玻璃幕墙设计计算书

1、玻璃幕墙设计计算书1.设计依据:1.1相关国家标准:1.1.1玻璃幕墙工程技术规范(JGJ102-2003)建筑结构荷载规范(GB50009-2001)钢结构设计规范(GB50017-2003)混凝土结构设计规范(GB50010-2002)1.2业主提供的相关资料:1.2.1招标书1.2.2建筑及结构施工图1.2.3其它有关资料2.幕墙材料选择:2.1玻璃选择:2.1.1玻璃类型:单层2.1.2玻璃种类:钢化玻璃2.1.3选用玻璃尺寸:厚度tk=8(mm)k高度hk=3.8(m),宽度bk=1.36(m)kk玻璃短边长度a=1.36(m),长边长度b=3.8(m)玻璃短边三长边二a/b=.35

2、82.1.4选用玻璃的强度设计值:大面强度fgm=84(MPa)gm侧面强度fgb=58.8(MPa)gb2.1.5选用玻璃的相关物理指标:弹性模量:E=72000(MPa)g线胀系数：a=.00001泊松比：v=.2重力密度：Y=25.6(kN/m3)g2.2幕墙龙骨材质选择：铝合金6063-T5铝型材的强度设计值：抗拉、压强度设计值f=85.5(MPa)at抗剪强度设计值f=49.6(MPa)av局部承压强度设计值f=120(MPa)ac铝型材的相关物理指标：弹性模量：E=70000(MPa)a线胀系数：a=.0000235a重力密度：Ya=28(kN/m3)a2.2.3铝合金立柱和横梁的

3、挠度控制：相对挠度：W1/1803.幕墙荷载:荷载标准值：永久荷载标准值：玻璃自重荷载标准值：qgk0=t0 xgY000=.205(kPa)其中:t0为玻璃片总厚度，t0=8(mm)铝框自重荷载标准值：初估qk=O.2xqk0gakgk0q=0.2xq=.041(kPa)gakgk0玻璃与铝框自重荷载标准值:q=q+q=.246(kPa)gkgk0gak风荷载标准值:基本风压:w0=0.75(kPa)(50年一遇)风荷载体形系数：p=1.2s风荷载高度系数:pz=.74z地面粗糙度类别:c类距地面咼度：12(m)阵风系数：0=2.049z结构重要性系数：Y=1风荷载标准值:w=yP卩卩w=1

4、.36(kPa)kzzs0地震作用标准值：抗震设防烈度:7设计基本地震加速度：0.10g地震影响系数最大值：a=.08max地震动力放大系数：0e=5e垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用标准值：q=Paq=.098(kPa)ekemaxgk4.幕墙计算:幕墙类型:隐框幕墙与水平面的夹角：a=90幕墙玻璃计算:幕墙玻璃的支承条件：四边简支玻璃按四边简支板计算玻璃的厚度：t=8(mm)玻璃强度计算：在风荷载标准值作用下,玻璃板中部的应力：按a/b=.358，查得四边简支玻璃板的弯矩系数：m=.1154%=6曲严2=27.21(MPa)在地震作用标准值作用下,玻璃板中部的应力：Oek=6mqeka

5、2/t2=1.96(MPa)考虑玻璃板在外荷载作用下大挠度变形的影响，玻璃板的应力折减系数n:由B=(Wk+0.5qek)a4/(Egt4)=16.3查得玻璃板的应力折减系数:n=.935玻璃板中部的组合应力:=n(屮wYwwk+屮eYeek)=36.81(MPa)f=84(MPa)(满足)gm其中:n:应力折减系数=.935Y:风荷载分项系数=1.4wY：地震作用分项系数=1.3e屮：风荷载组合值系数=1.0w屮：地震作用组合值系数=0.5e4.1.2玻璃刚度计算：玻璃板中部的挠度：u=nwa4)/D=16.2(mm)k玻璃板短边边长的1/60=22.7(mm)(满足)其中：n:挠度折减系数

6、由B=wa4/(Et4)=15.8,查得：n=.937kg卩:四边简支玻璃板的挠度系数由a/b=.358,查得：p=.01189D:玻璃板的刚度D=Et3/12x(1-v2)=3200000(Nmm)g4.2硅酮结构密封胶计算：硅酮结构密封胶粘接宽度计算：结构胶在风荷载或地震作用下的强度设计值：f1=.2(MPa)结构胶在永久荷载作用下的强度设计值：f2=.01(MPa)在风荷载和水平地震作用下，结构胶粘接宽度cs1=(w+0.5qe)a/(2000f1)=6.7(mm)其中：w-风荷载设计值，w=1.4wk=1.9(kPa)kqe-地震作用设计值，qe=1.3qek=.13(kPa)eeek

7、a-玻璃板短边长度，a=1360(mm)在玻璃永久荷载作用下，结构胶粘接宽度cs2=qgab/2000(a+b)f2=12.5(mm)s2g2其中：q-玻璃自重荷载设计值，q=1.2qk0=.25(kPa)gggk0a-玻璃板短边长度，a=1360(mm)b-玻璃板长边长度，b=3800(mm)故结构胶粘接宽度应$12.5(mm)4.2.2硅酮结构密封胶粘接厚度计算：t=u/8(2+8)1/2=13.4(mm)ss其中:u-幕墙玻璃相对于铝框的位移，u=阻=6.91(mm)ssk0-楼层弹性层间位移角限值根据主体结构的结构类型:钢筋混凝土框架得：0=1/550(rad)hk-玻璃面板高度，hk

8、=3800(mm)kk5-硅酮结构密封胶变位承受能力，5=0.125故结构胶粘接厚度应$13.4(mm)4.3幕墙铝合金骨架计算:玻璃幕墙类别:框架式4.3.1幕墙铝合金横梁计算:选用的铝合金型材的代号:155其截面的几何参数如下:截面惯性矩:I=410715(mm4)I=731313(mm4)axay截面抵抗矩:W=9779(mm3)W=1875(mm3)axay截面面积:A=950(mm2)a在荷载标准值作用下,横梁的内力及挠度:.1在风荷载标准值作用下,横梁的内力及挠度:按三角形分布的分布荷载计算,见附图4-1:bk附图4-1线载集度:qwk=2x(wkbk/2)=1.8496(kN/m

9、)跨中最大弯矩:M=qb2/12=.29(kNm)wkwkk跨内最大剪力:V=qb/4=.63(kN)wkwkk跨中最大挠度:u=qb4/(120EI)=1.03(mm)wkwkkaay.2在地震作用标准值作用下,横梁的内力及挠度:按三角形分布的分布荷载计算,见附图4-1:线载集度：qekx=2x(qekbk/2)=.13328(kN/m)跨中最大弯矩:M=qb2/12=.021(kNm)ekekxk跨内最大剪力：V=qb/4=.05(kN)ekekxk跨中最大挠度：u=qb4/(120EI)=.074(mm)ekekxkaay.3在重力荷载标准值作用下,横梁的内力及挠度：玻璃与铝框自重荷载：

10、qgk=.246(kPa)gk按受二集中荷载的简支梁计算,见附图4-2：附图4-2平行于幕墙平面的集中荷载：P=qhbsina/2=.636(kN)gkygkkk其中:hk-玻璃高度，hk=3.8(mm)b-玻璃宽度，b=1.36(mm)ky横梁竖直方向(y轴):跨中最大弯矩:M=Pb=.095(kNm)gkygkyd其中:bd-玻璃垫块至横梁端部的距离，bd=0.15(m)跨内最大剪力:=P=.636(kN)gkygky跨中最大挠度:u=Pab3(3-4a2)/(24EI)=.75(mm)gkygkykaax其中：a=b/b=.11dkbd-玻璃垫块至横梁端部的距离，bd=0.15(m)bk

11、-横梁跨度，bk=1.36(m)kk横梁验算:.1抗剪强度验算:横梁水平方向(x轴)的剪力组合设计值：=屮yV+屮yV=.91(kN)xwwwkeeek横梁竖直方向(y轴)的剪力组合设计值：=yV=.76(kN)yggky其中：Y-永久荷载分项系数，Y=1.2gg-风荷载分项系数，Y=1.4ww-地震作用分项系数，Y=1.3ee屮-风荷载组合值系数，屮=1.0ww屮-地震作用组合值系数，屮=0.5ee验算：V(b2t/8+bbt/4)/(It)yyyxyxaxy=3.5(MPa)f=49.6(MPa)av(满足)其中:bx-横梁截面水平方向宽度，xbx=73(mm)xby-横梁截面竖直方向宽度

12、，yby=70(mm)tx-横梁截面水平腹板厚度，xtx=3(mm)xt-横梁截面竖直腹板厚度，t=3(mm)xyI-截面绕x轴的毛截面惯性矩，I=410715(mm4)axax横梁水平方向(x轴)：V(b2t/8+bbt/4)/(It)xxxxyyayx=2.42(MPa)f=49.6(MPa)(满足)av其中:bx-横梁截面水平方向宽度，bx=73(mm)xxby-横梁截面竖直方向宽度，by=70(mm)yytx-横梁截面水平腹板厚度，tx=3(mm)xxtx-横梁截面竖直腹板厚度，ty=3(mm)xyIay-截面绕y轴的毛截面惯性矩，Iay=731313(mm4).2局部稳定验算:横梁截

13、面水平腹板为双侧加劲部位:横梁截面水平腹板宽度bx=73(mm)x横梁截面水平腹板厚度tx=3(mm)x横梁截面水平腹板宽厚比b/t=24.33W50(满足)xx横梁截面竖直腹板为双侧加劲部位:横梁截面竖直腹板宽度by=70(mm)横梁截面竖直腹板厚度ty=3(mm)横梁截面竖直腹板宽厚比b/t=23.33W50(满足)yy.3刚度验算:在风荷载标准值作用下，横梁的挠度:u=1.03(mm)b/180=7.56(mm)(满足)wkk在重力荷载标准值作用下，横梁的挠度:u=.75(mm)b/180=7.56(mm)(满足)gkyk4.3.2幕墙铝合金立柱计算:选用的铝合金型材的代号:155其截面

14、的几何参数如下:截面惯性矩:Iax=6719438(mm4)Iay=1445269(mm4)axay截面抵抗矩:Wax=86147(mm3)Way=40146(mm3)axay截面面积:A=1927(mm2)a立柱按跨度L=3.8m简支梁计算。在荷载标准值作用下,立柱的内力及挠度:在风荷载标准值作用下,立柱的内力及挠度:按均布荷载计算,立柱计算简图见附图4-3:线载集度:qwk=wkbk=1.85(kN/m)跨中最大弯矩:M=qL2/8=3.34(kNm)wkwk跨中最大挠度:u=5qL4/(384EI)=10.7(mm)wkwkaax.2在地震作用标准值作用下,立柱的内力及挠度:按均布荷载计

15、算,见附图4-3:线载集度:qlek=qekbk=.13(kN/m)跨中最大弯矩:M=qL2/8=.23(kNm)eklek跨中最大挠度:u=5qL4/(384EI)=.8(mm)eklekaax.3在重力荷载标准值作用下,立柱的内力:立柱的承重方式为上端悬挂。重力荷载产生的轴力为拉力。轴力：Ngk二qgkbKLsina=1.27(kN)立柱验算:强度验算：立柱的轴力设计值：N=YgNgk=1.52(kN)立柱的弯矩组合设计值：M=wyM+屮YM=4.83(kN-m)wwwkeeek其中：Y永久荷载分项系数，Y=1.2ggyw-风荷载分项系数，Yw=1.4wwye-地震作用分项系数，Ye=1.

16、3ee屮-风荷载组合值系数，屮=1.0ww屮地震作用组合值系数，屮=0.5ee验算：N/Aa+M/(yWax)aax=54.19(MPa)f=85.5(MPa)(满足)at其中：A-立柱的净截面面积，A=1927(mm2)aaW-截面绕x轴的净截面抵抗矩，W=86147(mm3)axaxY-塑性发展系数，Y=l05fat-型材抗弯强度设计值，fat=85.5(MPa)atat刚度验算:在风荷载标准值作用下，立柱的挠度:uwk=10.7(mm)跨度/180=21.11(mm)(满足)wk5.连接计算:立柱与角码的连接节点见附图5-1、5-2。附图5-1(横剖)附图5-2(竖剖)5.1立柱与角码的

17、连接螺栓的计算:连接螺栓材质:1Cr18Ni9Ti螺栓直径:d=12(mm)5.1.2一个连接螺栓的设计承载力:抗拉承载力设计值:Ntb=14(kN)双剪抗剪承载力设计值:Nvb=21.4(kN)5.1.3连接付的内力:由重力荷载标准值作用:垂直力:F=1.5qbL=1.59(kN)gkgk0k其中:bk-立柱间距(m)kL-立柱长度(m)qk0-幕墙玻璃每平方米重量(kPa)gk01.5-考虑骨架的重量由风荷载标准值作用:水平力:N=wbL=7.03(kN)wkkk由地震作用标准值作用:水平力:N=BaF=.64(kN)ekemaxgk其中：0、a意义同前。emax垂直剪力设计值：=1.2F

18、=1.91(kN)maxgk水平剪力设计值：=1.4N+0.6x1.3xN=10.34(kN)wwkek5.1.4螺栓验算：一个螺栓双剪的抗剪承载力Nvb=21.4(kN)每一楼层有一个支座承受水平力和垂直力每个支座有两个螺栓。支座可按下式验算：单个螺栓所受的合成剪力：=(V2+V2)1/2/2hwmax=5.26(kN)Nvb=21.4(kN)螺栓可靠。lm5.2角码验算:角码采用Q235钢,每支座由两个角钢角码组成。角码长边长度b=110(mm),短边长度b2=80(mm)角码宽度b=100(mm),角码壁厚t=8(mm)3b幕墙重心至埋件表面的距离hb=150(mm)b拉应力:片=代/2)/外=6.46(MPa)其中:A为一支角码的受拉截面积jA=bxt=800(mm2)j3b5.2.2弯曲应力:o=M/W=10.5(MPa)m1j其中:M为一支角码承受的弯矩M=(V/2)xh=.14(kNm)1maxbM为预埋件承受的弯矩M=2M=.28(kNm)W为一支角码的截面抵抗矩jW=tb2/6=13333(mm3)jb3剪应力:t