点式拉杆结构计算书

1、京 XX 大学体育馆 点式拉索结构幕墙 设计计算书设计： 校对： 审核： 批准：沈阳 YY 幕墙项目有限公司二六年三月二十九日一、计算引用的规范、标准及资料 11. 幕墙设计规范： 12. 建筑设计规范： 13. 铝材规范： 24. 金属板及石材规范： 25. 玻璃规范： 26. 钢材规范： 27. 胶类及密封材料规范： 38. 门窗及五金件规范： 39. 建筑结构静力计算手册（第二版 >410. 土建图纸： 4二、基本参数 41. 幕墙所在地区： 42. 地面粗糙度分类等级： 43. 抗震烈度： 4三、幕墙承受荷载计算 41. 作用在玻璃上的风荷载标准值计算： 42. 作用在支撑结构上

2、的风荷载标准值计算： 53. 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： 64. 作用效应组合： 6四、点式幕墙大面玻璃的计算 71. 玻璃板块荷载计算： 72. 玻璃的强度计算： 83. 玻璃最大挠度校核： 8五、桁架受力分析： 91. 荷载作用计算： 92. 桁架内力分析： 103. 预估索、杆件截面积计算： 10六、拉索体系的预应力计算： 11七、索杆体系桁架强度验算： 111. 由有效预应力产生的反推力： 112. 由反推力折算的均布线荷载： 113. 桁架拉索由水平作用产生的最终计算反推力设计值：114. 桁架拉索的拉力设计值： 125. 索杆件承载力校核： 12八、施加预应力计算：

3、121. 千斤顶显示值： 122. 测力扳手力矩： 13九、索杆体系桁架挠度验算： 131.索杆体系桁架拉索由水平作用产生的最终计算反推力标准值：2.承力索终态矢高： 133. 索杆体系桁架挠度： 134. 索杆体系桁架相对挠度： 13点式拉索结构幕墙设计计算书、计算引用的规范、标准及资料 1.幕墙设计规范：建筑幕墙JG3035-1996玻璃幕墙项目技术规范 金属与石材幕墙项目技术规范 点支式玻璃幕墙项目技术规程JGJ102-2003JGJ133-2001CECS127-2001全玻璃幕墙项目技术规程 玻璃幕墙光学性能 建筑幕墙物理性能分级DBJ/CT014-2001GB/T18091-200

4、0GB/T15225-94建筑幕墙空气渗透性能测试方法 建筑幕墙风压变形性能测试方法 建筑幕墙雨水渗透性能测试方法 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 建筑幕墙抗震性能振动台实验方法 点支式玻璃幕墙支承装置 吊挂式玻璃幕墙支承装置GB/T15226-94GB/T15227-94GB/T15228-94GB/T18250-2000GB/T18575-2001JG138-2001JG139-20012.建筑设计规范： 建筑结构荷载规范GB50009-2001钢结构设计规范 冷弯薄壁型钢结构设计规范 高层民用钢结构技术规程 建筑设计防火规范 高层民用建筑设计防火规范 建筑物防雷设计规范 项目抗震术语标准

5、 中国地震烈度表 建筑抗震设计规范 建筑抗震设防分类标准 中国地震动参数区划图 采暖通风与空气调节设计规范 高层建筑混凝土结构技术规程 混凝土结构设计规范 民用建筑热工设计规范 民用建筑隔声设计规范 建筑结构可靠度设计统一标准 建筑装饰项目施工质量验收规范 建筑钢结构焊接技术规程 钢结构防火涂料 碳钢焊条 G 低合金钢焊条GB50017-2003GB50018-2002JGJ99-98GBJ16-87(2001版 >GB50045-2001GB50057-2000JGJ/T97-95GB/T17742-1999GB50011-2001GB50223-2004GB18306-2000GB5

6、0019-2003JGJ3-2002GB50010-2002GB50176-93GBJ118-88GB50068-2001GB50210-2001JGJ81-2002GB14907-2002/T5117-1995GB/T5118-1995铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-20003.铝材规范： 铝幕墙板 板基铝幕墙板 氟碳喷漆铝单板YS/T429.1-2000YS/T429.2-2000铝及铝合金彩色涂层板、带材 铝塑复合板用铝带 铝合金建筑型材 建筑铝型材 基材 建筑铝型材 建筑铝型材 建筑铝型材 建筑铝型材YS/T431-2000YS/T432-2000GB/T523

7、7-2000GB/T5237.1-2004阳极氧化、着色型材 电泳涂漆型材 粉末喷涂型材 氟碳漆喷涂型材变形铝及铝合金化学成份 铝及铝合金轧制板材建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 4. 金 属 板 及 石 材 规 JC/T204-2001 天然大理石荒料 天然板石 天然花岗石建筑板材 天然大理石建筑板材 干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 天然饰面石材术语 建筑材料放射性核素限量 铝塑复合板 建筑瓷板装饰项目技术规范 建筑装饰用微晶玻璃GB/T5237.2-2004GB/T5237.3-2004GB/T5237.4-2004GB/T5237.5-2004GB/T3190-1996GB/T3880-1997JG

8、/T133-2000范：天然花岗石荒料JC/T202-2001GB/T18600-2001GB/T18601-2001JC/T79-2001JC/T887-2001GB/T13890-92GB6566-2001GB/T17748-1999CECS101： 98JC/T872-20005.玻璃规范： 建筑玻璃应用技术规程 普通平板玻璃GB4871-1995浮法玻璃GB11614钢化玻璃GB/T9963-1998JGJ113-20031999幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 建筑用安全玻璃 防火玻璃GB/T17841-1999GB15763.1-2001中空玻璃 夹层玻璃 镀膜玻璃 第一部分 镀膜玻璃

9、第二部分 热反射玻璃 热弯玻璃GB/T11944-2002GB9962-1999 阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002 低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002JC693-1998JC/T915-20036. 钢材规范： 不锈钢棒不锈钢冷加工钢棒GB/T1220-1992GB/T4226-1984不锈钢冷扎钢板 不锈钢热扎钢板 不锈钢热扎钢带 冷拔异形钢管 碳素结构钢GB/T3280-1992GB/T4237-1992GB/T5090GB/T3094-2000GB/T700-1988GB/T699-1999GB/T3077-1999GB/T4239-1991GB/T417

10、1-2000GB/T4172-2000GB/T1591-19947. 胶 类 及 密 封 材 料 规 JC/T881-2001 硅酮建筑密封胶 建筑用硅酮结构密封胶 聚硫建筑密封胶 中空玻璃用弹性密封剂 幕墙玻璃接缝用密封胶 石材幕墙接缝用密封胶 中空玻璃用丁基热熔密封胶 彩色钢板用建筑密封胶 工业用橡胶板 绝热用岩棉、矿棉及其制品 建筑用防霉密封胶 建筑表面用有机硅防水剂 聚氨酯建筑密封胶范：混凝土接缝用密GB/14683-2003GB16776-2003JC483-1992JC486- 2001JC/T882-2001JC/T883-2001JC/T914-2003JC/T884-2001

11、GB/T5574-1994GB/T11835-98JC/T885-2001JC/T902-2002JC/T482-2003封胶优质碳素结构钢 合金结构钢 不锈钢和耐热钢冷扎带钢 高耐候结构钢 焊接结构用耐候钢 低合金高强度结构钢 碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB/T912-1989 碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T3274-1988 结构用无缝钢管 JBJ102 金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-1992件规范：铝合金GB/T8479-2003GB/T7106-2002GB/T7107-2002GB/T7108-2002GB/T8485-200

12、2DBJ15-30-2002GB/T11976-2002门8. 门 窗 及 五 金 GB/T8478-2003 铝合金窗 建筑外窗抗风压性能分级及检测方法 建筑外窗气密性能分级及检测方法 建筑外窗水密性能分级及检测方法 建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法 铝合金门窗项目设计、施工及验收规范 建筑外窗采光性能分级及检测方法地弹簧 平开铝合金窗执手 铝合金窗不锈钢滑撑 铝合金门插销 铝合金窗撑挡 铝合金门窗拉手 铝合金窗锁 铝合金门锁闭门器 推拉铝合金门窗用滑轮GB/T9296-1988GB/T9298-1988GB/T9300-1988GB/T9297-1988GB/T9299-1988GB/T

13、9301-1988GB/T9302-1988GB/T9303-1988GB/T9305-1988GB/T9304-1988紧固件 螺栓和螺钉 GB/T5277十字槽盘头螺钉GB/T818-2000紧固件机械性能 紧固件机械性能 紧固件机械性能 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 螺母 粗牙螺纹 螺母 细牙螺纹 自攻螺钉GB3098.1-2000GB3098.2-2000GB3098.4-2000GB3098.5-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB3098.6-2000紧固件机械性能 不锈钢螺母GB3098.15-2000螺纹紧固件应力截面积和承载面积GB/T16823.1-1997

14、9. 建筑结构静力计算手册(第二版 >10.土建图纸： 二、基本参数 1.幕墙所在地区：北京地区；2. 地面粗糙度分类等级：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001>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； 依照上面分类标准，本项目按 C 类地区考虑。3抗震烈度：按照国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2001、中国地震动参数区划图(GB18306-2000»g定，北京地区地震基本烈度为 8度

15、，地震 动峰值加速度为0.2g，水平地震影响系数最大值为：a ma=0.16。三、幕墙承受荷载计算 1.作用在玻璃上的风荷载标准值计算：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001>#算：w k= 3 gz ii z(1 sW07.1.1-2GB50009-2001上式中：w k：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa>Z ：计算点标高： 100m；3 gz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型 , 按以下公式计算 :3 gz=K(1+21 f>其中 K 为地面粗糙度调整系数，1 f 为脉动系数A类场地:3 gz=0.92X(1+21 f>其中：1f=0

16、.387X(Z/10>-0.12B类场地:3 gz=0.89 X (1+2 1 f >其中：1 f=0.5(Z/10> -0.16C类场地:3 gz=0.85 X (1+2 1 f >其中：-0.221 f=0.734(Z/10> -0.22D类场地:3 gz=0.80 X (1+2 1 f >其中：1 f=1.2248(Z/10> -0.3对于C类地区，100m高度处瞬时风压的阵风系数：-0.223 gz=0.85 X (1+2 X (0.734(Z/10>. >>=1.60191 z：风压高度变化系数；根据不同场地类型 , 按以下

17、公式计算 :类场地:1 z=1.379X (Z/10>0.24当 Z>300m时，取 Z=300m 当 Z<5m时，取 Z=5m类场地:1 z=(Z/10>0.32当 Z>350m时，取 Z=350m 当 Z<10m时，取 Z=10m0.44卩 z=0.616 X (Z/10> .当 Z>400m时，取 Z=400m 当 Z<15m时，取 Z=15m 卩 z=0.318 X (Z/10> 0.60当 Z>450m时，取 Z=450m 当 Z<30m时，取 Z=30m100m高度处风压高度变化系数：0.44C 类场地 :D

18、类场地 :取 Z=15m;取 Z=30m;对于 C 类地区，卩 z=0.616 X (Z/10> 0.44=1.6966 卩s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2 ;w 0 :基本风压值(MPa>根据现行 <<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4( 全国基本风压分布图>中数值采用，按重现期 50 年，北京地区取 0.00045MPa;w k= B gz 1 z 1 sW0=1.6019 X1.6966X1.2X0.00045=0.001468MPa2. 作用在支撑结构上的风荷载标准值计算：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范

19、(GB50009-2001>和点支式玻璃幕墙项目技术规范(CECS 127:2001>计算：w k=1.1 B z i z i sW0536.2 CECS 127:2001上式中：w k：作用在支撑结构上的风荷载标准值(MPa>Z ：计算点标高： 100m;B z：风振系数，因为索、杆结构体系自重轻，自振频率低，在风荷载作用 下容易产生较大的变形和振动，因此在这里用风振系数来计算。 根据不同高度，按以下原则考虑 :z< 15m B z=215m<Z 25m B z=2.2525m<Z< 40m B z=2.45Z>40m，B z=2.7对于本例，

20、100m高度处风振系数取：B z=2.71 z：风压高度变化系数；根据不同场地类型 , 按以下公式计算 :A类场地：i z=1.379 X (Z/10> 0.24当 Z>300m时，取 Z=300m 当 Z<5m时，取 Z=5mB 类场地：i z=(Z/10>0.32取 Z=10m;当 Z>350m时，取 Z=350m 当 Z<10m时，C类场地：i z=0.616 X (Z/10> 0.44 当 Z>400m时，取 Z=400m 当 Z<15m时，D类场地：i z=0.318 X (Z/10> 0.60 当 Z>450m时，取

21、 Z=450m 当 Z<30m时，对于C类地区，100m高度处风压高度变化系数：1z=0.616X(Z/10>0.44=1.69661 s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2 ;w 0 :基本风压值(MPa>根据现行 <<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表 D.4( 全国基本风压分布图>中数值采用 ，按重现期 50 年，北京地区取0.00045MPa;w K=1.1 B z 1 z 1 sW0=1.1 X 2.7 X 1.6966 X 1.2 X 0.00045=0.002721MPa3. 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标

22、准值：qEAk= B e amaG/A5.3.4JGJ102-2003q EAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa>B E：动力放大系数,取5.0 ;a max：水平地震影响系数最大值，取 0.16 ；G k：幕墙构件的重力荷载标准值(N>A ：幕墙构件的面积 (mm2>；4. 作用效应组合： 荷载和作用效应按下式进行组合：S= 丫 gSG汁书 w y wSWk+ 书 e y eSer5.4.1JGJ102-2003上式中：S ：作用效应组合的设计值;S Gk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；S wk、Ser：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标

23、准值；丫 G 丫 w、YE：各效应的分项系数；书w、书E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的 丫 G、丫 w、丫 E 为分项系数，按 、5.4.4JGJ102-2003规定 如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载： y G： 1.2；风 荷 载： y w： 1.4；地震作用： y E： 1.3；进行位移及挠度计算时；重力荷载： y G： 1.0；风 荷 载： y w： 1.0；地震作用：可不考虑其组合；上式中，风荷载的组合系数 书w为1.0 ;地震作用的组合系数书E为0.5 ;四、点式幕墙大面玻璃的计算 基本参数：1 ：计算点标高： 100m；2 :分格尺寸：宽

24、X高=BX H=1500mX 1800mm3 :支撑点间距：宽度方向X高度方向 =BX Hi=1250mm 1550mm4 ：玻璃配置：单片玻璃，钢化玻璃 12mm；5 ：驳接形式：四点驳接；模型简图为：1玻璃板块荷载计算：（1>玻璃板块自重：G Ak：玻璃板块单位面积自重（仅指玻璃>（MPa>t :玻璃板块厚度（mm>Yg：玻璃的体积密度（N/mm>G Ak= 丫 gt=0.0000256 X12=0.000307MPa（2>垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：q EAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（MPa>B E：动力放大系数，取5.0 ;a

25、max：水平地震影响系数最大值，取 0.16 ；G Ak：玻璃单位面积自重（MPa>q eai= B e a maGk5.2.5JGJ133-2001=5.0 X 0.16 X 0.000307=0.000246MPa（3>作用在玻璃上的风荷载及地震作用荷载组合：用于强度计算时，采用 S+0.5Se设计值组合：5.4.1JGJ102-2003q=1.4w k+0.5 X 1.3q EAk=1.4 X 0.001468+0.5 X 1.3 X 0.000246=0.002215MPaSw+0.5Se标准值组合：q k=w+0.5q eai=0.001468+0.5 X 0.00024

26、6=0.001591MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值：5.4.1JGJ102-2003w k=0.001468MPa2玻璃的强度计算：校核依据：（7 < f g0 :玻璃的计算参数；n :玻璃的折减系数；q k：作用在玻璃上的荷载组合标准值(MPa> b :支撑点间玻璃面板长边边长 (mm>；E ：玻璃的弹性模量 (MPa>；t：玻璃厚度 (mm>；9 =qkb4/Et 46.1.2-3JGJ102-2003=0.001591X 15504/72000/12 4=6.151按系数9，查表 6.1.2-2JGJ102-2003 ，n =0.991；c:玻璃在组合

27、荷载作用下的板中最大应力设计值 q ：作用在幕墙玻璃上的荷载组合设计值 (MPa>； b ：支撑点间玻璃面板长边边长 (mm>； t :玻璃厚度(mm>m :玻璃弯矩系数,取m=0.1424;c =6mqbn /t 26.1.2JGJ102-2003=6 X 0.1424X0.002215X15502X 0.991/12 2=31.29MPa31.29MPa < fg=84MPa钢化玻璃 > 玻璃的强度满足要求 !3. 玻璃最大挠度校核: 校核依据:d f = n 卩 w<b4/D < df,lim 6.1.3-2JGJ102-2003 上面公式中:d

28、 f :玻璃板挠度计算值 (mm>；n :玻璃的挠度折减系数，按照9 =wkb4/Et4查表, 卩：玻璃挠度系数，取 卩=0.0186 ;w k：风荷载标准值(MPa>b :支撑点间玻璃面板长边边长 (mm>；D :玻璃的弯曲刚度(N mm>d f,lim :许用挠度，取支撑点间玻璃面板长边边长的 其中:D=Et 3心2(1- u 2>>6.1.3-1JGJ102-2003上式中:E :玻璃的弹性模量 (MPa>；t :玻璃的厚度 (mm>；u :玻璃材料泊松比，为 0.2；D=Et 3/(12(1- u 2>>32=72000 X

29、123/(12 X (1-0.2 2>> =10800000N mm4d f=n 卩 wkb/D=0.995 X 0.0186X 0.001468X15504/10800000 =14.52mm(MPa；为 0.995；1/60 ，为 25.833mm；14.52mm < dfim =25.833mm钢化玻璃 > 玻璃挠度能满足要求 !五、桁架受力分析： 基本参数：1 ：计算点标高： 100m；2 :面板分格尺寸：1800mM 1500mm3 ：桁架跨度： L=8000mm；4 ：初始状态矢高： f0=1000mm；5 ：支撑体系：拉索式结构，折线形；1. 荷载作用计算

30、： (1> 水平作用面荷载组合计算：q EAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 (MPa> B E：动力放大系数,取5.0 ;a max：水平地震影响系数最大值，取 0.16 ；G k：幕墙构件的重力荷载标准值(N>,(含面板和框架>A ：幕墙构件的面积 (mm2>；q eai= B e a maG/A 5.3.4JGJ102-2003=5.0 X 0.16 X 0.0004=0.00032MPaq ea：水平地震作用荷载设计值(MPa>q EA=1.3qEAk=1.3 X 0.00032=0.000416MPaw k：风荷载标准值(MPa>q

31、 Ak：水平作用面荷载标准值组合(MPa>q Ak=wK+0.5X qEAK=0.002721+0.5 X 0.00032=0.002881MPaw ：风荷载设计值 (MPa>q a：水平作用面荷载设计值组合(MPa>q A=w+0.5X qEA=1.4 X0.002721+0.5X0.000416=0.004017MPa(2>水平作用线荷载组合计算：q k：水平作用线荷载标准值组合(N/mm>B ：垂直于跨度方向板分格 (mm>。q k=BX qAk=1800 X 0.002881=5.186N/mmq ：水平作用线荷载设计值组合 (N/mm>q=B

32、 X qA=1800 X0.004017=7.231N/mm2. 桁架内力分析： 采用“代梁”法对索杆体系桁架进行分析：(1>反推力计算：M 0l/2 :“代梁”跨中弯矩(N mm>L ：桁架跨度 (mm>q ：水平作用线荷载设计值组合 (N/mm>02M L/2=qX L/8=7.231X 800078=57848000N mmH x：水平作用产生的反推力（N>f 0：索杆体系桁架始态矢高 （mm>；H x=M0L/2/f 0=57848000/1000=57848NH y：自重产生的反推力（N>G k：幕墙构件的重力荷载标准值（N>,（含面板

33、和框架>B ：垂直于跨度方向板分格 （mm>。L ：桁架跨度， （mm>H y=1.2XGk/AXBXL=1.2 X0.0004X1800X8000=6912N（2>索、杆件的受拉力计算：T y：竖向索（自重拉力（N>；T y=Hy=6912NT x：索杆体系桁架拉索由水平作用产生的拉力（N>T x=H/C0S a <折线形）=57848/cos14°=59617.096N3预估索、杆件截面积计算：A 0x：预估索杆体系桁架拉索截面面积（mm>A 0y：预估竖向拉索截面面积（mm>g:预估索杆体系桁架拉索强度设计值（MPa>

34、（7 y：预估竖向拉索强度设计值（MPa>A 0x=Tx/ 7x=59617.096/6242=95.54mmA 0y=Ty/7y=6912/6242=11.077mm2索杆体系桁架钢拉索选用：2 30mm Ax=483.15mm竖向钢拉索选用：30mm Ay=483.15mrn六、拉索体系的预应力计算:C0n： 预应力控制值 （MPa>；A ：拉索截面面积 （mm2>；f ptk :拉索材料破折力（N> 预应力控制值取材料抗拉强度标准值的13%；7 C0n=0.13 X f ptk /A=0.13X542340/483.15=145.926MPa另根据 P148（8.

35、3.7>/JGJ102-2003 的规定，预应力损失可以不做考虑，取有效 预应力（T po=145.926MPa。七、索杆体系桁架强度验算：1由有效预应力产生的反推力：H Ox：有效预应力产生的反推力 （N>；（T po：有效预应力<MPa ；A ：索断面面积 <mm2）；a :索与板面夹角 <度）；H ox= （T poX AX cos a <折线形）=145.926 X 483.15 X cos14° =68411.985N2由反推力折算的均布线荷载：q °:由反推力折算的均布线荷载（N/mm>H ox：由有效预应力产生的反推力

36、（N>L ：桁架跨度 （mm>；2q o=8Hoxf o/L=8 X 68411.985X 1 ooo/8ooo 2=8.551N/mm3. 桁 架 拉 索 由 水 平 作 用 产 生 的 最 终 计 算 反 推 力 设 计 值 ： HLx=（EAL2q2/24> o.5/（H Lx+EAL2qo2/24/H ox2-Hox>o.5上面是一个三次方程，通过计算机利用“叠代法”求解，结果为：H Lx=57958.963N4桁架拉索的拉力设计值：T lx：水平力承载索的拉力设计值（N>H lx：水平作用产生的最终反推力设计值<N）;a :索与板面夹角 <度）；T Lx= HLx/cos a <折线形）=57958.963