半园采光顶计算书

1、 洛阳幕墙工程玻璃幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 石家庄四站铝合金装饰工程处2005年4月12日半园采光顶设计计算书一、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/t1522

2、7-94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 gb50057-200

3、0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

4、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

5、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 gb6

6、566-2001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/

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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： 洛阳地区；2.地区粗糙度分类等级： 按建筑结构荷载规范(gb50

12、009-2001) 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。三、采光顶荷载计算1.玻璃采光顶的荷载作用说明：玻璃采光顶承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重。包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照以下值估算： 当采用单层玻璃时： 取400n/m2； 当采用中空及夹层玻璃时： 取500n/m2；(2)风荷载。是垂直作用于采光顶表面的荷载，按gb50009采用；(3)雪荷载。是指采光

13、顶水平投影面上的雪荷载，按gb50009采用；(4)活荷载。是指采光顶水平投影面上的活荷载，按gb50009，对不上人屋面可按500n/m2采用； 在实际工程中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，且雪荷载与活荷载不同时考虑。分项系数按以下参数取值： 永久荷载分项系数取：g：1.2 风荷载的分项系数取：w：1.4 雪荷载的分项系数取：s：1.4 活荷载的分项系数取：h：1.4 组合值系数为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0.7 活荷载的组合值系数取：h：0.72.风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(gb50009-2001)计算

14、： wk=gzzsw0 7.1.1-2gb50009-2001上式中： wk：作用在采光顶上的风荷载标准值( kn/m2)； z：计算点标高：50m； 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为地区粗糙度调整系数，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

15、)-0.3对于c类地区，50m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(z/10)-0.22)= 1.726 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，50 m高度处风压高度变化系数： z=(z/10)0.44= 1.251 s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取0.6； w0：基本风压值( kn/m2)，根据现行gb50009-2001附表

16、d.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，洛阳地区取0.45 kn/m2； wk=gzzsw0 =1.7261.2510.60.45 =0.583 kn/m22.风荷载设计值计算： w：作用在采光顶上的风荷载设计值( kn/m2)； wk：作用在采光顶上的风荷载标准值( kn/m2)； w=1.4wk =1.40.583 =0.816 kn/m23.雪荷载标准值计算： sk：作用在采光顶上的雪荷载标准值( kn/m2) s0：基本雪压，根据现行gb50009-2001取值，洛阳地区50年一遇最大积雪的自重: 0.35kn/m2. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1gb50009

17、-2001，为0.4。 根据gb50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： sk=rs0 =0.40.35 =0.14 kn/m24.雪荷载设计值计算： s：雪荷载设计值( kn/m2)； s=1.4sk =1.40.14 =0.196kn/m25.采光顶构件自重荷载设计值： g：采光顶构件自重荷载设计值( kn/m2)； gk：采光顶结构平均自重取0. 5 kn/m2； g=1.2gk =1.20.5 =0.6 kn/m26.采光顶坡面活荷载设计值： q：采光顶坡面活荷载设计值( kn/m2)； qk：采光顶坡面活荷载标准值取：500n/m2 q=1.4qk =1.4500/10

18、00000 =0.7 kn/m27.选取计算荷载组合： 雪荷载与活荷载不同时考虑，按上面的计算结果，在本工程中取自重、活荷载和风荷载组合： 第一可变荷载为：活荷载 第二可变荷载为：风荷载所以，组合值系数依次为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0 活荷载的组合值系数取：h：1四、半圆采光顶型采光顶杆件计算基本参数： 1：采光顶跨度：l=4300mm； 2：采光顶拱高：h=2610mm； 3：采光顶分格宽度：b=1121mm；形采光顶的杆件设计计算，可采用曲线三铰拱分析内力，并按压弯构件验算截面强度。计算模型如下：1.杆件荷载计算：计

19、算取自重、风荷载和活荷载设计值组合。 qa：作用在采光顶表面的荷载设计值组合(mpa)； q：作用在采光顶杆件上的线荷载设计值组合(n/mm)； qa=0.601.57+10.8161.57+00.196+0.70.7 =2.713 n.mm q=qab =2.7131200 =3.041 n/mm2.杆件的强度计算： 本工程采用q235钢管 （截面面积 2148 mm，截面抵抗矩53341 mm3）校核依据： =n/a+m/wf形采光顶的最大弯矩在总跨长l的0.05处： mc0：跨中弯矩(nmm)； h：推力(n)； mc0=ql2/8 =3.04143002/8 =7028511.25nm

20、m h=mc0/h =7028511.25/2610 =2692.916mm验算截面处的受力分析： m0.05l0：代梁弯矩(nmm)； m0.05l：验算截面的弯矩(nmm)； v0.05l0：验算截面的代梁剪力(n)； n0.05l：验算截面轴力(n)； y0.05l：验算截面处与a(b)点的垂直高度(mm)； y0.05l=0.2179l=937.4mm m0.05l0=ql2/40(1-1/20) =3.04143002/400.95 =1335417.138nmm m0.05l=m0.05l0-hy0.05l =1335417.138-2692.916937.4 =-1188922.

21、32nmm v0.05l0=ql/2(1-0.1) =3.0414300/20.9 =5884.335n n0.05l=-v0.05l0sin64.15-hcos64.15 =-5884.3350.9-2692.9160.437 =-6472.706n ：计算截面的强度计算值(mpa)； f：选择的龙骨材料的强度设计值(mpa)； a：选取材料的截面面积(mm2)； w：选取材料的截面抗弯矩(mm3)； =n0.05l/a+m0.05l/w =6472.706 /2148+ 1188922.32/1.05/53341 =24.241f=215mpa(q235)所以，材料的强度满足设计要求！五、

22、采光顶玻璃的计算基本参数： 1：计算点标高：50m； 2：板面尺寸：宽高=bh=1121mm1500mm； 3：玻璃配置：；66加胶钢化玻璃；4：驳接形式：四点驳接；模型简图为：1.玻璃板块荷载计算：(1)玻璃自重荷载标准值： gak：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(mpa)； t：玻璃厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(n/mm3)； gak=gt =0.0256(6+6) =0.307kn(2)玻璃自重荷载设计值： ga：玻璃自重设计值(仅指玻璃)(mpa)； gak：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(mpa)； ga=1.2gak =1.20.307 =0.368 kn2.玻璃板块荷载组合：玻璃板

23、块的受力组合采用自重、风荷载和活荷载组合。(1)玻璃荷载标准值组合： qk：玻璃板块的荷载标准值组合(mpa)； wk：风荷载标准值(mpa)； gak：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(mpa)；先取自重和风荷载组合：wk+gak=0.583*1+0.307 =0.89 kn/m2再与活荷载组合，得： qk=0.89+0.70.5 =1.24 kn/m2(2)玻璃荷载设计值组合： q：玻璃板块的荷载设计值组合(mpa)； w：风荷载设计值(mpa)； ga：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(mpa)； 先取自重和风荷载组合： w+ga=10.816+0.368 =0.951 kn/m2再与活荷载组合，得

24、： q=0.951+0.70.7 =1.441 kn/m23.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)；1玻璃在垂直于面板方向的荷载作用下，面板内最大应力可按下式计算： =6qb2/t2 夹层玻璃弯曲后，两片玻璃位移相同，因此可按各自刚度的比例分配外荷载q到两片玻璃上，然后分别对两片玻璃各自进行计算。 公式说明： : 玻璃最大应力(kn/m2)； a: 玻璃短边支承点间的距离: 996mm b: 玻璃长边支承点间的距离: 1375 mm : 玻璃板面跨中弯矩系数, 按支承点间的距离比a/b=0.724查表得: 0.145 夹层玻璃内、外层玻璃厚度分别为：bt_n、bt_w，其值为： 6mm、6mm q: 组合荷载设计值(kn/m2)； 组合荷载设计值在两片玻璃上的分配： qn=qbt_n3/(bt_n3+bt_w3) qw=qbt_w3/(bt_n3+bt_w3) 2）现分别对内、外层玻璃进行设计计算： i）外层玻璃： qw=qbt_w3/(bt_n3+bt_w3) =1.44163/(63+63) = 0.721 (kn/m2) 组合荷载作用下外层玻璃最大应