大学城校区扩建工程（9号学生宿舍及室内体育用房）设计计算书

医药高等专科学大学城校区扩建工程（9号学生宿舍及室内体育用房）设计计算书医药高等专科学大学城校区扩建工程（9号学生宿舍及室内体育用房）设计计算书﹒第第一部分、明框玻璃幕墙 6一、计算依据及说明 61、工程概况说明 62、设计依据 63、基本计算公式 8二、荷载计算 101、风荷载标准值计算 102、风荷载设计值计算 133、水平地震作用计算 134、荷载组合计算 14三、水密性指标值计算 141、水密性计算 14四、玻璃计算 151、玻璃面积 152、玻璃板块自重 153、玻璃强度计算 154、玻璃跨中挠度计算 17五、立柱计算 181、立柱荷载计算 182、立柱型材特性 213、立柱强度计算 224、立柱的刚度计算 235、立柱抗剪计算 23六、阳角转角立柱计算 241、立柱荷载计算 242、立柱有限元分析计算结果 28七、阴角转角立柱计算 391、立柱荷载计算 392、立柱有限元分析计算结果 41八、立柱与主结构连接计算 511、立柱与主结构连接计算 51九、横梁计算 521、选用横梁型材的截面特性 522、横梁的强度计算 533、横梁的刚度计算 574、横梁的抗剪强度计算 575、横梁的各种强度校核及构造 58十、横梁与立柱连接件计算 581、横梁与角码连接计算 582、角码与立柱连接计算 59十一、幕墙固定压块强度计算 601、固定压块计算信息 602、压块强度计算 623、压块刚度计算 624、螺栓抗拉强度计算 62十二、端接构件强度计算 631、端接构件受力基本情况 632、端接构件断面特性 633、端接构件强度计算 64十三、端部连接焊缝强度计算 661、端接焊缝基本信息 662、焊缝强度计算 67十四、化学锚栓计算 681、锚栓计算信息描述 682、锚栓承受拉力计算 703、锚栓承受剪力计算 714、锚栓受拉承载力校核 725、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 736、混凝土劈裂破坏承载力校核 767、锚栓钢材受剪破坏校核 788、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 799、混凝土剪撬破坏承载能力计算 8210、拉剪复合受力承载力计算 8211、锚栓构造要求校核 83十五、伸缩缝计算 841、立柱伸缩缝设计计算 84第二部分、铝板幕墙 85一、计算依据及说明 851、工程概况说明 852、设计依据 853、基本计算公式 87二、荷载计算 891、风荷载标准值计算 892、风荷载设计值计算 923、水平地震作用计算 924、荷载组合计算 93三、水密性指标值计算 931、水密性计算 93四、单层铝板强度计算 941、面板荷载计算 942、铝板强度计算 943、加强肋强度计算 964、角码抗剪强度校核 995、铆钉抗拉强度计算 100五、4.2m立柱计算 1001、立柱荷载计算 1002、立柱型材特性 1043、立柱强度计算 1054、立柱的刚度计算 1065、立柱抗剪计算 107六、3.6m立柱计算 1081、立柱荷载计算 1082、立柱型材特性 1113、立柱强度计算 1124、立柱的刚度计算 1125、立柱抗剪计算 113七、框架柱计算信息 1141、框架柱分析参数说明 1142、框架柱分析结果 118八、立柱与主结构连接计算 1561、立柱与主结构连接计算 156九、横梁计算 1581、选用横梁型材的截面特性 1582、横梁的强度计算 1593、横梁的刚度计算 1624、横梁的抗剪强度计算 1635、横梁的各种强度校核及构造 164十、横梁与立柱连接件计算 1641、横梁与角码连接计算 1642、角码与立柱连接计算 165十一、横梁连接焊缝强度计算 1661、连接焊缝基本信息 1662、焊缝强度计算 167十二、端接构件强度计算 1681、端接构件受力基本情况 1682、端接构件断面特性 1693、端接构件强度计算 170十三、端部连接焊缝强度计算 1721、端接焊缝基本信息 1722、焊缝强度计算 173十四、化学锚栓计算 1741、锚栓计算信息描述 1742、锚栓承受拉力计算 1763、锚栓承受剪力计算 1774、锚栓受拉承载力校核 1785、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 1796、混凝土劈裂破坏承载力校核 1827、锚栓钢材受剪破坏校核 1848、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 1859、混凝土剪撬破坏承载能力计算 18710、拉剪复合受力承载力计算 18811、锚栓构造要求校核 189十五、伸缩缝计算 1901、立柱伸缩缝设计计算 190第三部分、水平格栅 191一、计算依据及说明 1911、工程概况说明 1912、设计依据 1913、基本计算公式 193二、荷载计算 1951、风荷载标准值 1952、风荷载设计值 196三、格栅强度计算 1971、格栅截面特性 1972、格栅强度计算 1983、格栅刚度计算 1994、格栅抗剪强度计算 2005、各种强度校核及构造 2016、连接螺栓强度计算 201第四部分、竖向格栅 203一、计算依据及说明 2031、工程概况说明 2032、设计依据 2033、基本计算公式 205二、荷载计算 2071、风荷载标准值 2072、风荷载设计值 208三、格栅计算 2091、格栅选材计算 2092、格栅选定材料 2093、格栅强度计算有限元 2104、格栅挠度计算有限元 2135、格栅剪力计算 2146、连接螺栓强度计算 215第五部分、点式变截面雨蓬 216一、计算依据及说明 2161、工程概况说明 2162、设计依据 2163、基本计算公式 218二、荷载计算 2201、风荷载标准值计算 2202、风荷载设计值计算 2213、雪荷载标准值计算 2214、雪荷载设计值计算 2215、自重荷载设计值 2216、竖向均布地震作用计算 2227、荷载组合计算 222三、点式玻璃计算 2231、玻璃面积 2232、玻璃板块自重 2243、玻璃强度计算 2244、玻璃跨中挠度计算 225四、变截面雨蓬杆件计算 2261、变截面雨蓬截面特性 2262、变截面雨蓬荷载计算 2283、变截面雨蓬杆件强度校核 2304、变截面雨蓬杆件剪切强度校核 2315、变截面雨蓬杆件挠度校核 2336、雨蓬杆件在施工和检修荷载作用下的校核 235五、横向杆件计算 2381、选用型材的截面特性 2382、杆件强度计算 2393、杆件剪力计算 2414、杆件刚度计算 241六、端部连接焊缝强度计算 2421、端接焊缝基本信息 2422、焊缝强度计算 243七、化学锚栓计算 2441、锚栓计算信息描述 2442、锚栓承受拉力计算 2463、锚栓承受剪力计算 2474、锚栓受拉承载力校核 2485、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 2496、混凝土劈裂破坏承载力校核 2527、锚栓钢材受剪破坏校核 2548、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 2559、混凝土剪撬破坏承载能力计算 25810、拉剪复合受力承载力计算 25911、锚栓构造要求校核 260明框玻璃幕墙计算依据及说明工程概况说明工程名称:医药高等专科学大学城校区扩建工程（9号学生宿舍及室内体育用房）工程所在城市:工程建筑物所在地地面粗糙度类别:B类工程所在地区抗震设防烈度:六度工程基本风压:0.4kN/m2设计依据序号标准名称标准号1《平板玻璃》GB11614-20222《工程结构通用规范》GB55001-20213《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-20214《钢结构通用规范》GB55006-20215《铝合金门窗》GB/T8478-20206《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-20207《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-20208《绿色建筑评价标准》GB/T50378-20199《建筑玻璃采光顶技术要求》JG/T231-201810《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-201811《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-201812《铝合金建筑型材第1部分：基材》GB/T5237.1-201713《铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材》GB/T5237.2-201714《铝合金建筑型材第3部分：电泳涂漆型材》GB/T5237.3-201715《铝合金建筑型材第4部分：喷粉型材》GB/T5237.4-201716《铝合金建筑型材第5部分：喷漆型材》GB/T5237.5-201717《铝合金建筑型材第6部分：隔热型材》GB/T5237.6-201718《吊挂式玻璃幕墙用吊夹》JG/T139-201719《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-201720《钢结构设计标准》GB50017-201721《混凝土用机械锚栓》JG/T160-201722《冷弯型钢通用技术要求》GB/T6725-201723《混凝土接缝用建筑密封胶》JC/T881-201724《普通装饰用铝塑复合板》GB/T22412-201625《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-201626《热轧型钢》GB/T706-201627《民用建筑热工设计规范》GB50176-201628《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-201529《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-201530《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431-201531《公共建筑节能设计标准》GB50189-201532《紧固件机械性能螺母》GB/T3098.2-201533《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》JG/T174-201434《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-201435《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-201436《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》JG/T174-201437《混凝土结构加固设计规范(附条文说明)》GB50367-201338《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-201339《中空玻璃用弹性密封胶》GB/T29755-201340《一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分：一般要求》GB/T3880.1-201241《中空玻璃》GB/T11944-201242《建筑陶瓷薄板应用技术规程》JGJ/T172-201243《建筑结构荷载规范》GB50009-201244《一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分：力学性能》GB/T3880.2-201245《一般工业用铝及铝合金板、带材第3部分：尺寸偏差》GB/T3880.3-201246《建筑工程用索》JG/T330-201147《干挂空心陶瓷板》GB/T27972-201148《建筑用隔热铝合金型材》JG175-201149《铝合金门窗工程技术规范》JGJ214-201050《建筑抗震设计规范》(2016年版)GB50011-201051《建筑制图标准》GB/T50104-201052《建筑玻璃点支承装置》JG/T138-201053《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-201054《混凝土结构设计规范》(2015版)GB50010-201055《陶瓷板》GB/T23266-200956《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-200957《建筑抗震加固技术规程》JGJ/T116-200958《公共建筑节能改造技术规范》JGJ176-200959《夹层玻璃》GB15763.3-200960《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-200961《石材用建筑密封胶》GB/T23261-200962《建筑用金属面绝热夹芯板》GB/T23932-200963《耐候结构钢》GB/T4171-200864《半钢化玻璃》GB/T17841-200865《中国地震烈度表》GB/T17742-200866《搪瓷用冷轧低碳钢板及钢带》GB/T13790-200867《塑料门窗工程技术规程》JGJ103-200868《中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测定》GB/T22476-200869《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-200870《不锈钢棒》GB/T1220-200771《建筑幕墙》GB/T21086-200772《铝合金结构设计规范》GB50429-200773《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-200774《民用建筑能耗数据采集标准》JGJ/T154-200775《建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法》JG/T211-200776《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-200777《百页窗用铝合金带材》YS/T621-200778《小单元建筑幕墙》JG/T216-200779《中空玻璃用复合密封胶条》JC/T1022-200780《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830·1~830·2-200581《钢化玻璃》GB15763.2-200582《建筑隔声评价标准》GB/T50121-200583《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-200584《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-200385《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001基本计算公式(1).场地类别划分:根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:A类近海面,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;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;重庆医药高等专科学大学城校区扩建工程（9号学生宿舍及室内体育用房）按B类地区计算风压(2).风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护构件风荷载计算公式:EQw\s\do3(k)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(sl)×μ\s\do3(z)×w\s\do3(0)其中:EQw\s\do3(k)作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)EQβ\s\do3(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:EQβ\s\do3(gz)=1+2gI\s\do3(10)(\f(z,10))(-α)其中g为峰值因子取为2.5，I10为10米高名义湍流度,α为地面粗糙度指数A类场地:EQI\s\do3(10)=0.12,α=0.12B类场地:EQI\s\do3(10)=0.14,α=0.15C类场地:EQI\s\do3(10)=0.23,α=0.22D类场地:EQI\s\do3(10)=0.39,α=0.30EQμ\s\do3(z)风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定,根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:EQμ\s\do3(z)=1.284×\b(\f(Z,10))0.24B类场地:EQμ\s\do3(z)=1.000×\b(\f(Z,10))0.30C类场地:EQμ\s\do3(z)=0.544×\b(\f(Z,10))0.44D类场地:EQμ\s\do3(z)=0.262×\b(\f(Z,10))0.60本工程属于B类地区EQμ\s\do3(sl)风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定EQw\s\do3(0)基本风压,按全国基本风压图,重庆市地区取为0.4kN/m2EQK\s\do3(1):地形修正系数EQK\s\do3(2):风向影响系数(3).地震作用计算:EQq\s\do3(EAk)=β\s\do3(E)×F\s\do3(a)×α\s\do3(maxii)×G\s\do3(Ak)其中:EQq\s\do3(EAk)水平地震作用标准值EQβ\s\do3(E)动力放大系数,按5.0取定F\s\do3(a)场地地震动峰值加速度调正系数EQα\s\do3(maxii)水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:6度(0.05g):EQα\s\do3(maxii)=0.047度(0.1g):EQα\s\do3(maxii)=0.087度(0.15g):EQα\s\do3(maxii)=0.128度(0.2g):EQα\s\do3(maxii)=0.168度(0.3g):EQα\s\do3(maxii)=0.249度(0.4g):EQα\s\do3(maxii)=0.32重庆市地区设防烈度为六度,根据本地区的情况,故取EQα\s\do3(max)=1×0.04=0.04EQG\s\do3(Ak)幕墙构件的自重(N/m2)(4).荷载组合:结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用：EQγ\s\do3(G)S\s\do3(G)+γ\s\do3(w)ψ\s\do3(w)S\s\do3(w)+γ\s\do3(E)ψ\s\do3(E)S\s\do3(E)+γ\s\do3(T)ψ\s\do3(T)S\s\do3(T)各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:①对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足：a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.3b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；②可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.5荷载计算风荷载标准值计算EQW\s\do3(k):作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)z:计算高度47.5mEQμ\s\do3(z):47.5m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2012条文说明8.2.1)EQμ\s\do3(z)=1×(\f(z,10))0.3=1.595909EQI\s\do3(10):10米高名义湍流度,对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23、0.39。(GB50009-2012条文说明8.4.6)EQβ\s\do3(gz):阵风系数;EQβ\s\do3(gz)=1+2×g×I\s\do3(10)×(\f(z,10))(-α)EQ=1+2×2.5×0.14×(\f(47.5,10))(-0.15)=1.554107按照《工程结构通用规范》要求不小于EQ1+\f(0.7,\r(μ\s\do3(z)))=1.554107,符合要求。EQμ\s\do3(sp1):局部正风压体型系数EQμ\s\do3(sn1):局部负风压体型系数,通过计算确定EQμ\s\do3(sz):建筑物表面正压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3)取1EQμ\s\do3(sf):建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3-2)取-1.4对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，取-0.2或0.2EQA\s\do3(v):立柱构件从属面积取3.78m2EQA\s\do3(h):横梁构件从属面积取2.2015m2EQμ\s\do3(sa):维护构件面板的局部体型系数EQμ\s\do3(s1z)=μ\s\do3(sz)+0.2=1.2EQμ\s\do3(s1f)=μ\s\do3(sf)-0.2=-1.6维护构件从属面积大于或等于25m2的体型系数计算EQμ\s\do3(s25z)=μ\s\do3(sz)×0.8+0.2=1(GB50009-20128.3.4)EQμ\s\do3(s25f)=μ\s\do3(sf)×0.8-0.2=-1.32(GB50009-20128.3.4)对于直接承受荷载的面板而言，不需折减有EQμ\s\do3(saz)=1.2EQμ\s\do3(saf)=-1.6同样，取立柱面积对数线性插值计算得到EQμ\s\do3(savz)=μ\s\do3(sz)+(μ\s\do3(sz)×0.8-μ\s\do3(sz))×\f(log(A\s\do3(v)),1.4)+0.2EQ=1+(0.8-1)×\f(0.577492,1.4)+0.2=1.117501EQμ\s\do3(savf)=μ\s\do3(sf)+(μ\s\do3(sf)×0.8-μ\s\do3(sf))×\f(log(A\s\do3(v)),1.4)-0.2EQ=-1.4+((-1.12)-(-1.4))×\f(0.577492,1.4)-0.2=-1.484502同样，取横梁面积对数线性插值计算得到EQμ\s\do3(sahz)=μ\s\do3(sz)+(μ\s\do3(sz)×0.8-μ\s\do3(sz))×\f(log(A\s\do3(h)),1.4)+0.2EQ=1+(0.8-1)×\f(0.342719,1.4)+0.2=1.15104EQμ\s\do3(sahf)=μ\s\do3(sf)+(μ\s\do3(sf)×0.8-μ\s\do3(sf))×\f(log(A\s\do3(h)),1.4)-0.2EQ=-1.4+((-1.12)-(-1.4))×\f(0.342719,1.4)-0.2=-1.531456按照以上计算得到对于面板有:EQμ\s\do3(sp1)=1.2EQμ\s\do3(sn1)=-1.6对于立柱有:EQμ\s\do3(svp1)=1.117501EQμ\s\do3(svn1)=-1.484502对于横梁有:EQμ\s\do3(shp1)=1.15104EQμ\s\do3(shn1)=-1.531456EQK\s\do3(1):地形修正系数,取1EQK\s\do3(2):风向影响系数,取1面板正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kp)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(sp1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=1.554107×1×1×1.2×1.595909×0.4=1.190503kN/m2面板负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kn)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(sn1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=1.554107×1×1×(-1.6)×1.595909×0.4=-1.587337kN/m2同样，立柱正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kvp)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(svp1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=1.554107×1×1×1.117501×1.595909×0.4=1.108657kN/m2立柱负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kvn)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(svn1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=-1.472753kN/m2同样，横梁正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(khp)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(shp1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=1.14193kN/m2横梁负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(khn)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(shn1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=-1.519336kN/m2当前幕墙抗风压等级为2级风荷载设计值计算W:风荷载设计值:kN/m2EQγ\s\do3(w):风荷载作用效应的分项系数：1.5面板风荷载作用计算EQW\s\do3(p)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kp)=1.5×1.190503=1.785754kN/m2EQW\s\do3(n)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kn)=1.5×(-1.587337)=-2.381005kN/m2立柱风荷载作用计算EQW\s\do3(vp)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kvp)=1.5×1.108657=1.662985kN/m2EQW\s\do3(vn)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kvn)=1.5×(-1.472753)=-2.209129kN/m2横梁风荷载作用计算EQW\s\do3(hp)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(khp)=1.5×1.14193=1.712895kN/m2EQW\s\do3(hn)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(khn)=1.5×(-1.519336)=-2.279003kN/m2水平地震作用计算EQG\s\do3(Ak):面板平米重量取0.3072kN/m2EQα\s\do3(maxii):Ⅱ类场地水平地震影响系数最大值:0.04EQF\s\do3(a):场地地震动峰值加速度调整系数，取1EQα\s\do3(max)=EQF\s\do3(a)×EQα\s\do3(maxii)=1×0.04=0.04EQq\s\do3(Ek):分布水平地震作用标准值(kN/m2)EQq\s\do3(Ek)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Ak)=5×0.04×0.3072=0.06144kN/m2EQγ\s\do3(E):地震作用分项系数:1.4EQq\s\do3(EA):分布水平地震作用设计值(kN/m2)EQq\s\do3(EA)=γ\s\do3(E)×q\s\do3(Ek)=1.4×0.06144=0.086016kN/m2荷载组合计算幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震作用组合:EQS\s\do3(zkp)=W\s\do3(kp)=1.190503kN/m2EQS\s\do3(zp)=W\s\do3(kp)×γ\s\do3(w)+q\s\do3(Ek)×γ\s\do3(E)×ψ\s\do3(E)=1.190503×1.5+0.06144×1.4×0.5=1.828762kN/m2考虑负风压、地震作用组合:EQS\s\do3(zkn)=W\s\do3(kn)=-1.587337kN/m2EQS\s\do3(zn)=W\s\do3(kn)×γ\s\do3(w)-q\s\do3(Ek)×γ\s\do3(E)×ψ\s\do3(E)=-1.587337×1.5-0.06144×1.4×0.5=-2.424013kN/m2综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算采用面板荷载组合标准值为1.587337kN/m2面板荷载组合设计值为2.424013kN/m2立柱承受风荷载标准值为1.472753kN/m2横梁承受风荷载标准值为1.519336kN/m2水密性指标值计算水密性计算根据《建筑幕墙》GB/T21086--20075.1.2.1要求,水密性能指标应按照如下方法确定,对于ⅢA和ⅣA地区，即热带风暴和台风多发地区，水密性能指标P按照下面公式计算：EQP=1000×μ\s\do3(z)×μ\s\do3(c)×ω\s\do3(0)GB/T21086--20075.1.2.1z:计算高度47.5mEQμ\s\do3(z):47.5m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2012条文说明8.2.1)EQμ\s\do3(z)=1×(\f(z,10))0.3=1.595909EQμ\s\do3(c):风力系数，可取1.2EQω\s\do3(0):重庆市地区基本风压，取0.4kN/m2，重庆市地区所属气候区域为ⅢB类气候所以有：EQP=1000×μ\s\do3(z)×μ\s\do3(c)×ω\s\do3(0)=1000×1.595909×1.2×0.4=766.036248Pa由于该地区所属气候区域为ⅢB类气候，根据GB/T21086--20075.1.2.1(b)规定，实际水密性能按照上式的75%进行设计，即P×0.75=574.527186Pa玻璃计算玻璃面积B:该处玻璃幕墙分格宽:1.124mH:该处玻璃幕墙分格高:3.1mA:该处玻璃板块面积:A=B×H=1.124×3.1=3.4844m2玻璃板块自重EQG\s\do3(SAk):中空玻璃板块平均自重(不包括铝框):玻璃的体积密度为:25.6(kN/m3)(JGJ102-20035.3.1)EQt\s\do3(1):外层玻璃厚度6mmEQt\s\do3(2):内层玻璃厚度6mmEQG\s\do3(SAk)=25.6×\f(t\s\do3(1)+t\s\do3(2),1000)EQ=25.6×\f(6+6,1000)=0.3072kN/m2EQG=1.3×0.3072×3.4844=1.39153kN玻璃强度计算选定面板材料为:6(TP)+12+6(TP)中空玻璃校核依据:σ≤EQf\s\do3(g)q:玻璃所受组合荷载:2.424013kN/m2a:玻璃短边边长:1.124mb:玻璃长边边长:3.1mEQt\s\do3(1):中空玻璃外层玻璃厚度:6mmEQt\s\do3(2):中空玻璃内层玻璃厚度:6mmE:玻璃弹性模量:72000N/mm2m:玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表6.1.2-1得:0.114975η:折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2EQσ\s\do3(w):玻璃所受应力:q=2.424013kN/m2荷载分配计算:EQq\s\do3(1)=1.1×q×\f(t\s\do3(1)3,t\s\do3(1)3+t\s\do3(2)3)EQ=1.1×2.424013×\f(63,63+63)=1.333207EQq\s\do3(2)=q×\f(t\s\do3(2)3,t\s\do3(1)3+t\s\do3(2)3)EQ=2.424013×\f(63,63+63)=1.212007EQq\s\do3(k1)=1.1×q\s\do3(k)×\f(t\s\do3(1)3,t\s\do3(1)3+t\s\do3(2)3)EQ=1.1×1.587337×\f(63,63+63)=0.873035EQq\s\do3(k2)=q\s\do3(k)×\f(t\s\do3(2)3,t\s\do3(1)3+t\s\do3(2)3)EQ=1.587337×\f(63,63+63)=0.793668参数θ计算:EQθ\s\do3(1)=\f(q\s\do3(k1)×a4×109,E×t\s\do3(1)4)(JGJ102-20036.1.2-3)EQ=\f(0.873035×1.1244×109,72000×64)=14.933429查表6.1.2-2得η1=0.940266EQθ\s\do3(2)=\f(q\s\do3(k2)×a4×109,E×t\s\do3(2)4)EQ=\f(0.793668×1.1244×109,72000×64)=13.575844查表6.1.2-2得EQη\s\do3(2)=0.945697玻璃最大应力计算:EQσ\s\do3(w1)=\f(6×m×q\s\do3(1)×a2×1000,t\s\do3(1)2)×η\s\do3(1)(JGJ102-20036.1.2-1)EQ=\f(6×0.114975×1.333207×1.1242×1000,62)×0.940266=30.348137N/mm2EQσ\s\do3(w2)=\f(6×m×q\s\do3(2)×a2×1000,t\s\do3(2)2)×η2EQ=\f(6×0.114975×1.212007×1.1242×1000,62)×0.945697=27.748552N/mm230.348137N/mm2≤EQf\s\do3(g)=84N/mm227.748552N/mm2≤EQf\s\do3(g)=84N/mm2玻璃的强度满足玻璃跨中挠度计算校核依据:EQd\s\do3(f)≤d\s\do3(flim)=\f(1.124,60)×1000=18.733333mmD:玻璃刚度(N·mm)ν:玻璃泊松比:0.2E:玻璃弹性模量:72000N/mm2EQt\s\do3(e):中空玻璃的等效厚度EQt\s\do3(e)=0.95×\r(3,t\s\do3(1)3+t\s\do3(2)3)EQ=0.95×\r(3,63+63)=7.18155mmEQD=\f(E×t\s\do3(e)3,12×(1-ν2))EQ=\f(72000×7.181553,12×(1-0.22))=2314912.5N·mmEQq\s\do3(k):玻璃所受组合荷载标准值:1.587337kN/m2μ:挠度系数,按边长比a/b查表6.1.3得:0.011828参数θ计算:EQθ=\f(q\s\do3(k)×a4,E×t\s\do3(e)4)(JGJ102-20036.1.2-3)EQ=\f(1.587337×1.1244,72000×7.181554)×109=13.229063η:折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2得η=0.947084EQd\s\do3(f):玻璃组合荷载标准值作用下挠度最大值EQd\s\do3(f)=\f(μ×q\s\do3(k)×a4,D)×η(JGJ102-20036.1.3-2)EQ=\f(0.011828×1.587337×1.1244,2314912.5)×0.947084×109=12.25977mm12.25977mm≤EQd\s\do3(flim)=18.733333mm玻璃的挠度满足立柱计算立柱荷载计算(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)EQq\s\do3(w):风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m)EQr\s\do3(w):风荷载作用效应的分项系数：1.5EQW\s\do3(k):风荷载标准值:1.472753kN/m2EQB\s\do3(l):幕墙左分格宽:1.05mEQB\s\do3(r):幕墙右分格宽:1.05mEQq\s\do3(wk)=W\s\do3(k)×\f(B\s\do3(l)+B\s\do3(r),2)EQ=1.472753×\f(1.05+1.05,2)=1.54639kN/mEQq\s\do3(w)=1.5×q\s\do3(wk)=1.5×1.54639=2.319585kN/m(2)分布水平地震作用设计值EQG\s\do3(Akl):立柱左边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:0.5kN/m2EQG\s\do3(Akr):立柱右边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:0.5kN/m2EQq\s\do3(EAkl)=5×α\s\do3(max)×G\s\do3(Akl)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×0.5=0.1kN/m2EQq\s\do3(EAkl)=5×α\s\do3(max)×G\s\do3(Akr)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×0.5=0.1kN/m2EQq\s\do3(ek)=\f(q\s\do3(Ekl)×B\s\do3(l)+q\s\do3(Ekr)×B\s\do3(r),2)EQ=\f(0.1×1.05+0.1×1.05,2)=0.105kN/mEQq\s\do3(e)=1.4×q\s\do3(ek)=1.4×0.105=0.147kN/m(3)立柱荷载组合立柱所受组合荷载标准值为:EQq\s\do3(k)=q\s\do3(wk)=1.54639kN/m立柱所受组合荷载设计值为:EQq=q\s\do3(w)+ψ\s\do3(E)×q\s\do3(e)=2.319585+0.5×0.147=2.393085kN/m立柱计算简图如下:(4)立柱弯矩:通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如下:立柱弯矩分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.4630.9251.3871.8502.3122.7753.2383.700弯矩(kN.m)0.0001.7923.0713.8394.0953.8393.0711.7920.000最大弯矩发生在1.85m处M:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)M=4.095167kN·m立柱在荷载作用下的轴力图如下:立柱在荷载作用下的支座反力信息如下表:支座编号X向反力(kN)Y向反力(kN)转角反力(kN.m)n0-4.427n1-4.4272.525立柱型材特性选定立柱材料类别:铝-6063-T6选用立柱型材名称:65X118X2.5螺栓锁头立柱型材强度设计值:140N/mm2型材弹性模量:E=70000N/mm2X轴惯性矩:EQI\s\do3(x)=295.069cm4Y轴惯性矩:EQI\s\do3(y)=68.1303cm4X轴上部抵抗矩:EQW\s\do3(x1)=37.2634cm3X轴下部抵抗矩:EQW\s\do3(x2)=36.5115cm3Y轴左部抵抗矩:EQW\s\do3(y1)=20.9632cm3Y轴右部抵抗矩:EQW\s\do3(y2)=20.9632cm3型材截面积:A=12.4044cm2型材计算校核处抗剪壁厚:t=2.5mm型材截面面积矩:EQS\s\do3(s)=28.2539cm3塑性发展系数:γ=1.05立柱强度计算校核依据:EQ\f(N,A)+EQ\f(M,γ×w)≤ｆaBl:幕墙左分格宽:1.05mBr:幕墙右分格宽:1.05mHv:立柱长度GAkl:幕墙左分格自重:0.5kN/m2GAKr:幕墙右分格自重:0.5kN/m2幕墙自重线荷载:Gk=EQ\f(GAkl×Bl+GAkr×Br,2)=EQ\f(0.5×1.05+0.5×1.05,2)=0.525kN/mrG:结构自重分项系数:1.3G:幕墙自重线荷载设计值0.6825kN/mf:立柱计算强度(N/mm2)A:立柱型材截面积:12.4044cm2Nl:当前杆件最大轴拉力(kN)Ny:当前杆件最大轴压力(kN)Mmax:当前杆件最大弯矩(kN.m)Wz:立柱截面抵抗矩(cm3)γ:塑性发展系数:1.05立柱通过有限元计算得到的应力校核数据表格如下:编号NlNyMmaxWzAfzb02.5250.0004.09536.511512.4044108.856通过上面计算可知,立柱杆件b0的应力最大,为108.855795N/mm2≤ｆa=140N/mm2,所以立柱承载力满足要求立柱的刚度计算校核依据:EQD\s\do3(fmax)≤\f(L,180)且EQD\s\do3(fmax)≤20mmEQD\s\do3(fmax):立柱最大允许挠度:通过有限元分析计算得到立柱的挠度图如下:立柱挠度分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.4630.9251.3871.8502.3122.7753.2383.700挠度(mm)0.0007.09413.01816.91418.27016.91413.0187.0940.000最大挠度发生在1.85m处,最大挠度为18.270194mm≤20mmEQD\s\do3(fmax)=\f(Hvmax,180)×1000EQ=\f(3.7,180)×1000=20.555556mm立柱最大挠度Umax为:18.270194mm≤20.555556mm挠度满足要求立柱抗剪计算校核依据:EQτ\s\do3(max)≤[τ]=81.2N/mm2通过有限元分析计算得到立柱的剪力图如下:立柱剪力分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.4630.9251.3871.8502.3122.7753.2383.700剪力(kN)-4.427-3.320-2.214-1.1070.0001.1072.2143.3204.427最大剪力发生在0m处τ:立梃剪应力:Q:立梃最大剪力:4.427208kNEQS\s\do3(s):立柱型材截面面积矩:28.2539cm3EQI\s\do3(x):立柱型材截面惯性矩:295.069cm4t:立柱抗剪壁厚:2.5mmEQτ=\f(Q×S\s\do3(s)×100,I\s\do3(x)×t)EQ=\f(4.427208×28.2539×100,295.069×2.5)=16.956832N/mm216.956832N/mm2≤81.2N/mm2立柱抗剪强度可以满足阳角转角立柱计算立柱荷载计算1)本立柱采用三维有限元分析模式，具体参数说明如下：立柱整体计算高度为3.6米，立柱左右面板夹角为90度，立柱与起始面板(右面板)之间夹角为45度，立柱最低点为坐标原点，立柱强轴为X轴，弱轴为Y轴，立柱轴向向上为Z轴正向。左面板宽度1.2米，右面板宽度0.7米。参数坐标示意图如下:具体计算模型如下图所示:节点坐标及支座信息:编号坐标x约束y约束z约束yz约束zx约束xy约束n00,0,0XXXn10,0,3.6XXXX2)立柱选定杆件截面参数如下:立柱截面杆件材质铝-6063-T6名称IyIzJWy1Wy2Wz1Wz2SySzA图样65x114x2.5阳角立柱350.69771.939460.90841.11640.44720.48320.48331.60413.24613.39立柱叠合截面杆件材质钢-Q235叠合截面参数如下:名称IyIzJWy1Wy2Wz1Wz2SySzA图样FT100X50X4mm144.12647.366191.49228.82528.82518.94618.94618.06410.96411.363)荷载方向:风荷载按照垂直于面板考虑，地震作用（如果有的话）按照平行于X轴考虑，重力则为Z轴向下,下面对各相关荷载进行计算。风荷载计算:EQμ\s\do3(z):取1.595909EQβ\s\do3(gz):阵风系数取1.554107EQμ\s\do3(sp1):局部正风压体型系数EQμ\s\do3(sn1):局部负风压体型系数通过计算确定EQA\s\do3(v):立柱构件从属面积取3.42m2EQμ\s\do3(sa):维护构件面板的局部体型系数取立柱面积对数线性插值计算得到EQμ\s\do3(saz)=EQμ\s\do3(sz)+(EQμ\s\do3(sz)×0.8-EQμ\s\do3(sz))×EQ\f(log(A\s\do3(v)),1.4)+0.2=1+(0.8-1)×EQ\f(0.534026,1.4)+0.2=1.123711EQμ\s\do3(saf)=EQμ\s\do3(sf)+(EQμ\s\do3(sf)×0.8-EQμ\s\do3(sf))×EQ\f(log(A\s\do3(v)),1.4)-0.2=-1.4+((-1.12)-(-1.4))×EQ\f(0.534026,1.4)-0.2=-1.493195按照以上计算并考虑建筑物密集造成的相互干扰系数以及局部体型系数放大系数得到对于立柱有:EQμ\s\do3(sp1)=1.123711EQμ\s\do3(sn1)=-1.493195EQK\s\do3(1):地形修正系数,取1EQK\s\do3(2):风向影响系数,取1立柱正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kp)=EQβ\s\do3(gz)×EQK\s\do3(1)×EQK\s\do3(2)×EQμ\s\do3(sp1)×EQμ\s\do3(z)×EQW\s\do3(0)=1.554107×1×1×1.123711×1.595909×0.4=1.114817kN/m2立柱负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kn)=EQβ\s\do3(gz)×EQK\s\do3(1)×EQK\s\do3(2)×EQμ\s\do3(sn1)×EQμ\s\do3(z)×EQW\s\do3(0)=-1.481377kN/m2重力荷载:EQG\s\do3(Akl):左边面板平米重取0.5kN/m2EQG\s\do3(Akr):右边面板平米重取0.5kN/m2水平分布地震作用计算(左右分别计算):EQq\s\do3(Ekl)=EQβ\s\do3(E)×EQα\s\do3(max)×EQG\s\do3(Akl)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×0.5=0.1kN/m2EQq\s\do3(Ekr)=EQβ\s\do3(E)×EQα\s\do3(max)×EQG\s\do3(Akr)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×0.5=0.1kN/m24)荷载分配两个截面主轴方向的荷载/内力(包括弯矩和剪力)分配系数为分配系数EQr\s\do3(1)=EQ\f(E×I\s\do3(x),E×I\s\do3(x)+E\s\do3(d)×I\s\do3(xd))=EQ\f(70000×350.697,70000×350.697+206000×144.126)=0.452606EQr\s\do3(2)=1-EQr\s\do3(1)=0.547394两个截面弱轴方向的荷载/内力(包括弯矩和剪力)分配系数为分配系数EQr\s(y,1)=EQ\f(E×I\s\do3(y),E×I\s\do3(y)+E\s\do3(d)×I\s\do3(yd))=EQ\f(70000×71.9393,70000×71.9393+206000×47.3659)=0.340412EQr\s(y,2)=1-EQr\s(y,1)=0.659588轴力分配系数为EQn\s\do3(1)=EQ\f(E×A,E×A+E\s\do3(d)×A\s\do3(d))=EQ\f(70000×13.3919,70000×13.3919+206000×11.36)=0.286013EQn\s\do3(2)=1-EQn\s\do3(1)=0.713987杆件所受各种荷载如下表所示:编号荷载类别工况作用体起点(m)终点(m)大小组合系数1组合系数21均布风b003.6-0.284,0.214,0.000,0,0,01.512均布风b003.60.125,0.094,0.000,0,0,01.513均布地震b003.6-0.027,0.000,0.000,0,0,00.704均布地震b003.6-0.016,0.000,0.000,0,0,00.705均布重力b003.60.000,0.000,-0.086,0,0,01.316均布重力b003.60.000,0.000,-0.050,0,0,01.31叠合截面所受荷载如下:编号荷载类别工况作用体起点(m)终点(m)大小组合系数1组合系数21均布风b003.6-0.344,0.415,0.000,0,0,01.512均布风b003.60.151,0.182,0.000,0,0,01.513均布地震b003.6-0.033,0.000,0.000,0,0,00.704均布地震b003.6-0.019,0.000,0.000,0,0,00.705均布重力b003.60.000,0.000,-0.214,0,0,01.316均布重力b003.60.000,0.000,-0.125,0,0,01.31立柱有限元分析计算结果立柱主截面在指定荷载作用下的有限元分析结果如下：1)弯矩图信息:2)剪力图信息:3)轴力图信息:3)挠度图信息:4)立柱轴向应力图如下:5)立柱弯应力图如下:6)立柱拉/压弯应力图如下:7)立柱支座反力图如下:立柱支座反力表如下:编号坐标Rx(kN)Ry(kN)Rz(kN)Ryz(kN.m)Rzx(kN.m)Rxy(kN.m)n00,0,00.485-0.831n10,0,3.60.485-0.8310.6368)通过上面计算得到，立柱最大应力为45.133796N/mm2≤140N/mm2强度满足要求9)立柱最大挠度为13.445906mm≤20mmEQD\s\do3(fmax)=EQ\f(H\s\do3(vmax),180)×1000=EQ\f(3.6,180)×1000=20mm立柱最大挠度EQU\s\do3(max)为:13.445906mm≤20mm挠度满足要求立柱辅助截面在指定荷载作用下的有限元分析结果如下：1)弯矩图信息:2)剪力图信息:3)轴力图信息:3)挠度图信息:4)立柱轴向应力图如下:5)立柱弯应力图如下:6)立柱拉/压弯应力图如下:7)立柱支座反力图如下:立柱支座反力表如下:编号坐标Rx(kN)Ry(kN)Rz(kN)Ryz(kN.m)Rzx(kN.m)Rxy(kN.m)n00,0,00.587-1.611n10,0,3.60.587-1.6111.5878)通过上面计算得到，辅助截面最大应力为91.008934N/mm2≤215N/mm2强度满足要求9)辅助截面最大挠度为13.445901mm≤20mmEQD\s\do3(fmax)=EQ\f(H\s\do3(vmax),250)×1000=EQ\f(3.6,250)×1000=14.4mm立柱最大挠度EQU\s\do3(max)为:13.445901mm≤14.4mm挠度满足要求阴角转角立柱计算立柱荷载计算1)本立柱采用三维有限元分析模式，具体参数说明如下：立柱整体计算高度为3.1米，立柱左右面板夹角为90度，立柱与起始面板(右面板)之间夹角为45度，立柱最低点为坐标原点，立柱强轴为X轴，弱轴为Y轴，立柱轴向向上为Z轴正向。左面板宽度1.035米，右面板宽度0.92米。参数坐标示意图如下:具体计算模型如下图所示:节点坐标及支座信息:编号坐标x约束y约束z约束yz约束zx约束xy约束n00,0,0XXXn10,0,3.1XXXX2)立柱选定杆件截面参数如下:立柱截面杆件材质铝-6063-T6名称IyIzJWy1Wy2Wz1Wz2SySzA图样65X114X2.5阴角立柱324.186108.686454.77747.13737.90519.58019.58030.91816.81514.073)荷载方向:风荷载按照垂直于面板考虑，地震作用（如果有的话）按照平行于X轴考虑，重力则为Z轴向下,下面对各相关荷载进行计算。风荷载计算:EQμ\s\do3(z):取1.595909EQβ\s\do3(gz):阵风系数取1.554107EQμ\s\do3(sp1):局部正风压体型系数EQμ\s\do3(sn1):局部负风压体型系数通过计算确定EQA\s\do3(v):立柱构件从属面积取3.519m2EQμ\s\do3(sa):维护构件面板的局部体型系数取立柱面积对数线性插值计算得到EQμ\s\do3(saz)=μ\s\do3(sz)+(μ\s\do3(sz)×0.8-μ\s\do3(sz))×\f(log(A\s\do3(v)),1.4)+0.2EQ=1+(0.8-1)×\f(0.546419,1.4)+0.2=1.12194EQμ\s\do3(saf)=μ\s\do3(sf)+(μ\s\do3(sf)×0.8-μ\s\do3(sf))×\f(log(A\s\do3(v)),1.4)-0.2EQ=-1.4+((-1.12)-(-1.4))×\f(0.546419,1.4)-0.2=-1.490716按照以上计算并考虑建筑物密集造成的相互干扰系数以及局部体型系数放大系数得到对于立柱有:EQμ\s\do3(sp1)=1.12194EQμ\s\do3(sn1)=-1.490716EQK\s\do3(1):地形修正系数,取1EQK\s\do3(2):风向影响系数,取1立柱正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kp)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(sp1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=1.554107×1×1×1.12194×1.595909×0.4=1.113061kN/m2立柱负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kn)=β\s\do3(gz)×K\s\do3(1)×K\s\do3(2)×μ\s\do3(sn1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)=-1.478918kN/m2重力荷载:EQG\s\do3(Akl):左边面板平米重取0.5kN/m2EQG\s\do3(Akr):右边面板平米重取0.5kN/m2水平分布地震作用计算(左右分别计算):EQq\s\do3(Ekl)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Akl)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×0.5=0.1kN/m2EQq\s\do3(Ekr)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Akr)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×0.5=0.1kN/m2杆件所受各种荷载如下表所示:编号荷载类别工况作用体起点(m)终点(m)大小组合系数1组合系数21均布风b003.1-0.541,0.541,0.000,0,0,01.512均布风b003.10.362,0.362,0.000,0,0,01.513均布地震b003.1-0.052,0.000,0.000,0,0,00.704均布地震b003.1-0.046,0.000,0.000,0,0,00.705均布重力b003.10.000,0.000,-0.259,0,0,01.316均布重力b003.10.000,0.000,-0.230,0,0,01.31立柱有限元分析计算结果立柱在指定荷载作用下的有限元分析结果如下：1)弯矩图信息:2)剪力图信息:3)轴力图信息:3)挠度图信息:4)立柱轴向应力图如下:5)立柱