明框玻璃幕墙结构计算

工程计算书第22页共22页第四部分、明框玻璃幕墙结构计算第一章、龙骨荷载计算一、计算说明取风荷载计算部分表3-1中明框玻璃幕墙风荷载进行计算，该处位于大面区，体型系数为1.2,该部分玻璃幕墙承受的风荷载为WK=1.4KN/m2，W=1.97KN/m2。明框玻璃幕墙水平分格为B=1200mm，竖向分格为H=1600mm，层高为3.6m。二、明框玻璃幕墙自重荷载计算1、玻璃面板自重荷载标准值计算GAK：玻璃面板自重面荷载标准值玻璃采用TP6+12A+TP6mm厚钢化中空玻璃GAK=（6+6）×10-3×25.6=0.307KN/m2GGK：考虑龙骨和各种零部件后的幕墙面板自重面荷载标准值GGK=0.3765KN/m22、玻璃面板自重荷载设计值计算rG：自重作用效应分项系数，取rG=1.2按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条规定GG：考虑龙骨和各种零部件后的幕墙面板自重面荷载设计值GG=rG·GGK=1.2×0.3765=0.54KN/m2三、明框玻璃幕墙承受的水平风荷载计算WK：作用在幕墙上的风荷载标准值WK=1.0KN/m2W：作用在幕墙上的风荷载设计值W=1.4KN/m2四、明框玻璃幕墙承受的水平地震荷载计算1、幕墙玻璃面板承受的水平地震荷载标准值计算αmax：水平地震影响系数最大值，取αmax=0.16查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.3.4βE：动力放大系数，取βE=5.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条规定qEK：作用在幕墙上的地震荷载标准值计算qEK=αmax·βE·GGK=0.16×5.0×0.3765=0.360KN/m22、幕墙玻璃面板承受的水平地震荷载设计值计算rE：地震荷载作用效应分项系数，取rE=1.3按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条规定qE：作用在幕墙上的地震荷载设计值qE=rE·qEK=1.3×0.36=0.37668KN/m2五、荷载组合1、风荷载和水平地震作用组合标准值计算ψW：风荷载作用效应组合系数，取ψW=1.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定ψE：地震荷载作用效应组合系数，取ψE=0.5按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定qK=ψW·WK+ψE·qEK=1.0×1.0+0.5×0.36=1.18KN/m22、风荷载和水平地震作用组合设计值计算q=ψW·W+ψE·qE=1.0×1.4+0.5×0.37668=1.634KN/m2第二章、玻璃面板计算一、计算说明玻璃面板选用TP6+12A+TP6mm厚的中空钢化玻璃。明框玻璃幕墙的分格尺寸为，幕墙分格宽度a=1550mm，幕墙分格高度b=2280mm。该部分玻璃承受的风荷载为WK=1.0KN/m2，W=1.4KN/m2。二、玻璃面板强度校核1、校核依据：≤fg1=84.0N/mm2。：玻璃面板在荷载作用下产生的应力；：玻璃面板弯矩系数；由==0.68，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2-1，得=0.0454。：玻璃面板受到的组合荷载设计值；：玻璃计算厚度；：玻璃的应力折减系数。2、外片玻璃面板强度校核1)外片玻璃荷载计算外片玻璃自重荷载标准值为：=6×25.6=153.6N/mm2=0.154KN/m2根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.5条规定：直接承受风荷载的外片玻璃受到的风荷载标准值为==0.55KN/m2风荷载设计值为=1.4×0.55=0.77KN/m2外片玻璃承受水平地震荷载标准值为=0.16×5.0×0.154=0.1232KN/m2水平地震荷载设计值为=1.3×0.1232=0.1602KN/m2外片玻璃承受的水平组合荷载标准值为=1.0×0.55+0.5×0.1232=0.776KN/m2水平组合荷载设计值为=1.0×0.77+0.5×0.1602=1.079KN/m22)外片玻璃强度校核根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式6.1.2-3：==154.17查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2-2得外片玻璃的应力折减系数=0.607外片玻璃在水平组合荷载作用下产生的应力为==21.34N/mm2＜fg1=84.0N/mm2外片玻璃面板强度满足设计要求。3、内片玻璃面板强度校核1)内片玻璃荷载计算内片玻璃自重荷载标准值为：=6×25.6=153.6N/m2=0.154KN/m2根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.5条规定：不直接承受风荷载的内片玻璃受到的风荷载标准值为==0.5KN/m2风荷载设计值为=1.4×0.5=0.7KN/m2内片玻璃承受水平地震荷载标准值为=0.16×5.0×0.154=0.1232KN/m2水平地震荷载设计值为=1.3×0.1232=0.1602KN/m2内片玻璃承受的水平组合荷载标准值为=1.0×0.5+0.5×0.1232=0.711KN/m2水平组合荷载设计值为=1.0×0.7+0.5×0.1602=0.989KN/m22)内片玻璃强度校核根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式6.1.2-3：==141.26查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2-2得内片玻璃的应力折减系数=0.622内片玻璃在水平组合荷载作用下产生的应力为==20.04N/mm2＜fg1=84.0N/mm2内片玻璃面板强度满足设计要求。三、玻璃面板挠度校核1、校核依据：根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第6.1.3条规定=≤=：风荷载标准值作用下挠度最大值；：四边支承玻璃面板的挠度系数；由边长比==0.68，查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.3得=0.00418。：风荷载标准值；：玻璃短边尺寸；：玻璃刚度；：玻璃挠度折减系数2、挠度计算1)中空玻璃风荷载标准值WK=1.0KN/m22)中空玻璃等效计算厚度，根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式6.1.5-3得===7.18mm3)玻璃刚度，根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式6.1.3-1D===2.313×106N·mm4)中空玻璃挠度折减系数根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003公式6.1.2-3：==125.75查《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表6.1.2-2得中空玻璃的挠度折减系数=0.6425）中空玻璃在风荷载作用下产生的挠度===16.55mm≤==25.83mm玻璃面板挠度满足设计要求。第三章、明框玻璃幕墙板块的平面内变形性能计算一、计算说明为避免明框玻璃幕墙板块平面内变形时产生破坏，我们必须对明框玻璃幕墙板块平面内的变形情况与结构的变形情况进行对照比较分析。以便选择相应的结构和尺寸。明框玻璃幕墙板块平面内变形的性能以建筑物的层间相对位移值表示。并保证在设计允许的相对位移范围内，明框玻璃幕墙板块不损坏。明框玻璃幕墙板块平面内变形性能按不同的结构类型弹性计算的位移控制值的3倍进行设计。二、平面变形性能校核b：分格框宽度，b=1509mmh：分格框高度，h=2239mmc1：玻璃与边框的左、右平均间隙，c1=7mmc2：玻璃与边框的上、下平均间隙，取c2=7mm△u：玻璃幕墙的平面变形性能△u===17.9mmγ=△u/H=17.9/3350=1/251γ=1/251＞1/300该明框玻璃幕墙的变形性满足设计要求。第三章、玻璃幕墙横梁计算一、计算说明选用（6063-T5）铝型材，根据建筑结构特点，每根幕墙横梁简支在立柱上，双向受力，属于双弯构件，须对横梁进行强度和挠度校核，横梁的计算长度B=1550mm。受力最不利的横梁承受竖直方向荷载高度h=2280mm。承受水平方向三角形和梯形荷载，高度h1=775mm，h2=376mm。二、力学模型幕墙的荷载由横梁和立柱承担。玻璃面板将受到的水平方向的荷载，按45度角分别传递到横梁和立柱上。横梁采用简支梁力学模型，水平荷载上部按三角形分布荷载下部按梯形荷载分布计算。竖直方向玻璃等的自重按均布线荷载考虑。计算简图如图。三、荷载计算1、横梁承受的竖直方向面荷载标准值GGK=0.3765KN/m2设计值GG=0.54KN/m22、横梁承受的水平方向面荷载标准值qK=1.18KN/m2设计值q=1.634KN/m23、横梁承受的竖直方向线荷载标准值：G线K=GAK·h3=0.3765×1.55=0.855KN/m设计值：G线=1.2·G线K=1.2×0.855=1.026KN/m4、横梁承受的竖直方向重力荷载产生的最大弯矩MXMx=G线·B2/8=1.026×1.552/8=0.336KN·m5、横梁承受的竖直方向重力荷载产生的最大剪力VX=0.5×B×G线=0.5×1.55×1.026=0.923KN6、横梁承受的水平方向三角形与梯形荷载上部线荷载标准值q线K1=qK·h2=1.18×0.775=0.915KN/m上部线荷载设计值q线1=q·h2=1.634×0.775=1.266KN/m下部线荷载标准值值q线K2=qK·h11=1.188×0.3776=0.4444KNN/m下部线荷载设计值值q线2=q·h1=1..634×00.376==0.6144KN/mm7、横梁承受的水平平方向线荷载载产生的最大大弯矩上部三角形荷载产生生的最大弯矩矩MY1===0.229KKN·mMY：下部梯形荷载产生的的最大弯矩MY2===0.158KNN·mMY=MY1+MY2=0.3888KN·mm8、横梁承受的水平平方向线荷载载产生的最大大剪力VY梯形荷载产生的最最大剪力VY=+=+=0.804KKN四、横梁截面参数数横梁截面积A=8834.9mm2中性轴惯性矩IIX=3748330mm4中性轴到最外缘距距离YXmax=43.8mmmX轴抵抗矩WWX=8558..36mmm3X轴面积矩SX=7606..65mmm3中性轴惯性矩IYY=5633995mm4中性轴到最外缘距距离YYmax=38.399mmY轴抵抗矩WWY=146755.1mmm3Y轴面积矩SY=9939..09mmm3塑性发展系数υ==1.05五、横梁强度校核核校核依据：≤faa=85.5NN/mm2==62.39N//mm2＜fa=85.5NN/mm2横梁强度满足设计计要求。六、横梁抗剪强度度校核1、校核依据：τmmax≤fav=49..6N/mmm22、竖直方向产生的的剪应力t：横梁壁厚，取tt=2.5mmτX：横梁承受的竖直直荷载产生的的剪应力τX====12.48NN/mm23、水平方向产生的的剪应力τY：横梁承受的水平平荷载产生的的剪应力τY====7.92N/mmm2横梁抗剪强度满足足设计要求。七、横梁挠度校核核1、校核依据：横梁梁承受的最大大挠度应不大大于H/180。2、由竖向自重荷载载引起的挠度度μx===3.351mm3、由水平风荷载下下引起的挠度度上部线荷载标准值值W线K1=WK·h11=1.0××0.7755=0.7775KN//m下部线荷载标准值值W线K2=WK·h22=1.0××0.3766=0.3776KN//m水平风荷载下横梁梁的挠度（上部部为梯形荷载载，下部为三三角形荷载）μY：风荷载产生的最最大挠度μY=+=+=2.82mm经过以上计算得知知，横梁的各各项性能满足足设计要求第五章、玻璃幕墙墙立柱计算一、计算说明选用（6063AA-T5）铝型材，根根据建筑结构构特点，每根根幕墙立柱简简支在主体结结构上，并处处于偏心受拉拉状态，立柱柱高度H=33500mm,幕墙横向计计算分格宽度度B=15500mm。二、力学模型幕墙的荷载由横梁梁和立柱承担担。玻璃面板板将受到的水水平方向的荷荷载，按45度角分别传传递到横梁和和立柱上。横横梁又将承受受的荷载传递递给立柱，最最后由立柱将将所有荷载通通过预埋件传传递到主体结结构上。计算算简图如图。三、荷载作用值1、横梁承受的竖直方方向面荷载标准值GGK=00.45KKN/m2设计值GG==0.54KN/m222、立柱承受的水平方方向面荷载标准值qK==1.18KN/m22设计值q=11.634KN/m223、受力最不利处立柱柱承受的偏心拉力设计计值N=G=GG·HH·B=0.54×3..35×1..55=1.605KNN4、立柱承受的水平线线荷载标准值qK线线=qK×B=1.188×1.555=1.5553KN/mm设计值q线==q×B=1.6344×1.55=2.6777KN/mm5、立柱所受的弯矩矩M=0.125×qq线×H2=0.1225×2.6677×3..352=2.8144KN·mm6、立柱承受的剪力力V=q线H/2==2.6777×3.355÷2=3.882KN四、选材计算1、截面最小抵抗矩矩（暂不考虑虑偏心拉力作作用，利用强强度演算公式式进行推导）Wmin===31345mmm32、选用W＞313345mmm3的型材，故故选用如下型型材，见下图图。五、立柱截面参数数立柱截面积AA0=1399.882mm2X轴惯性矩IX=552704550mm4X轴到最外缘距离YX=62.3mmmX轴抵抗矩WXX=544899.8mmm3X轴面积矩SX=375488.7mmm3塑性发展系数γ=1.055六、立柱强度校核核校核依据≤fa==85.5NN/mm2==64.10N//mm2＜fa=85.5NN/mm2立柱强度满足设计计要求。七、立柱抗剪强度度校核校核依据τmaxx≤fav=49..6N/mmm2t：立柱壁厚，取tt=2.5mmτX：立柱承受的水平平荷载产生的的剪应力τX====14.7N//mm2＜fav=49..6N/mmm2立柱抗剪强度满足足设计要求。八、立柱挠度校核校核依据：立柱承承受的最大挠挠度应不大于于H/180。由水平风荷载下引引起的挠度线荷载标准值W线K=WK·B=1..0×1.555=1.555KN//m水平风荷载下立柱柱的挠度u===14.9mmu=14.9mmm＜H/1800=33500/180==16.1mm立柱挠度满足设计计要求。经过以上计算得知知，立柱的各各项性能要求求满足设计要要求。第六章、幕墙连接接件计算一、横梁与立柱的的连接计算1、计算模型横梁与立柱通过440×25×4铝合金连接件件用M6螺栓连接，承承受垂直于幕幕墙面的水平平荷载和竖直直方向上的自自重荷载。横横梁的计算长长度取L=1.555m，横梁承承受的水平荷荷载按梯形分分布，分格高高度h1=0.7755m,h2=0.3766m；承受的的自重荷载按按矩形分布，分分格高度H=2.288m。横梁壁厚为为2.5mmm，立柱的壁厚厚为3mm。2、荷载计算横梁的计算长度LL=1.555m横梁承受的自重线线荷载设计值值q线G=0.855KNN/m横梁承受的水平线线荷载设计值值q线1=1.266KNN/mq线2=0.614KNN/m横梁端部承受的垂垂直荷载N1===0.528KKN横梁端部承受的水水平荷载N2=+=+=0.804KKN横梁端部所承受的的剪力合力N===0.962KKN3、横梁与立柱相连连螺栓校核M6不锈钢螺栓应力截截面积AS=20.1mm2不锈钢螺栓的抗剪剪应力2445N/mmm2每个螺栓的抗剪承承载力：=4924.5N＞N=962N根据构造要求，取取2个M6不锈钢螺栓栓。4、立柱局部承压能能力=2×6×3×1120=4320N＞N=9622N5、铝合金连接件局部部承压能力=2×6×4×1120=5760N＞N=9622N横梁与立柱连接满满足设计要求求。二、立柱与钢角码码的连接计算算1、计算模型计算宽度B=1..55m，高度H=3.355m。立柱为为6063-TT5铝型材，局部部承压强度为为120NN/mm2，壁厚=3mm，钢角码尺寸140×990×8.00，局部承压压强度为320NN/mm2，立柱的固固定方式为双双系点，即两两侧均有连接接件，用2个M12不锈钢螺栓栓连接。立柱柱承受的水平平荷载和自重重荷载均按矩矩形分布。2、荷载计算立柱承受的自重荷荷载GA=0.3776KN//m2立柱承受的水平荷荷载q=1.6649KNN/m2立柱为拉弯构件，竖竖直荷载N1=GA·BB·H=0.54×3..35×1.55=1.605KNN水平荷载N2=q·B·H=2.667×1..55×3.35=13.848KKN组合荷载N===13.941KKN3、M12螺栓计算M12不锈钢螺栓栓应力截面积积AS