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点式钢管结构幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 二六年三月二十九日点式钢管结构幕墙设计计算书一、计算引用的规范、标准及资料1.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 JG139-20012.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 GBJ16-87(2001版)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 GB50223-2004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 GB50019-2003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建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002钢结构防火涂料 GB14907-2002碳钢焊条 GB/T5117-1995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/T437-20003.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/T5237.1-2004建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T5237.2-2004建筑铝型材 电泳涂漆型材 GB/T5237.3-2004建筑铝型材 粉末喷涂型材 GB/T5237.4-2004 建筑铝型材 氟碳漆喷涂型材 GB/T5237.5-2004 变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-1996铝及铝合金轧制板材 GB/T3880-1997建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-20004.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/T872-20005.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 GB116141999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/T915-20036.钢材规范：不锈钢棒 GB/T1220-1992不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-1984不锈钢冷扎钢板 GB/T3280-1992不锈钢热扎钢板 GB/T4237-1992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/T699-1999合金结构钢 GB/T3077-1999不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB/T4239-1991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/T912-1989碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T3274-1988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/T13912-19927.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/T482-20038.门窗及五金件规范：铝合金门 GB/T8478-2003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/T9296-1988平开铝合金窗执手 GB/T9298-1988铝合金窗不锈钢滑撑 GB/T9300-1988铝合金门插销 GB/T9297-1988铝合金窗撑挡 GB/T9299-1988铝合金门窗拉手 GB/T9301-1988铝合金窗锁 GB/T9302-1988铝合金门锁 GB/T9303-1988闭门器 GB/T9305-1988推拉铝合金门窗用滑轮 GB/T9304-1988紧固件 螺栓和螺钉 GB/T5277十字槽盘头螺钉 GB/T818-2000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/T16823.1-19979.建筑结构静力计算手册 (第二版)10.土建图纸：二、基本参数1.幕墙所在地区： 北京地区；2.地面粗糙度分类等级： 幕墙属于外围护构件，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.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1.风荷载标准值计算：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk=gzzsw0 7.1.1-2GB50009-2001上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：100m； 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+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地: gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地: gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地: gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地: gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地区，100m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=1.6019 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Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地区，100m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=1.6966 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=gzzsw0 =1.60191.69661.20.00045 =0.001468MPa 2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；3.作用效应组合：荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中： S：作用效应组合的设计值； SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值； Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进行挠度计算时； 重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；四、点式幕墙大面玻璃的计算基本参数： 1：计算点标高：100m； 2：分格尺寸：宽高=BH=1500mm1800mm； 3：支撑点间距：宽度方向高度方向=B1H1=1250mm1550mm； 4：玻璃配置：单片玻璃，钢化玻璃10mm； 5：驳接形式：四点驳接；模型简图为：1.玻璃板块荷载计算：(1)玻璃板块自重： GAk：玻璃板块单位面积自重(仅指玻璃)(MPa)； t：玻璃板块厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； GAk=gt =0.000025610 =0.000256MPa(2)垂直于幕墙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(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； GAk：玻璃单位面积自重(MPa)； qEAk=EmaxGAk 5.2.5JGJ133-2001 =5.00.160.000256 =0.000205MPa(3)作用在玻璃上的风荷载及地震作用荷载组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3qEAk =1.40.001468+0.51.30.000205 =0.002188MPaSw+0.5SE标准值组合： qk=wk+0.5qEAk =0.001468+0.50.000205 =0.00157MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 wk=0.001468MPa2.玻璃的强度计算：校核依据：fg ：玻璃的计算参数； ：玻璃的折减系数； qk：作用在玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃厚度(mm)； =qkb4/Et4 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.0015715504/72000/104 =12.586按系数，查表6.1.2-2JGJ102-2003，=0.95； ：玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q：作用在幕墙玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； t：玻璃厚度(mm)； m：玻璃弯矩系数, 取m=0.1424； =6mqb2/t2 6.1.2JGJ102-2003 =60.14240.002188155020.95/102 =42.667MPa 42.667MPafg=84MPa(钢化玻璃)玻璃的强度满足要求!3.玻璃最大挠度校核：校核依据： df=wkb4/Ddf,lim 6.1.3-2JGJ102-2003上面公式中： df：玻璃板挠度计算值(mm)； ：玻璃的挠度折减系数，按照=wkb4/Et4查表，为0.953； ：玻璃挠度系数，取=0.0186； wk：风荷载标准值(MPa) b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； D：玻璃的弯曲刚度(Nmm)； df,lim：许用挠度，取支撑点间玻璃面板长边边长的1/60，为25.833mm；其中： D=Et3/(12(1-2) 6.1.3-1JGJ102-2003上式中： E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃的厚度(mm)； ：玻璃材料泊松比，为0.2； D=Et3/(12(1-2) =72000103/(12(1-0.22) =6250000Nmm df=wkb4/D =0.9530.01860.00146815504/6250000 =24.031mm 24.031mmdf,lim=25.833mm(钢化玻璃)玻璃挠度能满足要求!五、型钢结构计算基本参数： 1：计算点标高：100m； 2：型钢总跨度：L=7250mm； 3：分格平均宽度(计算宽度)：B=1500mm； 4：力学模型：多点集中力作用简支梁； 5：型钢材质：Q235；本处型钢结构按多点集中荷载简支梁模型进行设计计算，受力模型如下：1.选用型钢的截面特性： 选用材料为：1204 圆钢管； 材料的抗弯强度设计值：f=215MPa； 材料的弹性模量：E=206000MPa； 主力方向惯性矩：I=1980000mm4； 主力方向截面抵抗矩：W=39700mm3； 塑性发展系数：=1.05；2.型钢型材受力分析：(1)垂直于幕墙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(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙平面面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.160.0005 =0.0004MPa(2)型钢结构受水平荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 S=1.4wk+0.51.3qEAk =0.002315MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 Sk=wk =0.001468MPa(3)集中荷载值计算： 结构梁上，共有i=4个集中力作用点，下面对这些力分别求值： Pki：每个集中力的标准值(N)； Pi：每个集中力的设计值(N)； Li：每个分格的沿悬臂梁方向的长度(mm)； Sk：组合荷载标准值(MPa)； S：组合荷载设计值(MPa)； B：分格宽度(mm)； L1=1500mm L2=1500mm L3=1500mm L4=1500mm L5=1250mm Pk1=SkBL2/2 =1651.5N P1=SBL2/2 =2604.375N Pk4=SkBL4/2 =1651.5N P4=SBL4/2 =2604.375N Pk2=SkB(L2+L3)/2 =3303N P2=SB(L2+L3)/2 =5208.75N Pk3=SkB(L3+L4)/2 =3303N P3=SB(L3+L4)/2 =5208.75N3.弯矩和挠度分析与校核：(1)力学计算基础： 先要知道单个集中力作用下，梁的受力情况，按建筑结构静力计算手册，单个集中力作用下的简支梁的力学分析如下：下