胜利小学玻璃幕墙设计计算书

1、胜利小学教学楼幕墙设计计算书 基本参数：新余地区 幕墙总高:15.6m 设计层高（Hsjcg）:3.9m 分格 BXH:1.134(m)×1.542(m) 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：新余30年一遇十分钟平均最大风压：0.300kN/m2 根据现行建筑结构荷载规范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：15.60m高处风压高度变化系数（按B类区计算）： z=（Z/10）0.32=1.15 Wk=z&

2、#215;z×s×1.1×WO (5.2.2) =2.25×1.15×1.5×1.1×0.300 =1.28kN/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=rw×Wk=1.4×1.28=1.79kN/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：400N/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：1.542m B：

3、玻璃幕墙分格宽：1.134m GK=400×B×H/1000 =400×1.134×1.542/1000 =0.699KN 二、玻璃的选用与校核 本工程选用玻璃种类为：6MM热反射镀膜玻璃 1、玻璃面积： B：玻璃幕墙分格宽;1.134m H: 玻璃幕墙分格高:1.542m A:玻璃板块面积： A=B×H =1.134×1.542 =1.75M2 2、玻璃厚度选取： :风荷载设计值：1.79kN/m2 A:玻璃板块面积：1.75m2 ：玻璃种类调整系数：3.0 试算： =W××10/3/K3 =1.79×

4、1.75×10/3/3.0 =3.48 T=2×(1+C)0.5-2 =2×(1+3.48)0.5-2 =2.23mm 玻璃选取厚度为：6.0mm 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：6.0mm 玻璃的体积密度为：25.6（KN/M3） 按5.2.1采用 GAK=25.6×t/1000 =25.6×6.0/1000 =0.154KN/m2 4、玻璃的强度计算： 校核依据：fg=42.000 q:玻璃所受组合荷载： a:玻璃短边边长：1.134m b:玻璃长边边长：1.542m t:玻璃厚度

5、：6.0mm w:玻璃板面跨中弯曲系数，按边长比a/b查表5.4.1得0.076 w:玻璃所受应力： 采用Sw组合： q=W=1.79 w=6××q×a2×1000/t2 =6×0.076×1.79×1.1342×1000/6.02 =25.71N/mm2 25.71N/mm2fg=42.000N/mm2 玻璃的强度满足 5、玻璃温度应力计算： 校核依据：max=19.500N/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：0.72×105N/mm

6、2 at:玻璃的线膨胀系数：1.0×10-5 T:年温度变化差：80.000 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：1.494m 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： tl=E(at×T-(2c-d)/b/1000) =0.72×T-72×(2×5-3)/b =0.72×80.000-72×(2×5-3)/1.494 =-279.75kN/m2 计算值为负，挤压应力取为零 0.000N/mm2<19.500N/mm2 玻璃边

7、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 JGJ 102-96表5.4.4-1得1.000 2:窗帘系数：按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96表5.4.4-2得1.1 3：玻璃面积系数：按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96表5.4.4-3得1.058 4：边缘温度系数：按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96表5.4.4-4得0.400 a:玻璃线胀系数：1.0×10-5 IO:日照量：3027.600(KJ/M2h) to:室外温度-10.000 t1:室内温度35.000 Tc:单片玻

8、璃中心温度（依据JGJ113-97附录B计算）： ao:玻璃的吸收率：0.180 Tc=0.012×I0×a0+0.65×t0+0.35×tl =0.012×3027.600×0.180+0.65×-10.000+0.35×35.000 =12.290 Ts:玻璃边缘部分温度（依据JGJ113-97附录B计算） Ts=(0.65×t0+0.35×tl) =(0.65×-10.000+0.35×35.000) =5.750 t:玻璃中央与边缘部分温度差： t=Tc-Ts =6.

9、540 玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力：  t2=0.74×E×a×1×2×3×4×(Tc-Ts) =0.74×0.72×105×1.0×10-5×1×2×3×4×t =1.622N/mm2 玻璃中央与边缘有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：1.28KN/m2 t:玻璃厚度：6.0mm al:玻璃种类调整系数：3.0 A:计算校核处玻璃板块面积

10、：1.75m2 Azd=0.3×al×(t+t2/4)/WK =0.3×3.000×(6.0+6.02/4)/1.28 =10.55m2 A=1.75m2Azd=10.55m2 可以满足使用要求 三、幕墙杆件计算： 幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算： 1.选料 (1)风荷载线分布最大荷载集度设计值（矩形分布） qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值（KN/m） rw:风荷载作用效应的分项系数：1.4 wk:风荷载标准值：1.28KN/m2 B:幕墙分格宽：1.134m qw=1.4×WK×B =1.4×1.28×

11、1.134 =2.03kN/m (2)立柱弯矩： Mw:风荷载作用下立柱弯矩（KN/m） qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值：2.03（KN/m） Hsjcg:立柱计算跨度：3.9m Mw=qw×Hsjcg2/8 =2.03×3.92/8 =3.86KN/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 组合 M=Mw =3.86KN (3)W:立柱抗弯矩预选值（cm3） W=M×103/1.05/84.2 =3.86×103/1.05/84.2 =43.66cm3 qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值（KN/m） qwk

12、=WK×B =1.28×1.134 =1.45KN/m (4)11,12:立柱惯性矩预选值（cm4） 11=900×qwk×Hsjcg3/384/0.7 =900×1.45×3.93/384/0.7 =287.99cm4 12=5000×qwk×Hsjcg4/384/0.7/20 =5000×1.45×3.94/384/0.7/20 =311.99cm4 选定立柱惯性矩应大于：311.99cm4 2、选用立柱型材的截面特性： 选用系列：150 选用型材号：150101 铝型材强度设计值：84.2

13、00N/mm2 铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2 X轴惯性矩：IX=363.69cm4 Y轴惯性矩：IY=99.12 cm4 X轴抵抗矩：Wx=46.64cm3 Y轴抵抗矩：Wy=30.97cm3 型材截面积：A=11.75cm2 型材计算校核处壁厚：t=3.0mm 型材截面面积矩：Ss=33.58cm3 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/Wfa=84.200N/mm2（拉弯构件） （5.5.3） B:幕墙分格宽：1.134m GAK:幕墙自重：400N/m2 幕墙自重线荷载： GK=400×Wfg/1000 =400

14、15;1.134/1000 =0.45KN/m NK:立柱受力： NK=GK×Hsjcg =0.45×3.9 =1.76KN N:立柱5受力设计值： rG:结构自重分项系数：1.2 N=1.2×NK =1.2×1.76 =2.1KN :立柱计算强度（N/mm2）(立柱为拉弯构件) N：立柱受力设计值：2.1kN A：立柱型材截面积：11.75cm2 m：立柱弯矩：3.86kN.m Wx：立柱截面抗弯矩：46.64cm2 r：塑性发展系数：1.05 =N×10/A+M×103/1.05/Wx =2.1×10/11.75+3.8

15、6×103/1.05/46.64 =80.61N/mm2 80.61N/mm2fa=84.200N/mm2 立柱强度可以满足 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=5×1.28×3.94×1000/384/0.7/Ix=15.15 立柱最大挠度Umax为：15.15mm20mm Du:立柱挠度与立柱计算跨度比值： Hsjcg:立柱计算跨度：3.90m Du=U/Hsjcg/1000 =15.15/3.9/1000 =0.00391/180 挠度可以满足要求 5、立柱

16、抗剪计算： 校核依据：T maxT=48.900N/mm2 （1）Qwk:风荷载作用下剪力标准值（kN） Qwk=Wk×Hsjcg×B/2 =1.28×3.9×1.134/2 =2.83kN （2）QW:风荷载作用下剪力设计值（KN） QW=1.4×QWK =1.4×2.83 =3.96kN (5)Q:立柱所受剪力（kN） 采用Qw组合 Q=Qw =3.96 =3.96kN (6)立柱剪应力： r：立柱剪应力 Ss:立柱型材截面面积矩：33.58cm3 Ix:立柱型材截面惯性矩：363.69cm4 I：立柱壁厚：3.0mm T=Q&#

17、215;Ss×100/IX/T =3.96×33.58×100/363.69/3.0 =12.19N/mm2 12.19N/mm248.900N/mm2 立柱抗剪强度可以满足 6、选用横梁型材的截面特性： 选用型材号：1102 铝型材强度设计值：84.200N/mm2 铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2 X轴惯性矩：Ix=32.02cm4 Y轴惯性矩：IY=31.66cm4 X轴抵抗矩：Wx1=9.23cm3X轴抵抗矩：Wx2=9.23cm3，Y轴抵抗矩，Wy1=9.89cm3 Y轴抵抗矩：WY2=9.89cm3 型材截面积：A=4.73cm2 型

18、材计算校核处壁厚：T=3.0mm 型材截面面积矩：Ss=8.525cm3塑性发展系数:=1.05 7、幕墙横梁的强度计算： 校核依据：mx/Wx+my/Wyfa=84.200N/mm2 (5.5.2) （1）横梁在自重作用下的弯矩（kN.m） H:幕墙分格高：1.542m GAK：横梁自重：300N/m2 Gk：横梁自重荷载线分布均布荷载集度标准值（kN/m） Gk=300×H/1000 =300×1.542/1000 =0.46kN/m G:横梁自重荷载线分布均布荷载集度设计值（kN/m） G=1.2×Gk =1.2×0.46 =0.55N/m Mx:

19、横梁在自重荷载作用下的弯矩（kN.m） Mx=G×B2/8 =0.55×1.1342/8 =0.088kN.m（2）横梁在风荷载作用下的弯矩（kN.m） 风荷载线分布最大荷载集度标准值（三角形分布） qwk=Wk xB =1.28×1.134 =1.45N/m 风荷载线分布最大荷载集度设计值 qw=1.4×qwk =1.4×1.45 =2.03kN/m Myw:横梁在风荷载作用下的弯矩（kN.m） Myw=qw×B2/12 =2.03×1.1342/12=0.22kN.m（4）横梁强度： ：横梁计算强度（N/mm2） 采用S

20、G+Sw组合 Wx1:X轴抵抗矩：9.23cm3 Wy2:y轴抵抗矩：9.89cm3 :塑性发展系数：1.05 =(Mx/Wx1+Myw/Wy2)×103/1.05 =30.27N/mm2 30.27mm2fa=84.200N/mm2 横梁正应力强度可以满足 8、幕墙横梁的抗剪强度计算： 校核依据：maxT=18.900N/mm (1)Qwk:风荷载作用下横梁剪力标准值（KN） Wk:风荷载标准值：1.28kN/m2 B:幕墙分格宽：1.134m 风荷载线分布呈三角形分布时： Qwk=Wk×B2/4 =1.28×1.1342/4 =0.41kN(2)Qw;风荷载作

21、用下横梁剪力设计值（KN） Qw=1.4×Qwk =1.4×0.41 =0.574kN (5)Q：横梁所受剪力： 采用Qw组合 Q=Qw =0.574 (6)T:横梁剪应力 Ss：横梁型材截面面积矩：8.525cm3 Iy:横梁型材截面惯性矩：31.66cm4 T:横梁壁厚：3.0mm T=Q×Ss×100/Iy/t =0.574×8.525×100/31.66/3.0 =5.28N/mm2 5.15N/mm248.900N/mm2 横梁抗剪强度可以满足 9、幕墙横梁的刚度计算 校核依据：UmaxU=20mm且UmaxL/180 横梁

22、承受呈三角形分布线荷载作用时的最大荷载集度： qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值（KN/m） qwk=wk×B =1.28×1.134 =1.45KN/m 水平方向由风荷载产生的弯曲 UI=qwk×Wfg4×1000/0.7/Iy/120 =0.9mm 自重作用产生的弯曲： U2=5×Gk×Wfg4×1000/384/0.7/Ix =0.44mm 综合产生的弯曲为： U=（U12+U22）0,5 =1.01mm<=20mm Du=U/wfg/1000 =1.01/1.134/1000 =0.00091/180 挠度

23、可以满足要求四、连接件计算 1、横梁与立柱间连结（1）横向节点（横梁与角码） N1：连接部位受总剪力： 采用Sw组合 N1=Qw×1000 =0.574×1000 =574.0N 普通螺栓连接的抗剪强度计算值：130N/mm2 Nv:剪切面数：1 D1：螺栓公称直径：6.000mm D0：螺栓有效直径：5.060mm Nvbh:螺栓受剪承载能力计算： Nvbh=1×3.14×D02×130/4 =1×3.14×5.0602×130/4 =2612.847N Numl:螺栓个数 Numl=Nl/Nvbh =574.0

24、/2612.847 =0.22 取2个 Ncb:连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压力计算： T：幕墙横梁壁厚：2.000mm Ncb=D1×T×120×numl =6.000×2.000×120×2.000 =2880.0N 2880.0N574.0N，强度可以满足。 （2）竖向节点（角码与立柱） Gk:横梁自重线荷载（N/m） Gk=300×H =300×1.542 =462.6N/m 横梁自重线荷载设计值（N/m） G=1.2×Gk =1.2×462.6 =555.12N/m N2:自重荷线（N

25、）： N2=G×B/2 =555.12×1.134/2 =314.75N N:连接处组合荷载： 采用SG+Sw N=(N12+N22)0.5 =(574.02+314.752)0.5 =654.6N Num2:螺栓个数 Num2=N/Nvbh =0.25 取2个 Ncbj:连接部位铝角码壁抗承压能力计算： Lctl:铝角码壁厚：4.000mm Ncbj=D1×Lctl×120×Num2 =6.000×4.000×120×2.000 =5760.000N 5760.0N654.6N 强度可以满足 2、立挺与主结构连接

26、 Lct2:连接处钢角码壁厚：6.000mm D2:连接螺栓直径：12.000mm D0:连接螺栓直径：10.360mm 采用SG+SW组合 N1wk:连接风荷载总值（N）： N1wk=wk×B×Hsjcg×1000 =1.28×1.134×3.90×1000 =5660.9N 连接处风荷载设计值（N）： N1w=1.4×N1wk =1.4×5660.9 =7925.3N N1:连接处水平总力（N）： NI=N1w=7925.3 N2:连接处自重总值设计值（N）： N2K=400×B×Hsjcg

27、 =400×1.134×3.9 =1494.7N N2:连接处自重总值设计值（N）： N2=1.2×N2K =1.2×1494.7 =1769.04N N:连接处总合力（N）： N=（N12+N22）0.5 =（7925.32+1769.042）0.5 =8120.3N Nvb:螺栓的承载能力： Nv：连接处剪切面数：2 Nvb=2×3.14×D02×130/4 =2×3.14×10.3602×130/4 =21905.971N Numl:立挺与建筑物主结构连接的螺栓个数： Numl=N/Nvb

28、 =8120.3/21905.971 =0.37个 取2个 Ncbl:立挺型材壁抗承压能力（N）： D2：连接螺栓直径：12.000mm Nv:连接处剪切面数：4 T：立挺壁厚：3.000mm Ncbl=D2×2×120×1×Numl =12.000×2×120×3.000×2.000 =17280.000N 17280.000N8120.3 强度可以满足 Ncbg:钢角码型材重抗承压能力（N）： Ncbg=D2×2×267×D2×Numl =12.000×2

29、15;267×6.000×2.000 =76896.000N 76896.000N8120.3N 强度可以满足 五、靠墙预埋件总截面面积计算 本工程预埋件受拉力和剪力 v：剪力设计值： V=N2 =1769.04N N：法向力设计值： N=N1 =7925.3N M：弯矩设计值（N.mm）： C2：螺孔中心与错板边缘距离：50mm M=V×c2 =1769.04×50.000 =88452N.mm Numl：错筋根数：4根 锚筋层数：2层 Kr：锚筋层数影响系数：1.000 关于混凝土：混凝土标号C25 混凝土强度设计值：fc=12.5N/mm2 按现行

30、国家标准混凝土结构设计规范GB.110采用。 选用二级锚筋 锚筋强度设计值：fy=300.000N/mm2 d：钢筋直径：12.000mm av:钢筋受剪承载力系数： av=（4-0.08×d）×(fc/fy)0.5 (5.7.10-5) =(4-0.08×12.000)×(12.5/300.000)0.5 =0.62 t:锚板厚度：8.000mm ab:锚板弯曲变形折减系数： ab=0.6+0.25×t/d (5.7.10 6) =0.6+0.25×8.000/12.000 =0.767 Z：外层钢筋中心线距离：210.000mm

31、As：锚筋实际总截面积： As=Numl×3.14×d2/4 =4.000×3.14×d2/4 =452.16m2 锚筋总截面积计算值： Asl=(V/Kv/0.8/kb+M/0.3/kt/kb/Z)/fy (5.7.10-1) =16.26mm2 As2=(N/0.8/kb+M/0.4/kt/kb/Z)/fy (5.7.10-2) =43.82mm2 16.26mm2452.16mm2 43.82mm2452.16mm2 4根12.000锚筋可以满足要求 A：锚板面积：60000.00mm2 0.5fcA=450000.000N N=7925.3N0.

32、5fcA 锚板尺寸可以满足要求 六、幕墙预埋件焊缝计算 Hf:焊缝厚度6.000 L:焊缝长度100.000 m:弯矩引起的应力 m=6×M/(2×he×1w2×1.22) =5.18N/mm2 n:法向力引起的应力 n=N/(2×he×1w×1.22) =7.73N/mm2 t:剪应力 t=V/(2×Hf×1w) =2.11N/mm2 :总应力 =（m+n）2+t20.5 =13.08 13.08N/mm2160N/mm2 焊缝强度可以满足七、幕墙玻璃板块结构胶计算： 本工程选用结构胶类型为：DC525

33、 1、按风荷载和自重效应，计算结构硅酮密封胶的宽度： Cs1：风载荷作用下结构胶粘结宽度（mm） WK：风荷载标准值：1.28kN/m2 a:矩形分格短边长度：1.134m fl:结构胶的短期强度允许值：0.14N/mm2 按5.6.3条规定采用 Csl=WK×a/2/0.14 (5.6.4-1) =1.28×1.134/2/0.14 =5.18mm 取6mm (2)自重效应胶缝宽度的计算： Cs2:自重效应胶缝宽度（mm） B：幕墙分格宽：1.134m H：幕墙分格高：1.542m T：玻璃厚度：6mm F2：结构胶的长期强度允许值：0.007N/mm2 按5.6.3条规

34、定采用 Cs2=H×B×t×25.6/(H+B)/2/7 (5.6.4-2) =7.17mm 取10mm （3）结构硅酮密封胶的最大计算宽度：10mm 2、结构硅酮密封胶粘接厚度的计算： ts:结构胶的粘结厚度：mm ：结构硅酮密封胶的变位承受能力：12.5% T：年温差：80.0 Us：玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量：mm 铝型材线膨胀系数；al=2.35×105 玻璃线膨胀系数：a2=1×105 Us=b×t×(2.35-1)/100 =1.500×80.000×(2.35-1)/100

35、 =1.62mm Ts=Us/×(2+)0.5 (5.6.5) =1.62/0.125×(2+0.125)0.5 =3.14mm 3、胶缝推荐宽度为：10mm 4、胶缝推荐厚度为：6mm 5、胶缝强度验算 胶缝选定宽度为：10mm 胶缝选定厚度为：6mm （1）短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力： WK：风荷载标准值：1.28kN/m2 B:幕墙分格宽：1.134m Cs：结构胶粘结宽度：10.000mm 1=wk×B×0.5/Cs =1.28×1.134×0.5/10.000 =0.07N/mm2 (2)短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力： H：幕墙分格高：1.542m T：玻璃厚度：6mm 2=12.8×H×B×t/Cs/(B+H)/1000 =0.005N/mm2 (3)短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力： =（12+22）0.5 =（0.072+0.0052）0.5 =0.07N/mm20.14N/mm2 结构胶强度可以满足要求 八