玻璃幕墙计算表

幕墙工程 设计计算书 玻璃幕墙结构设计计算 基本参数: 幕墙计算处标高(米） 50 设计层高Hsjcg(米): 3.7 分格宽(米) B= 1.1 分格高(米) H= 1.4 抗震设防烈度7 一、幕墙承受荷载计算： 1. 风荷载标准值计算: 本幕墙设计按50年一遇风压计算 Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) Wo:天津50年一遇十分钟平均最大风压(kN/m2): 0.5 根据现行GBJ9-87附图 (全国基本风压分布图)中数值采用 z: 瞬时风压的阵风系数取： 2.25 s: 风荷载体型系数: 1.5 z: 计算高处风压高度变化系数: 按C类区计算 z=0.713(Z/10)0.4= 1.357 Wk=zzsW0 (5.2.2) =2.518 kN/m2 2. 风荷载设计值: W: 风荷载设计值: kN/m2 rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-96(5.1.6)条规定采用 W=rwWk=3.525 kN/m2 3. 玻璃幕墙构件重量荷载： GAk:玻璃幕墙构件(包括玻璃和铝框)的平均自重: 400 N/m2 Gk: 玻璃幕墙构件(包括玻璃和铝框)的重量: H: 玻璃幕墙分格高(m): 1.4 B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.1 Gk=400BH/1000 = 0.616 kN 4. 地震作用: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用: qEAk: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m2) E: 动力放大系数: 可取5.0 按5.2.4条规定采用 max: 水平地震影响系数最大值: 0.08 按5.2.4条规定采用 Gk: 玻璃幕墙构件的重量(kN): 0.616 B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.1 H: 玻璃幕墙分格高(m): 1.4 qEAK=3maxGK/B/H (5.2.4) =0.16 kN/m2 二、玻璃的选用与校核: 1、玻璃规格BxH 本工程选用玻璃种类为: 钢化玻璃 1. 玻璃面积: B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.1 H: 玻璃幕墙分格高(m): 1.4 A: 玻璃板块面积(m2): A=BH= 1.54 2. 玻璃厚度选取: W: 风荷载设计值(kN/m2): 3.525 A: 玻璃板块面积(m2): 1.54 K3: 玻璃种类调整系数: 3 试算: C=WA10/3/K3 = 6.031 T=2(1+C)0.5-2 = 3.303 mm 玻璃选取厚度为(mm): 6 3. 玻璃板块自重: GAk: 玻璃板块平均自重(不包括铝框): t: 玻璃板块厚度(mm): 6 玻璃的体积密度为: 25.6(KN/M3) 按5.2.1采用 GAk=25.6t/1000 0.153 kN/m2 4. 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用: max: 水平地震影响系数最大值: 0.08 qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m2) qEAk=3maxGak= 0.036 kN/m2 rE: 地震作用分项系数: 1.3 qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m2) qEA=rEqEAk =1.3qEAK= 0.046 kN/m2 5. 玻璃的强度计算: 校核依据: g=84.000 q: 玻璃所受组合荷载: a: 玻璃短边边长(m): 1.1 b: 玻璃长边边长(m): 1.4 t: 玻璃厚度(mm): 6 : 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比a/b查出(b为长边边长) 表5.4.1得: 0.065 w: 玻璃所受应力: 采用Sw+0.6SE组合: q=W+0.6qEA = 3.552 kN/m2 w=6qa21000/t2 = 46.206 N/mm2 46.206 g=84.000N/mm2 玻璃的强度满足 6. 玻璃温度应力计算: 校核依据: max= 58.8 N/mm2 (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:0.72105N/mm2 t: 玻璃的线膨胀系数: 1.010-5 : 年温度变化差(): 80 c: 玻璃边缘至边框距离, 取 5mm d: 施工偏差, 可取:3mm ,按5.4.3选用 b: 玻璃长边边长(m): 1.4 在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的 温度应力为: t1=E(at-(2c-d)/b/1000)= -302.4 N/mm2 计算值为负,挤压应力取为零. 0.000N/mm2 58.8 N/mm2 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: 1: 阴影系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 得1.000 2: 窗帘系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 得1.100 3: 玻璃面积系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 得1.086 4: 边缘温度系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 得0.400 c: 玻璃中央部分温度: a: 玻璃线胀系数: 1.010-5 a0: 玻璃吸热率:0.142 a1: 室外热传递系数, 取15W/m2K t0: 室外设计温度-10.000 t1: 室内设计温度35.000 c=(a0700+15t0+8t1)/(15+8) =(0.142700+15(-10.000)+835.000)/(15+8) =9.974 s: 玻璃边缘部分温度: s=(15t0+8t1)/(15+8) =(15(-10.000)+835.000)/(15+8) =5.652 t: 玻璃中央部分与边缘部分温度差: t=c-s =4.322 玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力: t2=0.74Ea1234(c-s) =0.740.721051.010-51234t =1.100N/mm2 玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求 7. 玻璃最大面积校核: Azd: 玻璃的允许最大面积(m2) Wk:风荷载标准值(kN/m2): 2.518 t: 玻璃厚度(mm): 6 1: 玻璃种类调整系数: 3 A: 计算校核处玻璃板块面积(m2) 1.54 Azd=0.31(t+t2/4)/Wk (6.2.7-1) =5.361 m2 A= 1.54 Azd= 5.361 m2 可以满足使用要求 三、幕墙杆件计算: 幕墙立柱按铰接多跨梁力学模型进行设计计算： 1. 选料: (1)风荷载设计值的线密度: qw: 风荷载设计值的线密度 rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 Wk: 风荷载标准值(kN/m2): 2.518 B: 幕墙分格宽(m): 1.1 qw=1.4WkB = 3.877 kN/m (2)立柱弯矩: Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kNm) qw: 风荷载设计值的线密度(kN/m): 3.877 Hsjcg: 立柱计算跨度(m) 3.7 Mw=qwHsjcg2/10 = 5.307 kNm qEA: 地震作用设计值: qEAK: 地震作用(kN/m2): 0.16 E: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3qEAk = 0.208 kN/m2 qE: 地震作用设计值的线密度: qE=qEAB = 0.228 kN/m ME: 地震作用下立柱弯矩(kNm): ME=qEHsjcg2/10 = 0.312 kNm M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kNm) 采用Sw+0.6SE组合 M=Mw+0.6ME = 5.494 kNm (3)W: 立柱抗弯矩预选值(cm3) W=M103/1.05/84.2 = 62.142 cm3 qWk: 风荷载标准值线密度(kN/m) qwk=WkB= 2.769 kN/m qEk: 地震作用标准值线密度(kN/m) qEk=qEAk_MB= 0.176 kN/m (4)I1,I2: 立柱惯性矩预选值(cm4) I1=900(qwk+0.6qEk)Hsjcg3/384/0.7= 487.523 cm4 I2=3000(qwk+0.6qEk)Hsjcg4/384/0.7/20 =300.639 cm4 选定立柱惯性矩应大于(cm4): 487.523 2. 选用立柱型材的截面特性: 1.主梁一 选用型材截面如图: 铝型材强度设计值(N/mm2) 84.2 铝型材弹性模量E (N/cm2): 7000000 X轴惯性矩(cm4): Ix= 1230.63 Y轴惯性矩(cm4): Iy= 227.287 X轴抵抗矩(cm3 ): Wx1= 119.612 X轴抵抗矩(cm3 ): Wx2= 106.905 型材截面积(cm2): A= 23.908 型材计算校核处壁厚(mm): t= 3.5 型材截面面积矩(cm3 ): Ss=78.296 塑性发展系数: = 1.05 3. 幕墙立柱的强度计算: 校核依据: N/A+m/Wa=84.200N/mm2(拉弯构件) (5.5.3) B: 幕墙分格宽(m): 1.1 GAk: 幕墙自重(N/m2): 400 幕墙自重线荷载: Gk=400Wfg/1000= 0.44 kN/m NK: 立柱受力: Nk=GkHsjcg= 1.628 kN N: 立柱受力设计值: rG: 结构自重分项系数: 1.2 N=1.2Nk= 1.953 kN : 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件) N: 立柱受力设计值(Kn): 1.953 A: 立柱型材截面积(cm2) 23.908 M: 立柱弯矩(kNm): 5.494 Wx2: 立柱截面抗弯矩(cm3): 106.905 : 塑性发展系数: 1.05 =N10/A+M103/1.05/Wx2= 49.761 N/mm2 49.761 a=84.200N/mm2 立柱强度满足 4. 幕墙立柱的刚度计算: 校核依据: UmaxU=20mm 且 UmaxL/180 (5.5.5) Umax: 立柱最大挠度 Umax=3(qWk+0.6qEk)Hsjcg41000/384/0.7/Ix 立柱最大挠度Umax为: 4.885 20mm Du: 立柱挠度与立柱计算跨度比值: Hsj