9度設(shè)防地區(qū)幕墻計算書

一、工程概況本工程為某公司大樓外墻裝飾工程，位于西昌市內(nèi)。建筑物結(jié)構(gòu)類型為框-剪結(jié)構(gòu)，共十二層，最大標高46.2m，最大層高為4.8m。玻璃幕墻最大層高4.5m,鋁塑板幕墻最大層高4.5m二、設(shè)計依據(jù)：1、建設(shè)單位提供的土建建筑施工圖2、外裝飾效果圖3、標準、規(guī)范《建筑幕墻》JG3035-1996《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》 JGJ102-2003《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 GB50057-94《建筑防火設(shè)計規(guī)范》GBJ16-87《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GBJ118-88三、基本計算參數(shù)：西昌市基本風壓：ωO=350N/m2地震設(shè)防烈度：Ι=90幕墻設(shè)計最大溫差：ΔT=80O幕墻最大高度：H=46.2m玻璃幕墻最大分格：a×b=1186×1650mm鋁塑板幕墻最大分格：a×b=1186×1650mm四、材料數(shù)據(jù)：1、材料重力體積密度：玻璃：25.6kN/m3鋁合金：28.0kN/m3鋼材：78.5kN/m3鋁塑板：13.5kN/m32、幕墻材料力學性能：2.16mm（8mm）厚鋼化玻璃強度設(shè)計值：fg(大面內(nèi))=84.0N/mm2fg(側(cè)面)=58.8N/mm22.2鋁合金型材強度設(shè)計值：（6063/T5）fa(拉、壓)=85.5N/mm2fa(剪)=49.6N/mm22.3Q235鋼材強度設(shè)計值：fS(拉、壓、彎)=215N/mm2fV(剪)=125N/mm22.4E43型焊條，焊縫強度設(shè)計值：（角焊縫）f(拉、壓、剪、彎)=160N/mm22.5螺栓連接的強度設(shè)計值：（C級4.6級鋼）f(拉、壓)=170N/mm2f(剪)=140N/mm22.6不銹鋼強度設(shè)計值：f(壓)=180N/mm2f(剪)=105N/mm22.7鋁塑板強度設(shè)計值：f(拉)=70N/mm2f(剪)=20N/mm22.8結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值:f1(短期)=0.20N/mm2f2(長期)=0.01N/mm23、材料彈性模量及線脹系數(shù)：材料名稱彈性模量E（N/mm）線漲系數(shù)α（1/0C）泊松比ν玻璃0.72×1051.0×10-50.20鋁合金0.70×1052.35×10-50.33鋁塑板0.20×1050.25×10-50.25鋼、不銹鋼2.10×1051.2×10-50.30五、水平荷載(風、地震)計算:作用于幕墻面上的風荷載標準值:ωk=βgz.μΖ.μS.ωΟ本工程位處市區(qū)，地面粗糙度為C 類。其中:陣風系數(shù)：βgz=0.85×[1+1.468×(46.2/10)-0.22]=1.74體型系數(shù):μS=±2風壓高度變化系數(shù):μΖ=0.616×(46.2/10)0.44=1.21基本風壓:ωΟ=0.35KN/m2ωK=1474N/m22、作用于幕墻平面外水平地震力標準值：qE=（βEαmaxG）/A其中：動力放大系數(shù):βE=5.0水平地震影響系數(shù):αmax=0.4幕墻構(gòu)件重量:G隱框玻璃幕墻：qE=5.0×0.4×0.006m×25.6KN/m3=307.20N/m2鋁塑板幕墻：qE=5.0×0.4×0.004m×13.5KN/m3=108.00N/m2六、玻璃幕墻計算:1、玻璃計算玻璃幕墻最大分格：a×b=1186×1650mm1.1、組合水平力作用下玻璃應(yīng)力：組合水平力:S=1.4WK×1.0+1.3qE×0.5=1.4×1474×1.0+1.3×307.2×0.5=2064+199.68=2263.28N/m2θ=（WK+0.5qek）a4/Et4=(1.47+0.5×0.307)×11864×10-3/0.72×105×64=34.4查表得：η=0.88玻璃最大應(yīng)力:σW=（6m×ω×a2）η/t2其中:m為彎曲系數(shù)：a/b=1186/1650=0.72查表得m=0.0742玻璃厚度：t=6mmσW=（6×0.0742×2263×10-6×11862）×0.88/62=34.64N/mm2<84.0N/mm2玻璃板撓度計算：D=Et3/12(1-υ2)=0.72×105×63/12×(1-0.252)=1.382×106撓度系數(shù)：a/b=1186/1650=0.72查表得μ=0.00727df=μWKa4η/D=0.00727×1.47×10-3×11864×0.88/1.382×106=13.46<19.77=1186/60采用6mm厚鋼化玻璃滿足要求2、結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬、厚度計算2.1、膠寬(1)風荷載和水平地震作用:CS=（WK+0.5qe）α/（2000·f1）=（1.4×1.47+1.3×0.307×0.5）×1186/（2000×0.2）=6.69mm(2)豎向荷載作用：q=25.6×0.006×1.35=0.2074KN/m2qE=5.0×0.4×0.006m×25.6KN/m3×0.75×0.65=0.150N/m2豎向組合:q=0.207×1.2+0.15×0.5=0.323N/m2CS=（qK·a·b）/[2000·（a+b）f2]=（0.323×1186×1650）/[2000×（1186+1650）×0.01]=11.0m根據(jù)施工實際情況，結(jié)構(gòu)膠寬取12mm。2.2、膠厚：結(jié)構(gòu)形式:框-剪結(jié)構(gòu),故:θ=1/800×3=0.00375US=1650×0.00375=6.19tS=6.19/[0.4×（2+0.4）]0.5=6.32mm(0.4取值詳見張芹著《建筑幕墻與采光頂設(shè)計施工手冊》p353)膠厚取8mm2.3、板材層間位移:ΔL=3Hγ=1650×3×1/800=6.19mm層間間隙放大3倍取值，施工實際取20mm。3、橫梁計算：SX-14501幕墻最大分格：a×b=1186×1650mm橫梁跨度：1121mm3.1、橫梁截面特性：A=465mm2Ix=1.15×105mm4Iy=2.98×105mm4Wx=（1.15×105）/16.5=0.7×104mm3Wy=（2.98×105）/32.5=0.92×104mm33.2、荷載：SK=1.4×1474×1.0+1.3×[5×0.4×（153.6+10）]×0.5=2276N/m2GK=1.20×（0.15KN/m2+0.01KN/m2）=0.30KN/m2qex=1.30×5×0.4×（153.6+10）=0.425KN/m23.3、彎矩：qS=2.276×1.65=3.76KN/mqG=0.30×1.65=0.50KN/mqex=0.425×1.65=0.70KN/mMx=1/12qWl2=1/12×3.76×1.1212=0.394KN.mMy=1/8qGl2=1/8×(0.5+0.5×0.7)×12=0.106KN.mσ=Mx/（γWx）+My/（γwy）塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.05安全放大系數(shù):1.1σ=0.394×1.1×106/（1.05×0.7×104）+0.106×1.1×106/（1.05×0.92×104）=71.04N/mm2<85.5N/mm2（可）橫梁撓度計算:μX=ql4/120EIμx=[(1.47×1.0+5×0.4×0.164×0.5)×1.65×11214]/（120×70000×114877）=4.41mmμY=5ql4/384EIμy=[5×(0.16+5×0.4×0.164×0.5)×11214]/（384×70000×297564）=0.32mmμx、μy均小于l/180（可）4、立柱計算A:3.3米標準層：SX11009主龍骨4.1、荷載立柱軸力板材：0.154KN/m2×1.186m×3.3m=0.60KN橫梁：3×0.016×1.121=0.05KN立柱：0.0298×3.3=0.1KN總計：N=0.75KN幕墻平面內(nèi)地震作用為:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×3.3×1.186×0.006×25.6×1.2=1.443KN組合水平力SK=1.4×1.47×1.0+1.3×[5×0.4×（0.75÷3.91）]×0.5=2.058+0.249=2.307KN/m2S=2.307×1.121=2.587KN/m4.2、立柱截面特性：A=1014mm2I=1.88×106mm4W=3.42×104mm34.3、立柱計算:L=3300mmL1=2900mmL2=400mmL2/L=0.121查表：m=0.085055f=0.0037476M=mql2=0.085055×2.587×3.32=2.396KN.mσ=(N+qex)/A+M/γW取γ=1.05σ=(710+1443)×1.1/1014+(2.396×106)×1.1/1.05×3.42×104=75.73N/mm2<85.5N/mm2(可)4.4、撓度計算：qk=(WK+0.5qe)b=(1.47+0.5×0.384)×10-3×1.121×103=1.863N/mmμ=fql4/EI=（0.003763×1.863×33004）/（0.7×105×1.88×106）=6.32mmμ小于1/180（可）5、立柱計算B:4.5米層：SX13501主龍骨5.1、荷載立柱軸力板材：0.154KN/m2×1.186m×5.7m=0.822KN橫梁：3×0.016×1.121=0.05KN立柱：0.0341×4.5=0.134KN總計：N=1.006KN幕墻平面內(nèi)地震作用為:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×4.5×1.186×0.006×25.6×1.2×0.75×0.65=0.959KN組合水平力SK=1.4×1.47×1.0+1.3×[5×0.4×（1.006÷5.34）]×0.5=2.058+0.245=2.303KN/m2S=2.303×1.186=2.731KN/m5.2、立柱(SX13501)截面特性：A=1176mm2I=3.179×106mm4W=4.71×104mm35.3、立柱計算：L=4500mmL1=4000mmL2=900mmL2/L=0.20查表：m=0.065f=0.002782M=mql2=0.065×2.731×4.52=3.595KN.mσ=N/A+M/γW取γ=1.05σ=(1006×1.2+959)×1.1/1176+(3.595×106)×1.1/1.05×4.71×104=82.00N/mm2<85.5N/mm2(可)5.4、撓度計算：荷載標準值：qk=(Wk+0.5qE)B=1.93N/mmμ=fql4/EI=（0.002782×1.93×45004）/（0.7×105×1.88×106）=2.48mmμ小于1/180（可）6、連接件計算6.1.1、3.3米層高錨固驗算：：Ф12后切式螺栓固定，按受剪設(shè)置水平作用力：V=2.263×3.3×1.186=8.856KN豎向作用力：豎向荷載：qg=25.6×0.006×1.2×1.186=219N/mNG=219×3.3×0.5=361N幕墻平面內(nèi)地震作用為:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×3.3×1.186×0.006×25.6×1.3=1.563KN豎向荷載組合N=361×1.2+0.5×1563×1.3=1449N荷載作用合力=（88562+14492）0.5=8974N抗剪承載力Nbυ=3.14nυd2*140/4=1×3.14×10.3582×140/4=10422N螺栓數(shù)目：n=N1/Nbυ=8974/10422=0.86，取1個6.1.2、4.5米層高錨固驗算：：Ф16后切式螺栓固定，按受剪設(shè)置水平作用力：V=2.263×4.5×1.186=12.078KN豎向作用力：豎向荷載：qg=25.6×0.006×1.186×1.2=219N/mNG=219×4.5×0.5=493N幕墻平面內(nèi)地震作用為:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×4.5×1.186×0.006×25.6×1.3=2.131KN豎向荷載組合N=493×1.2+0.5×2131×1.3=1977N荷載作用合力=（88562+14492）0.5=12239N抗剪承載力Nbυ=3.14nυd2*140/4=1×3.14×14.3582×140/4=19543N螺栓數(shù)目：n=N1/Nbυ=12239/19543=0.63，取1個6.2、橫梁立柱連接螺栓計算：2M6×100，鋁角碼：KS16510，t=4mm單螺栓抗剪力Nbυ=3.14nυd2*140/4=1×3.14×4.3582×140/4=2469N水平荷載組合V=（2058+0.5×1.3×249）×1.1862/4=767N螺栓數(shù)目：n=N1/Nbυ=767/2469=0.30，取1個豎向荷載：qg=25.6×0.006×1.2×1.186=219N/mNG=219×3.3×0.5=361N幕墻平面內(nèi)地震作用為:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×3.3×1.186×0.006×25.6×1.3=1.563KN豎向荷載組合N=361×1.2+0.5×1563×1.3=1449N合力=（7672+14492）0.5=1639N螺栓個數(shù)：n=1639/2469=0.66，取1個鋁合金壁承壓能力Nbc=6×4×120=2880N>1639N6.3、立柱與主體連接件驗算：2M12×120，125×80×7連接鐵件焊縫長度>80，計算取70水平作用合力：V=2.263×3.3×0.593=4.428KN豎向作用合力：N=361+0.5×782=752N作用合力：N=（V2+N2）0.5=（44282+7522）0.5=4491N單螺栓抗剪承載力Nbυ=3.14nυd2*130/4=1×3.14×10.106104222×130/4=10422N螺栓個數(shù)：n=4491/10422=0.43，取1個鋼轉(zhuǎn)接件壁承壓能力Nbc=12×7×305=25620N>4491N焊縫驗算：σ=[（6M/1.22heL2W+N/1.22heLW）2+(V/hfLW)2]0.5=[（6×76700/1.22×702×0.7×6+4428/1.22×70×0.7×6）2+（767/70×6）2]0.5=30.73N/mm2<160N/mm26.4壓板計算:(間距0.4m

，長度40mm

，t=7)A=0.4×0.593=0.237m2P=0.237×2263×1.1×1.5=885NM=885×20=17700N.mmW=(40-6)×49/6=278mm3σ=M/W=17700/278=63.67N/mm<85.5N/mm2(可)2七、鋁塑板幕墻計算：鋁塑板分格形式及最大分格尺寸：a×b=1186×1650mmDEDDED1、鋁塑板計算組合水平力:S=1.4WK×1.0+1.3qE×0.5=1.4×1474×1.0+1.3×86.4×0.5=2120N/m2D板：lx=550ly=593lx/ly=0.93mxd=0.0716E板：lx=550ly=593lx/ly=0.93mxe=0.0663mx=-(0.0716+0.0663)/2=-0.0697θ=qa4/Et4=2.120×5504×10-3/0.2×105×44=38查表得：η=0.81σ=[（6mqla2）/t2]η=[(6×0.697×2.12×10-3×5502)/42]×0.81=13.42N/mm2<70.0N/mm2(可)1.2、撓度計算:撓度系數(shù)：a/b=550/593=0.93查表得μ=0.00248荷載標準值：qk=Wk+0.6qE=1474+0.5×108=1528N/mm2D=Et3/12(1-υ2)=0.2×105×43/12×(1-0.252)=1.14×105df=μWKa4η/D=0.00248×1.528×10-3×5504×0.81/1.14×105=5.00mm<11.86mm=1186/100(可)2、橫梁計算幕墻最大分格：a×b=1186×1650mm橫梁跨度：1121mm2.1、橫梁截面特性：A=465mm2Ix=1.15×105mm4Iy=2.98×105mm4Wx=（1.15×105）/16.5=0.7×104mm3Wy=（2.98×105）/32.5=0.92×104mm32.2、荷載：SK=1.4×1474×1.0+1.3×[5×0.4×（54+10）]×0.5=2147N/m2GK=1.20×（0.054KN/m2+0.01KN/m2）=0.077KN/m2qex=1.30×5×0.4×（0.054KN/m2+0.01KN/m2）=0.166KN/m22.3、彎矩：qS=2.147×1.65=3.543KN/mqG=0.077×1.65=0.127KN/mqex=0.166×1.65=0.274KN/mMx=1/12qWl2=1/12×3.543×1.1862=0.415KN.mMy=1/8qGl2=1/8×(0.127+0.5×0.274)×1.1862=0.046KN.mσ=Mx/（γWx）+My/（γwy）塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.05σ=0.415×1.1×106/（1.05×0.7×104）+0.046×1.1×106/（1.05×0.92×104）=67.35N/mm2<85.5N/mm2（可）橫梁撓度計算:μX=ql4/120EIμx=（3.54×11214）/（120×70000×114877）=5.79mmμY=5ql4/384EIμy=（5×0.264×11214）/（384×70000×297564）=0.26mmμx、μy均小于l/180（可）3、立柱及連接件計算立柱及連接件經(jīng)玻璃幕墻部分計算，能夠滿足結(jié)構(gòu)強度要求。經(jīng)上述計算,結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。八、雨蓬計算：最大分格1650×21001、荷載計算:1.1線荷載:玻璃板材：0.016m×25.6KN/m3=0.41KN/m2挑梁自重：0.267KN/m2鋁合金框料：0.024KN/m2總計：q=0.701KN/m21.2豎向地震標準值：qE=5.0×0.4×0.701×0.75×0.65=683N/m21.3風荷載標準值:ωK=1474N/m21.4荷載組合SK=1.35×0.701+0.6×1.4×1.474+0.5×1.3×0.683=2.628KN/m2SK=1.0×0.701+1.0×1.4×1.474+0.5×1.3×0.683=3.209KN/m2取不利值：3.209KN/m2、鋼梁計算:2.1鋼梁彎矩M:組合荷載作用下鋼梁彎矩(N·mm)q:組合荷載線分布最大荷載集度設(shè)計值:5.295N/mmH:鋼梁計算跨度:2100mmM=q×H2/2=11675144N·mm2.2鋼梁強度校核依據(jù):M/(γ×Ws)≤ｆs=215N/mm2M:鋼梁彎矩:11675144N·mmWs:鋼型材抵抗矩:367301mm3γ:塑性發(fā)展系數(shù):1.05M/(γ×Ws)=30N/mm2≤ｆs=215N/mm2鋼梁強度可以滿足2.3雨篷鋼梁的剛度計算校核依據(jù):Umax≤2L/125Umax:鋼梁最大撓度qk:組合荷載標準值:qk=GAk+Wk+0.7×qfk=0.701+1.474+0.7×0.683=2.653kN/m2B:雨篷分格寬:1.650mL:雨篷計算跨度:2100mmEs:鋼材彈性模量:206000N/mm2Is:鋼型材慣性矩:21935022mm4Umax=qk×B×L4/(8×Es×Is)=2.4mm≤33.6=2×2100/1253、玻璃面板計算:3.1荷載計算風荷載標準值:1.474kN/m2分配到外片玻璃上的風荷載標準值:Wk1=Wk×83/(83+83)=0.737kN/m2分配到內(nèi)片玻璃上的風荷載標準值:Wk2=Wk×83/(83+83)=0.737kN/m2風荷載設(shè)計值:分配到外片玻璃上的風荷載設(shè)計值:W1=W×83/(83+83)=1.032kN/m2分配到內(nèi)片玻璃上的風荷載設(shè)計值:W2=W×83/(83+83)=1.032kN/m2地震荷載標準值:0.683kN/m2分配到外片玻璃上的活荷載標準值:qfk1=qfk×83/(83+83)=0.342kN/m2分配到內(nèi)片玻璃上的風荷載標準值:qfk2=qfk×83/(83+83)=0.342kN/m2地震荷載設(shè)計值：分配到外片玻璃上的活荷載設(shè)計值:qf1=qf×83/(83+83)=0.445kN/m2分配到內(nèi)片玻璃上的活荷載設(shè)計值:qf2=