幕墙结构计算书(全)

1、外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书第1页，共61页第1页，共61页外滩中信城商业裙房幕墙工程结构计算书设计：校对：审核：批准：沈阳远大铝业工程有限公司2008年12月19日外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书第一章基本资料、设计依据“外滩中信城商业裙房”建施图纸、招标文件和答疑。上海地区气象资料及该工程的基本状况：1）结构设计使用年限为50年；2）工程地面粗糙度为C类，上海地区50年一遇基本风压为0.55KN/m?3）抗震设防烈度为7度，地面加速度为0.15g。技术规范和标准：1）幕墙工程技术规范建筑幕墙JG3035-1996玻璃幕墙工程技术规范JGJ10

2、2-2003点支式玻璃幕墙工程技术规程CECS127：2001点支式玻璃幕墙支承装置JG138-2001建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-20012）建筑及结构设计规范建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006年版）建筑抗震设计规范GB50011-2001钢结构设计规范GB50017-2003冷弯薄壁型钢结构设计规范GB50018-2002建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002混凝土结构设计规范GB50010-2002混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-20043）材料标准结构用不锈

3、钢无缝钢管GB/T14975-2002碳素结构钢GB700铝合金建筑型材基材GB5237.1-2004铝合金建筑型材阳极氧化、着色型材GB5237.2-2004铝及铝合金加工产品的化学成分GB/T3190第2页，共61页外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书第 页，共61页第 页，共61页1.材料强度第3页，共61页紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.1-2000紧固件机械性能螺母粗牙螺纹GB/T3098.2-2000紧固件机械性能自攻螺钉GB/T3098.5-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱GB/T

4、3098.6-2000紧固件机械性能不锈钢螺母GB3098/T.15-2000浮法玻璃GB11614-1999中空玻璃GB11944-2002夹层玻璃GB9962-1999着色玻璃GB/T18701-2002镀膜玻璃第1部分阳光控制镀膜玻璃GB/T18915.1-2002镀膜玻璃第2部分低辐射镀膜玻璃GB/T18915.2-2002幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃GB17841-1999建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃GB15763.22005玻璃幕墙光学性能GB18091-2001建筑用安全玻璃防火玻璃GB15763.1-2001建筑用硅酮结构密封胶GB167762005绝热用岩棉、矿渣棉及其制品

5、GB11835-984）性能检测及验收标准建筑幕墙空气渗透性能检测方法GB/T15226建筑幕墙风压变形性能检测方法GB/T15227建筑幕墙雨水渗透性能检测方法GB/T15228建筑装饰装修工程质量验收规范GB50210-2001钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2002建筑工程施工质量验收统一规范GB50300-2001建筑幕墙物理性能分级GB/T15225建筑幕墙平面内变形性能检测方法GB/T18250玻璃幕墙工程质量检验标准JGJ/T139-2001二、材料力学参数1）玻璃强度设计值fg（N/mm2）表1.1玻璃强度设计值种类厚度（mm）大面强度侧面强度普通玻璃528.019.

6、5浮法玻璃5-1228.019.515-1924.017.02020.014.0钢化玻璃5-1284.058.815-1972.050.42059.041.3单片防火玻璃6-19126.088.22）钢材强度设计值f（N/mm2）s表1.2钢材强度设计值钢材抗拉、抗压和抗弯f抗剪fV端面承压（刨平顶紧）牌号厚度或直径（mm）Q2351621512532516-40205120Q3451631018040016-352951703）铝合金强度设计值f（N/mm2）a表1.3铝合金强度设计值铝合金牌号状态壁厚（mm）强度设计值抗拉、抗压抗剪局部承压6061T4不区分85.549.6133.0T6不

7、区分190.5110.5199.06063T5不区分85.549.6120.0T6不区分140.081.2161.0第 #页，共61页第 页，共61页外滩；中信城商业裙房幕墙工程设计计算书B6063AT510116.667.6141.5T610140.081.2163.02.材料的弹性模量E(N/mm2)表1.4材料的弹性模量材料E材料E玻璃0.72xl05钢材2.06x105铝合金0.70 x1053.材料的泊松比v表1.5材料的泊松比材料v材料v玻璃0.20钢材0.30铝合金0.33材料的重力密度Y(kN/m3)g表1.6材料的重力密度材料Y材料Y玻璃g25.6钢材g78.5铝合金28.0

8、材料的线膨胀系数(1/oC)表1.7材料的线膨胀系数材料线膨胀系数材料线膨胀系数钢材1.20 x10-5玻璃(0.801.00)x10-5铝合金2.35x10-5外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书第 页，共61页第 页，共61页三、荷载组合原则仅列出荷载组合原则及分项系数，具体组合分别见面板与支承结构的计算。基本组合1）由可变荷载效应控制的组合S二丫S+丫S+工丫屮SGGKQ1Q1KQiCiQiK式中：i2永久荷载的分项系数，当其效应对结构不利时，应取1.2；当其效应对结构G有利时，应取1.0；第i个可变荷载的分项系数，其中Y|为可变荷载Q的分项系数，一般

9、情况QiQ11下取1.4；对标准值大于4.0kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载应取为1.3；S按永久荷载标准值G计算的荷载效应值；GKKS按可变荷载标准值Q计算的荷载效应值，其中S为诸可变荷载效应中起QiKiKQ1K控制作用者；n参与组合的可变荷载数；屮一可变荷载Q的组合值系数，各可变荷载的组合值系数见表1.8：Cii表1.8基本组合中可变荷载的组合值系数可变何载组合值系数风何载0.6雪荷载0.7屋面活何载0.7屋面积灰荷载一般情况0.9邻近高炉1.0楼面活荷载藏书库、档案库、贮藏室、电梯机房等0.9其他0.7吊车何载硬钩吊车及工作级别A8的软钩吊车0.95其他软钩吊车0.72）由永久荷载效

10、应控制的组合S二丫S+YS+工丫屮SGGKQ1Q1KQiCiQiK式中：丫为永久荷载的分项系数，当其效应对结构不利时，应取1.35；当其效应对结G构有利时，应取1.0；其他项次的规定同（1）。3）包含地震作用的组合S二丫S+YS+丫S+屮丫SGGEEHEHKEVEVKWWWK式中：重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2,当重力荷载效应对构件承载能GE力有利时，不应大于1.0；，Y分别为水平、竖向地震作用分项系数：其值见表1.9；EHEV表1.9地震作用分项系数地震作用YEHYEV仅计算水平地震作用1.30仅计算竖向地震作用01.3同时计算水平与竖向地震作用1.30.5Y风荷载分项系数，应米用1

11、.4；WS重力荷载代表值的效应，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标GE准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数见表1.10；表1.10重力荷载代表值中各可变荷载组合值系数可变何载组合值系数雪荷载0.5屋面积灰荷载0.5屋面活何载不计入按实际情况计算的楼面活荷载1.0按等效均布荷载计算的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其他民用建筑0.5吊车悬吊物重力硬钩吊车0.3软钩吊车不计入S、S分别为水平和竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系EHkEVk数或调整系数；S风荷载标准值的效应；wk屮一风荷载组合值系数，一般结构取0.0,风荷载起控制作用的高层建筑应采用w0.2。注：对非

12、地震组合，荷载效应组合要乘以结构重要性系数丫，其值见表1.11：0表1.11结构重要性系数Y01建筑结构Y最小值0安全等级为一级、设计使用年限为100年及以上1.1安全等级为二级、设计使用年限为50年1.0安全等级为三级、设计使用年限为5年0.9对地震组合，荷载效应组合要除以承载力抗震调整系数丫，其值见表1.12（钢结RE构）：表1.12承载力抗震调整系数结构构件YRE结构构件YRE柱、梁0.75节点板件、连接螺栓0.85支撑0.80连接焊缝0.90标准组合S二S+S+才屮SGKQ1KCiQiK式中各符号意义同上。匸2第二章幕墙结构计算1明框玻璃幕墙计算书一、玻璃的计算幕墙采用8mm的浮法玻璃

13、+8mm的浮法玻璃+8mm的钢化玻璃的中空夹胶玻璃,选取标高20m处为计算部位，玻璃分格高度H=6m,玻璃分格宽度B=0.7m。玻璃强度计算风荷载标准值为W=B口口WkgZs1zo=1.921X2X0.836X0.55=1.767KN/m2水平分布地震作用标准值为q=Bayt10-3Ekemax玻=5X0.08X25.6X24X10-3=0.246KN/m2先按中空玻璃计算，荷载按下式分配作用在夹层玻璃上的荷载按下式计算：W=1.1XWX(t3+t3)/(t3+t3+t3)=1.296KN/m2TOC o 1-5 h zk12k12123q=Ba丫(t+t)10-3=0.164KN/m2Ek1

14、2emax玻12作用在单片玻璃上的荷载按下式计算:W=WXt3/(t3+t3+t3)=0.589KN/m2k3k3123q=Ba丫t10-3=0.082KN/m2Ek3emax玻3按夹层玻璃计算，荷载按下式分配作用在第一片玻璃上的荷载按下式计算：W=WXt3/(t3+t3)=0.648KN/m2k1k12112q=qXt3/(t3+t3)=0.082KN/m2Ek1Ek12112作用在第二片玻璃上的荷载按下式计算：W=WXt3/(t3+t3)=0.648KN/m2k2k12212q=qXt3/(t3+t3)=0.082KN/m2Ek2Ek12212风荷载作用下应力标准值按下式分别在三个单片玻璃

15、上计算o=6n血Wa2/12wk1k式中：。一风荷载作用下的应力标准值，(N/mmJ；wka矩形玻璃板材短边边长，(mm)；t玻璃的厚度，(mm)；V弯曲系数，按a/b的值查表n折减系数，按9查表=(W+0.5q)a4/(Et4)k1Ek11=(0.648+0.5X0.082)X10-3X7004/(0.72X105X84)=0.56查表取n=11=(W+0.5q)a4/(Et4)k2Ek22=(0.648+0.5X0.082)X10-3X7004/(0.72X105X84)=0.56查表取n=12=(W+0.5q)a4/(Et4)k3Ek33=(0.589+0.5X0.082)X10-3X7

16、004/(0.72X105X84)=0.51查表取n=13贝9o=6n血Wa2/12wk111k11=6X1X0.124X0.648X10-3X7002/82=3.69N/mm2o=6n血Wa2/12wk221k22=6X1X0.124X0.648X10-3X7002/82=3.69N/mm2o=6n血Wa2/12wk331k33=6X1X0.124X0.589X10-3X7002/82=3.36N/mm2地震作用下应力标准值按下式分别在三个单片玻璃上计算o=6n血qa2/12Ek1Ek式中：o地震作用下的应力标准值，(N/mm2)；Ekn取风荷载作用下应力计算时的值贝Uo=6n血qa2/12

17、TOC o 1-5 h zEk111Ek11=6X1X0.124X0.082X10-3X7002/82=0.47N/mm2o=6n血qa2/12Ek221Ek22=6X1X0.124X0.082X10-3X7002/82=0.47N/mm2o=6n血qa2/12Ek331Ek33=6X1X0.124X0.082X10-3X7002/82=0.47N/mm2玻璃的应力组合设计值按下式分别在三个单片玻璃上计算0=t*Y0+丫0wwwkeeEk贝卩0=片丫0+丫0wwwk1eeEk1=1.0X1.4X3.69+0.5X1.3X0.47=5.47N/mm2f=28N/mm2a0=片丫0+丫0wwwk2

18、eeEk2=1.0X1.4X3.69+0.5X1.3X0.47=5.47N/mm2f=28N/mm2a0=片丫0+丫0wwwk3eeEk3=1.0X1.4X3.36+0.5X1.3X0.47=5.01N/mm2f=84N/mm2a所以玻璃强度满足要求。玻璃挠度计算风荷载标准值为W=1.767KN/m2k玻璃跨中最大挠度为=n血Wa4/D2k式中：口一玻璃跨中最大挠度mmV跨中最大挠度系数，由a/b查表2a玻璃短边长(mm)b玻璃长边长(mm)玻璃板的弯曲刚度D=E乜/(12(1v2)=0.72X105X113/(12(10.22)=8318750Nmm式中：v泊松比，取v=0.2E玻璃弹性模量

19、，取0.72X105N/mm2t玻璃等效厚度(mm)t=0.95X(t3+t3+t3)1/31239=Wa4/Et4k=1.767X10-3X7004/(0.72X105X114)=0.4查表取n=1则玻璃的挠度=n血Wa4/D2k=1X0.013X1.767X10-3X7004/8318750=0.7mm口/a=1/10001/60所以玻璃挠度满足要求。二、竖框的设计计算幕墙竖框的设计计算幕墙中的危险部位位于20米处，竖框承担的分格宽B=0.7m,竖框采用双跨梁计算模型，计算层间高6m,短跨长0.5m。所选用竖框型材的截面特性如下：I对x轴方向的惯性矩=382.07cm4xI对y轴方向的惯性

20、矩=65.29cm4yW对x轴方向的抵抗矩=45.28cm3xW对y轴方向的抵抗矩=21.76cm3yA截面面积=1322mm20力学模型图如下：mg双跨梁计算简圏1)荷载计算风荷载标准值的计算W=BpWkgZsizo=1.921X2X0.836X0.55=1.767KN/m2y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为q=BaG/AEyemax式中：q作用于幕墙平面外水平分布地震作用(KN/m2)；EyG幕墙构件的重量(KN)；A幕墙构件的面积血)；a水平地震影响系数最大值，取0.08；maxB动力放大系数，取5。e其中：G=LXBXtXYX1.1玻=6X0.7X24X25.6X1.1/1000=

21、2.839KNTOC o 1-5 h z式中：L计算层间高m；B分格宽m；t玻璃厚度m；Y玻璃的密度，取25.6KN/m3玻A=LXB=6X0.7=4.2m2则q=BaG/AEyemax=5X0.08X2.839/4.2=0.27KN/m2x轴方向(幕墙平面内)的地震作用q=3aG/LExemax=5X0.08X2.839/6=0.189KN/m刚度计算：在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用为q=WXB=1.767X0.7刚度k=1.237KN/m按双跨梁计算，竖框产生的挠度为：f=(l/24EI)qX44RXs+L2X(4R-qL)刚度c1c刚度1式中：L长跨长1RC点支座反力cX到C点距

22、离R=(1/L)(qL2)/2-(qL3+qL3)/8(L+L)c1刚度1刚度1刚度212=(1/5.5)X(1.237X5.52)/2-(1.237X5.53+1.237X0.53)/8(5.5+0.5)=2.621597KN当f取最大值时，一阶导数f=0时，解一元三次方程，求得X=2.379m0竖框的最大挠度f为：maxf=(1/24EI)qX4-4RX3+L2X(4R-qL)X108max刚度0c010c刚度1(1/24X70000X382.07)X1.237X2.3794-4X2.621597X2.3793+5.52X2.379X(4X2.621597-1.237X5.5)X108=2

23、5.467mm竖框的许用挠度f=5.5X1000/180=30.556mmf=25.467mmf=30.556mmmax所以竖框刚度满足要求3)强度计算强度荷载组合如下q=1.4XlXW+1.3X0.5XqkEy=1.4X1X1.767+1.3X0.5X0.27=2.649KN/m2竖框所受线荷载为q=qXB=2.649X0.7强度=1.854KN/m则：按双跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为M=q(L3+L3)/8XL强度12=1.854X(0.53+5.53)/(8X6)=6.431KNm竖框所受轴向拉力为N=1.2XG=3.407KN竖框承载力应满足下式要求(本工程设计的竖框不承压，为只拉

24、构件)N/A+M/(YW)Wf0a式中：N竖框拉力设计值(KN)；M竖框弯矩设计值(KNm)；A竖框净截面面积(mm2)；0W在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(cm3)；Y塑性发展系数，取1.05；f竖框材料的强度设计值，取140N/mm2。a贝VN/A+M/(YW)0=103X3.407/1322+103X6.431/(1.05X45.28)=137.841N/mm2f=140N/mm2a所以竖框强度满足要求三、玻璃幕墙横框设计计算横框受两个方向力的作用，一个是重力作用，另一个是垂直于玻璃表面的风荷载和地震作用。横框长B=0.7米，承担重力方向分格高H1=3米，上下分格平均高H2=3米。所选用横

25、框型材的截面特性如下：Ix对x轴方向的惯性矩=35.48cm4Iy对y轴方向的惯性矩=88.26cm4Wx对x轴方向的抵抗矩=11.69cm3Wy对y轴方向的抵抗矩=15.43cm3Sx对x轴方向的面积距=7.23cm3Sy对y轴方向的面积距=11.74cm3荷载计算横框受重力作用时横框所承受的重力线荷载标准值为：qxk=Y玻tH1X1.1=25.6X24X3X1.1/1000=2.028KN/m式中：Y玻玻璃的密度，取25.6KN/m3t玻璃的总厚度m；H1自重方向分格高度m；横框所承受的重力线荷载设计值为：qx=1.2Xqxk=2.434KN/m横框受风荷载和地震作用时：Wk=BgZ口s1

26、口zWo=1.921X2X0.836X0.55=1.767KN/m2qEy=BeamaxG/A=5X0.08X1.419/2.1=0.27KN/m2式中：qEy作用于幕墙平面外水平分布地震作用(KN/m2)；G幕墙分格构件的重量(KN)；A幕墙分格面积(m2)；amax水平地震影响系数最大值，取0.08；Be动力放大系数，取5。其中G=HXBXtXY玻X1.1=3X0.7X24X25.6X1.1/1000=1.419KNA=HXB=3X0.7=2.1m2荷载组合值为qyk=WkXB=1.767X0.7=1.237KN/mqy=(1.0X1.4XWk+0.5X1.3XqEy)XB=(1X1.4X

27、1.767+0.5X1.3X0.27)X0.7=1.855KN/m刚度计算横框的许用挠度为f=B/180=700/180=3.9mm则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为Iymin=5XqxkXB4/384Ef=5X2.028X0.74X108/(384X70000X3.9)=2.322cm4WIy=88.26cm4Ixmin=qykXB4/120Ef=1.237X0.74X108/(120X70000X3.9)=0.907cm4WIx=35.48cm4式中：B玻璃分格宽度m；E弹性模量N/mm2强度计算横框最大弯矩按下式计算My=qxXB2/8=2.434X0.72/8=0.149KNmMx

28、=qyXB2/12=1.855X0.72/12=0.076KNm横框的抗弯承载力应满足下式要求Mx/yWx+My/yWyWfa贝UMx/YWx+My/YWy=103X0.076/(1.05X11.69)+103X0.149/(1.05X15.43)=15.388N/mm2Wfa=85.5N/mm2横框的抗剪承载力应满足下式要求VyXSx/(IxXtx)WfvVxXSy/(IyXty)Wfv式中：Vx、Vy横梁水平方向、竖直方向的剪力设计值(N)；Sx、Sy横梁截面绕X轴、Y轴的面积矩(cm3);tx、ty横梁截面垂直于Y、X方向的腹板截面总宽度(mm)；fv型材抗剪强度设计值(N/mm2);V

29、x=1000XqxXB/2=851.9NVy=1000XqyXB/4=324.625N贝，VyXSx/(10XIxXtx)=324.625X7.23/(10X35.48X5)=1.323Wfv=49.6N/mm2则，VxXSy/(10XIyXty)=851.9X11.74/(10X88.26X5)=2.266Wfv=49.6N/mm2所以横框刚度和强度满足要求。四、幕墙连接计算20米高度处为幕墙的危险部位。竖框与建筑物连接竖框受力模式为双跨梁，计算层间高L=6m，短跨长L1=0.5m，分格宽B=0.7m，分格高H=6m。采用2个M12螺栓连接，每个螺栓的有效截面积A0=84.3mm2。一个竖框

30、所承受的重量标准值为Gk=Y玻XtXBXLX1.1式中：t为玻璃总厚度(mm)B为分格宽度(m)L为计算层间高(m)Y为玻璃的密度(25.6KN/m3)Gk=25.6X0.024X0.7X6X1.1=2.839KN一个竖框单元所受的风荷载标准值为Nwk=WkXBX(L13+L23)/8L1L2+0.5L)=1.767X0.7X(0.535.53)/8X0.5X5.50.5X6)=13.072KN一个竖框单元所受的水平地震作用为NEk=Beamax(GkB/LB)X(L13+L23)/8L1L2+0.5L)=5X0.08X(2.839X0.7/6X0.7)X(0.53+5.53)/8X0.5X5

31、.5+0.5X6)=2KN组合设计值为V=(1.4Nwk+1.3X0.5NEk)2+(1.2Gk)2)0.5=(1.4X13.072+1.3X0.5X2)2+(1.2X2.839)2)0.5=19.895KN则最大组合剪应力Tmax=V/A=103X19.895/2X84.3=118.001N/mm2WT】=245N/mm2所以竖框与建筑物连接螺栓满足要求。竖框壁局部承压能力验算竖框壁局部承压能力为：NBc=dt总fBc=12X12X161X10-3=23.184KN其中：t总一一型材承压壁的总厚度d螺栓直径fBc铝型材承压强度设计值螺栓所受的剪力设计值为V=19.895KNWNBc=23.1

32、84KN，所以局部承压能力满足要求。横框与竖框连接计算横框所受的重力标准值为Gk=Y玻XtXBXHX1.1式中：t玻璃总厚度(mm)Y玻玻璃的密度(25.6KN/m3)Gk=25.6X0.024X0.7X6Xl.l=2.839KN横框所受的水平地震作用标准值为NEk=BeamaxG=5X0.08X2.839=1.136KN横框所受的风力标准值为Nwk=WkBB/2=1.767X0.7X0.72=0.433KN竖框与角片连接选用4个GB845-ST4.8,每个紧固钉受荷面积为A钉=16.76mm2紧固钉所受剪应力T=(1.4Nwk+1.3X0.5NEk)2+(1.2Gk)2)0.5/2X4A钉=

33、1000X(1.4X0.4331.3X0.5X1.136)2(1.2X2.839)2)0.5/(2X4X16.76)=27.3N/mm2WT】=130N/mm2角片与横框连接选用2个GB845-ST4.8,每个紧固钉受荷面积为A钉=16.76mm2紧固钉所受剪应力：T=(1.4Nwk+1.3X0.5NEk)/2X2XA钉=1000X(1.4X0.433+1.3X0.5X1.136)/(2X2X16.76)=20.1N/mm2WT】=130N/mm2所以横竖框连接强度满足要求。连接计算20米高度处为幕墙的危险部位。竖框与建筑物连接竖框受力模式为双跨梁，计算层间高L=6m，短跨长L1=0.5m，分

34、格宽B=0.7m，分格高H=6m。采用2个M12螺栓连接，每个螺栓的有效截面积A0=84.3mm2。一个竖框所承受的重量标准值为Gk=Y玻XtXBXLX1.1式中：t为玻璃总厚度(mm)B为分格宽度(m)L为计算层间高(m)Y为玻璃的密度(25.6KN/m3)Gk=25.6X0.024X0.7X6Xl.l=2.839KN一个竖框单元所受的风荷载标准值为Nwk=WkXBX(L13+L23)/8LlL2+0.5L)=1.767X0.7X(0.53+5.53)/8X0.5X5.5+0.5X6)=13.072KN一个竖框单元所受的水平地震作用为NEk=Beamax(GkB/LB)X(L13+L23)/

35、8L1L2+0.5L)=5X0.08X(2.839X0.7/6X0.7)X(0.53+5.53)/8X0.5X5.5+0.5X6)=2KN组合设计值为V=(1.4Nwk+1.3X0.5NEk)2+(1.2Gk)2)0.5=(1.4X13.072+1.3X0.5X2)2+(1.2X2.839)2)0.5=19.895KN则最大组合剪应力Tmax=V/A=103X19.8952X84.3=118.001N/mm2WT】=245N/mm2所以竖框与建筑物连接螺栓满足要求。竖框壁局部承压能力验算竖框壁局部承压能力为：NBc=dt总fBc=12X12X161X10-3=23.184KN其中：t总一一型材

36、承压壁的总厚度d螺栓直径fBc铝型材承压强度设计值螺栓所受的剪力设计值为V=19.895KNWNBc=23.184KN，所以局部承压能力满足要求。横框与竖框连接计算横框所受的重力标准值为Gk=Y玻XtXBXHX1.1式中：t玻璃总厚度(mm)Y玻玻璃的密度(25.6KN/m3)Gk=25.6X0.024X0.7X6X1.1=2.839KN横框所受的水平地震作用标准值为NEk=BeamaxG=5X0.08X2.839=1.136KN第 #页，共61页第 页，共61页外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书横框所受的风力标准值为Nwk=WkBB/2=1.767X0.7X0.7/2=0.433KN竖框与

37、角片连接选用4个GB845-ST4.8,每个紧固钉受荷面积为A钉=16.76mm2紧固钉所受剪应力T=(1.4Nwk+1.3X0.5NEk)2+(1.2Gk)2)0.5/2X4A钉=1000X(1.4X0.4331.3X0.5X1.136)2(1.2X2.839)2)0.5/(2X4X16.76)=27.3N/mm2WT】=130N/mm2角片与横框连接选用2个GB845-ST4.8,每个紧固钉受荷面积为A钉=16.76mm2紧固钉所受剪应力：T=(1.4Nwk+1.3X0.5NEk)/2X2XA钉=1000X(1.4X0.433+1.3X0.5X1.136)/(2X2X16.76)=20.1

38、N/mm2WT】=130N/mm2所以横竖框连接强度满足要求。五、玻璃幕墙焊缝设计计算钢角码与预埋件间采用三边围焊连接，每个水平焊缝长度为Lh=60mm,竖向焊缝长度为Lv=100mm,焊脚尺寸hf=6mm,钢角码厚度t二6mm。焊缝所受的内力设计值如下：竖框所受的水平线荷载设计值为：q=(1.0X1.4XWk+0.5X1.3XqEk)XB=(1X1.4X1.767+0.5X1.3X0.27)X0.7=1.855KN/m则每个钢角码焊缝所受的内力为：剪力V=1.2tY玻1.1BL/2=1.2X24X25.6X1.1X0.7X6/2=1703.5N轴力N=qXL/2=1.855X6X103/2=

39、5565N式中：Y玻玻璃的密度，取25.6KN/m3t玻璃的总厚度mm；焊缝计算焊缝计算厚度为：he=0.7hf=0.7X6=4.2mm根据规范对围焊在计算时需在端点减去hf,则实际计算焊缝的宽度为：b0=b-hf=60-6=54,钢角码及焊缝所围成的区域如下图所示：外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书第 页，共61页第 页，共61页竖框与钢角码连接螺栓距焊缝形心点距离为：e=800mmef=b0-b02/(2b0+h)+hf=54-542/(2X54+100)+6=45.981mm焊缝所围区域的几何特性为：焊缝总面积A=heX(h+2b0)=4.2X(10

40、0+2X54)=873.6mm2对形心点的惯性矩和极惯性矩为：Ix=h3he/12+b0h2he/2=1003X4.2/12+54X1002X4.2/2=1484000mm4Iy=2he(ef-hf)3+(b-ef)3/3+hhe(b-ef)2=2X4.2X(45.981-6)3+(60-45.981)3/3+100X4.2X(60-45.981)2=269202.9mm4Ip=Ix+Iy=1484000+269202.9=1753203mm4把与竖框连接螺栓点部位所受的反力移到形心点，则形心点所受内力为：N=5565V=1703.5形心点的弯距为：Mx=Ve=1703.5X800=13628

41、00NmmMy=Nef=5565X45.981=255884.3NmmMz=Vef=1703.5X45.981=78328.63Nmm根据分析认为焊缝最危险点为图中的A、B两点A、B两点到形心点的距离分别为：ra=ef2+(h/2)20.5=45.9812+(100/2)20.5=67.928mmrb=(b-ef)2+(h/2)20.5=(60-45.981)2+(100/2)20.5=51.928mmA点所受正应力和剪应力分别为：o=N/A+Mxh/2/Ix+Myef/Iy=5565/873.6+1362800X100/2/1484000+255884.3X45.981/269202.9=9

42、5.993N/mm2T=Mzra/Ip=78328.63X67.928/1753203=3.035N/mm2B点所受正应力和剪应力分别为：o=N/A+Mxh/2/Ix+My(b-ef)/Iy=5565/873.6+1362800X100/2/1484000+255884.3X(60-45.981)/269202.9=65.612N/mm2t=(Mzrb/Ip)2+V/(hhe)20.5=(78328.63X51.928/1753203)2+1703.5/(100X4.2)20.5=4.673N/mm2这里认为剪力主要由向焊缝承担焊缝所采用的焊条为E43型手工焊条，则角焊缝的抗拉、抗压和抗剪许可

43、强度为160MPa,因此由上计算结果可知，焊缝强度满足要求。钢角码根部计算：钢角码根部截面形状为矩形，矩形截面的宽度为钢角码的厚度t,长度为h。则矩形截面的面积为：A=ht=100X6=600mm2截面的抗弯模量为：Wx=hht/6=100X100X6/6=10000mm3把与竖框连接螺栓点部位所受的反力移到根部，则钢角码根部所受内力为：N=5565NV=1703.5N弯距为：M=Ve=1703.5X800=1362800Nmm则截面所受的抗弯应力和剪应力分别为：o=N/A+M/Wx=5565/600+1362800/10000=145.555N/mm2t=V/A=1703.5/600=2.8

44、39N/mm2钢角码采用材质为Q235，其厚度小于16mm，根据规范其抗弯强度为215Mpa，抗剪强度为125Mpa,因此由上计算结果可知，截面强度满足要求。玻璃幕墙埋件设计计算采用20米标高处的竖框上端埋件做计算。该处层间高L=6米，分格宽B=0.7米。幕墙所在计算单元自重为Gk=Y玻LBtT.1T0-3=25.6X6X0.7X24X1.1X10-3=2.839KN幕墙所受的水平分布地震作用为qEk=BeamaxGk/(LB)=5X0.08X0.676=0.27KN/m2竖框所受的水平线荷载设计值为q=(1.0X1.4XWk0.5X1.3XqEk)XB=(1X1.4X1.7670.5X1.3

45、X0.27)X0.7=1.855KNm一个埋件所受的内力为剪力V=1.2XGk=1.2X2.839X103=3406.8N弯矩M=VXe0=3406.8X800=2725440Nmm其中：e0竖框螺栓到埋件间距mm；轴向拉力N=qXL=1.855X6X103=11130N一个预埋件锚筋的总截面面积As应同时满足下式：As三V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyZAs三N/0.8abfy+M/0.4arabfyZ式中，ar钢筋层数影响系数，本计算取1z最上排与最下排锚筋间距(mm)av钢筋受剪承载力系数(当av大于0.7时，取av等于0.7)ab锚板弯曲变形折减系数av=(

46、4.00.08d)X(fc/fy)0.5=(4.00.08X12)X(14.3/210)0.5=0.79因为av大于0.7所以这里av取0.7式中，fc砼轴心受压强度设计值(N/mm2)fy锚筋抗拉强度设计值(N/mm2)ab锚板弯曲变形折减系数ab=0.60.25t/d=0.60.25X8/12=0.77式中，t预埋板厚度(mm)d锚筋直径(mm)实际采用的锚筋总截面面积为As=6X(0.25XnX122)=678.6mm2则：V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyZ3406.8/(1X0.7X210)+11130/(0.8X0.77X210)+2725440/(1.3

47、X1X0.77X210X100)=238.9mm2WAs=678.6mm2N/0.8abfyM/0.4arabfyZ=11130/(0.8X0.77X210)+2725440/(0.4X1X0.77X210X100)=507.4mm2WAs=678.6mm2所以，预埋件锚筋总截面积满足承载力。锚筋长度计算：当计算中充分利用锚筋的抗拉强度时，其锚固长度应按下式计算：la=1.1XaX(fy/ft)Xd=1.1X0.16X(210/1.43)X12=310.154mm式中，la受拉钢筋锚固长度mmft混凝土轴心抗拉强度设计值N/mm2d锚筋公称直径mma锚筋外形系数，光圆钢筋取0.16，带肋钢筋取

48、0.141.1按玻璃幕墙工程技术规范c.0.5.2采用2隐框玻璃幕墙计算书一、玻璃的计算幕墙采用8mm的浮法玻璃+8mm的浮法玻璃+8mm的钢化玻璃的中空夹胶玻璃,选取标高14m处为计算部位，玻璃分格高度H=4.4m,玻璃分格宽度B=1.4m。玻璃强度计算风荷载标准值为W=B口口WkgZs1zo=2.009X2X0.74X0.55=1.635KN/m2水平分布地震作用标准值为q=Ba丫t10-3Ekemax玻=5X0.08X25.6X24X10-3=0.246KN/m2先按中空玻璃计算，荷载按下式分配作用在夹层玻璃上的荷载按下式计算：W=1.1XWX(t3+t3)/(t3+t3+t3)=1.1

49、99KN/m2TOC o 1-5 h zk12k12123q=Ba丫(t+t)10-3=0.164KN/m2Ek12emax玻12作用在单片玻璃上的荷载按下式计算:W=WXt3/(t3+t3+t3)=0.545KN/m2k3k3123q=Ba丫t10-3=0.082KN/m2Ek3emax玻3按夹层玻璃计算，荷载按下式分配作用在第一片玻璃上的荷载按下式计算：W=WXt3/(t3+t3)=0.6KN/m2k1k12112q=qXt3/(t3+t3)=0.082KN/m2Ek1Ek12112作用在第二片玻璃上的荷载按下式计算：W=WXt3/(t3+t3)=0.6KN/m2k2k12212q=qXt

50、3/(t3+t3)=0.082KN/m2Ek2Ek12212风荷载作用下应力标准值按下式分别在三个单片玻璃上计算o=6n血Wa2/12wk1k式中：。一风荷载作用下的应力标准值，(N/mmJ；wka矩形玻璃板材短边边长，(mm)；t玻璃的厚度，(mm)；V弯曲系数，按a/b的值查表n折减系数，按9查表=(W+0.5q)a4/(Et4)k1Ek11=(0.6+0.5X0.082)X10-3X14004/(0.72X105X84)=8.35查表取n=0.973219=(W+0.5q)a4/(Et4)k2Ek22=(0.6+0.5X0.082)X10-3X14004/(0.72X105X84)=8.

51、35查表取n=0.97322=(W+0.5q)a4/(Et4)k3Ek33=(0.545+0.5X0.082)X10-3X14004/(0.72X105X84)=7.63查表取n=0.9793贝9o=6n血Wa2/12wk111k11=6X0.9732X0.1186X0.6X10-3X14002/82=12.73N/mm2o=6n血Wa2/12wk221k22=6X0.9732X0.1186X0.6X10-3X14002/82=12.73N/mm2o=6n血Wa2/12wk331k33=6X0.979X0.1186X0.545X10-3X14002/82=11.63N/mm2地震作用下应力标准

52、值按下式分别在三个单片玻璃上计算o=6n血qa2/12Ek1Ek式中：o地震作用下的应力标准值，(N/mm2)；Ekn取风荷载作用下应力计算时的值贝Uo=6n血qa2/12TOC o 1-5 h zEk111Ek11=6X0.9732X0.1186X0.082X10-3X14002/82=1.74N/mm2o=6n血qa2/12Ek221Ek22=6X0.9732X0.1186X0.082X10-3X14002/82=1.74N/mm2o=6n血qa2/12Ek331Ek33=6X0.979X0.1186X0.082X10-3X14002/82=1.75N/mm2玻璃的应力组合设计值按下式分别

53、在三个单片玻璃上计算o=t丫o+片丫owwwkeeEk贝Jo=y*o+片y*owwwk1eeEk1=1.0X1.4X12.73+0.5X1.3X1.74=18.95N/mm2f=28N/mm2ao=y*o+片y*owwwk2eeEk2=1.0X1.4X12.73+0.5X1.3X1.74=18.95N/mm2f=28N/mm2ao=y*o+片y*owwwk3eeEk3=1.0X1.4X11.63+0.5X1.3X1.75=17.42N/mm2f=84N/mm2a第 页，共61页第 #页，共61页外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书所以玻璃强度满足要求。玻璃挠度计算风荷载标准值为W=1.635K

54、N/m2k玻璃跨中最大挠度为=n血Wa4/D2k式中：口一玻璃跨中最大挠度mmV跨中最大挠度系数，由a/b查表2a玻璃短边长(mm)b玻璃长边长(mm)玻璃板的弯曲刚度D=E乜/(12(1v2)=0.72X105X113/(12(10.22)=8318750Nmm式中：v泊松比，取v=0.2E玻璃弹性模量，取0.72X105N/mm2t玻璃等效厚度(mm)t=0.95X(t3+t3+t3)1/31239=Wa4/Et4k=1.635X103X14004/(0.72X105X114)=6查表取n=0.992则玻璃的挠度=nVWa4/D2k=0.992X0.0123X1.635X103X14004

55、/8318750=9.2mmu/a=1/1521/60所以玻璃挠度满足要求。二、玻璃幕墙竖框的设计计算幕墙中的危险部位位于14米，计算层间高L=4.4米，竖框承担的分格宽度为B=1.4m。所选用竖框型材的截面特性如下：I对x轴方向的惯性矩=656.35cm4xI对y轴方向的惯性矩=98.7cm4yW对x轴方向的抵抗矩=75.6cm3xW对y轴方向的抵抗矩=32.9cm3yA截面面积=1589mm20力学模型简图如下：外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书外滩中信城商业裙房幕墙工程设计计算书第 页，共61页第 页，共61页=*-.J-:单跨简丫梁计算简图1）荷载计算风荷载标准值的计算W=BpWkg

56、Zsizo=2.009X2X0.74X0.55=1.635KN/m2y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为q=BaG/AEyemax式中：q作用于幕墙平面外水平分布地震作用(KN/m2)；EyG幕墙构件的重量(KN)；A幕墙构件的面积(m2)；a水平地震影响系数最大值，取0.08；maxB动力放大系数，取5。e其中，G=LXBXtXYX1.1玻=4.4X1.4X24X25.6X1.1/1000=4.163KNTOC o 1-5 h z式中：L计算层间高m；B分格宽度m；t玻璃厚度mm；Y玻璃的密度，取25.6KN/m3玻A=LXB=4.4X1.4=6.16m2则q=BaG/AEyemax=5X

57、0.08X4.163/6.16=0.27KN/m2x轴方向(幕墙平面内)的地震作用为q=3aG/LExemax=5X0.08X4.163/4.4=0.378KN/m刚度计算：在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用组合值为q=WXB=1.635X1.4刚度k=2.289KN/m按单跨简支梁计算，竖框产生的挠度按下式计算：f=5qL4/384EI刚度取f=L/180=4400/180=24.4mm由上式可知，竖框所需的最小惯性矩Ixmin为：I=5qL4/384Efxmin刚度=5X2.289X4.44X108/384X70000X24.4=654.0447I=656.35(cm4)x强度计算强度

58、荷载组合如下q=1.4X1XW1.3X0.5XqkEy=1.4X1X1.6351.3X0.5X0.27=2.465KN/m2竖框所受线荷载为q=qXB=2.465X1.4强度=3.451KN/m则按单跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为M=qL2/8=3.451X4.42/8强度=8.351KNm式中：M竖框承受的最大弯矩，KNm；L计算层间高m。竖框所受轴向拉力为N=1.2XG=4.996KN竖框承载力应满足下式要求(本工程设计的竖框不承压，为只拉构件)N/A+M/(YW)Wf0a式中：N竖框所受拉力设计值(KN)；M竖框所受弯矩设计值(KNm)；A竖框净截面面积(mm2)；0W在弯矩作用方向的

59、净截面抵抗矩(cm3)；Y塑性发展系数，取1.05；f竖框材料的强度设计值，取140N/mm2。a贝VN/A+M/(YW)0=103X4.996/1589+103X8.351/(1.05X75.6)=108.347N/mm2f=140N/mm2a所以竖框刚度和强度满足要求三、玻璃幕墙横框设计计算横框受两个方向力的作用，一个是重力作用，另一个是垂直于玻璃表面的风荷载和地震作用。横框长B=1.4米，承担重力方向分格高H=2.2米，上下分格平均高H=2.2米。12所选用横框型材的截面特性如下：I对x轴方向的惯性矩=35.48cm4xI对y轴方向的惯性矩=88.26cm4yW对x轴方向的抵抗矩=11.

60、69cm3xW对y轴方向的抵抗矩=15.43cm3yS对x轴方向的面积距=7.23cm3xS对y轴方向的面积距=11.74cm3y荷载计算横框受重力作用时横框所承受的重力线荷载标准值为：q=YtHX1.1xk玻1=25.6X24X2.2X1.1/1000=1.487KN/m式中：Y玻璃的密度，取25.6KN/m3玻TOC o 1-5 h zt玻璃的总厚度m；H自重方向分格高度m；1横框所承受的重力线荷载设计值为：q=1.2Xq=1.784KN/mxxk横框受风荷载和地震作用时：W=B口口WkgZs1zo=2.009X2X0.74X0.55=1.635KN/m2q=BaG/AEyemax=5X0