中学改扩建项目幕墙工程设计计算书

中学改扩建项目幕墙工程设计计算书Ⅰ.设计依据①幕墙设计规范：《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2015《建筑幕墙》GB/T21086-2007《地震震级的规定》GB17740-2017《钢结构设计规范》GB50017-2017《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-2012《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001②建筑设计规范：《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013《混凝土结构设计规范》GB50010-2010《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154:2003《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018版)《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010《民用建筑隔声设计规范》GB50118-2010《民用建筑设计通则》GB50352-2005《钢结构焊接规范》GB50661-2011③铝材规范：《建筑用隔热铝合金型材》JG/T175-2011《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-2008《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2008《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB5237.5-2008《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-2012《建筑装饰用铝单板》GB/T23443-2009④金属板及石材规范：《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830.1、2-2005《铝幕墙板、板基》YS/T429.1-2014《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2012《天然花岗石荒料》JC/T204-2011《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2009《天然花岗石板材》GB/T18601-2009《天然石材统一编号》GB/T17670-2008《天然饰面石材术语》GB/T13890-2008《建筑装饰工程石材应用技术规范》DB11/T512-2007《建筑幕墙用氟碳铝单板制品》JG331-2011⑤玻璃规范：《镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002《建筑用安全玻璃第1部分：防火玻璃》GB15763.1-2009《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》GB15763.3-2009《平板玻璃》GB11614-2009《中空玻璃》GB/T11944-2012⑥钢材规范：《不锈钢棒》GB/T1220-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280-2015《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009《不锈钢热轧钢板和钢带》GB/T4237-2007《建筑绝热用玻璃棉制品》GB/T17795-2008《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002《碳钢焊条》GB/T5117-2012《碳素结构钢》GB/T700-2006《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB912-2008《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2017《优质碳素结构钢》GB/T699-2015《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-2007⑦胶类及密封材料规范：《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001《石材用建筑密封胶》GB/T23261-2009《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-2001《建筑窗用弹性密封剂》JC485-2007《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1～20-2002《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2016《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2013《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2014《中空玻璃用复合密封胶条》JC/T1022-2007⑧门窗及五金件规范：《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277-1985《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2010《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2-2000《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2016《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2014《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004《紧固件螺栓、螺钉、螺柱和螺母通用技术条件》GB/T16938-2008《铝合金门窗》GB/T8478-2008《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2016《地弹簧》QB/T3884-2013《铝合金门插锁》QB/T3885-1999(2009)《平开铝合金窗把手》QB/T3886-1999(2009)《铝合金撑挡》QB/T3887-1999(2009)《铝合金窗不锈钢滑撑》QB/T3888-1999(2009)《铝合金门窗拉手》QB/T3889-1999(2009)《铝合金窗锁》QB/T3900-1999(2009)《铝合金门锁》QB/T3901-1999(2009)《铝合金门窗工程技术规范》JGJ/T214-2010⑨相关物理性能级测试方法：《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2020《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2019《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2017《建筑幕墙层间变形性能分级及检测方法》GB/T18250-2015《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2015《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2019《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-2019《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-2019《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2018Ⅱ.基本计算公式(1).场地类别划分:地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：--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；--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。(2).风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：当计算主要承重结构时Wk=βzμsμzW0（GB500098.1.1-1）当计算围护结构时Wk=βgzμs1μzW0（GB500098.1.1-2）式中：其中:Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)；βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.6.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=1+2gI10(Z/10)-α其中g为峰值因子，取值2.5，α为地面粗糙度指数，I10为10m高名义湍流度。经化简，得：A类场地:βgz=1+0.6×(Z/10)-0.12B类场地:βgz=1+0.7×(Z/10)-0.15C类场地:βgz=1+1.15×(Z/10)-0.22D类场地:βgz=1+1.95×(Z/10)-0.30μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.2.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:μz=1.284×(Z/10)0.24B类场地:μz=1.000×(Z/10)0.30C类场地:μz=0.544×(Z/10)0.44D类场地:μz=0.262×(Z/10)0.60按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：外表面1.正压区按表8.3.1-1采用；2.负压区—对墙面，取-1.0—对墙角边，取-1.4内表面对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。注：上述的局部体型系数μs1（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当非直接承受风载荷的围护构件的从属面积A大于或等于25m2时，局部风压体型系数μs1（25）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于25m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即μs1（A）=μs1（1）+[μs1（25）-μs1（1）]logA/1.4本工程属于B类地区,故μz=(Z/10)0.30W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，重庆地区取为0.400kN/m2(3).地震作用计算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用标准值βE---动力放大系数,按5.0取定αmax---水平地震影响系数最大值，根据相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度,按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)表5.1.4-1采用.表5.1.4-1水平地震影响系数最大值地震影响6度7度8度9度多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震0.280.50(0.72)0.90(1.20)1.40注:括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223—2008规定：1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度：αmax=0.04设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：αmax=0.08设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度：αmax=0.12设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度：αmax=0.16设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度：αmax=0.24设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度：αmax=0.32设计基本地震加速度为0.60g，抗震设防烈度9度：αmax=0.45GAK---幕墙构件的自重(N/m2)(4).作用效应组合:一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：γ0S≤Rb.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：SE≤R/γRE式中S---荷载效应按基本组合的设计值；SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；R---构件抗力设计值；γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；c.挠度应符合下式要求：df≤df,limdf---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；df,lim---构件挠度限值；d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：1有地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK2持久设计状况、短暂设计状况时，应按下式进行：S=γGSGK+ψwγwSWK+ψTγTSTKS---作用效应组合的设计值；SGk---永久荷载效应标准值；SWk---风荷载效应标准值；SEk---地震作用效应标准值；STk---温度作用效应标准值，对变形不受约束的支承结构及构件，可取0；γG---永久荷载分项系数；γW---风荷载分项系数；γE---地震作用分项系数；γT---温度作用分项系数；ψW---风荷载的组合值系数；ψE---地震作用的组合值系数；ψT---温度作用的组合值系数。进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：①永久荷载、风荷载、地震作用、温度作用的分项系数γG、γW、γE、γT应分别取1.3、1.5、1.5和1.5；②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；③当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。可变作用的组合系数应按下列规定采用：①持久设计状况、短暂设计状况且风荷载效应起控制作用时，风荷载组合值系数ψW应取1.0，温度荷载组合值系数ψT应取0.6；②持久设计状况、短暂设计状况且温度荷载效应起控制作用时，风荷载组合值系数ψW应取0.6，温度荷载组合值系数ψT应取1.0；③持久设计状况、短暂设计状况且永久荷载效应起控制作用时，风荷载组合值系数ψW和温度荷载组合值系数ψT均应取0.6；④地震设计状况时，风荷载组合值系数ψW应取0.2。工程信息概述1工程所在地区信息幕墙类型:单层铝板幕墙工程所在地区:重庆基本风压:0.400kN/m2地面粗糙度类别:B类抗震设防烈度:6度设计基本地震加速度0.05g设计地震分组:第2组抗震设防类别:标准设防类标准反应谱法(水平地震影响系数最大值αmax)取为:0.042板材选用信息板材料:单层铝板铝板规格:1090.0mm×1700.0mm铝板厚度:3.0mm铝板支撑形式:井字分格3型材选用信息立柱型材类型:单一型材立柱型材号:矩形钢管120*60*5立柱材料牌号:Q23516<d<=40立柱安装方式:吊挂式,角码连接立柱计算模型:简支单跨梁后锚固连接类型:化学植筋横梁型材类型:单一型材横梁型材号:角钢L5*4横梁材料牌号:Q235d<=16横梁受力方式:均布受力横梁立柱连接形式:角码连接一、风荷载计算标高为15.4m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.40kN/m2βgz:15.4m高处阵风系数(按B类区计算):(GB50009-2012)βgz=1+0.7×(Z/10)-0.15=1.656μz:15.4m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2012)μz=(Z/10)0.30=(15.4/10)0.30=1.138μsl:局部风压体型系数(墙角区)该处从属面积为：5.40m2μsl(A)=μsl(1)+[μsl(25)-μsl(1)]×log(A)/1.4=-{1.4+[0.8×1.4-1.4]×0.732/1.4}=-1.254μsl=-1.254+(-0.2)=-1.454该处局部风压体型系数μsl=1.454风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2012)=1.656×1.138×1.454×0.400=1.096kN/m2风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.5按《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-20188.2.9规定采用W=γw×Wk=1.5×1.096=1.644kN/m2二、D板强度校核1板强度校核校核依据：σ=6×m×q×L2×η/t2≤fa=112.000N/mm2Lx:宽度:0.363mLy:高度:0.567mL:D板短边边长度:0.363mt:金属板厚度:3.0mmm1:跨中弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.073mx:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.110my:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.078Wk:风荷载标准值:1.206kN/m2垂直于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(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.040×81.000/1000=0.016kN/m2荷载设计值为：因0.2SW+SE≤SW，故采用SWq=1.5×Wk=1.5×1.206=1.809kN/m2θ=Wk×L4×109/Et4=1.206×0.3634×109/(70000.000×3.04)=3.71η:折减系数，按θ=3.71查表得:1.00板所受最大弯矩应力值为:σ=6×m1×q×L2×103×η/t2=6×0.073×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=11.569N/mm211.569N/mm2≤112.000N/mm2强度可以满足要求2板挠度校核校核依据:f/L≤1/100f1:挠度系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.004L:短边边长:0.363mt:板厚度:3.0mmE:弹性模量:70000.000N/mm2v:泊松比:0.330D:板弯曲刚度:D=E×t3/12/(1-v2)/100000=70000.000×3.0003/12(1-0.3302)/100000=1.767板挠度:U=104×f1×Wk×L4×η/D=104×0.004×1.206×0.3634×1.000/1.767=0.510mm板挠度与边长比值:Du=U/L/1000=0.510/0.363/1000=0.0010.001≤1/100板挠度可以满足要求三、E板强度校核1E板强度校核校核依据：σ=6×m×q×L2×η/t2≤fa=112.000N/mm2Lx:E板宽度:0.363mLy:E板高度:0.567mL:E板短边长:0.363mt:金属板厚度:3.0mmWk:风荷载标准值:1.206kN/m2垂直于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(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.040×81.000/1000=0.016kN/m2荷载设计值为：因0.2SW+SE≤SW，故采用SWq=1.5×Wk=1.5×1.206=1.809kN/m2m1:跨中弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.061mx:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.077my:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.103θ=Wk×L4×109/Et4=1.206×0.3634×109/(70000.000×3.04)=3.71η:折减系数，按θ=3.71查表得:1.00E板所受的最大弯矩应力值为:σ=6×m1×q×L2×103×η/t2=6×0.061×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=9.730N/mm29.730N/mm2≤112.000N/mm2强度可以满足要求2E板挠度校核校核依据:f/L≤1/100f1:挠度系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.004Lx:E板宽度:0.363mLy:E板高度:0.567mL:E板短边长:0.363mt:板厚度:3.0mmE:弹性模量:70000.000N/mm2v:泊松比:0.330D:板弯曲刚度:D=E×t3/12/(1-v2)/100000=70000.000×3.0003/12(1-0.3302)/100000=1.767板挠度:U=104×f1×WK×L4×η/D=104×0.004×1.206×0.3634×1.000/1.767=0.479mm板挠度与边长比值:Du=U/L/1000=0.479/0.363/1000=0.0010.001≤1/100E板挠度可以满足要求四、F板强度校核1板强度校核校核依据：σ=6×m×q×L2×η/t2≤fa=112.000N/mm2Lx:宽度:0.363mLy:高度:0.567mL:短边长:0.363mt:金属板厚度:3.0mmm1:跨中弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.015mx:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.079my:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.057Wk:风荷载标准值:1.206kN/m2垂直于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(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.040×81.000/1000=0.016kN/m2荷载设计值为：因0.2SW+SE≤SW，故采用SWq=1.5×Wk=1.5×1.206=1.809kN/m2θ=Wk×L4×109/Et4=1.206×0.3634×109/(70000.000×3.04)=3.71η:折减系数，按θ=3.71查表得:1.00板所受的最大截面弯矩应力值为:σ=6×m1×q×L2×103×η/t2=6×0.015×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=2.324N/mm22.324N/mm2≤112.000N/mm2强度可以满足要求2F板挠度校核校核依据:f/L≤1/100f1:挠度系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.002Lx:短边边长:0.363mt:板厚度:3.0mmE:弹性模量:70000.000N/mm2v:泊松比:0.330D:板弯曲刚度:D=E×t3/12/(1-v2)/100000=70000.000×3.0003/12(1-0.3302)/100000=1.767板挠度:U=104×f1×Wk×L4×η/D=104×0.002×1.206×0.3634×1.000/1.767=0.281mm板挠度与边长比值:Du=U/L/1000=0.281/0.363/1000=0.0010.001≤1/100板挠度可以满足要求五、G板强度校核1板强度校核校核依据：σ=6×m×q×L2×η/t2≤fa=112.000N/mm2Lx:宽度:0.363mLy:高度:0.567mL:短边长:0.363mt:金属板厚度:3.0mmm1:跨中弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.061mx:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.077my:固端弯矩系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.103Wk:风荷载标准值:1.206kN/m2垂直于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(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.040×81.000/1000=0.016kN/m2荷载设计值为：q=1.5×Wk=1.5×1.206=1.809kN/m2θ=Wk×L4×109/Et4=1.206×0.3634×109/(70000.000×3.04)=3.71η:折减系数，按θ=3.71查表得:1.00板所受的最大截面弯矩应力值为:σ=6×m1×q×L2×103×η/t2=6×0.061×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=9.730N/mm29.730N/mm2≤112.000N/mm2强度可以满足要求2G板挠度校核校核依据:f/L≤1/100f1:挠度系数,按短边与长边的边长比(0.363/0.567=0.641)查表得:0.004Lx:短边边长:0.363mt:板厚度:3.0mmE:弹性模量:70000.000N/mm2v:泊松比:0.330D:板弯曲刚度:D=E×t3/12/(1-v2)/100000=70000.000×3.0003/12(1-0.3302)/100000=1.767板挠度:U=104×f1×Wk×L4×η/D=104×0.004×1.206×0.3634×1.000/1.767=0.479mm板挠度与边长比值:Du=U/L/1000=0.479/0.363/1000=0.0010.001≤1/100板挠度可以满足要求六、支座处强度校核1支座处校核依据支座处校核依据：根据一根肋两侧相邻两板格的支承情况，先求肋两侧的固端弯矩系数，平均后为此处弯矩系数：m支=(m支(i)+m支(j))/2校核依据：σ=6×m支×q×L2×η/t2≤fa=112.000N/mm22支座强度校核mxDE:主肋侧D、E板格固端弯矩系数mxGF:主肋侧G、F板格固端弯矩系数myDG:次肋侧D、G板格固端弯矩系数myEF:次肋侧E、F板格固端弯矩系数X向D、E支座弯矩系数:mxDE=(mxD+mxE)/2=(0.110+0.077)/2=0.093X向G、F支座弯矩系数:mxGF=(mxG+mxF)/2=(0.077+0.079)/2=0.078Y向D、G支座弯矩系数:myDG=(myD+myG)/2=(0.078+0.103)/2=0.091Y向E、F支座弯矩系数:myEF=(mxE+mxF)/2=(0.103+0.057)/2=0.080σxDE=6×mxDE×q×L2×103×η/t2=6×0.093×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=14.867N/mm2σxGF=6×mxGF×q×L2×103×η/t2=6×0.078×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=12.463N/mm2σyDG=6×myDG×q×L2×103×η/t2=6×0.091×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=14.445N/mm2σyEF=6×myEF×q×L2×103×η/t2=6×0.080×1.809×0.3632×103×1.000/(3.0002)=12.766N/mm214.867N/mm2≤112.000N/mm2X向D、E支座强度可以满足要求12.463N/mm2≤112.000N/mm2X向G、F支座强度可以满足要求14.445N/mm2≤112.000N/mm2Y向D、G支座强度可以满足要求12.766N/mm2≤112.000N/mm2Y向E、F支座强度可以满足要求七、加强肋校核1次肋强度校核次肋受梯形载荷作用校核依据：σ=M/W≤fa=85.500N/mm2Lx1:主肋三分之一长度:0.363mLy1:次肋分格长度:0.567mt:加强肋厚度:3.000mmGw:加强肋截面宽度:35.000mmGh:加强肋截面高度:35.000mm次肋弯矩:M=q×Lx1×Ly12×(3-(Lx1/Ly1)2)/24=1.809×0.363×(0.567)2×(3-(0.363/0.567)2)/24=0.023kN·m=22768.476Nmm次肋惯性矩:I=(Gw×Gh3-(Gw-2×t)×(Gh-2×t)3)/12=(35.000×35.0003-(35.000-2×3.000)×(35.000-2×3.000)3)/12=66112.000mm4次肋抗弯矩:W=(Gw×Gh3-(Gw-2×t)×(Gh-2×t)3)/6/Gh=(35.000×35.0003-(35.000-2×3.000)×(35.000-2×3.000)3)/6/35.000=3777.829mm3γ:承载能力调整系数:1.05次肋强度:σ=M/(γ×W)=22768.476/(1.05×3777.829)=5.740N/mm25.740N/mm2≤85.500N/mm2次肋强度可以满足要求2次肋刚度校核校核依据:f/L≤1/150E:弹性模量:70000.000N/mm2加强肋惯性矩:I=(Gw×Gh3-(Gw-2×t)×(Gh-2×t)3)/12=(35.000×35.0003-(35.000-2×3.000)×(35.000-2×3.000)3)/12=66112.000mm4风载荷标准值:qK=1.644KN/m2=0.001644N/mm2Lx1:主肋三分之一长度:0.363m=363.300mmLy1:次肋分格长度:0.567m=566.700mm风荷载作用下肋挠度:U=qK×Lx1×(Ly1)4×[25-10×(Lx1/Ly1)2+(Lx1/Ly1)4]/(1920×E×I)=0.001644×363.300×(566.700)4×[25-10×(363.300/566.700)2+(363.300/566.700)4]/(1920×70000.00×66112.000)=0.146mm肋挠度与边长比值:Du=U/Ly1=0.146/566.700=0.0000.000≤1/150次肋挠度可以满足要求3主肋强度校核主肋受三三角形分布载荷及次肋传来的两个集中载荷作用校核依据：σ=M/W≤fa=85.500N/mm2Lx:主肋长度:1.090mLx1:主肋三分之一长度:0.363mLy1:次肋分格长度:0.567mt:加强肋厚度:3.000mmGw:加强肋截面宽度:35.000mmGh:加强肋截面高度:35.000mm主肋弯矩:分布荷载产生:M1=7×q×Ly1×(Lx1)2/12=7×1.809×0.567×(0.363)2/12=0.079kN·m=78929.503Nmm单个集中载荷:P=q×(2×Ly1-Lx1)×Lx1/2=1.809×(2×0.567-0.363)×0.363/2=0.253KN集中荷载产生:M2=P×Lx/3=0.253×1.090/3=0.092kN·m=91944.623Nmm主肋弯矩:M=M1+M2=78929.503+91944.623=170874.126Nmm主肋抗弯矩:W=(Gw×Gh3-(Gw-2×t)×(Gh-2×t)3)/6/Gh=(35.000×35.0003-(35.000-2×3.000)×(35.000-2×3.000)3)/6/35.000=3777.829mm3γ:承载能力调整系数:1.05主肋强度:σ=M/(γ×W)=170874.126/(1.05×3777.829)=43.077N/mm243.077N/mm2≤85.500N/mm2主肋强度可以满足要求4主肋刚度校核校核依据:f/L≤1/150E:弹性模量:70000.000N/mm2加强肋惯性矩:I=(Gw×Gh3-(Gw-2×t)×(Gh-2×t)3)/12=(35.000×35.0003-(35.000-2×3.000)×(35.000-2×3.000)3)/12=66112.000mm4风载荷标准值:qK=1.644KN/m2=0.001644N/mm2单个集中力:P=0.253KN=253.059NLx:主肋长度:1.090m=1090.000mmLx1:主肋三分之一长度:0.363m=363.300mmLy1:次肋分格长度:0.567m=566.700mm风荷载作用下肋挠度:U1=259×qK×Ly1×(Lx1)4/(480×E×I)=259×0.001644×566.700×(363.300)4/(480×70000.00×66112.000)=1.892mm集中荷载作用下主肋挠度:U2=5×P×(Lx1)3/(6×E×I)=5×253.059×(363.300)3/(6×70000.00×66112.000)=2.185mm主肋挠度:U=U1+U2=1.892+2.185=4.077mm肋挠度与边长比值:Du=U/Lx=4.077/1090.000=0.0040.004≤1/150主肋挠度可以满足要求八、固定片（压板）计算Wfg_x:计算单元总宽为1090.0mmHfg_y:计算单元总高为1700.0mmNyb:压板总数为16.0个Wyb:压板长为20.0mmHyb:压板宽为35.0mmByb:压板厚为3.0mmDyb:压板孔直径为5.0mmWk:作用在幕墙上的风荷载标准值为1.206(kN/m2)qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用为0.016(kN/m2)(不包括立柱与横梁传来的地震作用)1压板荷载计算A:每个压板承受作用面积(m2)A=Wfg_x×Hfg_y/Nyb=1.0900×1.7000/16.0000=0.1158(m2)Pwk:每个压板承受风荷载标准值(KN)Pwk=Wk×A=1.206×0.1158=0.140(KN)Pw:每个压板承受风荷载设计值(KN)Pw=1.5×Pwk=1.5×0.140=0.210(KN)Mw:每个压板承受风荷载产生的最大弯矩(KN.m)Mw=Pw×Hyb=0.210×0.0350=0.007(KN.m)Pek:每个压板承受地震作用标准值(KN)Pek=qEAK×A=0.016×0.1158=0.002(KN)Pe:每个压板承受地震作用设计值(KN)Pe=1.5×Pek=1.5×0.002=0.003(KN)Me:每个压板承受地震作用产生的最大弯矩(KN.m)Me=Pe×Hyb=0.003×0.0350=0.000(KN.m)2压板强度计算M:每个压板承受的最大弯矩(KN.m)因0.2×Pw+Pe≤Pw,采用Sw组合M=Mw=0.007(KN.m)W:压板截面抵抗矩(mm3)W=((Hyh-Dyb)×Byb2)/6=((35.0-5.0)×3.02)/6=45.0(mm3)I:压板截面惯性矩(mm4)I=((Hyh-Dyb)×Byb3)/12=((35.0-5.0)×3.03)/12=67.5(mm4)σ=106×M/W=106×0.007/45.0=162.9(N/mm2)σ=162.9(N/mm2)≤215(N/mm2)强度满足要求3压板挠度计算U:压板变形(mm)因0.2×Pwk+Pek≤Pwk,采用Sw组合U=1.5×1000×2×Pwk×Wyb3/(48×E×I)=1.5×1000×20.140×20.03/(48×2.06×105×67.5)=0.00502229mmDu:压板相对变形(mm)Du=U/L=U/(Wyb/2)=0.00502229/10.0=0.00050223Du=0.00050223≤1/250符合要求4压板螺栓承载计算Nbt:压板螺栓(受拉)承载能力计算(N):de:压板螺栓有效直径为4.250(mm)Nbt=(π×de2×170)/4=(3.1416×4.2502×170)/4=2411.7(N)Nbt=2411.7≥2×Pw=419.0(N)满足要求九、幕墙立柱计算幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：1荷载计算(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算qw:风荷载均布线荷载设计值(kN/m)W:风荷载设计值:1.644kN/m2B:幕墙分格宽:1.200mqw=W×B=1.644×1.200=1.973kN/m(2)地震荷载计算qEA:地震作用设计值(KN/m2):GAk:幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:400N/m2垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:qEAk:垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAk=5×0.040×400.000/1000=0.080kN/m2γE:幕墙地震作用分项系数:1.5qEA=1.5×qEAk=1.5×0.080=0.120kN/m2qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)qE=qEA×B=0.120×1.200=0.144kN/m(3)立柱弯矩:Mw:风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)qw:风荷载均布线荷载设计值:1.973(kN/m)Hsjcg:立柱计算跨度:4.500mMw=qw×Hsjcg2/8=1.973×4.5002/8=4.994kN·mME:地震作用下立柱弯矩(kN·m):ME=qE×Hsjcg2/8=0.144×4.5002/8=0.365kN·mM:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)因0.2SW+SE≤SW，故采用SWM:幕墙立柱在风荷载作用下产生弯矩(kN·m)M=Mw=4.994kN·m=4993650.000Nmm2选用立柱型材的截面特性立柱型材号:矩形钢管120*60*5选用的立柱材料牌号:Q23516<d<=40型材强度设计值:抗拉、抗压205.000N/mm2抗剪120.0N/mm2型材弹性模量:E=2.06×105N/mm2立柱型材毛截面对X轴惯性矩:Ix=3094200.000mm4立柱型材对x轴的净截面模量:Wnx=51570.000mm3立柱型材净截面积:An=1700.000mm2立柱型材腹板厚度:tw=10.000mm立柱型材计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩:S=32380.000mm3截面塑性发展系数:γx=1.05截面塑性发展系数:γy=1.053幕墙立柱的强度计算校核依据:N/An+Mx/(γx×Wnx)+My/(γy×Wny)≤fs=205.0N/mm2(拉弯构件)(GB50017-20035.2.1)B:幕墙分格宽:1.200mGAk:幕墙自重:400N/m2幕墙自重线荷载:Gk=400×B/1000=400×1.200/1000=0.480kN/mNk:立柱受力:Nk=Gk×L=0.480×4.500=2.160kNN:立柱受力设计值:rG:结构自重分项系数:1.3N=1.3×Nk=1.3×2.160=2.808kN=2808.000Nσ:立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)N:立柱轴心受力设计值:N=2808.000NMx、My:同一截面处绕x轴和y轴的弯矩:Mx=M=4993650.000Nmm,My=0NmmAn:立柱的净截面面积:An=1700.000mm2Wnx,Wny:对x轴和y轴的净截面模量:Wnx=51570.000mm3γx:截面塑性发展系数:γx=1.05γy:截面塑性发展系数:γy=1.05σ=N/An+Mx/(γx×Wnx)+My/(γy×Wny)(GB50017-20035.2.1)=N/An+Mx/(γx×Wnx)=2808.000/1700.000+4993650.000/(1.05×51570.000)=93.873N/mm293.873N/mm2<fs=205.0N/mm2立柱强度满足4幕墙立柱的刚度计算校核依据:df≤L/250(GB/T21086-2007)df:立柱最大挠度Du:立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值，即相对挠度:L:立柱计算跨度:4.500mdf=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=11.017mmDu=df/(L×1000)=11.017/(4.500×1000)=1/4081/408<1/250挠度可以满足要求！5立柱抗剪计算校核依据:τ=V×S/(Ix×tw)≤fv(GB50017-20034.1.2)(1)Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kN)Qwk=Wk×Hsjcg×B/2=1.096×4.500×1.200/2=2.959kN(2)Qw:风荷载作用下剪力设计值(kN)Qw=1.5×Qwk=1.5×2.959=4.439kN(3)QEk:地震作用下剪力标准值(kN)QEk=qEAk×Hsjcg×B/2=0.080×4.500×1.200/2=0.216kN(4)QE:地震作用下剪力设计值(kN)QE=1.5×QEk=1.5×0.216=0.324kN(5)Q:立柱所受剪力:因0.2SW+SE≤SW，故采用SWQ=Qw=4.439kN(6)立柱剪应力:τ:立柱剪应力:V:计算截面沿腹板平面作用的剪力:V=Q=4.439kN=4438.800NS:计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩:S=32380.000mm3Ix:毛截面对X轴惯性矩:Ix=3094200.000mm4tw:腹板厚度:tw=10.000mmτ=V×S/(Ix×tw)=4438.800×32380.000/(3094200.00×10.000)=4.645N/mm2τ=4.645N/mm2<fv=120.0N/mm2立柱抗剪强度可以满足十、立柱与主结构连接1连接处荷载计算Hsjcg:立柱计算跨度,4.500mB:立柱分格宽度,1.200m①风荷载计算N1wk:连接处风荷载总值(N):N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000=1.096×1.200×4.500×1000=5918.4N连接处风荷载设计值(N):N1w=1.5×N1wk=1.5×5918.4=8877.6N②地震作用计算N1Ek:连接处地震作用(N):N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000=0.080×1.200×4.500×1000=432.0NN1E:连接处地震作用设计值(N):N1E=1.5×N1Ek=1.5×432.0=648.0N③连接处总合力计算N1:连接处水平总力(N):因0.2SW+SE≤SW，故采用SG+SW组合N1=N1w=8877.6NN2k:连接处自重总值(N):N2k=400×B×Hsjcg=400×1.200×4.500=2160.0NN2:连接处自重总值设计值(N):N2=1.3×N2k=1.3×2160.0=2808.0NN:连接处总合力(N):N=(N12+N22)0.5=(8877.6002+2808.0002)0.5=9311.1N2连接处螺栓个数计算选择的立柱与主体结构连接螺栓为:普通螺栓4.6级(用于热轧)d:连接螺栓公称直径:10.0mmde:连接螺栓有效直径:8.6mmfbv:连接螺栓抗剪强度:140N/mm2Nbv:单个螺栓的受剪承载能力nv:螺栓受剪面数目:2Nbv=nv×π×de2×fbv/4=2×3.14×8.62×140/4=16218.6NNum1:立柱与建筑物主结构连接的螺栓个数:Num1=N/Nbv=9311.103/16218.6=1个取2个3螺栓抗剪强度验算nbv:根据选择的螺栓数目,连接处螺栓的受剪承载能力nbv=Num1×Nbv=2×16218.6=32437.2Nnbv=32437.2N>9311.1N螺栓抗剪强度可以满足！4型材壁的强度验算立柱型材种类:Q23516<d<=40t:立柱壁厚,4.0mmXC_y:立柱局部承压强度:305.0N/mm2Ncb:根据选择的螺栓数目,连接处型材的承压承载能力Ncb=Num1×d×t×2×XC_y=2×10.0×4.0×2×305.0=48800.0NNcb=48800.0N>9311.1N型材壁强度可以满足5角码抗承压承载能力计算角码材料牌号:Q235钢(C级螺栓)Lct2:连接处热轧钢角码壁厚:10.0mmJy:热轧钢角码承压强度:305.0N/mm2Ncbg:钢角码型材壁抗承压能力(N):Ncbg=d×2×Jy×Lct2×Num1=10.0×2×305.0×10.0×2.0=122000.0N122000.0N>9311.1N角码强度可以满足6立柱连接伸缩缝计算为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙-伸缩缝(d)，d值按下式计算:d≥α×Δt×L+d1+d2上式中:d:伸缩缝计算值(mm);α:立柱材料的线膨胀系数,取1.2×10-5;△t:温度变化,取80℃;L:立柱跨度(mm);d1:施工误差,取3mm;d2:考虑其它作用的预留量,取2mm;d=α×Δt×L+d1+d2=1.2×10-5×80×4500.0+2+3=9.3≤20.0实际伸缩缝隙取:20.0,满足要求！十一、幕墙后锚固连接设计计算幕墙与主体结构连接采用后锚固技术。本设计采用化学锚栓作为后锚固连接件。本计算主要依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013。后锚固连接设计，应根据被连接结构类型、锚固连接受力性质及锚栓类型的不同，对其破坏型态加以控制。本设计只考虑锚栓钢材抗剪复合破坏类型和混凝土破坏类型。并认为锚栓是群锚锚栓。1后锚固载荷计算本工程锚栓受拉力和剪力Vgsd:总剪力设计值:Vgsd=N2=2.808KNNgsd:总拉力设计值:Ngsd=N1=8.878KNM:弯矩设计值(N·mm):e2:螺孔中心与锚板边缘距离:35.0mmM=V×e2/1000=2.8×35.0/1000=0.09828KN·m本设计的锚栓是在拉剪复合力的作用之下工作，所以拉剪复合受力下锚栓或植筋钢材破坏和混凝土破坏时的承载力，应按照下列公式计算：式中----群锚中受力最大锚栓的拉力设计值；----群锚受拉区总拉力设计值；----群锚中受力最大锚栓的剪力设计值；----群锚总剪力设计值；----锚栓受拉承载力设计值；----锚栓受拉承载力标准值；----锚栓受剪承载力设计值；----锚栓受剪承载力标准值；----混凝土锥体受拉破坏承载力设计值；----混凝土锥体受拉破坏承载力标准值；----混凝土楔形体受剪破坏承载力设计值；----混凝土楔形体受剪破坏承载力标准值；γRs,N----锚栓钢材受拉破坏，锚固承载力分项系数=1.20；γRs,V----锚栓钢材受剪破坏，锚固承载力分项系数=1.20；γRc,N----混凝土锥体受拉破坏，锚固承载力分项系数=1.80；γRc,V----混凝土楔形体受剪破坏，锚固承载力分项系数=1.50；γRcp----混凝土剪撬受剪破坏，锚固承载力分项系数=1.50；γRsp----混凝土劈裂受拉破坏，锚固承载力分项系数=1.80；锚栓的分布如下图所示：锚板：X=200.0mmY=350.0mm锚栓设置：s11=125.0mms21=240.0mm锚基边距：c21=100.0mm2锚栓钢材受拉破坏承载力h----混凝土基材厚度=250.0mm；混凝土基材等级：强度等级C30；d----锚栓杆、螺杆外螺纹公称直径及钢筋直径=12.0mm；do----钻孔直径=14.0mm；df----锚板钻孔直径=14.0mm；h1----钻孔深度=110.00mm；hef----锚栓有效锚固深度=110.00mm；Tinst----安装扭矩=40.00N.m；fyk----锚栓屈服强度标准值=210.00Mpa；As----锚栓应力截面面积=84.622mm2；n----群锚锚栓个数=4；幕墙后锚固连接设计中的锚栓是在轴心拉力与弯矩共同作用下工作，弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算：当时当时式中----弯矩设计值（N.m）；----群锚中受力最大锚栓的拉力设计值；----锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离（mm）；----锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离（mm）；----轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离（mm）。则Nhsd=2.613KN；NRk,s=As×fyk=17.771KN；NRd,s=NRk,s/γRs,N=14.809KN；NRd,s>=Nhsd锚栓钢材受拉破坏承载力满足要求！3混凝土锥体受拉破坏承载力----开裂混凝土单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；----单根锚栓或群锚受拉，混凝土实有破坏锥体投影面面积；----间距﹑边距很大时，单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏锥体投影面面积；----边距c对受拉承载力的降低影响系数；----表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的降低影响系数；----荷载偏心对受拉承载力的降低影响系数；----未裂混凝土对受拉承载力的提高系数；fcu,k----混凝土立方体抗压强度标准