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文档简介
全隐框玻璃幕墙 设计计算书 设计 校对 审核 批准 2010 年 12 月 15 日 星期三 目录 一 计算引用的规范 标准及资料 1 1 幕墙设计规范 1 2 建筑设计规范 1 3 铝材规范 2 4 金属板及石材规范 2 5 玻璃规范 2 6 钢材规范 2 7 胶类及密封材料规范 3 8 门窗及五金件规范 3 9 建筑结构静力计算手册 第二版 4 10 土建图纸 4 二 基本参数 4 1 幕墙所在地区 4 2 地区粗糙度分类等级 4 3 抗震烈度 4 三 幕墙承受荷载计算 4 1 风荷载标准值计算 4 2 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 5 3 作用效应组合 5 四 幕墙立柱计算 6 1 立柱型材选材计算 6 2 确定材料的截面参数 7 3 选用立柱型材的截面特性 8 4 立柱的抗弯强度计算 9 5 立柱的挠度计算 9 6 立柱的抗剪计算 9 五 幕墙横梁计算 10 1 横梁型材选材计算 11 2 确定材料的截面参数 12 3 选用横梁型材的截面特性 13 4 幕墙横梁的抗弯强度计算 14 5 横梁的挠度计算 14 6 横梁的抗剪计算 三角荷载作用下 14 六 幕墙玻璃的选用与校核 15 1 玻璃板块荷载计算 16 2 玻璃的强度计算 17 3 玻璃最大挠度校核 18 七 连接件计算 19 1 横梁与角码间连结 19 2 角码与立柱连接 20 3 立柱与主结构连接 22 八 幕墙埋件计算 土建预埋 23 1 荷载标准值计算 23 2 埋件计算 24 3 锚板总面积校核 25 4 锚筋长度计算 25 九 幕墙焊缝计算 26 1 受力分析 26 2 焊缝特性参数计算 26 3 焊缝校核计算 26 十 隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算 27 1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算 27 2 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算 27 3 结构胶设计总结 28 4 立柱连接伸缩缝计算 28 5 耐侯胶胶缝计算 29 十一 幕墙板块压板计算 29 1 压板的弯矩设计值计算 29 2 压板的应力计算 29 3 螺栓抗拉强度验算 30 全隐框玻璃幕墙设计计算书 1 全隐框玻璃幕墙设计计算书全隐框玻璃幕墙设计计算书 一 计算引用的规范 标准及资料一 计算引用的规范 标准及资料 1 1 幕墙设计规范 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 94 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 建筑幕墙保温性能测试方法 GB8484 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 2001 2 2 建筑设计规范 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 2001 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 2001 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 1995 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 GBJ19 87 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 建筑钢结构焊接规程 GB T8162 钢结构防火涂料 GB14907 2002 碳钢焊条 GB T5117 1995 全隐框玻璃幕墙设计计算书 2 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 2000 3 3 铝材规范 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 2000 建筑铝型材 阳极氧化 着色型材 GB T5237 2 2000 建筑铝型材 电泳涂漆型材 GB T5237 3 2000 建筑铝型材 粉末喷涂型材 GB T5237 4 2000 建筑铝型材 氟碳漆喷涂型材 GB T5237 5 2000 变形铝及铝合金化学成份 GB T3190 1996 铝及铝合金阳极氧化 阳极氧化膜的总规范 GB8013 1987 铝及铝合金轧制板材 GB T3880 1997 建筑用铝型材 铝板氟碳涂层 JC133 2000 4 4 金属板及石材规范 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 T13890 92 建筑材料放射性核素限量 GB6566 2001 干挂天然花岗岩 建筑板材及其不锈钢配件 JC830 1998 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 2000 5 5 玻璃规范 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 GB11614 1999 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 2002 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 2003 6 6 钢材规范 钢材规范 不锈钢棒 GB T1220 1992 全隐框玻璃幕墙设计计算书 3 不锈钢冷加工钢棒 GB T4226 不锈钢冷扎钢板 GB T3280 不锈钢热扎钢板 GB T4237 92 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 合金结构钢 GB T3077 不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB T4239 高耐候结构钢 GB T4171 2000 焊接结构用耐候钢 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 碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB T3274 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 1992 7 7 胶类及密封材料规范 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 2003 8 8 门窗及五金件规范 门窗及五金件规范 铝合金门 GB T8478 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 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 平开铝合金窗执手 GB T9298 铝合金窗不锈钢滑撑 GB T9300 铝合金门插销 GB T9297 铝合金窗撑挡 GB T9299 全隐框玻璃幕墙设计计算书 4 铝合金门窗拉手 GB T9301 铝合金窗锁 GB T9302 铝合金门锁 GB T9303 闭门器 GB T9305 推拉铝合金门窗用滑轮 GB T9304 紧固件 螺栓和螺钉 GB T5277 十字槽盘头螺钉 GB T818 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 1997 9 9 建筑结构静力计算手册建筑结构静力计算手册 第二版第二版 10 10 土建图纸 土建图纸 二 基本参数二 基本参数 1 1 幕墙所在地区 幕墙所在地区 北京地区 2 2 地区粗糙度分类等级 地区粗糙度分类等级 幕墙属于薄壁外围护构件 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 3 抗震烈度 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 幕墙承受荷载计算三 幕墙承受荷载计算 1 1 风荷载标准值计算 风荷载标准值计算 幕墙属于薄壁外围护构件 按建筑结构荷载规范 GB50009 2001 计算 wk gz z sw0 7 1 1 2 GB50009 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 10m 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 2 f 其中 K 为地区粗糙度调整系数 f为脉动系数 全隐框玻璃幕墙设计计算书 5 A 类场地 gz 0 92 1 2 f 其中 f 0 387 Z 10 0 12 B 类场地 gz 0 89 1 2 f 其中 f 0 5 Z 10 0 16 C 类场地 gz 0 85 1 2 f 其中 f 0 734 Z 10 0 22 D 类场地 gz 0 80 1 2 f 其中 f 1 2248 Z 10 0 3 对于 C 类地区 10m 高度处瞬时风压的阵风系数 gz 0 85 1 2 0 734 Z 10 0 22 2 098 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 Z350m 时 取 Z 350m 当 Z400m 时 取 Z 400m 当 Z450m 时 取 Z 450m 当 Z 30m 时 取 Z 30m 对于 C 类地区 10m 高度处风压高度变化系数 z 0 616 Z 10 0 44 0 736 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 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 gz z sw0 2 098 0 736 1 2 0 00045 0 000834MPa 因为 wk0 7 所以取 0 7 ab 0 6 0 25t d C 0 1 6 JGJ102 2003 0 6 0 25 8 12 0 767 AS n d2 4 4 3 14 122 4 452 16mm2 V aravfy N 0 8abfy M 1 3arabfyz 1980 1 0 7 210 4512 545 0 8 0 767 210 198000 1 3 1 0 767 210 110 57 086mm2 AS 452 16mm2 N 0 8abfy M 0 4arabfyz 4512 545 0 8 0 767 210 198000 0 4 1 0 767 210 110 62 958mm2 AS 452 16mm2 所以 预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求 3 3 锚板总面积校核 锚板总面积校核 A 锚板总面积 mm2 fc 混凝土轴心抗压强度设计值 MPa 按 GB50010 选取 0 5fcA 0 5 11 9 60000 357000N N 4512 545N 0 5fcA 埋板面积满足要求 4 4 锚筋长度计算 锚筋长度计算 计算依据 la 1 1 fy ft d C 0 5 JGJ102 2003 在上面的公式中 la 受拉钢筋的锚固长度 mm ft 混凝土轴心抗拉强度设计值 MPa 按 GB50010 选取 当混凝土强度高 于 C40 时 按 C40 取值 fy 锚筋抗拉强度设计值 MPa 按 GB50010 选取 d 锚筋公称直径 mm 锚筋的外型系数 光圆筋取 0 16 带肋筋取 0 14 la 1 1 fy ft d 1 1 0 16 210 1 27 12 349 228mm 但是 由于锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值 按规范 C 0 5 第 3 条规定 锚固长度可适当减小 以不小于 15 倍锚固钢筋直径为宜 实际选用的 锚筋长度为 180mm 全隐框玻璃幕墙设计计算书 26 所以 可以满足要求 九 幕墙焊缝计算九 幕墙焊缝计算 基本参数 1 焊缝形式 L 型角焊 2 其它参数同埋件部分 1 1 受力分析 受力分析 根据前面埋件的计算结果 有 V 剪力 N N 轴向拉力 N M 弯矩 N mm V 1980N N 4512 545N M 198000N mm 2 2 焊缝特性参数计算 焊缝特性参数计算 1 焊缝有效厚度 he 焊缝有效厚度 mm hf 焊角高度 mm he 0 717hf 0 717 6 4 302mm 2 焊缝总面积 A 焊缝总面积 mm2 Lv 竖向焊缝长度 mm Lh 横向焊缝长度 mm he 焊缝有效厚度 mm A he Lv 10 Lh 10 4 302 100 10 50 10 559 26mm2 3 焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算 I 截面惯性矩 mm4 he 焊缝有效厚度 mm Lv 竖向焊缝长度 mm Lh 横向焊缝长度 mm W 截面抵抗距 mm3 d 三角焊缝中性轴位置 水平焊缝到中性轴距离 mm d 0 5 Lv 10 2 he2 he Lh 10 Lh 10 he Lv 10 32 831mm I he Lv 10 3 12 Lh 10 he3 12 he Lh 10 d he 2 2 he Lh 10 Lv 10 2 d 2 449066 718mm4 W I Lv 10 2 d 449066 718 100 10 2 32 831 5769 767mm3 全隐框玻璃幕墙设计计算书 27 3 3 焊缝校核计算 焊缝校核计算 校核依据 f f 2 f2 0 5 ffw 7 1 3 3 GB50017 2003 上式中 f 按焊缝有效截面计算 垂直于焊缝长度方向的应力 MPa f 正面角焊缝的强度设计值增大系数 取 1 22 f 按焊缝有效截面计算 沿焊缝长度方向的剪应力 MPa ffw 角焊缝的强度设计值 MPa f f 2 f2 0 5 N 1 22A M 1 22W 2 V A 2 0 5 4512 545 1 22 559 26 198000 1 22 5769 767 2 1980 559 26 2 0 5 34 922MPa 34 922MPa ffw 160MPa 焊缝可以满足要求 十 隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算十 隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算 基本参数 1 计算点标高 10m 2 玻璃分格尺寸 宽 高 B H 1100mm 1380mm 3 幕墙类型 全隐框玻璃幕墙 4 年温温差 68 1 1 1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算 1 水平力作用下结构胶粘结宽度 Cs1 风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值 mm wk 风荷载标准值 MPa qEAk 地震作用标准值 MPa 对于不等片合片的中空玻璃 取外片重量 其 它情况 取组成板块的玻璃总重量 按公式 5 3 4 JGJ102 2003 计算 a 矩形分格短边长度 mm f1 结构胶的短期强度允许值 取 0 2MPa Cs1 1 4 wk 0 5 1 3 qEAk a 2f1 5 6 3 2 JGJ102 2003 1 4 0 001 0 5 1 3 0 000295 1100 2 0 2 4 377mm 2 自重效应 永久荷载 作用下胶缝宽度的计算 Cs2 自重效应下结构胶粘结宽度最小值 mm qG 玻璃单位面积重力荷载设计值 MPa a 分格短边长 mm b 分格长边长 mm f2 结构胶的长期强度允许值 取 0 01MPa Cs2 qGab 2 a b f2 5 6 3 3 JGJ102 2003 0 0003072 1100 1380 2 1100 1380 0 01 9 402mm 实际胶缝宽度取 8mm 2 2 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算 1 温度作用下结构胶粘结厚度 全隐框玻璃幕墙设计计算书 28 us1 在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量 mm b 玻璃板块最大边 mm t 年温差 68 1 a1 铝型材线膨胀系数 2 35 10 5 a2 玻璃线膨胀系数 1 10 5 us1 b t a1 a2 1380 68 1 2 35 1 10 5 1 269mm ts1 温度作用下结构胶粘结厚度计算值 mm 1 温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力 10 Ts1 us1 1 2 1 0 5 1 269 0 1 2 0 1 0 5 2 769mm 2 地震作用下结构胶粘结厚度 us2 在地震作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量 mm 主体结构层间位移角限值 rad 见附表 4 1 JGJ102 2003 hg 幕墙玻璃面板高度 mm us2 hg 5 6 5 2 JGJ102 2003 1 550 1380 2 509mm ts2 地震作用下结构胶粘结厚度计算值 mm 2 地震作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力 40 Ts2 us2 2 2 2 0 5 5 6 5 JGJ102 2003 2 509 0 4 2 0 4 0 5 2 561mm 实际胶缝厚度取 6mm 3 3 结构胶设计总结 结构胶设计总结 按 5 6 1 JGJ102 2003 规定 硅酮结构胶还需要满足下面要求 1 粘接宽度 7mm 2 12mm 粘接厚度 6mm 3 粘接宽度大于厚度 但不宜大于厚度的 2 倍 但是在实际情况下 不大 于厚度的 3 倍是可以的 综合上面计算结果 本工程设计不满足规范要求 4 4 立柱连接伸缩缝计算 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 L d1 d2 上式中 d 伸缩缝计算值 mm 立柱材料的线膨胀系数 取 2 35 10 5 温度变化 取 68 1 L 立柱跨度 mm 实际伸缩调整系数 取 0 85 考虑密封胶变形能力的系数 取 0 5 d1 施工误差 取 3mm 全隐框玻璃幕墙设计计算书 29 d2 主体结构的轴向压缩变形 取 3mm d L d1 d2 0 0000235 68 1 3000 0 85 0 5 3 3 14 162mm 实际伸缩空隙 d 取 20mm 满足要求 5 5 耐侯胶胶缝计算 耐侯胶胶缝计算 ws 胶缝宽度计算值 mm 板块材料的线膨胀系数 为 1 10 5 温度变化 取 68 1 b 板块的长边
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