要求。风吸力1跨支座:1支座: 正弯矩 0.00 kN*m,位置: 0.00m 负弯矩 3.10 kN*m,位置: 0.00m 剪力左-4.77 kN,位置: 3.60m 剪力右 4.77 kN,位置: 0.00m1、示意图2、依据规范钢结构设计规范（GB 500172013）3、计算信息1)荷载信息弯矩：Mx = 3.10 kN-M；My = 0.00 kN-M；剪力：V = 4.77 kN；集中荷载：F = 80.00 kN；集中荷载增大系数： = 1.35；集中荷载假定分布长度：lz = 80.00 mm；局部压应力位置:跨中2)计算参数截面类型：40*80*3参 数 参数值 No. 40*80*3 b(mm) 40.00 h(mm) 80.00 t(mm) 3.00 Ix(mm4) 558532.00 Iy(mm4) 184292.00 A(mm2) 684.00 Sx(mm3) 8727.00 ixo(mm) 28.58 iyo(mm) 16.41 Wxo1(mm3) 13963.30 Wxo2(mm3) 13963.30 WyoL(mm3) 9214.60 WyoR(mm3) 9214.60 xo(mm) 20.00 yo(mm) 40.00 截面开孔：无3)材料信息钢材等级：Q235；钢材强度：f = 215 N/mm2；fv = 125 N/mm2；4)截面塑性发展系数x = 1.05；y = 1.05；4、应力验算1截面特性计算中和轴和面积矩 Sx0 = 8727.00mm3；净截面惯性矩：Inx0 = Ix0-(Aki*yj2) = 558532.00 - 0.00 = 558532.00 mm4；Iny0 = Iy0-(Aki*xi2) = 184292.00 - 0.00 = 184292.00 mm4；2受弯强度验算Mx/(x*Wnx)+ My/(x*Wny)f 截面应力最大值到截面形心的距离：x = 20.00 ,y = 40.00 Wnx = Inx0/y = 558532.00/40.00 = 13963.30mm3Wny = Iny0/x = 184292.00/20.00 = 9214.60mm3= Mx/(xWnx)My/(yWny)= 3.10106/(1.0513963.30)0.00/(1.059214.60)= 211.439 N/mm2 f = 215N/mm2，满足受弯强度要求。3)受剪强度验算max = V*103*Sx0/(Ix0*tw)fv max = V*103*Sx0/(Ix0*tw) = 4.771038727.00/(558532.006.00) = 12.42N/mm2 fv = 125N/mm2，满足受剪强度要求。风压力1跨跨中:正弯矩 1.02 kN*m, 负弯矩 0.00 kN*m, 剪力-2.52 kN1、示意图2、依据规范钢结构设计规范（GB 500172013）3、计算信息1)荷载信息弯矩：Mx = 1.02 kN-M；My = 0.00 kN-M；剪力：V = 2.52 kN；集中荷载：F = 80.00 kN；集中荷载增大系数： = 1.35；集中荷载假定分布长度：lz = 80.00 mm；局部压应力位置:跨中2)计算参数截面类型：40*80*3参 数 参数值 No. 40*80*3 b(mm) 40.00 h(mm) 80.00 t(mm) 3.00 Ix(mm4) 558532.00 Iy(mm4) 184292.00 A(mm2) 684.00 Sx(mm3) 8727.00 ixo(mm) 28.58 iyo(mm) 16.41 Wxo1(mm3) 13963.30 Wxo2(mm3) 13963.30 WyoL(mm3) 9214.60 WyoR(mm3) 9214.60 xo(mm) 20.00 yo(mm) 40.00 截面开孔：无3)材料信息钢材等级：Q235；钢材强度：f = 215 N/mm2；fv = 125 N/mm2；4)截面塑性发展系数x = 1.05；y = 1.05；4、应力验算1)截面特性计算中和轴和面积矩 Sx0 = 8727.00mm3；净截面惯性矩：Inx0 = Ix0-(Aki*yj2) = 558532.00 - 0.00 = 558532.00 mm4；Iny0 = Iy0-(Aki*xi2) = 184292.00 - 0.00 = 184292.00 mm4；2)受弯强度验算Mx/(x*Wnx)+ My/(x*Wny)f 截面应力最大值到截面形心的距离：x = 20.00 ,y = 40.00 Wnx = Inx0/y = 558532.00/40.00 = 13963.30mm3Wny = Iny0/x = 184292.00/20.00 = 9214.60mm3= Mx/(xWnx)My/(yWny)= 1.02106/(1.0513963.30)0.00/(1.059214.60)= 69.570 N/mm2 f = 215N/mm2，满足受弯强度要求。3)受剪强度验算max = V*103*Sx0/(Ix0*tw)fv max = V*103*Sx0/(Ix0*tw) = 2.521038727.00/(558532.006.00) = 6.56N/mm2 fv = 125N/mm2，满足受剪强度要求。风压力1跨支座支座: 正弯矩 0.00 kN*m,位置: 0.00m 负弯矩 1.81 kN*m,位置: 0.00m 剪力左-2.52 kN,位置: 3.60m 剪力右 2.52 kN,位置: 0.00m1、示意图2、依据规范钢结构设计规范（GB 500172003）3、计算信息1）荷载信息弯矩：Mx = 1.81 kN-M；My = 0.00 kN-M；剪力：V = 2.52 kN；集中荷载：F = 80.00 kN；集中荷载增大系数： = 1.35；集中荷载假定分布长度：lz = 80.00 mm；局部压应力位置:跨中2）计算参数截面类型：40*80*3参 数 参数值 No. 40*80*3 b(mm) 40.00 h(mm) 80.00 t(mm) 3.00 Ix(mm4) 558532.00 Iy(mm4) 184292.00 A(mm2) 684.00 Sx(mm3) 8727.00 ixo(mm) 28.58 iyo(mm)