单元体计算书(DOC)

1、青岛流亭机场 外装修工程结构计算书 （单元体幕墙） 送审次数: 送审日期: 批转日期:北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 1页共 27页 拟制: 审核: 批准:日期: 日期: 日期: 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 2页共 27页 第四部分、D区单元体幕墙结构计算 、基本参数 工程所在地：青岛市 幕墙计算标高：11.8 m 幕墙计算轴线：O12述轴 单元体设计分格： B XH=3.127 X2.227 m 玻璃宽度 a : 2.977 m 玻璃高度 b : 2.077 m 设计地震烈度：7度 地面粗糙度类别：B类 、荷载计算 1. 风荷载标准值 北京庄胜

2、广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 3页共 27页 WK :作用在幕墙上的风荷载标准值 （KN/m2） B gz：瞬时风压的阵风系数：取1.76 卩S：风荷载体型系数：1.2 卩z：风荷载高度变化系数:1.05 青岛市基本风压按照 50年一遇取值 Wo=0.60 KN/m 2 WK = 3 gz p, s p, zWo =1.76 X1.2 X1.05 0.60 =1.331 KN/m 2 按 WK=1.331 kN/m 2 选用 2. 风荷载设计值 W：风荷载设计值（KN/m 2） rw：风荷载作用的分项系数：1.4 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 4页共 2

3、7页 按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96（5效应.1.6）条 规定采用 W = r w WK =1.4 X1.331 =1.903 KN/m 2 3. 玻璃幕墙构件重量荷载 按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-96规定采用 GAK:玻璃幕墙构件自重标准值 8+12A+8 mm 厚钢化中空玻璃面荷载标准值 （8+8 ）X25.6=410 N/m 2 考虑型材及零部件面荷载标准值 80 N/m 2 GAK=410+80 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 5页共 27页 =490 N/m 2 取 GAK=500 N/m 2 GK:每个单元玻璃幕墙构件（包括玻璃和接头）

4、的重量 H:玻璃幕墙分格高：1.865 m B:玻璃幕墙分格宽：2.977 m GK= GAK B H 1000 =500 疋 3.127 決 2.227 1000 =3.482 KN 4. 地震作用 分布水平地震作用标准值 qEK :水平地震作用标准值 qE :水平地震作用设计值 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 6页共 27页 B E：动力放大系数：可取5.0 , a max :水平地震影响系数最大值：0.08 , 按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-96第5.2.4条 规定采用北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 7页共 27页 GK:幕墙构件的重量

5、：3.482 KN 5 0.08 3.482 3.123 2.100 =0.24 KN/m 2 分布水平地震作用设计值 qE= 丫 ESE =1.3 0.24 =0.312 KN/m2 5. 荷载组合 风荷载和地震荷载的水平分布作用设计值 q=书 W Y wSw+ 书 E Y ESE =1.0 X1.4 X1.331+0.6 X1.3 0.24 qEK= E 、max G K 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 8页共 27页 =2.051 KN/m 2 风荷载和地震荷载的水平分布作用标准值 qK=书 W SW+ 书 E SE =1.0 X1.331+0.6 X0.24 =1

6、.475 KN/m 2 三、玻璃的选用与校核 （一）钢化中空玻璃 选用玻璃为：8+12A+8 mm 中空全钢化玻璃，形式如下: 1. 玻璃面积： a:玻璃幕墙分格宽：2.977 m b:玻璃幕墙分格高：2.077 m A:玻璃板块面积： 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 9页共 27页 A=a xb北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 10页共 27页 =2.977 X2.077 =6.183 m 2 2. 玻璃所受荷载计算 垂直于玻璃平面的荷载设计值（负风压） q 玻璃=q Cos9 1.2 GAK Sin9 =2.051 0.988+1.2 0.5 0.

7、156 =2.139 KN/m 2 垂直于玻璃平面的荷载标准值（负风压） q 玻璃 K= qK Cos9 GAK Sin9 =1.475 0.988+0.5 X）.156 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 11页共 27页 =1.551 KN/m 2 平行于玻璃平面的荷载设计值（负风压） N= q Sin9 1.2 GAK Cos9 =2.051 XQ.156+1.2 0.5 0.988 =1.031 KN 2. 玻璃的强度： 校核依据：a fg=84.0 N/mm 2 q玻璃：玻璃所受荷载组合值 a:玻璃长边边长：2.977 m b:玻璃短边边长：2.077 m t:中空

8、玻璃计算厚度 t1：中空玻璃外片厚度 8mm t2：中空玻璃内片厚度 8mm t= 0.95 3 t厂t； 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 12页共 27页 =0.95 ； 83 8； =9.6 mm 书：玻璃板面跨中弯曲系数 按边长比b=277=0.7 ,查玻璃幕墙工程技术规范 a 2.977 表 5.4.1 得:书=0.0742 a w：玻璃产生的应力 E :玻璃的弹性模量 0.72 X105 N/mm 2 q b4 E t4 2.139 10 20774 72000 9.64 =65 n :玻璃的应力折减系数 由B =65 ,查表有n =0.77北京庄胜广场外装修工

9、程设计计算书 （单元体幕墙） 第 13页共 27页 2 6 ： ： q b a w= 厂 t2 3 2 6 0.0742 2.139 10 2077 9.62 =34.3 N/mm 2 34.3 N/mm 2 fg =84.0 N/mm 2 玻璃的强度满足 3. 玻璃的挠度计算 校核依据：U U= =29.7 mm 100 q玻璃 K:作用在玻璃上的荷载标准值 （KN/m 2） f ：玻璃挠度系数 按边长比B二遊=0.7，查建筑结构静力计算手册 a 2.973 得 f =0.00727 D:玻璃的刚度 0.77 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 14页共 27页 E “3

10、D = E 1 121 -0.22 =72000 汉 9.63 =121 -0.22 =5.53 X106 N mm .4 qK b E t4 3 4 1.475 10 2077 72000 9.64 =45 n :玻璃的应力折减系数 由B =45 ,查表有n =0.84 U :玻璃的挠度 4 f qK b U = D -3 4 =0.00727 勺.475 汉 10 汉 2077 5.53 06 =28.4 mm 0.84 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 15页共 27页 DU=U a =28.4 -2973 =V丄 105 100 钢化中空玻璃的强度和挠度满足规范要求

11、。 4. 玻璃温度应力 校核依据 :（X max X =84 N/mm 2 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： X t1 = 1 . 3 E : : T - -c a E:玻璃的弹性模量,72 X103 N/mm 2 a :玻璃的线膨胀系数，1.0 X10-5 T :年温度变化差，80 C c:玻璃边缘至边框距离，取5mm 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 16页共 27页 d:施工偏差，可取:3mm ,按5.4.3选用 a:玻璃计算边长， 2977 mm 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： 05 3 a t1

12、 = 72 103 1.0 10，80 2977 =-112 N/mm 2 计算值为负，表示温差挤压应力取为零。 玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求。 5. 玻璃最大面积 Azd：玻璃的允许最大面积（m2） qK：荷载标准值,1.475 KN/m 2 t仁中空玻璃中外片玻璃的厚度 ：8.0 mm 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 17页共 27页 t2:中空玻璃中内片玻璃的厚度 ：8.0 mm a 2：玻璃种类调整系数，0.66 A:计算校核处玻璃板块面积，6.183 m 2 2 12 ti ；川1 p 2 _ 0.66 “ 8 8、3、 珂 （8 ）1（：） 1.4

13、75 4 8 =21.5 m 2 A = 6.183 m 2 Azd= 21.5 m 2 玻璃面积可以满足使用要求。 五、单元体立柱的计算 单元体立柱采用铝合金型材，与 H型钢柱连接用钢角码 连接，受力可看作是简支梁，承受水平组合均布荷载和自重 荷载，计算简图及受力形式如下图所示，其中立柱高度 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 18页共 27页 H=2227 mm , B=3127mm。北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 19页共 27页 1.荷载计算 水平组合面荷载标准值 qK=1.475 KN/m 2 水平组合面荷载设计值 q=2.051 KN/m 2

14、 单元体自重面荷载标准值 GAK=0.5 KN/m 2 水平组合线荷载标准值 QK= q K XBII 盘柱在水平荷載作用下 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 20页共 27页 = 1.475 X3.127 =4.612 KN/m 水平组合线荷载设计值 Q= q XB =2.051 X3.127 =6.413 KN/m 单元体自重线荷载标准值 GK= G AK XB =0.5 X3.127 =1.564 KN/m 单元体自重线荷载设计值 G= 1.2 G K =1.2 X1.564北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 21页共 27页 =1.876 KN/m

15、 2.选用铝合金立柱型材的截面特性如下 J0J9.b66g 207B 1913 X: 恨QB药 Y： T2T逐阴启阳了 X: 0.0300 Y： orooo Mem再 inFftjn: 1H116.5498 Y: I674597.b771 Product of infer+j.i. XY: 12r9Z86*4 Fodii of g/fatp-jf1： X: ：-：.2 Y： 23.4720 Pfbcipl rarnerts un x-v 诽代咄。阻 mb叫卜 certrert I: 6651060 along .0159 0.9999 J: 9320056.722 along -C.999 0

16、,0159 铝立柱对 X轴的惯性矩： lx =9318117 mm 4 铝立柱对 丫轴的惯性矩： IY =1674598 mm 4 铝立柱的 X轴最大抗弯矩： WX =101284 mm3 铝立柱的丫轴最大抗弯矩： WY =33310 mm3 型材截面积 REGIONS -in ； ”皿-I 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 22页共 27页 A=3039 mm 型材计算校核处壁厚：t=4.0 mm北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 23页共 27页 塑性发展系数：Y =1.05 3. 结构的强度校核 校核依据：N 也 fa=85.5 N/mm 2（拉弯构

17、件） A /W 立柱在水平荷载作用下的弯矩（按均布荷载计算） 2 M= （Q xCoS9 + G xSin9 ）x H2 - 8 =（6.413 x 0.988 +1.876 x 0.156） x 2.2272 8 =4.109 KN m 立柱在自重荷载作用下的压力标准值（拉弯构件） N1K= G AK XB XH =0.500 X3.127 X2.227 =3.482 KN 立柱在自重荷载作用下的压力设计值 N1=1.2 XN1K =1.2 X3.482 =4.178 KN 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 24页共 27页 立柱在水平荷载作用下的压力标准值 N2K=Q

18、xsin9 BXH =6.413 X0.156 X3.127 X2.227 =6.967 KN 立柱在水平荷载作用下的压力设计值 N2 = 1.2 XN2K =1.2 X6.967 =8.360 KN 立柱在荷载作用下的压力设计值 N=N1+N2 =4.178+8.360北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 25页共 27页 =12.538 KN 立柱荷载最大弯应力 N M CF + A W 12.538 103 4.109 106 = - + - 3039 1.05 101284 =42.8 N/mm 2 fa=85.5 N/mm 2 立柱强度满足设计要求。 4. 结构的挠度

19、校核 H :立柱的计算长度 2227 mm QK :立柱所受的线荷载标准值 4 .1 5(QK Cos9 GK Sin9)H 384EIX 4 5 (4.612 0.988 1.564 0.156) 2227 校核依据： 5QKH 384EIx U= H 180 E:铝型材的弹性模量 0.7 X105 N/mm 2 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 26页共 27页 384 汉 0.7汇105 汉 9318117 =2.35 mm 最大挠度：U = 2.35 mm 签=124 mm （荷载标准值下） 五、单元体横梁的计算 横梁垂直方向承受整个单元体的自重荷载，受力形式为 均

20、布线荷载；水平方向承受单兀体风荷载和地震荷载的组合 值的一半，受力形式为梯形线荷载。其中 B=3127mm , H=2227mm形式如下 E 1. 荷载计算 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 27页共 27页 （1）水平荷载线分布标准值 Q K=q K XH/2 = 1.475 X2.227/2 =1.642 KN/m 水平荷载线分布设计值 Q= q XH/2 =2.051 X2.227/2 =2.284 KN/m (2) 自重荷载线分布标准值 GK=GAK XH =0.5 X2.227 =1.114 KN/m 自重荷载线分布设计值 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元

21、体幕墙） 第 28页共 27页 G=1.2 XG K北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 29页共 27页 =1.2 X1.114 =1.336 KN/m 2. 铝合金横梁的截面特性 1 / F / 7 / 7 . 一 x = - 扫血 - r. Fl lllKr 1： 1J1C.960B F _nir lir： tn：c 呛门 102 2215 Y. 竺討 VI.-97S tn. 扯 O.OtXXJ Y: O.OOM Mi r e n in Y W ：；十 - 卜讪22 S52S Y： 50350 横梁对 X轴的惯性矩： lx =1235919 mm 4 横梁对 丫轴的惯性矩

22、： IY =6322981 mm 4 横梁的 X轴最大抗弯矩： Wx =38865 mm3 横梁的 丫轴最大抗弯矩： WY =61869 mm3 型材截面积： A=2344 mm 2 塑性发展系数： Y =1.05 3. 结构的强度校核北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 30页共 27页 (1)自重荷载作用下的弯矩(均布线荷载) 2 1.336 3.127 =1.633 m (2)水平荷载作用下的弯矩(梯形荷载) 2 My=(34a2) 24 _ 2.284 3.127 ,1.114 2 = 3-4( - ) 24 IL 3.127 =2.319 m (3) 横梁弯曲应力 6

23、 6 1.633 10 2.319 10 = 1.05 38865 1.05 61869 =40.1+35.7 =75.8 N/mm 2Mx= GB MX M Y 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 31页共 27页 75.8 N/mm 2v fg =85.5 N/mm 2 横梁的强度符合设计要求。 4. 结构的挠度校核 校核依据卩v ,且v 20mm。 180 (1) 计算自重荷载作用下的挠度(按均布荷载) 4 5GKB x 384EI 4 二 51.114X3127 384 70000 1235919 =16.0 mm (2) 计算水平荷载作用下的挠度(按梯形荷载) 4

24、I QB .25 _ 2 丄小 4. y ( 5 - 2 ) 240EI 8 4 _ 1.642 汇 3127 25 .114 .114 4X = ( 5( ) 2( ) 240 70000 6322981 8 3.127 3.127 =3.8 mm 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 32页共 27页 (3 )横梁的最大挠度 =、16.02 3.82 =16.4 mm 3127 =17.4 mm 180 横梁的挠度满足设计要求。 六、H形结构钢的设计计算 型钢两端铰接，承受垂直方向上的自重，水平方向上的 风荷载、地震荷载。每个单元分格布置一个，计算简图如下： 1. 荷载计算

25、 H型钢承受的集中荷载设计值 F1=q XB XH xCos9 G XB XH xSin9 =2.051 X3.127 X2.227 X0.988+0.6 X3.127 X2.227 X 0.156 =14.76 KN 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 33页共 27页 F2= q XB XH xSin 9 G XB XH XCos9 =2.051 X3.127 X2.227 XO.156+0.6 X3.127 X2.227 X 0.988 =6.356 KN H型钢承受的集中荷载标准值 Fi=q KXB XH xCos9 G KX3 XH xSin9 =1.475 X3.

26、127 X2.227 X0.988+0.5 X3.127 X2.227 X 0.156 =10.69 KN F2= q K XB XH X5in 9 G K XB XH XCos9 =1.475 X3.127 X2.227 X0.156+0.5 X3.127 X2.227 X 0.988 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 34页共 27页 =5.04 KN 2、 受力计算 H型钢承受的最大弯矩（n=4） MX= - F-i L 8 =-14.76 7.383 8 =54.5 KN m H型钢承受的最大轴力 N=n F2 =4 X6.356 =25.424 KN 北京庄胜广场

27、外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 35页共 27页 3、 型材的截面特性北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 36页共 27页 4 1(： q : .1 X: -75.CQQr 一 75,DC.nC Y; -12SdOOOO 12&OOOQ X： 0.0000 ： 0,(X)OQ X;二1-佯j.fj” -v diiEctioTS dxiut 匸Ernoid： r 茨詞引3刃3 qlorq .OOOO -1.0MC： 71 J.f J . j ihr g 1. .二 Q.30CG 钢柱对 X轴的惯性矩： lx =51336333 mm 4 钢柱对 丫轴的惯性矩：

28、 IY =5634813 mm 4 钢柱的 X轴最大抗弯矩： Wx =410690 mm3 钢柱的 丫轴最大抗弯矩： WY =75131 mm3 3 6 25.424 10 54.5 10 4840 1.05 410690 =131.6 N/mm 2 N=8.305 KN 螺栓1设计满足要求。 2. 螺栓2，立柱与钢角码连接采用奥氏体 3个A2-70M8不 锈钢螺栓，M6螺栓的有效直径 Do=6.918mm , M8螺栓的抗 剪应力 fv =245 N/mm 2。 N=8.305 KN 单个M8螺栓的抗剪力 2 二 6.9182 4 =9209 N245 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单

29、元体幕墙） 第 41页共 27页 需要螺栓个数 =8305 9209 =0.9 （个） 根据构造要求取n=2 （个） 立柱局部承压能力（立柱局部壁厚 4mm） NC = n d t fy =3 X8 X4 X120 =11.52 KN N=8.305 KN 螺栓2设计满足要求。 3. 螺栓3，单元体钢角码与转接件用 1个奥氏体A2-70M20 不锈钢螺栓连接，M20螺栓的有效直径 Do=17.835mm , M20 n= N N cbr 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 42页共 27页 螺栓的抗剪应力fv =245 N/mm 2。北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体

30、幕墙） 第 43页共 27页 N=下厂卩22 =14.762 6.3562 =16.07 KN M20螺栓的抗剪力 2 D0 Ncbr = - fV 4 2 _ 二 17.835 “ = 245 4 =61.207 KN N=16.07 KN 需要螺栓个数 =16.07 61.207 =0.3 （个） 采用1个M20螺栓连接即可满足要求 n= N N cbr 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 44页共 27页 采用Q235耐侯钢，转接件局部承压能力（局部壁厚 10mm） NC = n d t fy =1 X20 X10 X295 =59 KN N=16.07 KN 钢转接件

31、及螺栓设计满足要求。 4. 钢转接件与工字钢龙骨的连接， 采用2个奥氏体A2-70M16 螺栓，M16螺栓的有效直径 Do=14.3765mm , M16螺栓的抗 拉应力fs=320 N/mm 2，抗剪强度fv =245 N/mm 2，于钢龙骨 方向的荷载 N2=3.178KN，与钢龙骨距离为 d1=183mm，形 心到钢转接件边缘的距离为 d2=40mm ;垂直于钢龙骨方向的 荷载N1=7.38KN， 通过转接件形心。M16螺栓的有效截面积 Ao=155.3mm。 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 45页共 27页 单个螺栓承受如下荷载 剪力 N4=0.5 N2 =1.5

32、89 KN 由剪力产生的弯矩 M=N 3 X0+N 2 xd =0+1.589 X183 X0 =0.291 KN m 由弯矩产生的拉力 拉力 N5=M/d2 =0.291/0.040 =7.275 KN 负风压产生的拉力 -3 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 46页共 27页 N3=0.5 N 1 =3.69 KN北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 47页共 27页 =3.69X 103 +7.275X 103 155.3 =70.6 N/mm 2 螺栓同时承受拉力和剪力，应满足设计承载力条件 螺栓设计满足要求 剪应力 1.589 103 155.3

33、=10.2 N/mm 2 拉应力 a t= N3 N5 A 心2 （防=0.30 16.07 KN 1个M36钢棒和8mm厚耳板均满足强度要求。 6. 单元体幕墙支座与埋件焊接计算 支座采用8mm厚耳板与锚板焊接，耳板采用双系点， 采用250 X150 xiOmm 厚钢板。 设计最大水平剪力 V=0.5 X4 Xq XB XH =0.5 X4 X2.051 X3.127 X2.227 =28.566 KN 锚板 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 52页共 27页 设计最大垂直拉力 N=0.5 X4 X1.2 XGAK XB XH =0.5 X4 X1.2 X0.5 X3.1

34、27 X2.227 =8.356 KN 水平剪力产生的弯矩 M=V Xh =28.566 0.105 =3.00 KN -m 焊缝采用Hf=6mm，双面焊接，单条焊缝有效面积 A=0.7 0 X(147-10 ) =575.4 mm 抵抗矩 1 W= 0.7 6 (147 -10)2 6 北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 53页共 27页 =13138.3 mm北京庄胜广场外装修工程设计计算书 （单元体幕墙） 第 54页共 27页 由弯矩产生的应力 4W 6 =3.00 x10 4 13138.3 =57.1 N/mm 2 由拉力产生的应力 4A 3 8.356 10 4 575.4 =3.6 N/mm 2 由剪力产生的应力 3 28.566 10 4 575.4 =12.4 N/mm 2 焊缝右端最危险，由V 4A 北京庄胜广场外装修工程设计计算书