玻璃幕墙设计计算书

玻璃幕墙设计计算书设计依据:相关国家标准:玻璃幕墙工程技术标准(JGJ102-2023)1.1.2(GB50009-2023)1.1.3(GB50017-2023)1.1.4(GB50010-2023)业主供给的相关资料:招标书建筑及构造施工图其它有关资料幕墙材料选择:玻璃选择:玻璃类型: 单层玻璃种类:钢化玻璃选用玻璃尺寸:kt=8(mm)kk h=3.8(m)b=1.36k a=1.36(m)，长边长度b=3.8(m)玻璃短边÷长边=a/b=.358:大面强度f =84(MPa)gmgb侧面强度f =58.8(MPa)gb:g弹性模量:E=72023(MPa)g线胀系数:α=.00001:ν=.2g重力密度:γ=25.6(kN/m3)g幕墙龙骨材质选择: 铝合金6063-T5铝型材的强度设计值:atf=85.5(MPa)atavf=49.6(MPa)avacf=120(MPa)ac:a弹性模量:E=70000(MPa)aa线胀系数:α=.0000235aa重力密度:γ=28(kN/m3)a:相对挠度:≤1/180幕墙荷载:荷载标准值::g玻璃自重荷载标准值:gq0gk0q0

=t×/1000=.205(kPa)0 其中:t为玻璃片总厚度，t=80 gak铝框自重荷载标准值:qgakgak q =0.2×q =.041gak 玻璃与铝框自重荷载标准值:

=0.2×q

gk0q=qgk gk0q=q

=.246(kPa)+qgak风荷载标准值:+qgak03.1.2.1根本风压:w=0.75(kPa) 〔50年一遇〕0s风荷载体形系数:μ=1.2sz风荷载高度系数:μ=.74z地面粗糙度类别C类距地面高度:12(m)z3.1.2.4阵风系数:β=2.049z构造重要性系数:γ=1k z z s 风荷载标准值:w=γβμμw=1.36k z z s :抗震设防烈度:7设计根本地震加速度:0.10g地震影响系数最大值:α=.08maxe地震惊力放大系数:β=5e:q=βα q =.098(kPa)ek e max gk幕墙计算:幕墙类型:隐框幕墙与水平面的夹角:α=90°幕墙玻璃计算:幕墙玻璃的支承条件:四边简支玻璃按四边简支板计算玻璃的厚度:t=8(mm)玻璃强度计算:在风荷载标准值作用下,玻璃板中部的应力:a/b=.358，查得四边简支玻璃板的弯矩系数:m=.1154wk σ =6mwa2/t2=27.21wk 在地震作用标准值作用下,玻璃板中部的应力:ek σ=6mqa2/t2=1.96ek 考虑玻璃板在外荷载作用下大挠度变形的影响，玻璃板的应力折减系数η:k ek 由θ=(w+0.5q)a4/(Et4k ek 查得玻璃板的应力折减系数:η=.935:σ=η(ψγσ +ψγσ)ww wk ee ek=36.81(MPa)<f =84(MPa) (满足)gm其中:η:应力折减系数=.935γw:风荷载分项系数=1.4eγ:地震作用分项系数=1.3ewψ:风荷载组合值系数=1.0weψ:地震作用组合值系数=0.5e玻璃刚度计算:玻璃板中部的挠度:ku=η(μwa4)/D=16.2(mm)k<玻璃板短边边长的1/60=22.7(mm) (满足)其中:η:挠度折减系数k 由θ=wa4/(Et4)=15.8,查得:ηk μ:四边简支玻璃板的挠度系数a/b=.358,查得:μ=.01189D:玻璃板的刚度gD=Et3/[12×(1-ν2)]=3202300(N·mm)g硅酮构造密封胶计算::1构造胶在风荷载或地震作用下的强度设计值:f=.2(MPa)12构造胶在永久荷载作用下的强度设计值:f=.01(MPa)2在风荷载和水平地震作用下，构造胶粘接宽度s1 e 1c=(w+0.5q)a/(2023fs1 e 1

)=6.7(mm)其中:w--风荷载设计值，w=1.4w=1.9(kPa)kqe--地震作用设计值，qe=1.3qek=.13(kPa)a--玻璃板短边长度，a=1360(mm)在玻璃永久荷载作用下，构造胶粘接宽度s2 g 2c=qab/[2023(a+b)fs2 g 2

]=12.5(mm)g g 其中:q--玻璃自重荷载设计值，q=1.2q =.25(kPa)a--玻璃板短边长度，g g b--玻璃板长边长度，b=3800(mm)故构造胶粘接宽度应≥12.5(mm):s t=u/[δ(2+δ)]1/2=13.4s s s 其中:u--幕墙玻璃相对于铝框的位移，u=θh=6.91s s θ--楼层弹性层间位移角限值依据主体构造的构造类型:钢筋混凝土框架得:θ=1/550(rad)k h--玻璃面板高度，h=3800k δ--硅酮构造密封胶变位承受力量，δ=0.125故构造胶粘接厚度应≥13.4(mm)幕墙铝合金骨架计算:玻璃幕墙类别:框架式幕墙铝合金横梁计算:选用的铝合金型材的代号:155其截面的几何参数如下:ax 截面惯性矩:I=410715(mm4) I=731313(mm4ax 截面抵抗矩:W=9779(mm3)

=1875(mm3)ax aya截面面积: A=950(mm2)a在荷载标准值作用下,横梁的内力及挠度:在风荷载标准值作用下,横梁的内力及挠度:按三角形分布的分布荷载计算,4-1:附图4-1线载集度:q =2×(wb/2)=1.8496(kN/m)wk k k跨中最大弯矩:=qkMwk wk=qkM

2/12=.29(kN·m)b跨内最大剪力:b=qkVwk wk=qkV

/4=.63(kN)b跨中最大挠度:bu =q b4/(120EI)=1.03(mm)wk wk k aay在地震作用标准值作用下,横梁的内力及挠度:按三角形分布的分布荷载计算,见附图4-1:线载集度:q

b/2)=.13328(kN/m)ekx

ek kkM=qek ekxkM=q

2/12=.021(kN·m)b跨内最大剪力:bV=q b/4=.05(kN)ek ekx k跨中最大挠度:u=q b4/(120EI)=.074(mm)ek ekx k aaygk在重力荷载标准值作用下,横梁的内力及挠度:玻璃与铝框自重荷载:q =.246(kPa)gk按受二集中荷载的简支梁计算,见附图4-2:附图4-2平行于幕墙平面的集中荷载:P =q hbsinα/2=.636P =q hbgky gk k kk 其中:h--玻璃高度，h=3.8k kyb--玻璃宽度，b=1.36(mm)ky跨中最大弯矩:M =P b=.095(kN·m)gky gky dd 其中:b--玻璃垫块至横梁端部的距离，b=0.15d 跨内最大剪力:V =P =.636(kN)gky gky跨中最大挠度:u =P

αb3(3-4α2)/(24EI

)=.75(mm)gky

gky

aaxd 其中:α=b/bd d k b--玻璃垫块至横梁端部的距离，b=0.15(m)b--横梁跨度，bd k :抗剪强度验算:横梁水平方向(x轴)的剪力组合设计值:V=ψγV +ψγV

=.91(kN)ww wk ee ek横梁竖直方向(y轴)的剪力组合设计值:V=γV =.76(kN)g gky:γ--永久荷载分项系数，γ

=1.2g gγ--风荷载分项系数，γ=1.4w wγ--地震作用分项系数，γ=1.3e eψ--风荷载组合值系数，ψ=1.0wψ--地震作用组合值系数，ψ=0.5e e验算:横梁竖直方向(y轴):ytyyV(b2ytyy

/8+b

/4)/(Ibtxt)avxyaxy=3.5(MPa)<f=49.6(MPa) (满足)btxt)avxyaxyx 其中:b--横梁截面水平方向宽度，b=73x yyb--横梁截面竖直方向宽度，b=70(mm)yyx t--横梁截面水平腹板厚度，t=3x xyt--横梁截面竖直腹板厚度，t=3(mm)xyax I--截面绕x轴的毛截面惯性矩，I=410715(mm4ax 横梁水平方向(x轴):V(b

2t/8+bbt

/4)/(It)x x

x yy

ayxav=2.42(MPa)<f=49.6(MPa) (满足)avx 其中:b--横梁截面水平方向宽度，b=73x yyb--横梁截面竖直方向宽度，b=70(mm)yyx t--横梁截面水平腹板厚度，t=3x xyt--横梁截面竖直腹板厚度，t=3(mm)xyayayI--截面绕y轴的毛截面惯性矩，I=731313(mm4)ayay局部稳定验算:横梁截面水平腹板为双侧加劲部位:横梁截面水平腹板宽度bx=73(mm)横梁截面水平腹板厚度tx=3(mm)横梁截面水平腹板宽厚比bx/tx=24.33≤50 (满足)横梁截面竖直腹板为双侧加劲部位:y横梁截面竖直腹板宽度b=70(mm)yy横梁截面竖直腹板厚度t=3(mm)yyy横梁截面竖直腹板宽厚比byy刚度验算:

/t=23.33≤50 (满足)在风荷载标准值作用下，横梁的挠度:u =1.03(mm)<b/180=7.56(mm) (满足)wk k在重力荷载标准值作用下，横梁的挠度:gky u =.75(mm)<b/180=7.56(mm) (满足gky 幕墙铝合金立柱计算:选用的铝合金型材的代号:155其截面的几何参数如下:ax 截面惯性矩:I=6719438(mm4) I=1445269(mm4ax 截面抵抗矩:W=86147(mm3)

=40146(mm3)ax aya截面面积: A=1927(mm2)aL=3.8m简支梁计算。在荷载标准值作用下,立柱的内力及挠度:在风荷载标准值作用下,立柱的内力及挠度:按均布荷载计算,4-3:附图4-3线载集度:q =wb=1.85(kN/m)wk k k跨中最大弯矩:=qwkMwkL2/8=3.34(kN·m)=qwkMwk跨中最大挠度:u =5q L4/(384EI)=10.7(mm)wk wk aax在地震作用标准值作用下,立柱的内力及挠度:按均布荷载计算,4-3:线载集度:qlek=qekbk=.13(kN/m)跨中最大弯矩:Mek=qlekL2/8=.23(kN·m)跨中最大挠度:ek lek aaxu=5q L4/(384EI)=.8ek lek aax在重力荷载标准值作用下,立柱的内力:立柱的承重方式为上端悬挂。重力荷载产生的轴力为拉力。:N =q 轴力 Lsinα=1.27:N =q gk gk k:强度验算:立柱的轴力设计值:g N=γN =1.52g 立柱的弯矩组合设计值:M=ψγM +ψγM

=4.83(kN·m)ww wk ee ek:γ--永久荷载分项系数，γ

=1.2g gγ--风荷载分项系数，γ=1.4w wγ--地震作用分项系数，γ=1.3e eψ--风荷载组合值系数，ψ=1.0w wψ--地震作用组合值系数，ψ=0.5e e验算:a N/A+M/(γWa at=54.19(MPa)<f=85.5(MPa) (满足)ata 其中: A--立柱的净截面面积，A=1927(mm2a W--截面绕x轴的净截面抵抗矩，W=86147(mm3)ax ax--塑性进展系数，=1.05f--型材抗弯强度设计值，f=85.5(MPa)at at刚度验算:在风荷载标准值作用下，立柱的挠度:u =10.7(mm)<跨度/180=21.11(mm) (满足)wk连接计算:5-1、5-2。附图5-1〔横剖〕附图5-2〔竖剖〕立柱与角码的连接螺栓的计算:连接螺栓材质:1Cr18Ni9Ti螺栓直径:d=12(mm)一个连接螺栓的设计承载力:t抗拉承载力设计值:Nb=14(kN)t双剪抗剪承载力设计值:Nb=21.4(kN)v连接付的内力:由重力荷载标准值作用:垂直力:Fgk=1.5qgk0bkL=1.59(kN)其中:bk--立柱间距(m)L--立柱长度(m)gk0q --幕墙玻璃每平方米重量(kPa)1.5--考虑骨架的重量gk0b由风荷载标准值作用:水平力:b=wkNwk k=wkN

L=7.03(kN)由地震作用标准值作用:水平力:N=βα F =.64(kN)ek e max gk:其中β、α 意义同前。:e max垂直剪力设计值:max V =1.2F =1.91max 水平剪力设计值:V=1.4N +0.6×1.3×N=10.34(kN)w wk ek螺栓验算:v一个螺栓双剪的抗剪承载力Nb=21.4(kN)每一楼层有一个支座承受水平力和垂直力。每个支座有两个螺栓。v支座可按下式验算:单个螺栓所受的合成剪力:V=(V2+V 2)1/2/2h w max=5.26(kN)<Nvb=21.4(kN)螺栓牢靠。角码验算:1 3 角码承受Q235钢,每支座由两个角钢角码组成。b=110(mm)b=80(mm)b=100(mm)t=81 3 b幕墙重心至埋件外表的距离h=150(mm)b拉应力:l w σ=(V/2)/A=6.46l w j其中:A为一支角码的受拉截面积jj 3 =800(mm2j 3 弯曲应力:mj1σ=M/W=10.5(MPa)mj11其中:M为一支角码承受的弯矩1maxM1=(VmaxM1

/2)×h

=.14(kN·m)bM为预埋件承受的弯矩b1M=2M=.28(kN·m)1W为一支角码的截面抵抗矩Wjjbb3W=t 2/6=13333(mm3)jbb3剪应力:τ=(V /2)/A=1.19(MPa)max j折算应力验算:lm[(σ+σlm

)2+3τ2]1/2=17.08(MPa)<f=215(MPa)角码牢靠。其中:f为选用钢材的强度设计值,对Q235钢:f=215(MPa)埋件计算:埋件编号:01埋件承受的作用:剪力设计值:V=V =1.91(kN)max法向拉力设计值:N=V