首都博物馆新馆青铜幕墙工程计算书.docx

一、工程概况1、工程名称：首都博物馆新馆青铜幕墙工程2、工程地点：北京市长安街16号3、建设单位：首都博物馆新馆建设工程业主委员会本计算仅取室外铜板幕墙中的一块标准板及加强钢龙骨系统为计算对象，其中：一、 铜板厚度： t=1.5 mm；二、 边界龙骨：40X20X2.5 mm 不锈钢槽；三、 水平龙骨：40X30X2.5 mm 不锈钢槽；四、 连接杆：圆钢管26X2 mm；与钢板连接管60X5 mm （模拟连接槽钢）计算采用美国Ansys有限元分析软件进行整体分析。幕墙高度范围在+35.730至42.000m，铜板分格横向为水平，竖向成倾斜角度，整个板面幕墙成椭圆面倾斜安装。二、计算采用的基本荷载1、北京地区的基本风压值：按50年一遇WO=0.45KN/m22、地面粗糙类别：C类3、根据建筑结构荷载规范作用在建筑物表面的平均风压标准值WK按下式计算：WK=ZZZ WOZ振风系数，按建筑结构荷载规范GB50009-2001表7.5.1确定。 WO-基本风压值，wo=0.45 KN/m24、高度修正系数Z高度修正系数：Z（按GB50009-2001规范）5、体形系数S；计算直接承受风荷载的围护构件,由于没有风洞试验数据，铜面板计算按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003取值：6、设计地震烈度：8度（近震）乙类抗震建筑7、结构自重：因为采用程序计算，可由电脑程序自动叠加。三、荷载计算荷载计算是按国家规范和行业规范和标准GB50009-2001和JGJ102-2003及GBJ17-88的有关规定进行的。1、幕墙围护构件的水平风荷载值（JGJ102-2003规范） 计算公式： WK=zSZW0 W =1.4XWK 高度（米）标准值（KN/m2）设计值（KN/m2）401.77×1.2×1.13×0.45=1.01.4其中：W0基本风压值W0=0.45 KN/m2 Z 阵风系数GB50009-2001规定. S 体型系数S=1.2(已考虑吸力) Z高度修正系数，按GB50009-2001规范取用，Z=1.13 W风荷载的设计值（KN/m2） 1.4风荷载的分项系数2、作用在幕墙围护构件上的水平地震力按常遇地震计算（近震），基本设计烈度7度计算 计算公式：qEK = qE =1.3qEK 对铜面板水平地震荷载列为下表：序号铜板的规格(mm)标准值(KN/m2)设计值(KN/m2)1.55×0.16×82.6×0.0015=0.10.13其中：E动力放大系数， 按JGJ102-2003和JGJ133-2001规范;对玻璃、铝板、石材统按E=5.0取值。max地震荷载影响系数max=0.168度单位平方米的幕墙构件重量（KN/m2）1.3地震荷载的分项系数四、荷载组合1、荷载组合的公式和系数 S=rGSG+WrWSW+ErESE+TrTST其中： S荷载和作用效应组合后的设计值 SG重力荷载作为永久荷载产生的效应 SW、SE、ST分别为风荷载、地震作用和温度作用作为 可变荷载和作用产生的效应。 rG、rW、rE、rT 各效应的分项系数 W、E、T 分别为风荷载、地震荷载、温度作用 效应组合系数，第二可变荷载：W=0.5 2、计算幕墙围护构件的水平荷载组合：幕墙种类幕墙高度(m)标准值（KN/m2）设计值（KN/m2）外墙室外部分铜板401.0+0.5X0.1=1.051.47五、铜板幕墙围护计算（一）、说明1、本计算按国内相关规范与标准进行校核验算。计算书仅为标准板块：高3m；宽 0.956m，详见下列附图1。附图1：整体计算的标准板模型（1） 2、计算输入条件按上面荷载组合值计算，模型作用外荷载取面荷载，作用于正立面 p=1.47KN/m2，重力荷载由程序自动进行。分项系数取 1.2。根据正常使用阶段工况进行。3、计算结果同校核详见相关附图及附表。（1）板面计算结果1) 位移：最大位移在板面中部 fmax=10.3/1.4=7.4 mm fmax/L=7.4/956=1/130 。2) 单元计算结果：最大应力：756#单元 max=79.1 N/mm2<=390 N/mm2（2）边部龙骨1)位移：fmax=1.0 mm fmax/L=1.0/3200=1/3200<1/300, 通过。2) 单元结果： 最大应力：1305#单元 压应力max=-24.2 N/mm2<=0.5X215=107.5 N/mm2（3）板中水平龙骨1)位移：fmax=2.0 mm fmax/L=2.0/956=1/478<1/300, 通过。2) 单元结果： 最大应力：1395#单元 压应力max=-46.7 N/mm2<=0.5X215=107.5 N/mm2（五）支座反力计算安装杆位置：最大轴向力：节点1227#竖向N（y）max=0.48 KN; (竖向合力：Fy=0.5 KN)最大水平力；节点1227#水平力 : Q=0.8 KN。(水平合力：Fx=4.2 KN)最大弯矩：Mmax=0六、结论与说明以上方案计算，虽然取标准板块建模计算，但由于整个幕墙板块边界条件清楚，板块与板块之间的相互作用可以分别独立计算，因此采用分解计算不会产生较大偏差。本计算模型在电子空间内为1:1的实际模拟尺寸，计算结果符合实际情况。通过计算并进行综合分析比较，认为该铜板幕墙安全、稳定，板内钢龙骨对整个板面体系起关键作用。铜板悬挂连接在构造和受力上可以满足规范要求，变形协调性理想。但应注意在连接杆件端头的板内局部应力集中问题，需要在节点处理上注意和改进，整个结构经计算认为是安全的。七、附图、数据表 附图2：整体计算的标准板模型（2） 附图3：整体计算的标准板模型（3） 附图4：整体计算的标准板模型（4） 附图5：整体计算的标准板模型（5） 附图6：整体计算的标准板模型（6） 附图7：整体计算的应力结果图（1） 附图8：整体计算的应力结果图（2 ） 附图9：整体计算的应力结果图（3） 附图10：整体模型的位移计算结果图（1） 附图11：整体模型的位移计算结果图（2） 附图12：整体模型的位移计算结果图（3）附表1：铜板单元计算应力与节点位移（N/mm2; mm） PRINT ELEMENT TABLE ITEMS PER ELEMENT * POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT MIXED MIXED MIXED MIXED MIXED ELEM UX(mm) UY (mm) UZ(mm) SINT(N/mm2) SEQV(N/mm2) 1 0.59082E-02-0.36823E-02-0.30980 37.331 34.080 2 0.59090E-02-0.34536E-02-0.33405 32.815 29.734 3 0.59098E-02-0.32225E-02-0.54393 23.370 21.775 4 0.59106E-02-0.29887E-02-0.69603 28.162 25.494 5 0.59113E-02-0.27529E-02-0.78715 35.833 31.550 6 0.59119E-02-0.25155E-02-0.84791 40.585 35.586 7 0.59124E-02-0.22768E-02-0.89008 43.272 37.899 8 0.59128E-02-0.20372E-02-0.91796 44.682 39.116 9 0.59130E-02-0.17969E-02-0.93348 45.235 39.591 10 0.59131E-02-0.15561E-02-0.93747 45.115 39.485 11 0.59130E-02-0.13147E-02-0.93007 44.348 38.814 12 0.59130E-02-0.10729E-02-0.91090 42.823 37.486 13 0.59129E-02-0.83057E-03-0.87916 40.326 35.310 14 0.59128E-02-0.58753E-03-0.83374 36.568 32.040 15 0.59127E-02-0.34358E-03-0.77341 31.223 27.395 16 0.59126E-02-0.98462E-04-0.69651 23.851 21.041 17 0.59126E-02 0.14813E-03-0.59759 13.802 12.933 18 0.59125E-02 0.39657E-03-0.45700 14.872 13.429 19 0.59122E-02 0.64716E-03-0.27750 17.875 15.761 20 0.59118E-02 0.89974E-03-0.25018 22.592 21.356 21 0.56878E-02-0.37475E-02-0.29524 32.560 29.517 22 0.56888E-02-0.35187E-02-0.34870 32.295 31.521 23 0.56893E-02-0.32877E-02-0.73422 20.313 19.081 24 0.56895E-02-0.30543E-02 -1.0995 18.343 16.761 25 0.56896E-02-0.28189E-02 -1.3442 14.057 13.340 26 0.56895E-02-0.25817E-02 -1.5008 12.637 12.064 27 0.56893E-02-0.23432E-02 -1.6005 13.351 12.137 28 0.56888E-02-0.21037E-02 -1.6615 13.972 12.482 29 0.56882E-02-0.18635E-02 -1.6937 14.305 12.700 30 0.56875E-02-0.16227E-02 -1.7021 14.311 12.690 31 0.56866E-02-0.13814E-02 -1.6883 13.987 12.433 32 0.56856E-02-0.11398E-02 -1.6509 13.335 11.946 33 0.56846E-02-0.89759E-03 -1.5865 12.381 11.299 34 0.56836E-02-0.65479E-03 -1.4896 11.203 10.684 35 0.56825E-02-0.41119E-03 -1.3538 10.957 10.497 36 0.56815E-02-0.16651E-03 -1.1725 12.623 11.246 37 0.56804E-02 0.79558E-04-0.93582 14.760 12.848 38 0.56793E-02 0.32736E-03-0.62660 14.318 12.993 39 0.56781E-02 0.57722E-03-0.29612 37.418 33.944 40 0.56766E-02 0.82939E-03-0.23821 17.540 15.385 41 0.54671E-02-0.38122E-02-0.46451 22.274 20.270 * POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT MIXED MIXED MIXED MIXED MIXED ELEM UX UY UZ SINT SEQV 42 0.54681E-02-0.35833E-02-0.68008 19.192 18.038 43 0.54686E-02-0.33522E-02 -1.1276 4.5669 4.4437 44 0.54686E-02-0.31189E-02 -1.6453 7.9951 7.8773 45 0.54682E-02-0.28835E-02 -2.0649 10.536 9.5503 46 0.54675E-02-0.26465E-02 -2.3586 10.254 8.9298 47 0.54666E-02-0.24080E-02 -2.5508 9.2997 8.0586 48 0.54655E-02-0.21686E-02 -2.6690 8.6066 7.4912 49 0.54641E-02-0.19283E-02 -2.7324 8.3083 7.2367 50 0.54625E-02-0.16876E-02 -2.7525 8.3057 7.2224 51 0.54608E-02-0.14464E-02 -2.7336 8.5464 7.4179 52 0.54589E-02-0.12048E-02 -2.6743 9.0616 7.8507 53 0.54570E-02-0.96277E-03 -2.5682 9.9070 8.5864 54 0.54551E-02-0.72024E-03 -2.4048 11.055 9.6671 55 0.54531E-02-0.47700E-03 -2.1718 12.270 10.990 56 0.54511E-02-0.23281E-03 -1.8587 12.955 12.091 57 0.54492E-02 0.12660E-04 -1.4622 11.828 11.719 58 0.54472E-02 0.25975E-03 -1.0035 8.7114 7.8753 59 0.54451E-02 0.50885E-03-0.58609 13.911 12.648 60 0.54429E-02 0.76033E-03-0.38002 15.549 14.108 61 0.52466E-02-0.38762E-02-0.57215 21.943 20.213 62 0.52474E-02-0.36473E-02-0.96667 16.009 14.193 63 0.52477E-02-0.34160E-02 -1.5284 9.0130 9.0111 64 0.52476E-02-0.31826E-02 -2.1350 13.300 11.578 65 0.52469E-02-0.29472E-02 -2.6713 17.147 15.102 66 0.52458E-02-0.27100E-02 -3.0812 19.882 17.391 67 0.52444E-02-0.24715E-02 -3.3655 21.550 18.725 68 0.52426E-02-0.22319E-02 -3.5471 22.486 19.482 69 0.52406E-02-0.19916E-02 -3.6493 22.972 19.895 70 0.52382E-02-0.17507E-02 -3.6882 23.188 20.086 71 0.52357E-02-0.15095E-02 -3.6716 23.220 20.115 72 0.52330E-02-0.12679E-02 -3.5992 23.088 19.995 73 0.52302E-02-0.10261E-02 -3.4630 22.765 19.716 74 0.52274E-02-0.78385E-03 -3.2491 22.205 19.239 75 0.52246E-02-0.54101E-03 -2.9406 21.323 18.473 76 0.52217E-02-0.29733E-03 -2.5237 19.841 17.188 77 0.52189E-02-0.52534E-04 -1.9998 17.031 14.909 78 0.52161E-02 0.19375E-03 -1.4074 12.046 11.586 79 0.52133E-02 0.44195E-03-0.85325 14.271 12.367 80 0.52105E-02 0.69250E-03-0.48497 12.474 11.985 81 0.50259E-02-0.39396E-02-0.60870 24.419 21.615 82 0.50265E-02-0.37107E-02 -1.0927 10.168 8.8926 * POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT MIXED MIXED MIXED MIXED MIXED ELEM UX UY UZ SINT SEQV 83 0.50267E-02-0.34793E-02 -1.7444 11.720 10.361 84 0.50264E-02-0.32456E-02 -2.4095 17.814 15.481 85 0.50256E-02-0.30099E-02 -3.0027 22.289 19.490 86 0.50243E-02-0.27725E-02 -3.4767 25.549 22.277 87 0.50225E-02-0.25337E-02 -3.8217 27.871 24.191 88 0.50202E-02-0.22939E-02 -4.0517 29.376 25.445 89 0.50175E-02-0.20533E-02 -4.1875 30.242 26.193 90 0.50145E-02-0.18122E-02 -4.2468 30.642 26.551 91 0.50112E-02-0.15708E-02 -4.2396 30.680 26.586 92 0.50078E-02-0.13293E-02 -4.1673 30.373 26.310 93 0.50042E-02-0.10876E-02 -4.0222 29.649 25.677 94 0.50006E-02-0.84562E-03 -3.7892 28.363 24.587 95 0.49970E-02-0.60319E-03 -3.4485 26.322 22.882 96 0.49934E-02-0.36007E-03 -2.9823 23.309 20.310 97 0.49898E-02-0.11598E-03 -2.3886 19.026 16.508 98 0.49863E-02 0.12941E-03 -1.7037 12.919 11.462 99 0.49828E-02 0.37656E-03 -1.0298 11.061 9.6149 100 0.49794E-02 0.62597E-03-0.54486 21.148 18.735 101 0.48048E-02-0.40025E-02-0.60417 22.408 19.750 102 0.48054E-02-0.37735E-02 -1.0855 8.6348 7.5226 103 0.48055E-02-0.35419E-02 -1.7379 12.332 10.833 104 0.48051E-02-0.33080E-02 -2.3987 18.903 16.375 105 0.48042E-02-0.30720E-02 -2.9874 23.317 20.244 106 0.48027E-02-0.28342E-02 -3.4663 26.219 22.772 107 0.48007E-02-0.25949E-02 -3.8256 28.221 24.474 108 0.47980E-02-0.23546E-02 -4.0732 29.591 25.631 109 0.47949E-02-0.21135E-02 -4.2257 30.442 26.366 110 0.47913E-02-0.18721E-02 -4.2988 30.872 26.749 111 0.47874E-02-0.16305E-02 -4.3033 30.950 26.820 112 0.47832E-02-0.13888E-02 -4.2418 30.682 26.579 113 0.47789E-02-0.11472E-02 -4.1086 29.995 25.976 114 0.47746E-02-0.90555E-03 -3.8899 28.725 24.900 115 0.47704E-02-0.66357E-03 -3.5654 26.617 23.162 116 0.47662E-02-0.42103E-03 -3.1147 23.334 20.454 117 0.47620E-02-0.17766E-03 -2.5285 18.501 16.283 118 0.47578E-02 0.66811E-04 -1.8309 11.750 10.176 119 0.47537E-02 0.31277E-03 -1.1134 8.5816 7.5774 120 0.47497E-02 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