幕墙计算书.doc

1、第 1 页目 录第一章：工程概况-P2第二章：结构设计理论和标准-P3-P4第三章：幕墙材料的物理及力学性能-P5-P7第四章：荷载和作用计算-P8-P10第五章：幕墙玻璃设计计算-P11-P18第六章：结构胶缝宽度和厚度计算-P19-P20第七章：幕墙铝板设计计算-P21-P23第八章：玻璃及铝板幕墙立柱的设计计算-P24-P32第九章：玻璃及铝板幕墙横梁的设计计算-P33-P39第十章：石材幕墙的设计计算-P40-P45第十一章：幕墙其他配件验算-P46-P50第 2 页第一章 工程概况1.1 工程名称： 1.2 工程地点： 1.3 幕墙总高度：84.400 米1.4 幕墙防火等级： 耐火

2、等级为一级1.5 防雷分类： 二类1.5 荷载及其组合：幕墙系统在结构设计时考虑以下荷载及其组合 风荷载自重施工荷载温度应力作用雪荷载1.6 构件验算：幕墙系统设计时验算如下节点和构件幕墙系统与主体结构的连接件强度竖梁、横梁等杆件的强度和刚度各连接螺栓、螺丝的强度玻璃等面材的强度结构胶缝的宽度和厚度第 3 页第二章 结构设计理论和标准2.1 本结构计算过程均遵循如下规范及标准：2.1.1 建筑结构荷载规范 GB50009-20012.1.2 钢结构设计规范 GB50017-20032.1.3 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-20032.1.4 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-20

3、012.1.5 建筑物防雷设计规范 GB50057-942.1.6 建筑设计防火规范 GBJ16-87（2001 年版）2.2 结构设计和计算时均遵守如下理论和标准及相应的计算方法：2.2.1 玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙等均按围护结构设计。幕墙其主要杆件悬挂在主体结构上，层与层之间设置竖向伸缩缝。2.2.2 玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙等各构件及连接件均具有承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，并均采用螺栓连接。2.2.3 工程抗震设防烈度不考虑。2.2.4 幕墙构件在重力荷载风荷载温度作用和主体结构位移影响下均具有安全性。2.2.5 幕墙构件内力采用弹性方法计算，其截面最大应力设计值应不

4、超过材料的强度设计值： f式中 荷载和作用产生的截面最大应力设计值材料强度设计值f2.2.6 进行幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，荷载和作用的分项系数按下列数值采用： 重力荷载： :1.2G风荷载： :1.4温度作用： :1.2T第 4 页2.2.7 幕墙构件进行位移和挠度计算时，荷载和作用分项系数按下列数据取值：重力荷载： :1.0G风荷载： :1.0温度作用： :1.0T2.2.8 可变作用的组合值系数应按下列规定采用：1一般情况下，风荷载的组合值系数 应取 1.0，地震作用的组合值系数 应取 0.5；2对水平倒挂玻璃及其框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载值系数 应取 1.0（

5、永久荷载的效应起控制作用时）或 0.6（永久荷载的效应起控制作用时） 。2.2.9 荷载或作用效应按下列方式进行组合： (2.1)TGkSS式中： 荷载和作用效应组合后的设计值；重力荷载作为不变荷载产生的效应；G分别为风荷载和温度作用作为可变荷载和作用产生的效应；TS,分别为重力荷载、风荷载、温度作用的分项系数，按 2.2.6 或G2.2.7 取值；分别为风荷载和温度作用效应的组合系数，T,按 2.2.8 取值。2.2.10 幕墙杆件及连接件按各效应组合件的最不利组合进行设计。第 5 页第三章 材料的物理特性及力学性能3.1 幕墙及铝合金窗材料的重力体积密度按下表采用： 表 3-1序号 材 料

6、 名 称 密 度 kN/m3 密 度 N/mm31 普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃 25.6 2.5610-52 玻璃棉（防火棉、保温棉） 0.51.0 (0.5 1.0)10-63 铝合金 28.0 2.7010-54 钢 材 78.5 7.8510-55 单层铝板 27.0 2.7010-56 花岗石 28.0 2.810-53.2 板材单位面积重量按下列数值采用： 表 3-2序号 材 料 名 称单位面积重量（ kN/m2）单位面积重量（ N/mm2）1 10+1.52+10 钢化夹胶玻璃 0.41 4.110-42 8+1.14+8 钢化夹胶玻璃 0.57 5.710-43 2.5mm 厚

7、单层铝板 0.081 0.8110-44 6mm 厚镀锌钢板 0.47 4.710-45 6+12A+6 钢化中空玻璃 0.41 4.110-46 8mm 厚普通玻璃,钢化玻璃 0.16 1.610-47 19mm 厚普通玻璃,钢化玻璃 0.38 3.810-48 30mm 厚花岗石 0.84 8.410-43.3 玻璃强度设计值 f 按下表采用： 表 3-3 强度设计值 (N/mm2)序号玻璃类型厚 度(mm) 大面积上的强度 直边缘强度1 512 28.0 19.52浮法玻璃1519 24.0 17.01 612 84.0 58.82钢化玻璃1519 72.0 50.4第 6 页3.4 铝

8、合金强度设计值 f 按下表采用： 表 3-4 ( N/mm2)序号 铝合金状态 抗拉、抗压强度 抗剪强度1 6063T5 RCS 85.5 49.63.5 单层铝板强度设计值 fa2t 按下表采用： 表 3-5 ( N/mm2 )牌号 状态厚度（mm） 抗拉 ft3003 H242.04.5 813.6 幕墙连接件用钢材强度设计值 f 按下表采用： 表 3-6 ( N/mm2 )序号 钢材类别抗拉、抗压和抗弯 f 抗 剪 fv1 Q235B 215 1253.7 焊缝强度设计值 f 按下表采用： 表 3-7 ( N/mm2)对接焊缝（三级）焊接方法和焊条型号构件钢材 抗 压 抗 拉抗 弯抗 剪

9、角焊缝抗拉、抗弯、抗剪手工焊E43XX 型Q235B 215 185 125 1603.8 螺栓连接的强度设计值 f 按下表采用： 表 3-8 ( N/mm2)C 级 A 级 、B 级螺栓钢号和物件钢号抗拉 抗剪 抗拉 抗剪普通螺栓Q235B 钢 170 130 170 170不锈钢螺栓奥氏体 A2-70 320 245 - -3.9 胀锚螺栓强度设计值 f 按下表采用： 表 3-9 螺栓规格M6 M8 M10 M12 M16钻孔深度(mm) 40 50 60 75 100钻孔直径(mm) 10.5 12.5 14.5 19 23第 7 页抗 拉(kN) 2.35 4.31 6.86 10.0

10、9 19.01抗 剪(kN) 1.76 3.23 5.09 7.25 14.113.10 材料弹性模量 E 按下表采用： 表 3-10序号 材 料 弹性模量 E ( N/mm2 )1玻 璃0.72 105 2铝 合 金0.70 105 3 Q235B 钢 2.06 105 4 不锈钢(奥氏体) 2.00 1055花岗石0.8 1053.11 幕墙材料的线膨胀系数按下表采用： 表 3-11序号 材 料 线膨胀系数 (10 -5 )1混 凝 土1.0 2钢 材1.23铝 合 金 2.35 4玻 璃0.81.05单层铝板2.356 不锈钢板(奥氏体) 1.87花岗石0.8第 8 页第四章 荷载和作用

11、计算4.1 作用在幕墙上的风载荷标准值按下式计算 K =g Z S Z 0 (4.1)式中： K 作用在幕墙上的风荷载标准值（ kN/m2 ） ；g Z 考虑瞬时风压高度 z 处的阵风风压系数，按规范 GB50009-2001 的规定取值（B 类地区） ； S 风荷载体形系数，因正压区风压较小，负压区风压较大，故仅计算负压区，对墙面，取-1.0，对墙角边（指墙角处房屋宽度的 0.1 范围内）取-1.8，对檐口，雨蓬，遮阳板等突出构件，取-2.0；同时，考虑封闭建筑内表面内压取-0.2，故墙面实际体型系数取-1.2，墙角边部取-2.0。 Z 风压高度变化系数，按现行建筑结构荷载规范GB50009

12、-2001 规定取值。 （B 类地区） ； 0基本风压，取 0.3 kN/m 2综上所述： K =g Z Z S0.3=0.3g Z Z S kN/m24.2 作用在幕墙上的风荷载设计值按下式计算 = W K (4.2)式中 风荷载设计值：kN/m 2 W风荷载作用效应的分项系数，取 1.4从而： = 1.4 K根据（4.1）及（4.2）公式，各层风荷载及设计值 如表 41 所示。4.3 幕墙温度应力计算时，所采用的幕墙年温度变化 T 取 80C。4.4 水平荷载及作用效应组合（最不利组合） ，按下式计算；S = GSG + W W SW + T T ST (4.7) 式中： W =1 , T

13、 = 0.6，第 9 页进行强度计算时， W = 1.4 ， T = 1.2则：S H=1.41.0S +0.61.2ST W进行挠度计算时， W = 1.0 , T = 1.0则：S H= K +0.6 ST (4.8) 4.5 垂直荷载及作用效应组合（最不利组合） ，按下式计算；S = GSG + W W SW + T T ST (4.9)式中： 重力荷载： G =1.2温度作用： T = 1.2分项系数： E = 0 , T = 0则： S V=1.2G= 1.2 x 0.5bh = 0.6bh (kN) (用于竖梁及支座验算) SV=1.0G= 1.0 x 0.5bh= 0.5bh(k

14、N) (用于横梁挠度验算)风荷载及荷载效应组合（S 用于强度计算，S用于挠度计算）详见表 4-1, 表 4-2。墙面体形系数为 1.2 的荷载组合表 4-1楼层位置 高度 m阵风压力系数高度变化系数标准风压KN/m2设计风压KN/m2第 1 层 4.050 1.880 1.000 1.000 1.400第 2 层 8.550 1.809 1.000 1.000 1.400第 3 层 12.450 1.751 1.069 1.000 1.400第 4 层 16.350 1.712 1.170 1.000 1.400第 5 层 19.950 1.690 1.249 1.000 1.400第 6 层

15、 23.850 1.671 1.315 1.000 1.400第 7 层 27.450 1.653 1.377 1.000 1.400第 8 层 31.050 1.636 1.435 1.000 1.400第 9 层 34.650 1.622 1.485 1.000 1.400第 10 页第 10 层 38.250 1.607 1.536 1.000 1.400第 11 层 41.850 1.596 1.580 1.000 1.400第 12 层 45.450 1.589 1.620 1.000 1.400第 13 层 49.050 1.582 1.628 1.000 1.400第 14 层

16、52.650 1.575 1.697 1.000 1.400第 15 层 56.250 1.568 1.733 1.000 1.400第 16 层 59.850 1.560 1.769 1.000 1.400第 17 层 63.450 1.553 1.801 1.007 1.410第 18 层 67.050 1.546 1.833 1.020 1.428第 19 层 70.650 1.540 1.866 1.035 1.448第 20 层 74.250 1.536 1.898 1.050 1.469机房层 79.350 1.531 1.944 1.071 1.50088.450 1.522 2

17、.010 1.101 1.542墙角边体形系数为 2.0 的荷载组合表 4-2楼层位置 高度 m阵风压力系数高度变化系数标准风压KN/m2设计风压KN/m2第 1 层 4.050 1.880 1.000 1.128 1.579第 2 层 8.550 1.809 1.000 1.085 1.520第 3 层 12.450 1.751 1.069 1.123 1.572第 4 层 16.350 1.712 1.170 1.202 1.683第 5 层 19.950 1.690 1.249 1.266 1.773第 6 层 23.850 1.671 1.315 1.318 1.846第 7 层 27

18、.450 1.653 1.377 1.366 1.912第 8 层 31.050 1.636 1.435 1.409 1.972第 9 层 34.650 1.622 1.485 1.445 2.023第 10 层 38.250 1.607 1.536 1.481 2.073第 11 层 41.850 1.596 1.580 1.513 2.118第 12 层 45.450 1.589 1.620 1.545 2.162第 13 层 49.050 1.582 1.628 1.545 2.163第 14 层 52.650 1.575 1.697 1.604 2.245第 15 层 56.250 1.568 1.733 1.630 2.283第 16 层 59.850 1.560 1.769 1.656 2.318第 17 层 63.450 1.553 1.801 1.678 2.349第 18 层 67.050 1.546 1.833 1.700 2.380第 19 层 70.650 1.540 1.866 1.724 2.414第 20 层 74.250 1.536 1.898 1.749 2.449机房层 79.350 1.531 1.944 1.786 2.50088.450 1.522 2.010 1.836 2.570