淮南点式幕墙计算书.doc

目 录幕 墙 计 算 书3第一部分 计算书说明3第一章 计算书设计依据3一、设计依据3第二章、基本参数及主要材料设计指标401、基本参数402、6063-T5铝型材（壁厚10 mm）403、钢化玻璃（厚度512 mm）404、钢化玻璃（厚度1219 mm）405、3003 H44铝单板506、结构硅酮密封胶507、Q235B钢508、316不锈钢609、奥氏体不锈钢螺栓（A2-70）610、对接焊缝611、角焊缝612、HRB335级钢筋613、C30钢筋混凝土614、结构安全系数7第二部分 玻璃计算8一、荷载计算9二. 外片玻璃荷载分配9三. 外片玻璃应力校核11四. 内片玻璃荷载分配13五. 内片玻璃应力校核14六. 玻璃面板挠度校核14第三部分 点式幕墙钢结构计算17第一节 计算说明17第二节 钢结构系统的计算17一、荷载计算17二、采用ANSYS 9.0 软件对系统进行力学分析20二、施加荷载22三、有限元计算结果22四、总结：23五、支座反力24幕 墙 计 算 书第一部分 计算书说明第一章 计算书设计依据一、设计依据01、建筑结构荷载规范GB50009-201202、钢结构设计规范GB50017-200303、建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-200104、民用建筑热工设计规范GB50176-9305、碳素结构钢GB/T700-198806、建筑用硅酮结构密封胶GB16776-199707、中国地震烈度表GB/T17742-199918、铝合金建筑型材GB/T5237-200019、建筑幕墙GB/T21086-200710、玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-200311、建筑玻璃应用技术规程JGJ113-200312、金属、石材幕墙工程技术规范JGJ133-200113、建筑结构静力计算手册（第二版）14、甲方所供建筑电子版图纸第二章、基本参数及主要材料设计指标01、基本参数01、主体结构形式： 钢结构02、建筑耐久年限： 50年03、地面粗糙度类型： B类05、抗震烈度： 7度（0.10g）06、基本风压： 0.35KN/m202、6063-T5铝型材（壁厚10 mm）抗拉抗压强度设计值 fa =85.5 N/mm2抗剪强度设计值 fav=49.6 N/mm2局部承压强度设计值 fab=120.0 N/mm2弹性模量 E =0.7×105 N/mm2线膨胀系数 =2.35×10-5泊松比 =0.3303、钢化玻璃（厚度512 mm）重力体积密度： rg=25.6 KN/m3大面强度设计值： fg1=84.0 N/mm2侧面强度设计值： fg2=58.8 N/mm2弹性模量 E =0.72×105 N/mm2线膨胀系数 =0.80×10-51.00×10-5泊松比 =0.2004、钢化玻璃（厚度1219 mm）重力体积密度： rg=25.6 KN/m3大面强度设计值： fg1=72.0 N/mm2侧面强度设计值： fg2=50.4 N/mm2弹性模量 E =0.72×105 N/mm2线膨胀系数 =0.80×10-51.00×10-5泊松比 =0.2005、3003 H44铝单板3.0 mm厚重力面积密度： GK =81.0 N/m2抗拉强度设计值 fa =89 N/mm2抗剪强度设计值 fav=52 N/mm2弹性模量 E =0.7×105 N/mm2线膨胀系数 a=2.35×10-5泊松比 =0.3306、结构硅酮密封胶短期强度允许值: f1=0.20 N/mm2长期强度允许值： f2=0.01 N/mm207、Q235B钢 重力体积密度 =78.5 KN/m3抗拉、抗压、抗弯强度设计值 f =215 N/mm2抗剪强度设计值 fv =125 N/mm2局部承压强度设计值 fab=305 N/mm2弹性模量 E =2.06×105 N/mm2线膨胀系数 =1.2×10-5泊松比 =0.3008、316不锈钢重力体积密度 s=78.5 KN/m3屈服强度 0.2=205 N/mm2抗拉压强度设计值 fb =180 N/mm2抗剪强度设计值 fss=105 N/mm2弹性模量 E=2.06×105 N/mm2线膨胀系数 g=1.8×10-5泊松比 =0.3009、奥氏体不锈钢螺栓（A2-70）抗拉强度设计值 fs =320 N/mm2抗剪强度设计值 fv =245 N/mm210、对接焊缝抗拉压强度设计值 fcw=185 N/mm2抗剪强度设计值 fww=125 N/mm211、角焊缝抗拉、压、剪强度设计值 fcw=160 N/mm212、HRB335级钢筋抗拉强度设计值 fy=300 N/mm2线膨胀系数 g=1.2×10-513、C30钢筋混凝土轴心抗压强度标准值 fc=20.1 N/mm2抗拉强度标准值 ft=2.01 N/mm2轴心抗压强度设计值 fc=14.3 N/mm2抗拉强度设计值 ft=1.43 N/mm2线膨胀系数 g=1.0×10-514、结构安全系数钢材的总安全系数 1.55不锈钢的总安全系数 1.6玻璃的总安全系数 2.5第二部分 玻璃计算计算说明本部分为玻璃幕墙部分计算，该处玻璃幕墙计算标高22.600m。幕墙大样图幕墙玻璃采用10+12A+10mm钢化中空玻璃，面板支撑形式为六点支撑,玻璃尺寸：如下图：一、荷载计算1. 风荷载计算1）、风荷载标准值计算gz：阵风系数，取gz=1.619按建筑结构荷载规范GB50009-2012 sl：风荷载体型系数，取S=2.0 Z：风压高度变化系数，取Z=1.277按建筑结构荷载规范GB50009-2012 W0：作用在幕墙上的风荷载基本值 0.35 KN/m2按建筑结构荷载规范GB50009-2012附表（按50年一遇）WK：作用在幕墙上的风荷载标准值 WK=gz·S·Z·W0=1.619×（-2.0）×1.277×0.35=-1.447 KN/m2（表示负风压）按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.2条2）、风荷载设计值计算rW：风荷载分项系数，取rW=1.4按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条W：作用在幕墙上的风荷载设计值 W=rW·WK=1.4×1.447=2.026 KN/m2二. 外片玻璃荷载分配根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.5条的规定，中空玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为、。因为内外片玻璃承受的荷载不同，所以我们需要分别结算内外片的玻璃强度及挠度。（1）、外片玻璃承受的水平风荷载t1：中空玻璃外片玻璃的厚度，取t1=10 mmt2：中空玻璃内片玻璃的等效厚度，取t2=10 mmW K1：外片玻璃承受的水平风荷载标准值=0.796 KN/m2W1：外片玻璃承受的水平风荷载设计值=1.114 KN/m2（2）、外片玻璃承受的水平地震荷载t1：中空玻璃外片玻璃的厚度，取t1= 10 mmt2：中空玻璃内片玻璃的总厚度，取t2=10 mmGAK1：外片玻璃面板自重面荷载标准值GAK1=10×10-3×25.6=0.256 KN/m2max：水平地震影响系数最大值，取max=0.08按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条qEK1：作用在外片玻璃上的地震荷载标准值计算qEK1=max·E·GGK1=0.08×5.0×0.256=0.103 KN/m2rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE1：作用在外片玻璃上的地震荷载设计值 qE1=rE·qEK1=1.3×0.103=0.14 KN/m2（3）、外片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值qK1=W·WK1+E·qEK1=1.0×0.796+0.5×0.14=0.866 KN/m2q1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q1=W·W1+E·qE1=1.0×1.114+0.5×0.14=1.184 KN/m2三. 外片玻璃应力校核采用六点支承模式，通过Ansys建立模型采用壳单元SHELL63进行有限元分析计算。模型图(1)、荷载荷载分布图(2)、结果分析应力分布图玻璃最大应力在支撑件的边缘为214.457MPa，超出了钢化玻璃的强度设计值fg=84 MPa的要求。但由于这个最大应力在支撑件边缘，那里有较大的应力集中，而实际安装过程中玻璃与驳接件增加柔性单片，所以这个具有集中的应力实际上不明显。理论应力集中系数一般为3，增加柔性单片后的应力为214.457/3=71.486 Mpafg=84 Mpa，玻璃强度满足要求！四. 内片玻璃荷载分配(1)、内片玻璃承受的水平风荷载t1：中空玻璃外片玻璃的厚度，取t1= 10 mmt2：中空玻璃内片玻璃的等效厚度，取t2=10 mmWK2：内片玻璃承受的水平风荷载标准值=0.724 KN/m2W2：内片玻璃承受的水平风荷载设计值=1.014 KN/m2(2)、内片玻璃承受的水平地震荷载t2：中空玻璃内片玻璃的总厚度，取t2=10 mmGAK2：内片玻璃面板自重面荷载标准值GAK2=10×10-3×25.6=0.256 KN/m2max：水平地震影响系数最大值，取max=0.08按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条qEK1：作用在内片玻璃上的地震荷载标准值计算qEK2=max·E·GGK2=0.08×5.0×0.256=0.103 KN/m2rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE2：作用在内片玻璃上的地震荷载设计值 qE2=rE·qEK2=1.3×0.103=0.14 KN/m2(3)、内片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK2：内片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值qK2=W·WK2+E·qEK2=1.0×0.724+0.5×0.14=0.794 KN/m2q2：内片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q2=W·W1+E·qE1=1.0×1.014+0.5×0.14=1.084 KN/m2五. 内片玻璃应力校核内片玻璃与外片玻璃均为10mm钢化玻璃，内片玻璃承载载小于外片玻璃，所以内片玻璃无需校核，强度满足要求。六. 玻璃面板挠度校核根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.4条的规定，玻璃幕墙的玻璃面板的挠度，可不考虑组合效应，所以我们只需验算玻璃面板在风荷载作用下的挠度即可。采用六点支承模式，通过Ansys建立模型采用壳单元SHELL63进行有限元分析计算。校核依据：dfdf,lim=按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.5条模型图(1)、玻璃等效厚度计算t：中空玻璃的两片玻璃的等效厚度按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.5条t=11.97 mm(2)、荷载荷载分布图(3)、结果分析挠度分布图玻璃最大挠度为9.748mmdf,lim=25mm，玻璃满足要求！第三部分 点式幕墙钢结构计算第一节 计算说明本部分为点式幕墙部分钢龙骨计算。本部分幕墙结构为钢结构点式玻璃幕墙结构，该处玻璃幕墙计算标高22.600m。幕墙大样图幕墙玻璃采用10+12A+10钢化中空玻璃，面板支撑形式为六点支撑。竖向钢结构为每个分格设计500x200x12 箱型梁，横龙骨采用120x120x6方钢管。第二节 钢结构系统的计算一、荷载计算1.风荷载计算1）、风荷载标准值计算gz：阵风系数，取gz=1.619按建筑结构荷载规范GB50009-2012 sl：风荷载体型系数，取S=2.0 Z：风压高度变化系数，取Z=1.277按建筑结构荷载规范GB50009-2012 W0：作用在幕墙上的风荷载基本值 0.35 KN/m2按建筑结构荷载规范GB50009-2012附表（按50年一遇）WK：作用在幕墙上的风荷载标准值 WK=gz·S·Z·W0=1.619×（-2.0）×1.277×0.35=-1.447 KN/m2（表示负风压）按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.2条2）、风荷载设计值计算rW：风荷载分项系数，取rW=1.4按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条W：作用在幕墙上的风荷载设计值 W=rW·WK=1.4×1.447=2.026 KN/m22.自重荷载计算Gg：幕墙玻璃10+12A+10钢化中空玻璃自重面荷载标准值：Gg=（10+10）×10-3×25.6=0.512 KN/m2Ggk：幕墙玻璃自重面荷载标准值(含玻璃等金属构件)，取1.0 KN/m2注：铝板幕墙自重面荷载标准值按0.9 KN/m23水平地震荷载计算max：水平地震影响系数最大值，取max=0.08按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条qEK：地震荷载标准值计算qEK=max·E·Ggk=0.08×5.0×1=0.40 KN/m2rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE：地震荷载设计值 qE=rE·qEK=1.3×0.40=0.52 KN/m24.水平面荷载组合W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK：风荷载和水平地震作用组合标准值qK=W·WK2+E·qEK2=1.0×1.447+0.5×0.52=1.707 KN/m2q：风荷载和水平地震作用组合设计值q=W·W1+E·qE1=1.0×2.026+0.5×0.52=2.286 KN/m25. 单个驳接件最大承载力计算 1).单个驳接件承载面积计算S：单个单个驳接件承载面积,m2a：幕墙分格宽，1.894mb：幕墙分格高，3.507mS=a×b=1.894×3.507/2=3.321 m22). 单个承载水平荷载计算F：单个单个驳接件水平方向承载力,NF=S×q=3.321×2.286×103=7592 N3). 单个承载自重荷载计算 G：单个单个驳接件自重承载力,NG=1.2 Ggk×S=1.2×1.0×3.321×103=3985 N注：四周边幕墙荷载减半计算6. 铝单板部分荷载计算1 )水平地震荷载计算max：水平地震影响系数最大值，取max=0.08按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条qEK：地震荷载标准值计算qEK=max·E·Ggk=0.08×5.0×0.9=0.36 KN/m2rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE：地震荷载设计值 qE=rE·qEK=1.3×0.36=0.47 KN/m22).水平面荷载组合W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK：风荷载和水平地震作用组合标准值qK=W·WK2+E·qEK2=1.0×1.447+0.5×0.36=1.627 KN/m2q：风荷载和水平地震作用组合设计值q=W·W1+E·qE1=1.0×2.026+0.5×0.36=2.206 KN/m23).铝板均布荷载计算(1).3000分格局部荷载计算 Q1= 3×q=3×2.206=6.618 KN/m2(2).3184分格局部荷载计算 Q2= 3.184×q=3.184×2.206=7.024 KN/m2二、采用ANSYS 9.0 软件对系统进行力学分析1、 构建计算模型受力简图如下：箱型梁截面参数：Q235B 500x200x12 箱型梁120x120x6方钢管：Q235B 120x120x6方钢管二、 施加荷载得到计算模型如下图所示（模型单位制：N，mm）：三、有限元计算结果1）、按照保证构件工作在线弹性阶段的设计要求，采用线弹性理论计算求解，得到结构的整体挠度变形如下图：挠度变形图应力云图四、总结：从计算结果分析，钢结构最大应力为174.811 MPa，最大挠度51.378mm 钢结构强度，最大应力174.811 MPa < 215 MPa挠度df/L51.378/182641/355<1/300强度及挠度均满足要求。五、支座反力支座节点位置如下图：NODE FX(N) FY(N) FZ(N) MX(N·mm) MY(N·mm) 42 -82479. 0.30696E+09 0.14859E+07 256 -85155. 0.31979E+09 0.10415E+07 431 -85166. 0.31999E+09 -0.25953E+06 591 -90048. 0.33415E+09 0.18973E+07 724 -94490. 0.34839E+09 -0.90393E+07 824 -90935. 0.33946E+09 -0.17932E+08 885 -93613. 0.34428E+09 -0.26598E+08 989 342.06 45964. -42758. 0.14561E+07 -0.46005E+06 1029 602.94 48191. -42703. 0.31225E+06 -0.98745E+06 1109 2663.2 57953. -41663. 0.15430E+07 -0.12848E+07 1189 7118.4 66696. -39323. 57158. -0.20086E+07 1909 -79133. 0.28990E+09 68391. 2184 -0.36578 35850. -41774. 0.21947E+06 36194. 2223 147.69 40076. -42444. 0.31299E+07 0.16807E+06 2528 849.46 52394. -42177. 0.22099E+07 -0.96877E+06 2871 4631.4 60449. -41465. 0.18943E+07 -0.14418E+07 2987 -49781. 0.15220E+09 -0.30499E+08 3131 -6825.0 42856. -20627. -0.11954E+08 -0.58918E+07 3354 -81750. 0.30299E+09 -0.72234E+06 3568 -81718. 0.30114E+09 -0.44637E+06 3743 -81451. 0.30057E+09 -0.42316E+06 3903 -87850. 0.32447E+09 -0.28444E+07 4036 -94255. 0.34725E+09 0.87020E+07 4136 -90938. 0.33946E+09 0.17910E+08 4197 -93619. 0.34431E+09 0.26603E+08 4382 -49781. 0.15221E+09 0.30500E+08 4486 -342.67 46243. -40341. -55815. 0.68834E+06 4597 -603.22 48425. -40294. -0.16054E+07 0.77851E+06 4837 -2661.4 57887. -41499. -0.20267E+07 0.12074E+07 5156 -7118.1 66696. -39326. -55807. 0.20100E+07 5355 -148.52 39824. -41597. -0.13804E+07 0.11699E+06 5660 -849.49 51897. -41311. -0.38978E+07 0.69576E+06 6003 -4631.1 60447. -41460. -0.19417E+07 0.14352E+07 6118 6824.6 42863. -20625. 0.11954E+08 0.58935E+07