点式拉索幕墙

1、北京XX工程点式拉索结构幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 沈阳某某幕墙公司2005年10月4日目录一、计算引用的规范、标准及资料41.幕墙设计规范：42.建筑设计规范：43.铝材规范：54.金属板及石材规范：55.玻璃规范：56.钢材规范：57.胶类及密封材料规范：68.门窗及五金件规范：69.建筑结构静力计算手册 (第二版)710.土建图纸：7二、基本参数71.幕墙所在地区：72.地区粗糙度分类等级：73.抗震烈度：7三、幕墙承受荷载计算71.作用在玻璃上的风荷载标准值计算：72.作用在支撑结构上的风荷载标准值计算：83.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：94.作用效应组合

2、：9四、点式幕墙大面玻璃的计算91.玻璃板块荷载计算：102.玻璃的强度计算：113.玻璃最大挠度校核：11五、桁架受力分析：121.荷载作用计算：122.桁架内力分析：133.预估索、杆件截面积计算：13六、拉索体系的预应力计算：14七、索杆体系桁架强度验算：141.由有效预应力产生的反推力：142.由反推力折算的均布线荷载：143.桁架拉索由水平作用产生的最终计算反推力设计值：144.桁架拉索的拉力设计值：145.索杆件承载力校核：14八、施加预应力计算：151.千斤顶显示值：152.测力扳手力矩：15九、索杆体系桁架挠度验算：161.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：

3、162.承力索终态失高：163.索杆体系桁架挠度：164.索杆体系桁架相对挠度：16北京XX工程·点式拉索结构幕墙设计计算书 沈阳某某幕墙公司点式拉索结构幕墙设计计算书一、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玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT014-2001玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94建筑幕墙空气渗透性能测试方法 GB/T15226-9

4、4建筑幕墙风压变形性能测试方法 GB/T15227-94建筑幕墙雨水渗透性能测试方法 GB/T15228-94建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T18250-2000建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T18575-2001点支式玻璃幕墙支承装置 JG138-2001吊挂式玻璃幕墙支承装置 JG139-20012.建筑设计规范：建筑结构荷载规范 GB50009-2001钢结构设计规范 GB50017-2003冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002高层民用钢结构技术规程 JGJ99-98建筑设计防火规范 GBJ16-87(2001版)高层民用建筑设计防火规范 GB50045-2

5、001建筑物防雷设计规范 GB50057-2000工程抗震术语标准 JGJ/T97-95中国地震烈度表 GB/T17742-1999建筑抗震设计规范 GB50011-2001建筑抗震设防分类标准 GB50223-2004中国地震动参数区划图 GB18306-2000采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002混凝土结构设计规范 GB50010-2002民用建筑热工设计规范 GB50176-93民用建筑隔声设计规范 GBJ118-88建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑装饰工程施工质量验收规范 GB50210-2001建筑

6、钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002钢结构防火涂料 GB14907-2002碳钢焊条 GB/T5117-1995低合金钢焊条 GB/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 YS/T429.1-2000铝幕墙板 氟碳喷漆铝单板 YS/T429.2-2000铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000铝塑复合板用铝带 YS/T432-2000铝合金建筑型材 GB/T5237-2000建筑铝型材 基材 GB/T5237.1-2004建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T5237.2-2004建筑铝型材 电泳涂漆型

7、材 GB/T5237.3-2004建筑铝型材 粉末喷涂型材 GB/T5237.4-2004建筑铝型材 氟碳漆喷涂型材 GB/T5237.5-2004变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-1996铝及铝合金轧制板材 GB/T3880-1997建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-20004.金属板及石材规范：天然花岗石荒料 JC/T204-2001天然大理石荒料 JC/T202-2001天然板石 GB/T18600-2001天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2001天然大理石建筑板材 JC/T79-2001干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC/T887-2001天然饰面石材术语 GB/

8、T13890-92建筑材料放射性核素限量 GB6566-2001铝塑复合板 GB/T17748-1999建筑瓷板装饰工程技术规范 CECS101：98建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-20005.玻璃规范：建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2003普通平板玻璃 GB4871-1995浮法玻璃 GB116141999钢化玻璃 GB/T9963-1998幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB/T17841-1999建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2001中空玻璃 GB/T11944-2002夹层玻璃 GB9962-1999镀膜玻璃 第一部分 阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2

9、002镀膜玻璃 第二部分 低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002热反射玻璃 JC693-1998热弯玻璃 JC/T915-20036.钢材规范：不锈钢棒 GB/T1220-1992不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-1984不锈钢冷扎钢板 GB/T3280-1992不锈钢热扎钢板 GB/T4237-1992不锈钢热扎钢带 GB/T5090冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳素结构钢 GB/T700-1988优质碳素结构钢 GB/T699-1999合金结构钢 GB/T3077-1999不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB/T4239-1991高耐候结构钢 GB/T4171-2000焊接结

10、构用耐候钢 GB/T4172-2000低合金高强度结构钢 GB/T1591-1994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/T13912-19927.胶类及密封材料规范：混凝土接缝用密封胶 JC/T881-2001硅酮建筑密封胶 GB/14683-2003建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2003聚硫建筑密封胶 JC483-1992中空玻璃用弹性密封剂 JC486- 2001幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001石材幕墙接缝

11、用密封胶 JC/T883-2001中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-2003彩色钢板用建筑密封胶 JC/T884-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-98建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-20038.门窗及五金件规范：铝合金门 GB/T8478-2003铝合金窗 GB/T8479-2003建筑外窗抗风压性能分级及检测方法 GB/T7106-2002建筑外窗气密性能分级及检测方法 GB/T7107-2002建筑外窗水密性能分级及检测方法 GB

12、/T7108-2002建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法 GB/T8485-2002铝合金门窗工程设计、施工及验收规范 DBJ15-30-2002建筑外窗采光性能分级及检测方法 GB/T11976-2002地弹簧 GB/T9296-1988平开铝合金窗执手 GB/T9298-1988铝合金窗不锈钢滑撑 GB/T9300-1988铝合金门插销 GB/T9297-1988铝合金窗撑挡 GB/T9299-1988铝合金门窗拉手 GB/T9301-1988铝合金窗锁 GB/T9302-1988铝合金门锁 GB/T9303-1988闭门器 GB/T9305-1988推拉铝合金门窗用滑轮 GB/T9304

13、-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 螺栓、螺钉和螺柱 GB3098.1-2000紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB3098.2-2000紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 GB3098.4-2000紧固件机械性能 自攻螺钉 GB3098.5-2000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/T16823.1-19979.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

14、区粗糙度分类等级： 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，本工程按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)规定，北京地区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g，水平地震影响系数最大值为：max=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

15、：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk=gzzsw0 7.1.1-2GB50009-2001上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：88m； 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: gz=K(1+2f) 其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地: gz=0.92*(1+2f) 其中：f=0.387*(Z/10)-0.12 B类场地: gz=0.89*(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地: gz=0.85*(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22

16、D类场地: gz=0.80*(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地区，88m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85*(1+2*(0.734(Z/10)-0.22)=1.623 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: z=1.379*(Z/10)0.24 当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地: z=(Z/10)0.32 当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地: z=0.616*(Z/10)0.44 当Z>400m时，取Z=400m，当

17、Z<15m时，取Z=15m； D类场地: z=0.318*(Z/10)0.60 当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；对于C类地区，88m高度处风压高度变化系数： z=0.616*(Z/10)0.44=1.604 s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2； w0：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； wk=gzzsw0 =1.623*1.604*1.2*0.00045 =0.001406M

18、Pa 2.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(GB50009-2001)和点支式玻璃幕墙工程技术规范(CECS 127:2001)计算： wK=1.1zzsw0 5.3.6.2 CECS 127:2001上式中： wK：作用在支撑结构上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：88m； z：风振系数，由于索、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: Z15m，z=2 15m<Z25m，z=2.25 25m<Z40m，z=2.45 Z>40m，z=

19、2.7对于本例，88m高度处风振系数取：z=2.7 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: z=1.379*(Z/10)0.24 当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地: z=(Z/10)0.32 当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地: z=0.616*(Z/10)0.44 当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m； D类场地: z=0.318*(Z/10)0.60 当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=3

20、0m；对于C类地区，88m高度处风压高度变化系数： z=0.616*(Z/10)0.44=1.604 s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2； w0：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； wK=1.1zzsw0 =1.1*2.7*1.604*1.2*0.00045 =0.002572MPa 3.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平

21、地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：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=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中： S：作用效应组合的设计值； SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值； Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ1

22、02-2003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：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进行位移及挠度计算时； 重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：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w为1.0； 地震作用的组合系数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：88m； 2：分格尺寸：宽*高=B*H=1500mm*1800mm； 3：支撑点间距：宽度方向*高度方向=B1*H1=1250mm*1550mm； 4：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

23、璃板块荷载计算：(1)玻璃板块自重： GAk：玻璃板块单位面积自重(仅指玻璃)(MPa)； t：玻璃板块厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； GAk=gt =0.0000256*12 =0.000307MPa(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； GAk：玻璃单位面积自重(MPa)； qEAk=EmaxGAk 5.2.5JGJ133-2001 =5.0*0.16*0.000307 =0.000246MPa(3)作用在玻璃上的风荷载及地震作用荷载组合

24、：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.5*1.3qEAk =1.4*0.001406+0.5*1.3*0.000246 =0.002128MPaSw+0.5SE标准值组合： qk=wk+0.5qEAk =0.001406+0.5*0.000246 =0.001529MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 wk=0.001406MPa2.玻璃的强度计算：校核依据：fg ：玻璃的计算参数； ：玻璃的折减系数； qk：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)；

25、E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃厚度(mm)； =qkb4/Et4 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.001529*15504/72000/124 =5.911按系数，查表6.1.2-2JGJ102-2003，=0.993； ：玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； 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； =6mqb2/t2 6.1.2JGJ102-2003 =6*0.1424*0.002128*15502*0.993/122 =30.122MPa

26、 30.122MPafg=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： df=wkb4/Ddf,lim 6.1.3-2JGJ102-2003上面公式中： df：玻璃板挠度计算值(mm)； ：玻璃的挠度折减系数，按照=wkb4/Et4查表，为0.997； ：玻璃挠度系数，取=0.0186； wk：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)； df,lim：许用挠度，取支撑点间玻璃面板长边边长的1/60，为25.833mm；其中： D=Et3/(12(1-2) 6.1.3-1JGJ102-2003上式中：

27、E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃的厚度(mm)； ：玻璃材料泊松比，为0.2； D=Et3/(12(1-2) =72000*123/(12*(1-0.22) =10800000N·mm df=wkb4/D =0.997*0.0186*0.001406*15504/10800000 =13.935mm 13.935mmdf,lim=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：88m； 2：面板分格尺寸：1800mm*1500mm； 3：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

28、，折线形；1.荷载作用计算：(1)水平作用面荷载组合计算： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：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)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.0*0.16*0.0004 =0.00032MPa qEA：水平地震作用荷载设计值(MPa)； qEA=1.3qEAk =1.3*0.00032 =0.000416MPa wK：风荷载标准值(MPa)； qAk：水平作用面荷载标准值组合(MPa

29、)； qAk=wK+0.5*qEAK =0.002572+0.5*0.00032 =0.002732MPa w：风荷载设计值(MPa)； qA：水平作用面荷载设计值组合(MPa)； qA=w+0.5*qEA =1.4*0.002572+0.5*0.000416 =0.003809MPa(2)水平作用线荷载组合计算： qk：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); qk=B*qAk =1800*0.002732 =4.918N/mm q：水平作用线荷载设计值组合(N/mm)； q=B*qA =1800*0.003809 =6.856N/mm2.桁架内力分析：采用

30、“代梁”法对索杆体系桁架进行分析：(1)反推力计算： M0L/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)； M0L/2=q*L2/8 =6.856*80002/8 =54848000N·mm Hx：水平作用产生的反推力(N)； f0：索杆体系桁架始态矢高(mm)； Hx=M0L/2/f0 =54848000/1000 =54848N Hy：自重产生的反推力(N)； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； B：垂直于跨度方向板分格(mm); L：桁架跨度，(mm)； Hy=1.2*Gk/A*B*L =

31、1.2*0.0004*1800*8000 =6912N(2)索、杆件的受拉力计算： Ty：竖向索(自重)拉力(N)； Ty=Hy =6912N Tx:索杆体系桁架拉索由水平作用产生的拉力(N)； Tx=Hx/cos（折线形） =54848/cos14° =56525.351N3.预估索、杆件截面积计算： A0x：预估索杆体系桁架拉索截面面积(mm2)； A0y：预估竖向拉索截面面积(mm2)； x：预估索杆体系桁架拉索强度设计值(MPa)； y：预估竖向拉索强度设计值(MPa)； A0x=Tx/x =56525.351/660 =85.644mm2 A0y=Ty/y =6912/66

32、0 =10.473mm2索杆体系桁架钢拉索选用： 12mm Ax=85.91mm2竖向钢拉索选用： 6mm Ay=21.48mm2六、拉索体系的预应力计算： con: 预应力控制值(MPa)； A：拉索截面面积(mm2)； fptk：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%； con=0.13*fptk/A =0.13*102100/85.91 =154.499MPa另根据P148(8.3.7)/JGJ102-2003的规定，预应力损失可以不做考虑，取有效预应力p0=154.499MPa 。七、索杆体系桁架强度验算：1.由有效预应力产生的反推力： H0x：有效预应力产生

33、的反推力(N)； p0：有效预应力（MPa）； A：索断面面积（mm2）； ：索与板面夹角（度）； H0x=p0*A*cos（折线形） =154.499*85.91*cos14° =12879.142N2.由反推力折算的均布线荷载： q0：由反推力折算的均布线荷载(N/mm)； H0x：由有效预应力产生的反推力(N)； L：桁架跨度(mm)； q0=8H0xf0/L2 =8*12879.142*1000/80002 =1.61N/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)0.5/(HLx+EAL2q02/24/H0x2-H0x)0.5上面是一个三次方程，通过计算机利用“叠代法”求解，结果为： HLx=52783.379N4.桁架拉索的拉力设计值： TLx：水平力承载索的拉力设计值(N)； HLx：水平作用产生的最终反推力设计值（N）； ：索与板面夹角（度）； TLx= HLx/cos（折线形） =527