9度设防地区幕墙计算书

一、工程概况本工程为某公司大楼外墙装饰工程，位于西昌市内。建筑物结构类型为框-剪结构，共十二层，最大标高46.2m，最大层高为4.8m。玻璃幕墙最大层高4.5m,铝塑板幕墙最大层高4.5m二、设计依据：1、建设单位提供的土建建筑施工图2、外装饰效果图3、标准、规范《建筑幕墙》JG3035-1996《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94《建筑防火设计规范》GBJ16-87《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88三、基本计算参数：西昌市基本风压：ωO=350N/m2地震设防烈度：Ι=90幕墙设计最大温差：ΔT=80O幕墙最大高度：H=46.2m玻璃幕墙最大分格：a×b=1186×1650mm铝塑板幕墙最大分格：a×b=1186×1650mm四、材料数据：1、材料重力体积密度：玻璃：25.6kN/m3铝合金：28.0kN/m3钢材：78.5kN/m3铝塑板：13.5kN/m32、幕墙材料力学性能：2.16mm（8mm）厚钢化玻璃强度设计值：fg(大面内)=84.0N/mm2fg(侧面)=58.8N/mm22.2铝合金型材强度设计值：（6063/T5）fa(拉、压)=85.5N/mm2fa(剪)=49.6N/mm22.3Q235钢材强度设计值：fS(拉、压、弯)=215N/mm2fV(剪)=125N/mm22.4E43型焊条，焊缝强度设计值：（角焊缝）f(拉、压、剪、弯)=160N/mm22.5螺栓连接的强度设计值：（C级4.6级钢）f(拉、压)=170N/mm2f(剪)=140N/mm22.6不锈钢强度设计值：f(压)=180N/mm2f(剪)=105N/mm22.7铝塑板强度设计值：f(拉)=70N/mm2f(剪)=20N/mm22.8结构胶强度设计值:f1(短期)=0.20N/mm2f2(长期)=0.01N/mm23、材料弹性模量及线胀系数：材料名称弹性模量E（N/mm）线涨系数α（1/0C）泊松比ν玻璃0.72×1051.0×10-50.20铝合金0.70×1052.35×10-50.33铝塑板0.20×1050.25×10-50.25钢、不锈钢2.10×1051.2×10-50.30五、水平荷载(风、地震)计算:作用于幕墙面上的风荷载标准值:ωk=βgz.μΖ.μS.ωΟ本工程位处市区，地面粗糙度为C 类。其中:阵风系数：βgz=0.85×[1+1.468×(46.2/10)-0.22]=1.74体型系数:μS=±2风压高度变化系数:μΖ=0.616×(46.2/10)0.44=1.21基本风压:ωΟ=0.35KN/m2ωK=1474N/m22、作用于幕墙平面外水平地震力标准值：qE=（βEαmaxG）/A其中：动力放大系数:βE=5.0水平地震影响系数:αmax=0.4幕墙构件重量:G隐框玻璃幕墙：qE=5.0×0.4×0.006m×25.6KN/m3=307.20N/m2铝塑板幕墙：qE=5.0×0.4×0.004m×13.5KN/m3=108.00N/m2六、玻璃幕墙计算:1、玻璃计算玻璃幕墙最大分格：a×b=1186×1650mm1.1、组合水平力作用下玻璃应力：组合水平力:S=1.4WK×1.0+1.3qE×0.5=1.4×1474×1.0+1.3×307.2×0.5=2064+199.68=2263.28N/m2θ=（WK+0.5qek）a4/Et4=(1.47+0.5×0.307)×11864×10-3/0.72×105×64=34.4查表得：η=0.88玻璃最大应力:σW=（6m×ω×a2）η/t2其中:m为弯曲系数：a/b=1186/1650=0.72查表得m=0.0742玻璃厚度：t=6mmσW=（6×0.0742×2263×10-6×11862）×0.88/62=34.64N/mm2<84.0N/mm2玻璃板挠度计算：D=Et3/12(1-υ2)=0.72×105×63/12×(1-0.252)=1.382×106挠度系数：a/b=1186/1650=0.72查表得μ=0.00727df=μWKa4η/D=0.00727×1.47×10-3×11864×0.88/1.382×106=13.46<19.77=1186/60采用6mm厚钢化玻璃满足要求2、结构胶粘结宽、厚度计算2.1、胶宽(1)风荷载和水平地震作用:CS=（WK+0.5qe）α/（2000·f1）=（1.4×1.47+1.3×0.307×0.5）×1186/（2000×0.2）=6.69mm(2)竖向荷载作用：q=25.6×0.006×1.35=0.2074KN/m2qE=5.0×0.4×0.006m×25.6KN/m3×0.75×0.65=0.150N/m2竖向组合:q=0.207×1.2+0.15×0.5=0.323N/m2CS=（qK·a·b）/[2000·（a+b）f2]=（0.323×1186×1650）/[2000×（1186+1650）×0.01]=11.0m根据施工实际情况，结构胶宽取12mm。2.2、胶厚：结构形式:框-剪结构,故:θ=1/800×3=0.00375US=1650×0.00375=6.19tS=6.19/[0.4×（2+0.4）]0.5=6.32mm(0.4取值详见张芹著《建筑幕墙与采光顶设计施工手册》p353)胶厚取8mm2.3、板材层间位移:ΔL=3Hγ=1650×3×1/800=6.19mm层间间隙放大3倍取值，施工实际取20mm。3、横梁计算：SX-14501幕墙最大分格：a×b=1186×1650mm横梁跨度：1121mm3.1、横梁截面特性：A=465mm2Ix=1.15×105mm4Iy=2.98×105mm4Wx=（1.15×105）/16.5=0.7×104mm3Wy=（2.98×105）/32.5=0.92×104mm33.2、荷载：SK=1.4×1474×1.0+1.3×[5×0.4×（153.6+10）]×0.5=2276N/m2GK=1.20×（0.15KN/m2+0.01KN/m2）=0.30KN/m2qex=1.30×5×0.4×（153.6+10）=0.425KN/m23.3、弯矩：qS=2.276×1.65=3.76KN/mqG=0.30×1.65=0.50KN/mqex=0.425×1.65=0.70KN/mMx=1/12qWl2=1/12×3.76×1.1212=0.394KN.mMy=1/8qGl2=1/8×(0.5+0.5×0.7)×12=0.106KN.mσ=Mx/（γWx）+My/（γwy）塑性发展系数：γ=1.05安全放大系数:1.1σ=0.394×1.1×106/（1.05×0.7×104）+0.106×1.1×106/（1.05×0.92×104）=71.04N/mm2<85.5N/mm2（可）横梁挠度计算:μX=ql4/120EIμx=[(1.47×1.0+5×0.4×0.164×0.5)×1.65×11214]/（120×70000×114877）=4.41mmμY=5ql4/384EIμy=[5×(0.16+5×0.4×0.164×0.5)×11214]/（384×70000×297564）=0.32mmμx、μy均小于l/180（可）4、立柱计算A:3.3米标准层：SX11009主龙骨4.1、荷载立柱轴力板材：0.154KN/m2×1.186m×3.3m=0.60KN横梁：3×0.016×1.121=0.05KN立柱：0.0298×3.3=0.1KN总计：N=0.75KN幕墙平面内地震作用为:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×3.3×1.186×0.006×25.6×1.2=1.443KN组合水平力SK=1.4×1.47×1.0+1.3×[5×0.4×（0.75÷3.91）]×0.5=2.058+0.249=2.307KN/m2S=2.307×1.121=2.587KN/m4.2、立柱截面特性：A=1014mm2I=1.88×106mm4W=3.42×104mm34.3、立柱计算:L=3300mmL1=2900mmL2=400mmL2/L=0.121查表：m=0.085055f=0.0037476M=mql2=0.085055×2.587×3.32=2.396KN.mσ=(N+qex)/A+M/γW取γ=1.05σ=(710+1443)×1.1/1014+(2.396×106)×1.1/1.05×3.42×104=75.73N/mm2<85.5N/mm2(可)4.4、挠度计算：qk=(WK+0.5qe)b=(1.47+0.5×0.384)×10-3×1.121×103=1.863N/mmμ=fql4/EI=（0.003763×1.863×33004）/（0.7×105×1.88×106）=6.32mmμ小于1/180（可）5、立柱计算B:4.5米层：SX13501主龙骨5.1、荷载立柱轴力板材：0.154KN/m2×1.186m×5.7m=0.822KN横梁：3×0.016×1.121=0.05KN立柱：0.0341×4.5=0.134KN总计：N=1.006KN幕墙平面内地震作用为:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×4.5×1.186×0.006×25.6×1.2×0.75×0.65=0.959KN组合水平力SK=1.4×1.47×1.0+1.3×[5×0.4×（1.006÷5.34）]×0.5=2.058+0.245=2.303KN/m2S=2.303×1.186=2.731KN/m5.2、立柱(SX13501)截面特性：A=1176mm2I=3.179×106mm4W=4.71×104mm35.3、立柱计算：L=4500mmL1=4000mmL2=900mmL2/L=0.20查表：m=0.065f=0.002782M=mql2=0.065×2.731×4.52=3.595KN.mσ=N/A+M/γW取γ=1.05σ=(1006×1.2+959)×1.1/1176+(3.595×106)×1.1/1.05×4.71×104=82.00N/mm2<85.5N/mm2(可)5.4、挠度计算：荷载标准值：qk=(Wk+0.5qE)B=1.93N/mmμ=fql4/EI=（0.002782×1.93×45004）/（0.7×105×1.88×106）=2.48mmμ小于1/180（可）6、连接件计算6.1.1、3.3米层高锚固验算：：Ф12后切式螺栓固定，按受剪设置水平作用力：V=2.263×3.3×1.186=8.856KN竖向作用力：竖向荷载：qg=25.6×0.006×1.2×1.186=219N/mNG=219×3.3×0.5=361N幕墙平面内地震作用为:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×3.3×1.186×0.006×25.6×1.3=1.563KN竖向荷载组合N=361×1.2+0.5×1563×1.3=1449N荷载作用合力=（88562+14492）0.5=8974N抗剪承载力Nbυ=3.14nυd2*140/4=1×3.14×10.3582×140/4=10422N螺栓数目：n=N1/Nbυ=8974/10422=0.86，取1个6.1.2、4.5米层高锚固验算：：Ф16后切式螺栓固定，按受剪设置水平作用力：V=2.263×4.5×1.186=12.078KN竖向作用力：竖向荷载：qg=25.6×0.006×1.186×1.2=219N/mNG=219×4.5×0.5=493N幕墙平面内地震作用为:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×4.5×1.186×0.006×25.6×1.3=2.131KN竖向荷载组合N=493×1.2+0.5×2131×1.3=1977N荷载作用合力=（88562+14492）0.5=12239N抗剪承载力Nbυ=3.14nυd2*140/4=1×3.14×14.3582×140/4=19543N螺栓数目：n=N1/Nbυ=12239/19543=0.63，取1个6.2、横梁立柱连接螺栓计算：2M6×100，铝角码：KS16510，t=4mm单螺栓抗剪力Nbυ=3.14nυd2*140/4=1×3.14×4.3582×140/4=2469N水平荷载组合V=（2058+0.5×1.3×249）×1.1862/4=767N螺栓数目：n=N1/Nbυ=767/2469=0.30，取1个竖向荷载：qg=25.6×0.006×1.2×1.186=219N/mNG=219×3.3×0.5=361N幕墙平面内地震作用为:qex=βEαmaxG=5.0×0.4×3.3×1.186×0.006×25.6×1.3=1.563KN竖向荷载组合N=361×1.2+0.5×1563×1.3=1449N合力=（7672+14492）0.5=1639N螺栓个数：n=1639/2469=0.66，取1个铝合金壁承压能力Nbc=6×4×120=2880N>1639N6.3、立柱与主体连接件验算：2M12×120，125×80×7连接铁件焊缝长度>80，计算取70水平作用合力：V=2.263×3.3×0.593=4.428KN竖向作用合力：N=361+0.5×782=752N作用合力：N=（V2+N2）0.5=（44282+7522）0.5=4491N单螺栓抗剪承载力Nbυ=3.14nυd2*130/4=1×3.14×10.106104222×130/4=10422N螺栓个数：n=4491/10422=0.43，取1个钢转接件壁承压能力Nbc=12×7×305=25620N>4491N焊缝验算：σ=[（6M/1.22heL2W+N/1.22heLW）2+(V/hfLW)2]0.5=[（6×76700/1.22×702×0.7×6+4428/1.22×70×0.7×6）2+（767/70×6）2]0.5=30.73N/mm2<160N/mm26.4压板计算:(间距0.4m

，长度40mm

，t=7)A=0.4×0.593=0.237m2P=0.237×2263×1.1×1.5=885NM=885×20=17700N.mmW=(40-6)×49/6=278mm3σ=M/W=17700/278=63.67N/mm<85.5N/mm2(可)2七、铝塑板幕墙计算：铝塑板分格形式及最大分格尺寸：a×b=1186×1650mmDEDDED1、铝塑板计算组合水平力:S=1.4WK×1.0+1.3qE×0.5=1.4×1474×1.0+1.3×86.4×0.5=2120N/m2D板：lx=550ly=593lx/ly=0.93mxd=0.0716E板：lx=550ly=593lx/ly=0.93mxe=0.0663mx=-(0.0716+0.0663)/2=-0.0697θ=qa4/Et4=2.120×5504×10-3/0.2×105×44=38查表得：η=0.81σ=[（6mqla2）/t2]η=[(6×0.697×2.12×10-3×5502)/42]×0.81=13.42N/mm2<70.0N/mm2(可)1.2、挠度计算:挠度系数：a/b=550/593=0.93查表得μ=0.00248荷载标准值：qk=Wk+0.6qE=1474+0.5×108=1528N/mm2D=Et3/12(1-υ2)=0.2×105×43/12×(1-0.252)=1.14×105df=μWKa4η/D=0.00248×1.528×10-3×5504×0.81/1.14×105=5.00mm<11.86mm=1186/100(可)2、横梁计算幕墙最大分格：a×b=1186×1650mm横梁跨度：1121mm2.1、横梁截面特性：A=465mm2Ix=1.15×105mm4Iy=2.98×105mm4Wx=（1.15×105）/16.5=0.7×104mm3Wy=（2.98×105）/32.5=0.92×104mm32.2、荷载：SK=1.4×1474×1.0+1.3×[5×0.4×（54+10）]×0.5=2147N/m2GK=1.20×（0.054KN/m2+0.01KN/m2）=0.077KN/m2qex=1.30×5×0.4×（0.054KN/m2+0.01KN/m2）=0.166KN/m22.3、弯矩：qS=2.147×1.65=3.543KN/mqG=0.077×1.65=0.127KN/mqex=0.166×1.65=0.274KN/mMx=1/12qWl2=1/12×3.543×1.1862=0.415KN.mMy=1/8qGl2=1/8×(0.127+0.5×0.274)×1.1862=0.046KN.mσ=Mx/（γWx）+My/（γwy）塑性发展系数：γ=1.05σ=0.415×1.1×106/（1.05×0.7×104）+0.046×1.1×106/（1.05×0.92×104）=67.35N/mm2<85.5N/mm2（可）横梁挠度计算:μX=ql4/120EIμx=（3.54×11214）/（120×70000×114877）=5.79mmμY=5ql4/384EIμy=（5×0.264×11214）/（384×70000×297564）=0.26mmμx、μy均小于l/180（可）3、立柱及连接件计算立柱及连接件经玻璃幕墙部分计算，能够满足结构强度要求。经上述计算,结构满足设计要求。八、雨蓬计算：最大分格1650×21001、荷载计算:1.1线荷载:玻璃板材：0.016m×25.6KN/m3=0.41KN/m2挑梁自重：0.267KN/m2铝合金框料：0.024KN/m2总计：q=0.701KN/m21.2竖向地震标准值：qE=5.0×0.4×0.701×0.75×0.65=683N/m21.3风荷载标准值:ωK=1474N/m21.4荷载组合SK=1.35×0.701+0.6×1.4×1.474+0.5×1.3×0.683=2.628KN/m2SK=1.0×0.701+1.0×1.4×1.474+0.5×1.3×0.683=3.209KN/m2取不利值：3.209KN/m2、钢梁计算:2.1钢梁弯矩M:组合荷载作用下钢梁弯矩(N·mm)q:组合荷载线分布最大荷载集度设计值:5.295N/mmH:钢梁计算跨度:2100mmM=q×H2/2=11675144N·mm2.2钢梁强度校核依据:M/(γ×Ws)≤ｆs=215N/mm2M:钢梁弯矩:11675144N·mmWs:钢型材抵抗矩:367301mm3γ:塑性发展系数:1.05M/(γ×Ws)=30N/mm2≤ｆs=215N/mm2钢梁强度可以满足2.3雨篷钢梁的刚度计算校核依据:Umax≤2L/125Umax:钢梁最大挠度qk:组合荷载标准值:qk=GAk+Wk+0.7×qfk=0.701+1.474+0.7×0.683=2.653kN/m2B:雨篷分格宽:1.650mL:雨篷计算跨度:2100mmEs:钢材弹性模量:206000N/mm2Is:钢型材惯性矩:21935022mm4Umax=qk×B×L4/(8×Es×Is)=2.4mm≤33.6=2×2100/1253、玻璃面板计算:3.1荷载计算风荷载标准值:1.474kN/m2分配到外片玻璃上的风荷载标准值:Wk1=Wk×83/(83+83)=0.737kN/m2分配到内片玻璃上的风荷载标准值:Wk2=Wk×83/(83+83)=0.737kN/m2风荷载设计值:分配到外片玻璃上的风荷载设计值:W1=W×83/(83+83)=1.032kN/m2分配到内片玻璃上的风荷载设计值:W2=W×83/(83+83)=1.032kN/m2地震荷载标准值:0.683kN/m2分配到外片玻璃上的活荷载标准值:qfk1=qfk×83/(83+83)=0.342kN/m2分配到内片玻璃上的风荷载标准值:qfk2=qfk×83/(83+83)=0.342kN/m2地震荷载设计值：分配到外片玻璃上的活荷载设计值:qf1=qf×83/(83+83)=0.445kN/m2分配到内片玻璃上的活荷载设计值:qf2=