框架幕墙计算书

1、第一章大面玻璃幕墙计算（58轴-28轴之间）31.结构设计综述：32.基本假定：33.计算对象：3第一节面材计算51.计算说明：52.力学模型及基本假定：63.材料参数：64.荷载分析：61.荷载工况组合：75.玻璃荷载分配系数:86.面材模型及承受荷载分析：97.面材在法向荷载作用下的受力分析：98.面材计算结论：11第二节 竖框计算121. 计算说明：122.力学模型及基本假定：123.截面参数及材料参数：134.荷载分析：145.荷载工况组合：156.竖框模型及承受荷载分析：167.竖框的受力分析：178.竖框强度分析结论：199. 竖框刚度分析结论：191.计算说明：202.力学模型及

2、基本假定：203.截面参数及材料参数：214.荷载分析：225. 荷载工况组合：236. 横框模型及承受荷载分析：247. 横框的受力分析：258. 横框强度分析结论：289. 横框刚度分析结论：28第二节竖框连接节点计算291.连接螺栓的强度计算302.竖框转接件局部承压强度计算313. 转接件根部的强度计算31第三节横框连接节点计算351.连接螺栓的强度计算362.竖框转接件局部承压强度计算37第四节预埋件计算371.预埋件的强度分析372.锚筋长度的计算：39第一章 大面玻璃幕墙计算（58轴-28轴之间）1. 结构设计综述：此处我们选取了玻璃幕墙中，较为不利的立面55轴43轴间，高度为7

3、9.4米位置的幕墙进行计算。并且以此部分幕墙计算对象的结构形式幕墙作为上述位置部分幕墙的结构形式。幕墙位置分布图2. 基本假定：本此计算过程中，除特殊指明的部分外，定义面材平面内的水平方向为X轴，正方向为室外观察者的右方向；定义幕墙平面的法向为Y轴，正方向为垂直幕墙面指向室内(以下计算简称法向)；定义幕墙平面内沿竖框轴向为Z轴，正方向向上(以下计算简称竖向)。3. 计算对象：此部分幕墙计算对象包括装饰面板计算横框计算竖框计算连接节点及连接附件计算埋件计算第一节 面材计算1. 计算说明：我们以该部位幕墙的装饰面材作为计算对象。典型分格尺寸图根据幕墙分格及计算对象在建筑中所处的位置，我们选取最不利

4、的面材进行计算。面材采用四边简支的支撑形式。面材最大分格尺寸为1.2(短边Ba)×1.9(长边Bb)米。因此其最大跨度为1.2(短边Ba)×1.9(长边Bb)米。面材采用812A8mm钢化中空玻璃。该面材位于建筑物的墙面区域，计算标高为79.4m，地面粗糙度为C类。此处面材主要承受作用于面板上的重力荷载、风荷载、地震荷载。面材为一矩形，因此按照面材的实际情况建立计算模型如下：计算模型示意图2. 力学模型及基本假定：面材作为直接受力构件，主要承受幕墙平面法向的荷载，而由于面材在平面内的刚度相对很大，因此，此处对面材的强度和刚度进行计算时，不考虑面材在平面内荷载下的效应，而作为

5、板壳结构考虑法向荷载下的效应。法向荷载作用于面材上可简化为等效均布面荷载。3. 材料参数：据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）面材采用钢化玻璃 （ 5 t 12）杨氏弹性模量E 0.72×105 N/mm2 泊松比 0.2 大面强度设计值fg 84.0 N/mm2 4. 荷载分析：恒恒荷载标准值 Gk据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）Gk×tgs 玻璃的重力密度，取值为：25.6 KN/m3 t产生重力荷载的玻璃的有效厚度，此处取0.016 mgs连接附件等的重量，保守按照10 Kg/m2取值为：0.1 KN/m2 Gk25.6×0.01

6、60.10.5096 KN/m2 风荷载标准值 Wk据建筑结构荷载规范2012版（GB50009-2012）WkW0×s1×z×gz W0基本风压，成都市50年设计周期取为：0.3 KN/m2 s1局部风压体形系数，构件位于墙面部位s1-1.2z风压高度系数，成都市C类地区79.4米标高，取为：1.355gz阵风系数，成都市C类地区79.4米标高，取为：1.731Wk0.3×(-1.2)×1.355×1.7310.844 KN/m2 因为|Wk|0.844 KN/m2 < 1.0 KN/m2Wk1.0 KN/m2地震荷载标准值

7、Ek据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）EkGk×max×E max地震影响系数放大值，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.10g，取0.08 E动力放大系数，取：5.0 Ek0.5096×0.08×5.00.204 KN/m2 1. 荷载工况组合：工况 1 ：法向荷载： 1.4×1.0×风荷载1.3×0.5×地震荷载 PAh1.4×1.0×|Wk|1.3×0.5×Ek 1.4×1.0×1.01.3×0.5×0.204

8、1.533 KN/m2 竖向荷载：1.2×重力荷载PAv1.2×Gk 1.2×0.5096 0.612KN/m2 工况 2 ：法向荷载： 1.0×1.0×风荷载PAhk1.0×1.0×|Wk| 1.0×1.0×1.0 1.0KN/m2 竖向荷载： 1.0×重力荷载PAvk1.0×Gk 1.0×0.5096 0.5096 KN/m2 由上述工况组合的结果可知：工况 1为强度计算时最不利工况，在面材强度计算时，采用工况 1 进行计算；工况 2为刚度计算时最不利工况，在面材刚度计算

9、时，采用工况 2 进行计算；5. 玻璃荷载分配系数:玻璃采用中空玻璃，按玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）1) 强度计算时，将荷载按下式系数分配到两个单片玻璃上：k11.1×t13/( t13t23)1.1×83/(8383)0.55k2t23/( t13t23)83/(8383)0.5式中：k1 、k2 分别为各单片玻璃的荷载分配系数t1 、t2，分别为各单片玻璃的厚度，t18 mm、t28 mm2) 挠度计算时，按下式采用等效厚度计算te0.95×( t13t23)1/30.95×(8383) 1/39.575 mm式中：te中空玻璃等效

10、厚度6. 面材模型及承受荷载分析：面材的短边边分格尺寸Ba1.2 m面材的长边分格尺寸Bb1.9 m面材的长边计算跨度La1.9 m面材的短边计算跨度Lb1.2 m此处面材按照四边简支，承受法向面荷载建立模型。采用ANSYS有限元软件，按照SHELL63单元进行计算：有限元模型示意图7. 面材在法向荷载作用下的受力分析：应力云图位移云图8. 面材计算结论：根据上述计算结果，面材的最大应力：10.03 N/mm2 < fg所以面材的强度满足要求 ！ 面材的刚度要求按照 玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003） DefLb×(1/60)1.2×103/6020 mm

11、 Dh1.54 mm < Def 所以面材的刚度满足要求 ！第二节 竖框计算1. 计算说明：我们以该部位幕墙的竖框作为计算对象。典型分格尺寸图根据幕墙分格及计算对象在建筑中所处的位置，我们选取了最不利的竖框位置进行计算。竖框选用铝型材，根据建筑结构特点，幕墙竖框悬挂于主体结构上，为受拉构件。主支点通过转接件与主体结构相连，竖框与转接件之间采用螺栓连接，螺栓孔采用圆形螺栓孔。竖框在层间设有伸缩缝，竖框之间采用轴向可自由滑动的插芯连接。面材采用812A8 mm钢化中空玻璃。该竖框位于建筑物的墙面区域，计算0标高从8.6米标高算起，最不利位置设计标高为79.4m，地面粗糙度为C类。此处竖框承受

12、荷载分格宽度尺寸为1.2m，竖框的计算跨度为4.2m,竖框的支点间距为4.2 m。2. 力学模型及基本假定：竖框做为悬挂于主体结构上的受拉结构，此处对其强度和刚度进行计算，不用再考虑其整体稳定性的问题。竖框简化为双跨梁计算模型短跨为0.7m。竖框上支点为固定铰接连接形式；下支点采用滑动铰接连接形式。竖框承受通过面材传递和产生的重力荷载、风荷载和地震荷载。法向荷载作用于竖框上可简化为等效均布线荷载；而由面材及其连接附件产生的竖向荷载可简化为集中荷载作用于竖框上。3. 截面参数及材料参数：竖框有效截面参数：竖框截面竖框采用铝合金型材，因此，其有效截面参数计算如下：截面特性：A1233 mm2 Iy

13、171393 mm4 Ix12495850mm4 Wy123796 mm3 Wx136374 mm3 竖框的材料参数：据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）型材采用6063-T6 铝合金杨氏弹性模量E 0.7×105 N/mm2 抗拉、压、弯强度设计值fy 140.0 N/mm2 抗剪强度设计值fv 81.2 N/mm2 局部承压强度设计值fce 161.0 N/mm2 4. 荷载分析：恒荷载标准值 Gk据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）Gk×tgs 玻璃的重力密度，取值为：25.6 KN/m3 t产生重力荷载的玻璃的有效厚度，此处取0.016 mg

14、s连接附件等的重量，保守按照10 Kg/m2取值为：0.1 KN/m2 Gk25.6×0.0160.10.5096 KN/m2 风荷载标准值 Wk据建筑结构荷载规范2012版（GB50009-2012）WkW0×s1×z×gz W0基本风压，成都市50年设计周期取为：0.3 KN/m2 s1局部风压体形系数，构件位于墙面部位s1-1.2z风压高度系数，成都市C类地区79.4米标高，取为：1.355gz阵风系数，成都市C类地区79.4米标高，取为：1.731Wk0.3×(-1.2)×1.355×1.7310.844 KN/m2

15、 因为|Wk|0.844 KN/m2 < 1.0 KN/m2Wk1.0 KN/m2地震荷载标准值 Ek据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）EkGk×max×E max地震影响系数放大值，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.10g，取0.08 E动力放大系数，取：5.0 Ek0.5096×0.08×5.00.204 KN/m2 5. 荷载工况组合：工况 1 ：法向荷载： 1.4×1.0×风荷载1.3×0.5×地震荷载 PAh1.4×1.0×|Wk|1.3×0.5&#

16、215;Ek 1.4×1.0×1.01.3×0.5×0.204 1.533 KN/m2 竖向荷载：1.2×重力荷载PAv1.2×Gk 1.2×0.5096 0.612KN/m2 工况 2 ：法向荷载： 1.0×1.0×风荷载PAhk1.0×1.0×|Wk| 1.0×1.0×1.0 1.0KN/m2 竖向荷载： 1.0×重力荷载PAvk1.0×Gk 1.0×0.5096 0.5096 KN/m2 由上述工况组合的结果可知：工况 1为强度计

17、算时最不利工况，在竖框强度计算时，采用工况 1 进行计算；工况 2为刚度计算时最不利工况，在竖框刚度计算时，采用工况 2 进行计算；6. 竖框模型及承受荷载分析：竖框荷载分布尺寸图竖框力学模型简图竖框左部分的分格宽度尺寸BL1.2m竖框右部分的分格宽度尺寸BR1.2 m竖框承受法向荷载宽度B（BLBR）/21.2 m 竖框支点间距H4.2 m 7. 竖框的受力分析：结构模型图结构应力云图结构位移变形图支座反力编号图支座反力提取： NODE FX FY 16 8981.2 21 953.57 3256.8 8. 竖框强度分析结论：竖框在水平和竖直方向荷载作用下产生的应力为：59.389N/mm2

18、 < fy所以竖框的强度满足要求 ！ 9. 竖框刚度分析结论：竖框的刚度要求按照 玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003） DefH×(1/180)4200×103/18023.33 mmDh5.999 mm < Def23.33 mm所以竖框的刚度满足要求！ 第三节 横框计算1. 计算说明：我们以该部位幕墙的横框作为计算对象。典型分格尺寸图根据建筑物特点以及建筑效果、结构设计的要求，横框两端通过螺钉和连接角片与竖框相连接。此横框位于整个建筑的墙面区域，计算0标高从8.6米标高算起，最不利位置设计标高为79.4m，地面粗糙度为C类。此处横框最不利的分格宽度

19、尺寸为1.2m，位于横框上方的分格高度尺寸为1.9m；位于横框下方的分格高度尺寸为1.5m。此处幕墙的面材采用座式结构。2. 力学模型及基本假定：此处对横框的强度和刚度进行校核。横梁为双向受弯构件，两端分别按照铰接形式固定在竖框上，采用简支梁受力模型，跨度为1.2m。横框在幕墙平面内承受由面材传递来的重力荷载，荷载形式为集中荷载，此处横框承受上方面材的重力荷载。在幕墙平面外横框承受由面材传递的法向风荷载和地震荷载，荷载形式为三角形线荷载。力学模型简图3. 截面参数及材料参数：横框有效截面参数：横框截面横框框采用铝合金型材，因此，其有效截面参数计算如下：截面特性：A643.9 mm2 Ix133

20、7260 mm4 Iy1359000mm4 Wx110716 mm3 Wy110839 mm3横框的材料参数：据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）横框采用6063-T6 铝合金杨氏弹性模量E 0.7×105 N/mm2 抗拉、压、弯强度设计值fy 140.0 N/mm2 抗剪强度设计值fv 81.2 N/mm2 局部承压强度设计值fce 161.0 N/mm2 4. 荷载分析：恒荷载标准值 Gk据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）Gk×tgs 玻璃的重力密度，取值为：25.6 KN/m3 t产生重力荷载的玻璃的有效厚度，此处取0.016 mgs连接附

21、件等的重量，保守按照10 Kg/m2取值为：0.1 KN/m2 Gk25.6×0.0160.10.5096 KN/m2 风荷载标准值 Wk据建筑结构荷载规范2012版（GB50009-2012）WkW0×s1×z×gz W0基本风压，成都市50年设计周期取为：0.3 KN/m2 s1局部风压体形系数，构件位于墙面部位s11.2z风压高度系数，成都市C类地区79.4米标高，取为：1.355gz阵风系数，成都市C类地区79.4米标高，取为：1.731Wk0.3×(-1.2)×1.355×1.7310.844 KN/m2 因为|W

22、k|0.844 KN/m2 < 1.0 KN/m2Wk1.0 KN/m2地震荷载标准值 Ek据玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）EkGk×max×E max地震影响系数放大值，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.10g，取0.08 E动力放大系数，取：5.0 Ek0.5096×0.08×5.00.204 KN/m2 5. 荷载工况组合：工况 1 ：法向荷载： 1.4×1.0×风荷载1.3×0.5×地震荷载 PAh1.4×1.0×|Wk|1.3×0.5×E

23、k 1.4×1.0×1.01.3×0.5×0.204 1.533 KN/m2 竖向荷载：1.2×重力荷载PAv1.2×Gk 1.2×0.5096 0.612KN/m2 工况 2 ：法向荷载： 1.0×1.0×风荷载PAhk1.0×1.0×|Wk| 1.0×1.0×1.0 1.0KN/m2 竖向荷载： 1.0×重力荷载PAvk1.0×Gk 1.0×0.5096 0.5096 KN/m2 由上述工况组合的结果可知：工况 1为强度计算时最不利

24、工况，在竖框强度计算时，采用工况 1 进行计算；工况 2为刚度计算时最不利工况，在竖框刚度计算时，采用工况 2 进行计算；6. 横框模型及承受荷载分析：横框荷载分布尺寸图横框在上半部分法向荷载作用下的力学模型简图横框在下半部分法向荷载作用下的力学模型简图横框在竖向荷载作用下的力学模型简图横框上方的分格高度尺寸Hu1.9 m横框下方的分格高度尺寸Hd1.5 m横框计算跨度Bl1.2 m横框承受上方分格风荷载高度Hwu0.6m横框承受下方分格风荷载高度Hwd0.6 m横框承受重力荷载的分格尺寸H1.9 m7. 横框的受力分析：结构模型图结构应力云图结构位移变形图支座编号图支座反力提取： NODE

25、FX FY FZ 1 0.0000 709.98 552.00 20 709.98 552.008. 横框强度分析结论：横框在法向和竖直方向荷载作用下产生的应力为：40.246 N/mm2 < fy所以横框的强度满足要求 ！ 9. 横框刚度分析结论：横框在法向的刚度要求按照 玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003） DefhBl×(1/180)1.2×103×(1/180)6.667 mm 横框在竖向的刚度要求按照 技术要求： Defv1Bl×(1/500)1.2×103×(1/500)2.4mm 及Defv23 mm 按

26、照最严格要求：Def2.4 mmD1.489 mm < Defv 所以横框的刚度满足要求 ！ 第二节 竖框连接节点计算连接节点示意图支座反力编号图支座反力提取： NODE FX FY 16 8981.2 21 953.57 3256.8 此处的计算对象所对应的节点中，取各方向反力的最大值作为计算数据。RFx8981.2 NRFy3526.8 N1. 连接螺栓的强度计算该类节点上连接螺栓处的最大外荷载大小为：剪力：V1RFx8981.2 NV2RFy3526.8 N剪力大小之和：V(V12V22)0.5(8981.223526.82)0.59648.848 N连接采用1颗 M10的不锈钢螺

27、栓，组别及性能等级为A2-70，抗拉强度设计值为ftb320 N/mm2，抗剪强度设计值为fvb245 N/mm2，螺栓的有效截面面积Ae55.1 mm2。此处螺栓为双剪受力，所以每个抗剪面处承受的剪力：VeV/29648.848/24824.424N螺栓抗剪强度计算：Ve/Ae4824.424/55.187.558 N/mm2 < fvb245 N/mm2 所以螺栓满足要求。2. 竖框转接件局部承压强度计算外荷载通过连接螺栓传递给竖框转接件，竖框转接件采用厚度为8 mm、材质为Q235B的钢型材构成。竖框转接件的局部承压强度设计值为：TvV/(d×t×n)9648.

28、848/(10×8×1)120.611N/mm2 < fce325 N/mm2 式中：t 构件承压壁的厚度 d 连接螺栓的直径n 承压面数目，n1 fce 构件端面承压强度设计值所以局部承压能力满足要求! 3. 转接件根部的强度计算外荷载通过连接螺栓传递给转接件根部，其根部承受弯矩和轴力。此处转接件采用截面尺寸为8×100mm2 的钢板,材质为Q235B的钢型材构成，转接件根部到螺栓中心的距离为h=81mm,转接件抗弯模量Wz=13333。转接件根部承受的弯矩：M=3526.8×81/2=142835.4 N.mm转接件根部承受的轴力：F=RFx/

29、2=8981.2/2=4491 N转接件根部抗压强度设计值：=M/Wz+F/8×100 =142835.4/13333+4491/800=16.327N/mm2 < f215 N/mm2式中：M 转接件根部弯矩 Wz 转接件抗弯模量F 转接件根部轴力 f 构件抗压强度设计值 4. 转接件根部焊缝强度计算焊缝截面尺寸图外荷载通过连接螺栓传递给转接件根部焊缝，其根部焊缝承受正应力和剪应力。此处转接件采用截面尺寸为8 mm的钢板，转接件根部焊缝采用三面围焊，焊脚尺寸为6mm， E43型焊条现场手工焊接，焊缝质量等级为三级，其抗拉、抗剪强度设计值均为：ftb160 N/mm2。该节点上

30、转接件的根部焊缝处的最大外荷载大小为：NRFx/4491 NVRFy/21763.4 NMV×L1763.4×81142835.4 N×mmM1N×L14491×34152694 N×mmM2V×L11763.4×3459955.6 N×mm 式中：L连接螺栓孔中心到埋板面的距离L1焊缝右侧到形心的距离 则焊缝的强度为：正应力：M+M1/WzN/A142835.4+152694/289824491/984 14.761 N/mm2 ftb160 N/mm2 剪应力：1V/A 1763.4/984 1.79

31、2 N/mm2 ftb160 N/mm2 2M2×34/(Ix+Iy) 59955.6×34/(1623010+248290) 1.089 N/mm2 ftb160 N/mm2 3M2×56/(Ix+Iy) 59955.6×56/(1623010+248290) 1.794 N/mm2 ftb160 N/mm2 3.132N/mm2 ftb160 N/mm2 焊缝还应同时满足下式：（23×2）0.5 （14.76123×3.1322）0.5 15.726 N/mm2 1.1×ftb176 N/mm2 所以焊缝满足设

32、计要求！第三节 横框连接节点计算连接节点示意图支座编号图支座反力提取： NODE FX FY FZ 1 0.0000 709.98 552.00 20 709.98 552.00 此处的计算对象所对应的节点中，取各方向反力的最大值作为计算数据。RFz552.00 NRFy709.98 N1. 连接螺栓的强度计算该类节点上连接螺栓处的最大外荷载大小为：轴力：NRFz552.00 N剪力：VRFy709.98 N连接采用2颗 M10的不锈钢螺栓，组别及性能等级为A2-70，抗拉强度设计值为ftb320 N/mm2，抗剪强度设计值为fvb245 N/mm2，螺栓的有效截面面积Ae55.1 mm2。此处螺栓为双剪受力，所以每个抗剪面处承受的剪力：VeV/2709.98/4177.495 N螺栓抗剪强度计算：Ve/Ae177.495/55.13.22 N/mm2 < fvb245 N/mm2此处螺栓每个抗拉面处承受的拉力：NeN/2276 N螺栓抗拉强度计算：Ne/Ae276/55.15.009 N/mm2 < fvb245 N/mm2所以螺栓满足要求。2. 竖框转接件局部承压强度计算外荷载通过连接螺栓传递给横框转接件，横框转接件采用厚度为5 mm、材质为Q235B的钢型材构成。横框转接件的局部承压强度设计值为：TvV/(