连云港行政中心计算书.docx

连云港市行政中心主楼工程计算书第一章 计算说明工程名称：连云港市行政中心主楼工程建设地点：连云港市新浦新区设计单位：连云港市建筑设计研究院结构类型：框架-剪力墙结构 工程所在地区粗糙度为B类，抗震设防烈度为7度。执行新颁布国家标准建筑结构荷载规范GB50009-2001，按照使用年限一百年查得基本风压为0.65KN/m2。 第二章 幕墙设计依据及引用规范、标准1幕墙设计依据： 建筑总高度：92.1米 基本风压：W0=0.65KN/m2 地区粗糙度为：B类。 抗震设防烈度：7度 业主提供的土建图纸及效果图2.幕墙工程技术规范、规程 w 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-96 w 全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT0142001 w 建筑装饰工程施工及验收规范 JGJ73-91w 建筑幕墙 JG303596w 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001 w 建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94 3. 设计规范： w 建筑结构荷载规范 GB50009-2001 w 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 w 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001 w 建筑设计防火规范 GBJ16-87 w 高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95 w 建筑物防雷设计规范 GB5005794 w 钢结构设计规范 GBJ1788 w 民用建筑隔声设计规范 GBJ11888 w 民用建筑热工设计规范 GB50176-93 w 采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19874.材料标准 w 铝合金建筑型材基材 GB/T5237.1-2000 w 铝合金建筑型材阳极氧化型材 GB/T5237.2-2000 w 铝合金建筑型材粉沫喷涂型材 GB/T5237.4-2000 w 铝合金建筑型材氟碳喷涂型材 GB/T5237.5-2000 w 铝及铝合金加工产品的化学成分 CB/T3190 w 铝及铝合金扎制板材 CB/T38801997 w 铝及铝合金阳极氧化，阳极氧化膜的总规范 GB8013-87 w 推拉铝合金窗 GB/T8481-1997 w 碳素结构钢 GB70088 w 低合金高强度结构钢 CB1597 w 浮法玻璃 GB116141999 w 夹层玻璃 GB99621999 w 钢化玻璃 GB/T99631998 w 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB178411999 w 玻璃幕墙光学性能 GB/T180912000 w 普通平板玻璃 GB487185 w 建筑用安全玻璃、防火玻璃 GB15763.12001 w 不锈钢棒 GB1220-92 w 不锈钢冷加工钢棒 GB4226-84 w 建筑窗用弹性密封剂 JC48592 w 建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-97 w 硅酮建筑密封胶 GB/T14683-93 w 橡胶与乳胶命名 GB5576 w 工业用胶版 GB/T5574 w 中空玻璃用弹性密封剂 JC/T486-2001 w 硫化胶或热塑橡胶撕裂强度的测定 GB/T5291999 w 硫化胶邵尔A硬度试验方法 GB/T531 w 硫化胶密度的测定 GB/T533 w 绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-98 w 铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T4312000 w 铝幕墙板 板基 YS/T429.12000 w 铝幕墙板 氟碳喷漆铝单板 YS/T429.22000 w 吊挂式玻璃幕墙支撑装置 JC1382001 5.性能检测方法 w 建筑幕墙空气渗透性能检测方法 GB/T15226-94 w 建筑幕墙风压变形性能检测方法 GB/T15227-94 w 建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法 GB/T15228-94 w 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T182502000 w 建筑幕墙抗震性能振动台实验方法 GB/T185752001 w 建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法 GB/T70161986 w 建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法 GB/T70171986 w 建筑外窗雨水渗漏性能分级及其检测方法 GB/T70181986 w 建筑外窗保温性能分级及其检测方法 GB/T84841987 w 建筑外窗空气隔声性能分级及其检测方法 GB/T84851987 w 建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94第三章 幕墙材料的主要力学性能参数1玻璃的强度设计值fg(N/mm2)类型厚度（mm）强度设计值fg大面上的强度边缘强度普通玻璃528.019.5浮法玻璃51228.019.5151920.014.0钢化玻璃51284.058.8151959.041.32花岗石板的强度设计值fa(N/mm2)抗折强度试验值fgk抗拉抗剪1716151413121110988.07.57.06.56.15.65.14.74.23.74.03.83.53.33.02.82.62.32.11.9注：抗折强度试验值fgk小于8 N/mm2的花岗岩板材不得用于幕墙。3、铝合金型材的强度设计值fa(N/mm2)铝合金牌号状态强度设计值fa受拉、受压受剪LD30CZ84.248.9CS191.1110.8LD31RCS84.248.9CS138.380.24钢材的强度设计值fS(N/mm2)钢材抗拉、抗弯、抗压抗剪3号钢板t20mm2151253号钢棒材直径小于40mm2151253号钢 型材厚度小于15mm215125注：在风荷载标准值和地震作用标准值作用下，作为幕墙立柱和横梁的钢型材，其相对挠度不应大于L/300(L指跨度)，绝对挠度不应大于15mm。5结构硅酮密封胶的强度(f1、f2)结构硅酮密封胶短期强度允许值f10.14 N/mm2结构硅酮密封胶长期强度允许值f20.007 N/mm26不锈钢螺栓强度设计值：（N/mm2）类别组别性能等级b抗拉抗剪A（奥氏体）A150500230175A270700320245A480800370280C（马氏体）C15050023017570700320245C380800370280C45050023017570700320245F（铁素体）F14545021016060600275210第四章 幕墙的设计计算1荷载的计算方法 作用在幕墙上的风荷载标准值按下式计算： WkgZ·S·Z·WO 式中：Wk作用在幕墙上的风荷载标准值（KNm2）。 gZ考虑瞬时风压的阵风系数。 S风荷载体型系数，墙面取1.2，墙边、檐口、构架部位取2.0。 Z风压高度变化系数。 WO基本风压，取0.65KNm2。 地震作用按下式计算 QEE·max·G 式中：QE作用于幕墙平面外水平地震作用（KN）； G 幕墙构件的重量（KN）； max水平地震影响系数最大值，7度抗震设计取0.08； E动力放大系数，取5.0。 荷载分项系数和组合系数的确定 根据建筑结构荷载规范（500092001）及玻璃幕墙工程技术规范之精神，结合本工程的地区地理环境、建筑特点以及幕墙的受力情况，各分项系数和组合系数选择如下： 强度计算时 分项系数 组合系数 重力荷载，g取1.2 风荷载 ，w取1.4 风荷载， w取1.0 地震作用，E取1.3 地震作用，E取0.6 温度作用，T取1.2 温度作用，T取0.2 刚度计算时 分项系数 组合系数 均按1.0采用 风荷载， w取1.0 地震作用，E取0.6 温度作用，T取0.2 荷载和作用效应按下式进行组合： SgSgwwSwEESETTST 式中：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； g,w,E,T各效应的分项系数； w,E,T分别为风荷载，地震作用和温度作用效应的组合第一节 东、西阳台处玻璃幕墙设计计算1、幕墙竖框的设计计算 幕墙中的危险部位位于85米处,玻璃分格尺寸B×H=1.1m×1.4m, 1.幕墙在85米处的计算 1)荷载计算 a. 风荷载标准值的计算 WkZ·S·Z·WO·1 式中：Z取1.983 则 Wk1.525×1.2×1.983×0.65×1 2.359 KNm2 b. y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为 qeyE·max·GA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙构件的重量（KN）； A 幕墙构件的面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中：GL×B×t×玻×1.2 L×B×（t1t2）×玻×1.2 3.9×1.1×（0.0080.006）×25.6×1.2 1.845 式中：L计算层间高 m； B分格宽 m； t玻璃厚度 m； 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 AL×B3.9×1.1 4.29m2 则 qeyE·max·GA 5×0.08×1.8454.29 0.103KNm2 c. x轴方向(幕墙平面内)的地震作用 qexE·max·G/L 5×0.08×1.8453.9 0.114KN/m刚度计算： 、Y轴方向挠度荷载组合如下： qy1×Wk0.6qey 1×2.3590.6×0.103 2.421KNm2 在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用为 q刚度yqy×B2.421×1.1 2.663KNm 按双跨梁计算，竖框产生的挠度为： f·5q刚度·L4384EI 式中： 折减系数（双跨梁对相同条件的简支梁的挠度比值），按L1/L2查表 L1短跨长 L2长跨长 取fL/1803900180 20mm 由上式可知，竖框所需的最小惯性矩Ixmin为： Ixmin·5q刚度yL4384E·f 0.244×5×2.663×3.94×108(384×70000×20) 139.807cm4 b、X轴方向挠度荷载组合如下： q刚度x0.6qex 0.6×0.114 0.068KNm Iymin·5q刚度xL4384E·f 0.244×5×0.068×3.94×108(384×70000×20) 3.57cm4 3)强度计算 强度荷载组合如下 q1.4×1×Wk1.3×0.6×qey 1.4×1×2.3591.3×0.6×0.103 3.383KNm2 竖框所受线荷载为 q强度q×B3.383×1.1 3.721KNm 则：按双跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为 Mq强度·(L13L23)8×L 3.721×(0.6533.253)/(8×3.9) 4.127KN·m 式中： 2调整系数，按L1/L2查表 竖框所受轴向拉力为N1.2×G2.214KN 竖框承载力应满足下式要求 NA0M（·W）fa 式中： N竖框拉力设计值（KN）； M竖框弯矩设计值（KN·m）； A0-竖框净截面面积（mm2）； W在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（cm3）； -塑性发展系数，取1.05； fa-铝型材的强度设计值，取138.3Nmm2。 则 NA0M（·W） 103×2.2141235.59103×4.127（1.05×40.48） 98.889 Nmm2fa138.3 Nmm2 满足要求 所以竖框选择 Ix258.59cm4 Iy71.5cm4 Wx40.48cm32、玻璃横框设计计算 因为横框一般跨度小，刚度大，故只计算风荷载标准值最大的85米高度 处的强度和刚度。 横框受两个方向力的作用，一个是重力作用，另一个是垂直于玻璃表面 的风荷载和地震作用。 1.横框受重力作用时 横框所承受的重力线荷载标准值为： qxk玻·t·H×1.1KN / m 式中： 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 t 玻璃的总厚度 m； H 玻璃的分格高度 m； 则 qxk玻·t·H×1.1 25.6×（0.0080.006）×1.4×1.1 0.552 KNm 横框所承受的重力线荷载设计值为： qx1.2×qxk0.662 KNm 横框的许用挠度为fB18011001806.1mm 则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为 Iymin5×qxk×B4384E·f 5×0.552×1.14×108(384×70000×6.1) 2.464 cm4 式中：B玻璃分格宽度 m； E弹性模量 N/mm2 Myqx×B28 0.662×1.128 0.1 KN·m 式中：My横框绕y轴的弯矩 2.横框受风荷载和地震作用时： qeyE·max·GA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙分格构件的重量（KN）； A 幕墙分格面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中 GH×B×（t1t2）×玻×1.1 1.4×1.1×（0.0080.006）×25.6× 1.1 0.607 AH×B1.4×1.1 1.54m2 则 qeyE·max·GA 5×0.08×0.6071.54 0.095KNm2 a.刚度计算 荷载组合值为 qyk（1.0×Wk0.6×qey）×B （1×2.3590.6×0.095）×1.1 2.658KNm 横框产生的挠度按下式计算 fqyk·B4120EI 则 Ixminqyk×B4120E·f 2.658×1.14×108(120×70000×6.1) 7.595 cm4 b.强度计算 荷载组合值为 qy（1.0×1.4×Wk0.6×1.3×qey）×B （1×1.4×2.3590.6×1.3×0.095）×1.1 3.714KNm 横框最大弯矩按下式计算 Mxqy×B212 3.714×1.1212 0.374 KN·m 横框的承载力应满足下式要求 MxWxMyWyfa 则 MxWxMyWy 103×0.374（1.05×7.32）103×0.1（1.05×4.08） 72.003Nmm2fa84.2Nmm2 满足要求。 所以横框选择 Ix24.09cm4 Iy12.64cm4 Wx7.32cm3 Wy4.08cm3 第二节 主楼跨层间处玻璃幕墙设计计算1、玻璃幕墙竖框的设计计算 幕墙中的危险部位位于：85米,玻璃分格尺寸B×H=1.8m×1.6m, 1.幕墙在85米处的计算 1)荷载计算 a. 风荷载标准值的计算 WkZ·S·Z·WO·1 式中：Z取1.983 则 Wk1.525×1.2×1.983×0.65×1 2.359 KNm2 b. y轴方向(垂直于幕墙表面)的地震作用为 qeyE·max·GA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙构件的重量（KN）； A 幕墙构件的面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中，GL×B×t×玻×1.2 L×B×（t1t2）×玻×1.2 2.8×1.8×（0.0080.006）×25.6× 1.2 2.168 式中：L计算层间高 m； B分格宽度 m； t玻璃厚度 m； 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 AL×B2.8×1.8 5.04m2 则 qeyE·max·GA 5×0.08×2.1685.04 0.103KNm2 c. x轴方向(幕墙平面内)的地震作用为 qexE·max·G/L 5×0.08×2.1682.8 0.186KN/m 2) 刚度计算： 、Y轴方向挠度荷载组合如下： qy1×Wk0.6qey 1×2.3590.6×0.103 2.421KNm2 在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用组合值为 q刚度yqy×B2.421×1.8 4.358KNm 按单跨简支梁计算，竖框产生的挠度按下式计算： f5q刚度·L4384EI 取fL/1802800180 15.6mm 由上式可知，竖框所需的最小惯性矩Ixmin为： Ixmin5q刚度yL4384E·f 5×4.358×2.84×108384×70000×15.6 319.4004cm4 b、X轴方向挠度荷载组合如下： q刚度x0.6qex 0.6×0.186 0.112KNm Iymin5q刚度xL4384E·f 5×0.112×2.84×108384×70000×15.6 8.2085cm4 3)强度计算 强度荷载组合如下 q1.4×1×Wk1.3×0.6×qey 1.4×1×2.3591.3×0.6×0.103 3.383KNm2 竖框所受线荷载为 q强度q×B3.383×1.8 6.089KNm 则按单跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为 Mq强度·L286.089×2.828 5.967KN·m 式中： M竖框承受的最大弯矩，KN·m； L计算层间高 m。 竖框所受轴向拉力为N1.2×G2.602KN 竖框承载力应满足下式要求 NA0M（·W）fa 式中： N竖框所受拉力设计值（KN）； M竖框所受弯矩设计值（KN·m）； A0-竖框净截面面积（mm2）； W在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（cm3）； -塑性发展系数，取1.05； fa-铝型材的强度设计值，取138.3Nmm2。 则 NA0M（·W） 103×2.6021410.57103×5.967（1.05×53.56） 107.947 Nmm2fa138.3 Nmm2 满足要求 所以竖框选择 Ix416.48cm4 Iy84.1cm4 Wx53.56cm3 2、玻璃横框设计计算 因为横框一般跨度小，刚度大，故只计算风荷载标准值最大的85米高度 处的强度和刚度。 横框受两个方向力的作用，一个是重力作用，另一个是垂直于玻璃表面 的风荷载和地震作用。 1.横框受重力作用时 横框所承受的重力线荷载标准值为： qxk玻·t·H×1.1KN / m 式中： 玻玻璃的密度，取25.6 KNm3 t 玻璃的总厚度 m； H 玻璃的分格高度 m； 则 qxk玻·t·H×1.1 25.6×（0.0080.006）×1.6×1.1 0.631 KNm 横框所承受的重力线荷载设计值为： qx1.2×qxk0.757 KNm 横框的许用挠度为fB180180018010mm 则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为 Iymin5×qxk×B4384E·f 5×0.631×1.84×108(384×70000×10) 12.321 cm4 式中：B玻璃分格宽度 m； E弹性模量 N/mm2 Myqx×B28 0.757×1.828 0.307 KN·m 式中：My横框绕y轴的弯矩 2.横框受风荷载和地震作用时： qeyE·max·GA 式中：qey作用于幕墙平面外水平分布地震作用（KNm2）； G 幕墙分格构件的重量（KN）； A 幕墙分格面积（m2）； max水平地震影响系数最大值，取0.08； E动力放大系数，取5.0。 其中 GH×B×（t1t2）×玻×1.1 1.6×1.8×（0.0080.006）×25.6× 1.1 1.135 AH×B1.6×1.8 2.88m2 则 qeyE·max·GA 5×0.08×1.1352.88 0.095KNm2 a.刚度计算 荷载组合值为 qyk（1.0×Wk0.6×qey）×H （1×2.3590.6×0.095）×1.6 3.866KNm 横框产生的挠度按下式计算 f(25-10×H2/B2H4/8B4)qyk·B41920EI 则 Ixmin(25-10×H2/B2H4/8B4)×qyk×B41920E·f (25-10×1.62/1.821.64/8×1.84)×3.866×1.84×108(1920×70000×10) 51.867 cm4 b.强度计算 荷载组合值为 qy（1.0×1.4×Wk0.6×1.3×qey）×H （1×1.4×2.3590.6×1.3×0.095）×1.6 5.403KNm 横框最大弯矩按下式计算 Mxqy×(3×B2-H2)24 5.403×(3×1.82-1.62)24 1.612 KN·m 横框的承载力应满足下式要求 MxWxMyWyfa 则 MxWxMyWy 103×1.612（1.05×18.9）103×0.307（1.05×5.66） 132.887Nmm2fa138.3Nmm2 满足要求。 所以横框选择 Ix92.8cm4 Iy21.5cm4 Wx18.9cm3 Wy5.66cm3 3、玻璃的计算 幕墙采用钢化中空玻璃玻璃厚度t=86 mm，中空层厚度为9 mm 选取标高HE85m处为计算部位，玻璃分格高度H=1.6 m，玻璃分格宽度B=1.8 m。温度应力计算 (1)温差应力计算 由于玻璃中央与边缘存在的温差而产生的温差应力标准值为 t2k=0.74E·a·1·2·3·4（Tc-TS） 式中：1阴影系数； 2窗帘系数； 3玻璃面积系数； 4嵌缝材料系数； Tc,TS玻璃中央和边缘温度（） E玻璃的弹性模量，取0.72×105Nmm2 玻璃边缘温度为 TS0.65t00.35ti 0.65×00.35×26 9.1 式中：t0室外温度（） ti室内温度（） 室外侧玻璃的中央温度为 Tco 42.5A021.5Ai0.79t00.21ti 42.5×0.4321.5×0.0760.79×00.21×26 25.37