中控室铝板幕墙计算书

中央控制室铝单板幕墙设计计算书 基本参数 银川地区基本风压 0 650kN m2 抗震设防烈度 8 度 设计基本地震加速度 0 20g 标高为 11 65m 跨度为 5 8m 辅助支撑 2 5m 立柱矩形钢管 60X60X4 横撑等边角钢 L50X50X4 分格尺寸 WXH 1000X2100 设计依据 建筑幕墙 GB T 21086 2007 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102 2003 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133 2001 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ T 139 2001 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068 2001 民用建筑设计通则 GB 50352 2005 建筑设计防火规范 GB 50016 2006 高层民用建筑设计防火规范 GB 50045 95 2005 年版 建筑物防雷设计规范 GB 50057 94 2000 年版 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068 2001 中国地震动参数区划图 GB18306 2000 建筑制图标准 GB T 50104 2001 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 2006 年版 建筑抗震设计规范 GB 50011 2010 混凝土结构设计规范 GB 50010 2002 钢结构设计规范 GB 50017 2003 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018 2002 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB T 18250 2000 建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB T 18575 2001 高耐候结构钢 GB T 4171 2000 焊接结构用耐候钢 GB T 4172 2000 不锈钢和耐热钢牌号及化学成分 GB T 20878 2007 铝合金建筑型材第 1 部分 基材 GB T 5237 1 2004 铝合金建筑型材第 2 部分 阳极氧化 着色型材 GB T 5237 2 2004 一般工业用铝及铝合金板 带材 第 1 部分 一般要求 GB T 3880 1 2006 一般工业用铝及铝合金板 带材 第 2 部分 力学性能 GB T 3880 2 2006 一般工业用铝及铝合金板 带材 第 1 部分 尺寸偏差 GB T 3880 3 2006 紧固件机械性能 螺栓 螺钉和螺柱 GB 3098 1 2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB 3098 2 2000 紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 GB 3098 4 2000 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB 3098 5 2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓 螺钉 螺柱 GB 3098 6 2000 紧固件机械性能 不锈钢 螺母 GB 3098 15 2000 螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB T 16823 1 1997 铝板幕墙 板基 YS T429 1 2000 铝板幕墙 氟碳喷漆铝单板 YS T429 2 2000 铝塑复合板 GB T 17748 1999 铝塑复合板用铝带 YS T432 2000 建筑用铝型材 铝板氟碳涂层 JG 133 2000 混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145 2004 混凝土用膨胀型 扩孔型锚栓 JG160 2004 混凝土接缝用密封胶 JC T 881 2001 建筑结构静力计算手册 第二版 BKCADPM 集成系统 BKCADPM2007 版 基本计算公式 1 场地类别划分 地面粗糙度可分为 A B C D 四类 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 本工程为 银川 按 B 类地区计算风荷载 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 2001 2006 年版 规定采用 垂直于建筑物 表面上的风荷载标准值 应按下述公式计算 1当计算主要承重结构时 Wk z s zW0 GB50009 7 1 1 1 2当计算围护结构时 Wk gz s1 zW0 GB50009 7 1 1 2 式中 其中 Wk 垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值 kN m2 gz 高度 Z 处的阵风系数 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 第 7 5 1 条取定 根据不同场地类型 按以下公式计算 gz K 1 2 f 其中 K 为地区粗糙度调整系数 f为脉动系数 经化简 得 A 类场地 gz 0 92 1 35 0 072 Z 10 0 12 B 类场地 gz 0 89 1 Z 10 0 16 C 类场地 gz 0 85 1 350 108 Z 10 0 22 D 类场地 gz 0 80 1 350 252 Z 10 0 30 z 风压高度变化系数 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 第 7 2 1 条取定 根据不同场地类型 按以下公式计算 A 类场地 z 1 379 Z 10 0 24 B 类场地 z 1 000 Z 10 0 32 C 类场地 z 0 616 Z 10 0 44 D 类场地 z 0 318 Z 10 0 60 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 2006 年版 第 7 3 3 条 验算围护构件及其连接的强度时 可按下 列规定采用局部风压体型系数 s1 一 外表面 1 正压区 按表 7 3 1 采用 2 负压区 对墙面 取 1 0 对墙角边 取 1 8 二 内表面 对封闭式建筑物 按表面风压的正负情况取 0 2 或 0 2 注 上述的局部体型系数 s1 1 是适用于围护构件的从属面积 A 小于或等于 1m2 的情况 当围护构件的从属面积 A 大 于或等于 10m2 时 局部风压体型系数 s1 10 可乘以折减系数 0 8 当构件的从属面积小于 10m2 而大于 1m2 时 局 部风压体型系数 s1 A 可按面积的对数线性插值 即 s1 A s1 1 s1 10 s1 1 logA 本工程属于 B 类地区 故 z Z 10 0 32 W0 基本风压 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 附表 D 4 给出的 50 年一遇的风压采用 但不得小于 0 3kN m2 银川地区取为 0 650kN m2 3 地震作用计算 qEAk E max GAK 其中 qEAk 水平地震作用标准值 E 动力放大系数 按 5 0 取定 max 水平地震影响系数最大值 按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定 max选择可按 JGJ102 2003 中的表 5 3 4 进行 表表 5 3 45 3 4 水平地震影响系数最大值水平地震影响系数最大值 max max 抗震设防烈度6 度7 度8 度 max0 040 08 0 12 0 16 0 24 注 7 8 度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为 0 15g 和 0 30g 的地区 设计基本地震加速度为 0 05g 抗震设防烈度 6 度 max 0 04 设计基本地震加速度为 0 10g 抗震设防烈度 7 度 max 0 08 设计基本地震加速度为 0 15g 抗震设防烈度 7 度 max 0 12 设计基本地震加速度为 0 20g 抗震设防烈度 8 度 max 0 16 设计基本地震加速度为 0 30g 抗震设防烈度 8 度 max 0 24 设计基本地震加速度为 0 40g 抗震设防烈度 9 度 max 0 32 银川设计基本地震加速度为 0 20g 抗震设防烈度为 8 度 故取 max 0 16 GAK 幕墙构件的自重 N m2 4 作用效应组合 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 R b 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 c 挠度应符合下式要求 df df lim df 构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值 df lim 构件挠度限值 d 双向受弯的杆件 两个方向的挠度应分别符合 df df lim的规定 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 w wSWK E ESEK 2 无地震作用效应组合时 应按下式进行 S GSGK w wSWK S 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 当永久荷载的效应起控制作用时 其分项系数 G应取 1 35 此时 参与组合的可变荷载效应仅限于竖 向荷载效应 当永久荷载的效应对构件利时 其分项系数 G的取值不应大于 1 0 可变作用的组合系数应按下列规定采用 一般情况下 风荷载的组合系数 W应取 1 0 地震作用于的组合系数 E应取 0 5 对水平倒挂玻璃及框架 可不考虑地震作用效应的组合 风荷载的组合系数 W应取 1 0 永久荷载的 效应不起控制作用时 或 0 6 永久荷载的效应起控制作用时 幕墙构件的挠度验算时 风荷载分项系数 W和永久荷载分项系数均应取 1 0 且可不考虑作用效应的组合 材料力学性能 材料力学性能 主要参考 JGJ 102 2003 玻璃幕墙工程技术规范 1 铝合金型材的强度设计值应按表 5 2 2 的规定采用 表表 5 2 25 2 2 铝合金型材的强度设计值铝合金型材的强度设计值 f fa a N mmN mm2 2 强度设计值 fa 铝合金牌号状 态壁厚 mm 抗拉 抗压抗剪局部承压 T4 不区分 85 5 49 6 133 0 6061 T6 不区分 190 5 110 5 199 0 T5 不区分 85 5 49 6 120 0 6063 T6 不区分 140 0 81 2 161 0 10124 4 72 2 150 0 T5 10116 6 67 6 141 5 10147 7 85 7 172 0 6063A T6 10140 0 81 2 163 0 2 单层铝板的强度设计值应按表 5 2 2b 的规定采用 表表 5 2 2b 单层铝板强度设计值单层铝板强度设计值 N mm2 牌号合金状态 0 2 抗拉强度 f t l抗剪强度 f l 1060H14 H24 H44655129 H14 H24 H447558341050 H481209354 1100H14 H24 H44957443 H16 H26145113653003 H14 H24 H441158952 0604727 H4214010963 3004 H14 H2417013276 H42957443 H14 H24 H4413510561 3005 H4616012472 3105H2513010158 H14 H24 H4411589525005 H42907040 0655129 H4213010158 5052 H4417513679 0806236 H4214010963 H14 H24 H4416012472 5754 H16 H26 H4619014885 3 热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准 钢结构设计规范 GB50017 2003 的规定采用 也可按表 5 2 3a 采用 表表 5 2 3a5 2 3a 热轧钢材的强度设计值热轧钢材的强度设计值 f fs s N mmN mm2 2 钢材牌号厚度或直径 d mm 抗拉 抗压 抗弯 抗 剪 端面承压 d 16215125 16 d 40 205120Q235 40 d 60 200115 325 d 16310180 16 d 35 295170Q345 35 d 50 265155 400 注 表中厚度是指计算点的钢材厚度 对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度 4 冷成型薄壁型钢的钢材的强度设计值应按现行国家标准 钢结构设计规范 GB50018 2002 的规定 可按 表 5 2 3b 采用 表表 5 2 3 b 冷成型薄壁型钢的强度设计值冷成型薄壁型钢的强度设计值 钢材牌号抗拉 抗压 抗弯 f ts抗剪 f vs端面承压 磨平 顶紧 f cs Q235205120310 Q345300175400 5 不锈钢型材和棒材的强度设计值可按表 5 2 3c 采用 表表 5 2 3c 不锈钢型材和棒材的强度设计值不锈钢型材和棒材的强度设计值 牌号 0 2 抗拉强度 f ts1抗剪强度 f vs1端面承压强度 f cs1 06Cr19Ni10S30408205178104246 06Cr19Ni10NS30458275239139330 022Cr19Ni10S3040317515288210 022Cr19Ni10NS30453245213124294 06Cr17Ni12Mo2S31608205178104246 06Cr17Ni12Mo2NS31658275239139330 022Cr17Ni12Mo2S3160317515288210 022Cr17Ni12Mo2NS31653245213124294 6 玻璃幕墙材料的弹性模量可按表 5 2 8 的规定采用 表表 5 2 85 2 8 材料的弹性模量材料的弹性模量 E E N mmN mm2 2 材 料 E 玻 璃0 72 105 铝合金0 70 105 钢 不锈钢2 06 105 消除应力的高强钢丝2 05 105 不锈钢绞线1 20 105 1 50 105 高强钢绞线1 95 105 钢丝绳0 80 105 1 00 105 注 钢绞线弹性模量可按实测值采用 7 玻璃幕墙材料的泊松比可按表 5 2 9 的规定采用 表表 5 2 95 2 9 材料的泊松比材料的泊松比 材 料 材 料 玻璃 0 20 钢 不锈钢 0 30 铝合金 0 33 高强钢丝 钢绞线 0 30 8 玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表 5 2 10 的规定采用 表表 5 2 105 2 10 材料的线膨胀系数材料的线膨胀系数 1 1 材料 材料 玻璃0 80 10 5 1 00 10 5不锈钢板 1 80 10 5 钢材 1 20 10 5 混凝土 1 00 10 5 铝材 2 35 10 5 砌砖体 0 50 10 5 9 玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表 5 3 1 的规定采用 表表 5 3 1 材料的重力密度材料的重力密度 g kN m3 材料 g 材料 g 矿棉1 2 1 5普通玻璃 夹层玻璃 钢化玻璃 半钢化玻璃 25 6 玻璃棉0 5 1 0 钢材 78 5 岩棉0 5 2 5 铝合金 28 0 一 风荷载计算 标高为 11 7m 处风荷载计算 W0 基本风压 W0 0 65 kN m2 gz 11 7m 高处阵风系数 按 B 类区计算 gz 0 89 1 Z 10 0 16 1 759 z 11 7m 高处风压高度变化系数 按 B 类区计算 GB50009 2001 2006 年版 z Z 10 0 32 11 7 10 0 32 1 050 sl 局部风压体型系数 墙面区 板块 第 1 处 1000 00mm 2100 00mm 2 10m2 该处从属面积为 2 10m2 sl A sl 1 sl 10 sl 1 log A 1 0 0 8 1 0 1 0 0 322 0 936 sl 0 936 0 2 1 136 该处局部风压体型系数 sl 1 136 风荷载标准值 Wk gz z sl W0 GB50009 2001 2006 年版 1 759 1 050 1 136 0 650 1 363 kN m2 风荷载设计值 W 风荷载设计值 kN m2 w 风荷载作用效应的分项系数 1 4 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 3 2 5 规定采用 W w Wk 1 4 1 363 1 908kN m2 二 D 板强度校核 校核依据 M W 6 m q L2 t2 fa 80 000N mm2 Lx 宽度 0 333m Ly 高度 0 700m L D 板短边边长度 0 333m t 金属板厚度 2 5mm m1 跨中弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 081 mx 固端弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 118 my 固端弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 079 Wk 风荷载标准值 1 363kN m2 垂直于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 kN m2 qEAk 5 max GAK 5 0 160 67 500 1000 0 054kN m2 荷载设计值为 q 1 4 Wk 1 3 0 5 qEAk 1 943kN m2 Wk 0 5 qEAk L4 109 Et4 6 27 折减系数 按 6 27 查表得 0 99 板所受最大弯矩应力值为 6 m1 q L2 103 t2 16 711N mm2 16 711N mm2 80 000N mm2 强度可以满足要求 板挠度校核 校核依据 L 1 100 f1 挠度系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 005 L 短边边长 0 333m t 板厚度 2 5mm E 弹性模量 70000 000N mm2 v 泊松比 0 330 D 板弯曲刚度 D E t3 12 1 v2 100000 1 023 板挠度 U 104 f1 Wk L4 D 0 767mm 板挠度与边长比值 Du U L 1000 0 002 0 002 1 100 板挠度可以满足要求 三 E 板强度校核 校核依据 M W 6 m q L2 t2 fa 80 000N mm2 Lx E 板宽度 0 333m Ly E 板高度 0 700m L E 板短边长 0 333m t 金属板厚度 2 5mm Wk 风荷载标准值 1 363kN m2 垂直于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 kN m2 qEAk 5 max GAK 5 0 160 67 500 1000 0 054kN m2 荷载设计值为 q 1 4 Wk 1 3 0 5 qEAk 1 943kN m2 m1 跨中弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 073 mx 固端弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 084 my 固端弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 057 Wk 0 5 qEAk L4 109 Et4 6 27 折减系数 按 6 27 查表得 0 99 E 板所受的最大弯矩应力值为 6 m1 q L2 103 t2 14 986N mm2 14 986N mm2 80 000N mm2 强度可以满足要求 E 板挠度校核 校核依据 L 1 100 f1 挠度系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 003 Lx E 板宽度 0 333m Ly E 板高度 0 700m L E 板短边长 0 333m t 板厚度 2 5mm E 弹性模量 70000 000N mm2 v 泊松比 0 330 D 板弯曲刚度 D E t3 12 1 v2 100000 1 023 板挠度 U 104 f1 WK L4 D 0 420mm 板挠度与边长比值 Du U L 1000 0 001 0 001 1 100 E 板挠度可以满足要求 四 F 板强度校核 校核依据 M W 6 m q L2 t2 fa 80 000N mm2 Lx 宽度 0 333m Ly 高度 0 700m L 短边长 0 333m t 金属板厚度 2 5mm m1 跨中弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 072 mx 固端弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 083 my 固端弯矩系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 057 Wk 风荷载标准值 1 363kN m2 垂直于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 kN m2 qEAk 5 max GAK 5 0 160 67 500 1000 0 054kN m2 荷载设计值为 q 1 4 Wk 1 3 0 5 qEAk 1 943kN m2 Wk 0 5 qEAk L4 109 Et4 6 27 折减系数 按 6 27 查表得 0 99 板所受的最大截面弯矩应力值为 6 m1 q L2 103 t2 14 721N mm2 14 721N mm2 80 000N mm2 强度可以满足要求 板挠度校核 校核依据 L 1 100 f1 挠度系数 按短边与长边的边长比 0 333 0 700 0 476 查表得 0 003 Lx 短边边长 0 333m t 板厚度 2 5mm E 弹性模量 70000 000N mm2 v 泊松比 0 330 D 板弯曲刚度 D E t3 12 1 v2 100000 1 023 板挠度 U 104 f1 Wk L4 D 0 412mm 板挠度与边长比值 Du U L 1000 0 001 0 001 1 100 板挠度可以满足要求 五 支座处强度校核 1 支座处校核依据 根据一根肋两侧相邻两板格的支承情况 先求肋两侧的固端弯矩系数 平均后为此处弯矩 系数 m支 m支 i m支 j 2 校核依据 M W 6 m支 q L2 t2 fa 80 000N mm2 2 支座强度校核 D E 之间 肋侧 D 板格固端弯矩系数 0 118 肋侧 E 板格固端弯矩系数 0 084 支座弯矩系数 m mdx mex 2 0 101KN m 6 m支 q L2 103 t2 20 671N mm2 20 671N mm2 80 000N mm2 强度可以满足要求 E F 之间 肋侧 E 板格固端弯矩系数 0 057 肋侧 F 板格固端弯矩系数 0 057 支座弯矩系数 m mfy mey 2 0 057KN m 6 m支 q L2 103 t2 11 685N mm2 11 685N mm2 80 000N mm2 强度可以满足要求 六 固定片 压板 计算 Wfg x 计算单元总宽为 1000 0mm Hfg y 计算单元总高为 2100 0mm Hyb1 压板上部分高为 300 0mm Hyb2 压板下部分高为 300 0mm Wyb 压板长为 20 0mm Hyb 压板宽为 35 0mm Byb 压板厚为 8 0mm Dyb 压板孔直径为 5 0mm Wk 作用在幕墙上的风荷载标准值为 1 363 kN m2 qEAk 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用为 0 054 kN m2 不包括立柱与横梁传来的地震作用 A 每个压板承受作用面积 m2 A Wfg x 1000 2 Hyb1 Hyb2 1000 2 1 0000 2 0 3000 0 3000 2 0 1500 m2 Pwk 每个压板承受风荷载标准值 KN Pwk Wk A 1 363 0 1500 0 204 KN Pw 每个压板承受风荷载设计值 KN Pw 1 4 Pwk 1 4 0 204 0 286 KN Mw 每个压板承受风荷载产生的最大弯矩 KN m Mw 1 5 Pw Wyb 2 1 5 0 286 0 0200 2 0 004 KN m Pek 每个压板承受地震作用标准值 KN Pek qEAK A 0 054 0 1500 0 008 KN Pe 每个压板承受地震作用设计值 KN Pe 1 3 Pek 1 3 0 008 0 011 KN Me 每个压板承受地震作用产生的最大弯矩 KN m Me 1 5 Pe Wyb 2 1 5 0 011 0 0200 2 0 000 KN m 采用 Sw 0 5Se组合 M 每个压板承受的最大弯矩 KN m M Mw 0 5 Me 0 004 0 5 0 000 0 004 KN m W 压板截面抵抗矩 mm3 W Hyh Dyb Byb2 6 35 0 5 0 8 02 6 320 0 mm3 I 压板截面惯性矩 mm4 I Hyh Dyb Byb3 12 35 0 5 0 8 03 12 1280 0 mm4 106 M W 106 0 004 320 0 13 7 N mm2 13 7 N mm2 84 2 N mm2 强度满足要求 U 压板变形 mm U 1 5 1000 2 Pwk 0 5 Pek Wyb3 48 E I 1 5 1000 0 204 0 5 0 008 20 03 24 0 7 105 1280 0 0 001mm Du 压板相对变形 mm Du U L U Wyb 2 0 001 10 0 0 0001 Du 0 0001 1 180 符合要求 Nvbh 压板螺栓 受拉 承载能力计算 N D 压板螺栓有效直径为 4 250 mm Nvbh D2 170 4 3 1416 4 2502 170 4 2411 7 N Nvbh 2411 7 2 Pw 0 5 Pe 583 0 N 满足要求 七 幕墙立柱计算 幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算 1 荷载计算 1 风荷载均布线荷载设计值 矩形分布 计算 qw 风荷载均布线荷载设计值 kN m W 风荷载设计值 1 760kN m2 B 幕墙分格宽 1 000m qw W B 1 760 1 000 1 760 kN m 2 地震荷载计算 qEA 地震作用设计值 KN m2 GAk 幕墙构件 包括面板和框 的平均自重 68N m2 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 qEAk 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 kN m2 qEAk 5 max GAk 5 0 160 68 000 1000 0 054 kN m2 E 幕墙地震作用分项系数 1 3 qEA 1 3 qEAk 1 3 0 054 0 071 kN m2 qE 水平地震作用均布线作用设计值 矩形分布 qE qEA B 0 071 1 000 0 071 kN m 3 立柱弯矩 Mw 风荷载作用下立柱弯矩 kN m qw 风荷载均布线荷载设计值 1 760 kN m Hsjcg 立柱计算跨度 5 800m Mw qw L13 L23 8 L1 L2 3 3003 2 5003 8 3 300 2 500 1 760 1 956 kN m ME 地震作用下立柱弯矩 kN m ME qE L13 L23 8 L1 L2 3 3003 2 5003 8 3 300 2 500 0 071 0 079kN m M 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩 kN m 采用 SW 0 5SE组合 M Mw 0 5 ME 1 956 0 5 0 079 1 995kN m 2 选用立柱型材的截面特性 立柱型材号 热镀锌方钢管 60X60X4 选用的立柱材料牌号 Q235 d 16 型材强度设计值 抗拉 抗压 215 000N mm2 抗剪 125 0N mm2 型材弹性模量 E 2 10 105N mm2 X 轴惯性矩 Ix 45 798cm4 Y 轴惯性矩 Iy 45 836cm4 立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩 Wn 15 264cm3 立柱型材净截面积 An 8 830cm2 立柱型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度 LT x 8 000mm 立柱型材计算剪应力处以上 或下 截面对中和轴的面积矩 Ss 9 670cm3 塑性发展系数 1 05 3 幕墙立柱的强度计算 校核依据 N An M Wn a 215 0N mm2 拉弯构件 B 幕墙分格宽 1 000m GAk 幕墙自重 68N m2 幕墙自重线荷载 Gk 68 B 1000 68 1 000 1000 0 068kN m Nk 立柱受力 Nk Gk L 0 068 5 800 0 394kN N 立柱受力设计值 rG 结构自重分项系数 1 2 N 1 2 Nk 1 2 0 394 0 473kN 立柱计算强度 N mm2 立柱为拉弯构件 N 立柱受力设计值 0 473kN An 立柱型材净截面面积 8 830cm2 M 立柱弯矩 1 995kN m Wn 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩 15 264cm3 塑性发展系数 1 05 N 10 An M 103 1 05 Wn 0 473 10 8 830 1 995 103 1 05 15 264 125 003N mm2 125 003N mm2 a 215 0N mm2 立柱强度可以满足 4 幕墙立柱的刚度计算 校核依据 df L 250 df 立柱最大挠度 Du 立柱最大挠度与其所在支承跨度 支点间的距离 比值 Lt1 立柱最大挠度所在位置支承跨度 支点间的距离 3 300m R0 L12 2 L13 L23 8 L1 L2 qwk L1 1 651KN df 1000 1 4355 R0 0 409 qWk L1 L13 24 2 1 Ix 10 480mm Du U Lt1 1000 10 480 3 300 1000 1 314 1 314 1 250 且 U 20 跨距大于 4500mm 时此值为 30 挠度可以满足要求 5 立柱抗剪计算 校核依据 max 125 0N mm2 1 Qwk 风荷载作用下剪力标准值 kN R0 双跨梁长跨端支座反力为 R0 L12 2 L13 L23 8 L1 L2 qwk L1 1 651KN Ra 双跨梁中间支座反力为 Ra qwk L13 L23 8 L1 L2 L1 L2 2 4 627KN Rb 双跨梁短跨端支座反力为 Rb qwk L1 L2 R0 Ra 1 013KN Rc 中间支承处梁受到的最大剪力 KN Rc qwk L1 R0 2 497 KN Qwk max R0 Rb Rc 2 497 KN 2 Qw 风荷载作用下剪力设计值 kN Qw 1 4 Qwk 1 4 2 497 3 496kN 3 QEk 地震作用下剪力标准值 kN R0 e 双跨梁长跨端支座反力为 R0 e L12 2 L13 L23 8 L1 L2 qek L1 0 071KN Ra e 双跨梁中间支座反力为 0 200KN Ra e qek L13 L23 8 L1 L2 L1 L2 2 0 200KN Rb e 双跨梁短跨端支座反力为 0 044KN Rb e qek L1 L2 R0 e Ra e 0 044KN Rc 中间支承处梁受到的最大剪力 KN Rc qek L1 R0 e 0 108 KN QEk max R0 e Rb e Rc 0 108 KN 4 QE 地震作用下剪力设计值 kN QE 1 3 QEk 1 3 0 108 0 141kN 5 Q 立柱所受剪力 采用 Qw 0 5QE组合 Q Qw 0 5 QE 3 496 0 5 0 141 3 567kN 6 立柱剪应力 立柱剪应力 Ss 立柱型材计算剪应力处以上 或下 截面对中和轴的面积矩 9 670cm3 立柱型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度 LT x 8 000mm Ix 立柱型材截面惯性矩 45 798cm4 Q Ss 100 Ix LT x 3 567 9 670 100 45 798 8 000 9 413N mm2 9 413N mm2 125 0N mm2 立柱抗剪强度可以满足 八 立柱与主结构连接 Lct2 连接处热轧钢角码壁厚 6 0mm Jy 连接处热轧钢角码承压强度 305 0N mm2 D2 连接螺栓公称直径 12 0mm D0 连接螺栓有效直径 10 4mm 选择的立柱与主体结构连接螺栓为 不锈钢螺栓 A1 A2 组 50 级 L L 连接螺栓抗拉强度 230N mm2 L J 连接螺栓抗剪强度 175N mm2 采用 SG SW 0 5SE组合 N1wk 连接处风荷载总值 N N1wk Wk B Hsjcg 1000 1 257 1 000 5 800 1000 7290 6N 连接处风荷载设计值 N N1w 1 4 N1wk 1 4 7290 6 10206 8N N1Ek 连接处地震作用 N N1Ek qEAk B Hsjcg 1000 0 054 1 000 5 800 1000 315 5N N1E 连接处地震作用设计值 N N1E 1 3 N1Ek 1 3 315 5 410 2N N1 连接处水平总力 N N1 N1w 0 5 N1E 10206 8 0 5 410 2 10411 9N N2 连接处自重总值设计值 N N2k 68 B Hsjcg 68 1 000 5 800 394 4N N2 连接处自重总值设计值 N N2 1 2 N2k 1 2 394 4 473 3N N 连接处总合力 N N N12 N22 0 5 10411 9282 473 2802 0 5 10422 7N Nvb 螺栓的受剪承载能力 Nv 螺栓受剪面数目 2 Nvb 2 D02 L J 4 2 3 14 10 3602 175 4 29488 8N 立柱型材种类 Q235 d 10422 7N Ncbl 58560 0N 10422 7N 强度可以满足 角码抗承压能力计算 角码材料牌号 Q235 钢 C 级螺栓 Lct2 角码壁厚 6 0mm Jy 热轧钢角码承压强度 305 000N mm2 Ncbg 钢角码型材壁抗承压能力 N Ncbg D2 2 Jy Lct2 Num1 12 000 2 305 6 000 2 000 87840 0N 87840 0N 10422 7N 强度可以满足 九 幕墙后锚固连接设计计算 幕墙与主体结构连接采用后锚固技术 本设计采用化学植筋作为后锚固连接件 本计算主要依据 混凝土结构后锚固技术规程 JGJ 145 2004 后锚固连接设计 应根据被连接结构类型 锚固连接受力性质及锚栓类型的不同 对其破坏型态加以控制 本设计只考虑锚栓钢材抗剪复合破坏类型和混凝土破坏类型 并认为锚栓是群锚锚栓 本工程锚栓受拉力和剪力 Vgsd 总剪力设计值 Vgsd N2 0 473KN Ngsd 总拉力设计值 Ngsd N1 10 412KN M 弯矩设计值 N mm e2 螺孔中心与锚板边缘距离 120 0mm M V e2 1000 0 5 120 0 1000 0 05679KN m 本设计的锚栓是在拉剪复合力的作用之下工作 所以拉剪复合受力下锚栓或植筋钢材破坏和混凝土破坏时 的承载力 应按照下列公式计算 1 2 2 sRd h Sd sRd h Sd V V N N NRs sRk sRd N N VRs sRk sRd V V 1 5 1 5 1 cRd g Sd cRd g Sd V V N N NRc cRk cRd N N VRc cRk cRd V V 式中 群锚中受力最大锚栓的拉力设计值 h Sd N 群锚受拉区总拉力设计值 g Sd N 群锚中受力最大锚栓的剪力设计值 h Sd V 群锚总剪力设计值 g Sd V 锚栓受拉承载力设计值 sRd N 锚栓受拉承载力标准值 sRk N 锚栓受剪承载力设计值 sRd V 锚栓受剪承载力标准值 sRk V 混凝土锥体受拉破坏承载力设计值 cRd N 混凝土锥体受拉破坏承载力标准值 cRk N 混凝土楔形体受剪破坏承载力设计值 cRd V 混凝土楔形体受剪破坏承载力标准值 cRk V Rs N 锚栓钢材受拉破坏 锚固承载力分项系数 1 50 Rs V 锚栓钢材受剪破坏 锚固承载力分项系数 1 50 Rc N 混凝土锥体受拉破坏 锚固承载力分项系数 2 15 Rc V 混凝土楔形体受剪破坏 锚固承载力分项系数 1 80 Rcp 混凝土剪撬受剪破坏 锚固承载力分项系数 1 80 Rsp 混凝土劈裂受拉破坏 锚固承载力分项系数 2 15 锚栓的分布如下图所示 锚板 X 300 0mm Y 200 0mm 锚栓设置 s11 100 0mm s21 200 0mm 锚基边距 无边缘效应 c 10 h ef A 锚栓钢材受拉破坏承载力 h 混凝土基材厚度 200 0mm 混凝土基材等级 强度等级 C35 d 锚栓杆 螺杆外螺纹公称直径及钢筋直径 12 0mm do 钻孔直径 14 0mm df 锚板钻孔直径 14 0mm h1 钻孔深度 110 00mm hef 锚栓有效锚固深度 110 00mm Tinst 安装扭矩 40 00N m fstk 锚栓极限抗拉强度标准值 400 00Mpa As 锚栓应力截面面积 84 622mm2 n 群锚锚栓个数 4 幕墙后锚固连接设计中的锚栓是在轴心拉力与弯矩共同作用下工作 弹性分析时 受力最大锚栓的拉力设 计值应按下列规定计算 当时0 2 1 i y yM n N 2 1 i h Sd y yM n N N 当时0 2 1 i y yM n N 2 1 i h Sd y yMLN N 式中 弯矩设计值 N m M 群锚中受力最大锚栓的拉力设计值 h Sd N 锚栓 1 及 i 至群锚形心轴的垂直距离 mm i yy 1 锚栓 1 及 i 至受压一侧最外排锚栓的垂直距离 mm 1 i yy 轴力 N 作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离 mm L 则 Nhsd 2 887KN NRk s As fstk 33 849KN NRd s NRk s Rs N 22 566KN NRd s Nhsd 锚栓钢材受拉破坏承载力满足要求 B 锚栓钢材受剪破坏承载力 本设计考虑纯剪无杠杆臂状态 锚栓受剪承载力标准值 VRk s按下式计算 则 Vhsd 0 118KN VRk s 0 5 d2 4 fstk 16 924KN VRd s VRk s Rs V 11 283KN 则 Vhsd 0 118KN VRd s Vhsd 锚栓钢材受剪破坏承载力满足要求 C 拉剪复合受力承载力 拉剪复合受力下 混凝土破坏时的承载力 应按照下列公式计算 Nhsd NRd s 2 Vhsd VRd s 2 0 02 1 锚栓钢材能够满足要求 D 后补锚栓拉拔实验拉拔力计算 计算公式 N 拔 2 N 2 M Z n 其中 N 拔 单个锚固件的拉拔实验值 N N 拉力设计值 N M 弯矩设计值 N mm n 每排锚固件个数 Z 上下两排螺栓间距 mm 承载力调整系数 N 拔 2 N 2 M Z n 2 1 25 10412 0 2 56790 0 100 2 7217 375N 在做拉拔实验时 单个锚栓的实验值应不小于 N 拔 十 幕墙预埋件焊缝计算 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 公式 7 1 1 1 7 1 1 2 和 7 1 1 3 计算 hf 角焊缝焊脚尺寸 6 000mm L 角焊缝实际长度 120 000mm he 角焊缝的计算厚度 0 7hf 4 2mm Lw 角焊缝的计算长度 L 2hf 108 0mm fhf Q235 热轧钢板角焊缝的强度设计值 160N mm2 f 角焊缝的强度设计值增大系数 取值为 1 22 m 弯矩引起的应力 m 6 M 2 he lw2 f 2 851N mm2 n 法向力引起的应力 n N 2 he Lw f 9 407N mm2 剪应力 V 2 Hf Lw 0 365N mm2 总应力 m n 2 2 0 5 12 264 12 264N mm2 fhf 160N mm2 焊缝强度可以满足 十一 幕墙横梁计算 幕墙横梁计算简图如下图所示 1 选用横梁型材的截面特性 选用型材号 等边角钢 L50X50X4 选用的横梁材料牌号 Q235 d 16 横梁型材抗剪强度设计值 125 000N mm2 横梁型材抗弯强度设计值 215 000N mm2 横梁型材弹性模量 E 2 06 105N mm2 Mx横梁绕截面 X 轴 平行于幕墙平面方向 的弯矩 N mm My横梁绕截面 Y 轴 垂直于幕墙平面方向 的弯矩 N mm Wnx横梁截面绕截面 X 轴 幕墙平面内方向 的净截面抵抗矩 Wnx 2 560cm3 Wny横梁截面绕截面 Y 轴 垂直于幕墙平面方向 的净截面抵抗矩 Wny 2 560cm3 型材截面积 A 3 913cm2 塑性发展系数 可取 1 05 2 幕墙横梁的强度计算 校核依据 Mx Wnx My Wny f 215 0 横梁上分格高 2 100m 横梁下分格高 2 100m H 横梁受荷单元高 应为上下分格高之和的一半 2 100m l 横梁跨度 l 1000mm 1 横梁在自重作用下的弯矩 kN m GAk 横梁自重 68N m2 Gk 横梁自重荷载线分布均布荷载标准值 kN m 横梁自重受荷按上单元高 2 100m Gk 68 H 1000 68 2 100 1000 0 143kN m G 横梁自重荷载线分布均布荷载设计值 kN m G 1 2 Gk 1 2 0 143 0 171kN m My 横梁在自重荷载作用下的弯矩 kN m My G B2 8 0 171 1 0002 8 0 021kN m 2 横梁在风荷载作用下的弯矩 kN m 风荷载线分布最大集度标准值 三角形分布 qwk Wk B 1 257 1 000 1 257kN m 风荷载线分布最大集度设计值 qw 1 4 qwk 1 4 1 257 1 760kN m Mxw 横梁在风荷载作用下的弯矩 kN m Mxw qw B2 12 1 760 1 0002 12 0 147kN m 3 地震作用下横梁弯矩 qEAk 横梁平面外地震作用 E 动力放大系数 5 max 地震影响系数最大值 0 160 GAk 幕墙构件自重 68 N m2 qEAk 5 max 68 1000 5 0 160 68 1000 0 054kN m2 qex 水平地震作用最大集度标准值 B 幕墙分格宽 1 000m 水平地震作用最大集度标准值 三角形分布 qex qEAk B 0 054 1 000 0 054KN m qE 水平地震作用最大集度设计值 E 地震作用分项系数 1 3 qE 1 3 qex 1 3 0 054 0 071kN m MxE 地震作用下横梁弯矩 MxE qE B2 12 0 071 1 0002 12 0 006kN m 4 横梁强度 横梁计算强度 N mm2 采用 SG SW 0 5SE组合 Wnx 横梁截面绕截面 X 轴的净截面抵抗矩 2 560cm3 Wny 横梁截面绕截面 Y 轴的净截面抵抗矩 2 560cm3 塑性发展系数 1 05 10