140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书.doc

用心专注 服务专业140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书基本参数：仪征地区 幕墙总标高21.8m 校核处设计层高：3.6m 分格B×H1.25m×1.550m 抗震6度设防一、幕墙承受荷载计算： 1风荷载标准值计算： 本幕墙设计按50年一遇风压计算 Wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2) Wo：仪征50年一遇十分钟平均最大风压：0.40 KN/m2 根据现行建筑结构荷载规范附表D.4 （全国基本风压和雪压）中数值采用 gz：瞬时风压的阵风系数：取2.0(GB50009-2001表7.5.1) µs：风荷载体型系数：1.5 µz：21.8m高处风压高度变化系数：0.86 Wkgz×µs×µz×wo =2.0×1.5×0.86×0.40 =1.032 KN/m2 2风荷载设计值： W：风荷载设计值：KN/m2 rw ：风荷载作用效应的分项系数：1.4按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003(5.4.2)条规定采用 W=rw×WK=1.4×1.032=1.45KN/m2 3玻璃幕墙构件重量荷载： GAK：玻璃幕墙构件（包括玻璃和铝框）的平均自重：400N/m2 GK：玻璃幕墙构件（包括玻璃和铝框）的重量： H：玻璃幕墙分格高：1.550m B：玻璃幕墙分格宽：1.225m GK=400×B×H/1000 =400×1.225×1.550/1000 =0.76KN 4地震作用： （1）垂直于玻璃幕墙平面的分布地震作用： qEAK：垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用KN/m2 E：动力放大系数：可取5.0 按524条规定采用 max：水平地震影响系数最大值：0.04 (6度设防) 按524条规定采用 Gk：玻璃幕墙构件的重量：0.76KN B：玻璃幕墙分格宽：1.225m H：玻璃幕墙分格高：1.550m qEAk=E×max×GK/B/H =5×0.04×0.76/1.225/1.550 =0.080KN/m2 （2）平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用： PEAK：平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用 (kN) E：动力放大系数：可取5.0 按524条规定采用 GK：玻璃幕墙构件的重量：0.76kN PEAK=E×max×GK =5×0.04×0.76 =0.152KN二、玻璃的选用与校核：本工程选用玻璃种类为：镀膜钢化玻璃 1玻璃面积： B：玻璃幕墙分格宽：1.225m H：玻璃幕墙分格高：1.550m A：玻璃板块面积： AB×H 1.225×1.550 1.90m22玻璃厚度选取： W：风荷载设计值：1.45kN/ m2 A ：玻璃板块面积：1.90m2 K3 ：玻璃种类调整系数：3.00 试算：CW×A×10/3/K3 1.45×1.90×10/3/3.00 3.06 T2×SQRT(1+C)-2 2×SQRT(1+3.06)-2 2.03mm 玻璃选取厚度为：6mm 3玻璃板块自重： GAk：玻璃板块平均自重（不包括铝框）： t：玻璃板块厚度：6mm 25.6 玻璃的体积密度，单位是kN/ m3 5.2.1采用 GAk25.6×t/1000 25.6×6/1000 0.154 kN/ m2 4垂直于玻璃平面的分布地震作用： max：水平地震影响系数最大值：0.04 qEAk：垂直于玻璃平面的分布地震作用(kN/ m2) qEAk5×max×GAk 5×0.04×0.154 0.031 kN/ m2 rE：地震作用分项系数：1.3 qEA ：垂直于玻璃平面的分布地震作用设计值kN/ m2 qEArE×qEAk 1.3×0.031 0.0403 kN/ m2 5玻璃的强度计算： 校核依据：fg84.00 q：玻璃所受组合荷载： a：玻璃短边边长：1.225m b：玻璃长边边长：1.550m t：玻璃厚度：6.0mm 1：玻璃板面跨中弯曲系数，按边长比a/b查出 （b为长边边长） 表541得：0.074 w玻璃所受应力： 采用Sw+0.6SE组合： qW+0.6×qEA 1.45+0.6×0.0403 1.474kN/ m2 w6×1×q×a2×1000/t2 6×0.074×1.474×1.2252×1000/62 27.28N/mm2 27.28N/mm2fg84.00 N/mm2 玻璃的强度满足！ 6玻璃最大面积校核： Azd：玻璃的允许最大面积(m2) Wk：风荷载标准值：1.03kN/ m2 t：玻璃厚度：6.0mm 1：玻璃种类调整系数：3.00 A：计算校核处玻璃板块面积：1.90m2 Azd0.3×1×(t+t2/4)/Wk (6.2.7-1) 0.3×3×(6+62/4)/1.03 13.50 m2 A1.90m2Azd13.50 m2 可以满足使用要求！ 三、幕墙杆件计算： 幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算： 1选料： （1）风荷载设计值的线密度： qw：风荷载设计值的线密度 rw：风荷载作用效应的分项数：1.4 Wk：风荷载标准值：1.03KN/ m2 B：幕墙分格宽：1.225m qw=1.4×Wk×B =1.4×1.03×1.225 =1.77KN/m （2）立柱弯矩： Mw：风荷载作用下立柱弯矩：(kN.m) qw：风荷载设计值的线密度：1.77KN/m Hsjcg：立柱计算跨度：3.60m Mw=qw×Hsjcg2/8 =1.77×3.602/8 =2.86KN.m qEA：地震作用设计值： qEAK：地震作用：0.08KN/ m2 E：幕墙地震作用分项系数：1.3 qEA =1.3×qEAK =1.3×0.08 =0.104kN/ m2 qE：地震作用设计值的线密度： qE= qEA×B =0.104×1.225 =0.127KN.m ME：地震作用下立柱弯矩(KN.m)： ME=qE×Hsjcg2/8 =0.127×3.62/8 =0.21KN.m M：幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(KN.m) 采用Sw+0.6SE组合 M=Mw+0.6×ME =2.86+0.6×0.21 =2.98KN.m W：立柱抗弯矩预选值 W=M×103/1.05/84.2 =2.98×103/1.05/84.2 =33.75cm3 qwk：风荷载标准值线密度 qwk=Wk×B =1.03×1.225 =1.26KN/m qEK：地震作用标准值线密度 qEk =qEAK×B =0.08×1.225 =0.098kN/m （4）I1，I2：立柱惯性矩预选值(cm4) I1=900×(qwk+0.6×qEk) ×Hsjcg3/384/0.7 =900×(1.26+0.6×0.098) ×3.63/384/0.7 =206.02cm4 I2=5000×(qwk+0.6×qEk) ×Hsjcg4/384/0.7/20 =5000×(1.26+0.6×0.098) ×3.64/384/0.7/20 =206.02 cm4 2选用立柱型材的截面特性： 选用系列：140 选用型材号：1401 铝型材强度设计值：84.200N/mm2 铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2 X轴惯性矩：Ix=341.63cm4 Y轴惯性矩：Iy=91.53cm4 X轴抵抗矩：Wx1=52.46cm3 X轴抵抗矩：Wx2=45.63cm3 型材截面积：A=12.97cm2 型材计算校核处壁厚：t=3.00mm 型材截面面积矩：Ss=30.52 cm3 塑性发展系数：=1.05 3 幕墙立柱的强度计算： 校核依据：N/A+m/wfa=84.200N/mm2（拉弯构件） （553） B：幕墙分格宽：1.225m GAK：幕墙自重：400Nm2 幕墙自重线荷载： GK=400×B/1000 =400×1.225/1000 =0.49kN/m Nk：立柱受力： NK=GK×Hsjcg =0.49×3.6 =1.76kN N：立柱受力设计值： rG：结构自重分项系数：1.2 N=1.2×Nk =1.2×1.76 =2.12kN ：立柱计算强度（Nmm2）（立柱为接弯构件） N：立柱受力设计值：2.12KN A：立柱型材截面积：12.97cm2 M：立柱弯矩：3.58KN.m Wx2：立柱截面抗弯矩：45.63cm3 ：塑性发展系数：1.05 =N×10/A+M×103/1.05/ Wx2 =2.12×10/12.97+2.98×103/1.05/45.63 =63.83N/mm2 63.83N/mm2fa=84.200 N/mm2 立柱强度可以满足！ 4. 幕墙立柱的刚度计算： 校核依据：UmaxU=20mm且UmaxL/180 (5.5.5) u：立柱挠度 u=5×(qwk+0.6qEk) ×Hsjcg4×1000/384/0.7/Ix =5×(1.26+0.6×0.098) ×3.64×1000/384/0.7/341.63 =12.06mm20mm Du：立柱挠度与立柱计算跨度比值： Hsjcg：立柱计算跨度：3.6m Du=U/Hsjcg/1000 =12.06/3.6/1000 =0.00335<1/180 挠度可以满足要求！ 5立柱抗剪计算： 校核依据：max=48.900N/mm2 （1）Qwk：风荷载作用下剪力标准值(kn) Qwk=Wk×Hsjcg×B/2 = 1.03×3.6×1.225/2 =2.27KN （2）Qw：风荷载作用下剪力设计值(KN) Qw=1.4×Qwk =1.4×2.27 =3.18kN （3）QEK:地震作用下剪力标准值(KN) QEK=qEAK×Hsjcg×B/2 = 0.08×3.6×1.225/2 =0.18KN （4）QE:地震作用下剪力设计值(KN) QE=1.3×QEK =1.3×0.18 =0.23KN （5）Q:立柱所受剪力： 采用Qw+0.6QE组合 Q=Qw+0.6×QE =3.18+0.6×0.23 =3.32KN （6）立柱剪应力： ：立柱剪应力： Ss：立柱型材截面面积矩：30.52cm3 Ix：立柱型材截面惯性矩：341.63cm4 t：立柱壁厚：3.000mm =Q×Ss×100/Ix/t =3.32×30.52×100/341.63/3.000 =9.88N/mm2 9.88N/mm248.900 N/mm2 立柱抗剪强度可以满足！ 6选用横梁型材的截面特性： 选用系列：140 选用型材号：1101 铝型材强度设计值：84.200N/mm2 铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2 X轴惯性矩：Ix=46.8cm4 Y轴惯性矩：Iy=27.49cm4 X轴抵抗矩：Wx1=13.37cm3 X轴抵抗矩：Wx2=13.37cm3 Y轴抵抗矩：Wy1=11.0cm3 Y轴抵抗矩：Wy2=11.0cm3 型材截面积：A=6.84cm2 型材计算校核处壁厚：t=3.000mm 型材截面面积矩：Ss=8.85m3 塑性发展系数：=1.05 7幕墙横梁的强度计算： 校核依据：mx/Wx+my/Wyfa=84.200N/mm2 （552） （1）横梁在自重作用下的弯矩(KN.m) H：幕墙分格高：1.550m GAK：横梁自重：300N/ m2 GK：横梁自重荷载线密度： GK=300×H/1000 =300×1.550/1000 =0.465KN/m G：横梁自重荷载设计值线密度(kN/m) G=1.2×GK =1.2×0.465 =0.558KN/m Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN.m) Mx=G×B2/8 = 0.558×1.2252/8 =0.105KN.m （2）横梁在风荷载作用下的弯矩(KN.m) 风荷载线密度： qwk=B×Wk =1.225×1.03 =1.26kN/m 风荷载设计值的线密度： qw=1.4×qwk =1.4×1.26 =1.77kN/m Myw：横梁在风荷载作用下的弯矩(kN.m) Myw=qw×B2/12 = 1.77×1.2252/12 =0.22KN.m （3）地震作用下横梁弯矩 qEAK：横梁平面外地震荷载： E：动力放大系数：5 max：地震影响系数最大值：0.040 GK：幕墙构件自重：300N/m2 qEAk=5×max×300/1000 =0.06Kn/ m2 qEx：横梁地震荷载线密度： B：幕墙分格宽：1.225m qEx=qEAk×B =0.06×1.225 =0.074KN/m qE：横梁地震荷载设计值线密度： E：地震作用分项系数：1.3 qE=1.3×qEx =1.3×0.074 =0.096KN/m MyE：地震作用下横梁弯矩： MyE=qE×B2/12 =0.096×1.2252/12 =0.012 KN.m （4）横梁强度： ：横梁计算强度(N/mm2) 采用SG+SW+0.6SE组合 WX1：X轴抵抗矩：13.37cm3 WY2：Y轴抵抗矩：11.0 cm3 :塑性发展系数：1.05 =(MX/WX1+MYW/WY2+0.6×MyE/Wy2)×102/1.05 =2.72N/mm2 2.72N/mm2fa=84.200N/mm2 横梁正应力强度可以满足！ 8幕墙横梁的抗剪强度计算： 校核依据：max =48.900N/mm2 （1）Qwk：风荷载作用下横梁剪力标准值(Kn) Wk：风荷载标准值：1.03KN/m2 B：幕墙分格宽：1.225m Qwk=Wk×B2/4 =1.03×1.2252/4 =0.39KN （2）QW：风荷载作用下横梁剪力设计值(KN) QW=1.4×QWK =1.4×0.39 =0.54KN （3）qEK：地震作用下横梁剪力标准值(KN) qEAK：幕墙平面外地震作用：0.06KN/m2 qEK= qEAK×B2/4 =0.06×1.2252/4 =0.023KN （4）qE：地震作用下横梁剪力设计值(kn) E：地震作用分项系数：1.3 qE=1.3×qEK =1.3×0.023 =0.029kN （5）Q：横梁所受剪力： 采用Qw+0.6QE组合 Q=Qw+0.6×QE =0.54+0.6×0.029 =0.56KN （6）：横梁剪应力 Ss：横梁型材截面面积矩：8.85cm3 Iy：横梁型材截面惯性矩：27.49cm4 t：横梁壁厚：3.0mm =Q×Ss×100/Iy/t =0.56×8.85×100/27.49/3.00 =5.98N/mm2 5.98 N/mm248.900N/mm2 横梁抗剪强度可以满足！ 四、连接件计算： 1横梁与立柱间连结 （1）横向节点（横梁与角码） N1：连接部位受总剪力： 采用Sw+0.6SE组合 N1=(Qw+0.6×QE) ×1000 =(0.54+0.6×0.029) ×1000 =557.4N 普通螺栓连接的抗剪强度计算值：130N/mm2 Nv：剪切面数：1 D1：螺栓公称直径：5.000mm D0：螺栓有效直径：4.250mm Nvbh：螺栓受剪承载能力计算： Nvbh=1×3.14×D02×130/4 =1×3.14×4.2502×130/4 =1843.278N Num1：螺栓个数： Num1=N1/ Nvbh =557.4/1843.278 =0.3个 取1个 实际采用2个 Ncb：连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压能力计算： t ：幕墙横梁壁厚3.0mm Ncb=D1×t×120 =5.000×3.0×120 =1800.000N 1800.000N 557.4N 强度可以满足！ （2）竖向节点（角码与立柱） 横梁自重：300N/m GK：横梁自重线荷载：(N/m) GK=300×H=300×1.550=465.00N/m 横梁自重线荷载设计值：(N/m) G=1.2×465.00 =558.00N/m N2：自重荷载：(N) N2=G×B/2 =558.00×1.225/2 =341.78N N：连接处组合荷载： 采用SG+SW+0.6SE组合 N=sqrt(N12+N22) =sqrt(557.42+341.782) =653.84N Num2:螺栓个数： Num2=N/Nvbh =0.36 个 取1个 实际采用2个 Ncbj:连接部位铝角码壁抗承压能力计算： Lct1：铝角码壁厚：4.00mm Ncbj=D1×Lct1×120×Num2 =5.00×4.00×120×2 =4800N 4800N653.84N 强度可以满足！ 2立梃与主结构连接 Lct2：连接处钢角码壁厚：8.00mm D2：连接螺栓直径：12.00mm D0：连接螺栓直径：10.36mm 采用SG+SW+0.6SE组合 N1WK：连接处风荷载总值：(N) N1WK=WK×B×Hsjcg×1000 =1.03×1.225×3.6×1000 =4542.3N 连接处风荷载设计值：(N) N1W=1.4×N1WK =1.4×4542.3 =6359.22N N1EK：连接处地震作用： N1EK=qEAK×B×Hsjcg×1000 =0.06×1.225×3.6×1000 =264.6N N1E：连接处地震作用设计值：(N) N1E=1.3×N1EK =1.3×264.6 =343.98N N1：连接处水平总力：(N) N1=N1W+0.6N1E =6359.22+0.6×343.98 =6565.61N N2：连接处自重总值设计值： N2K=400×B×Hsjcg =400×1.225×3.6 =1764.0 N N2：连接处自重总值设计值：(N) N2=1.2×N2K =1.2×1764.0 =2116.8N N：连接处总合力：(N) N=sqrt(N12+N22) =sqrt(6565.612+2116.82) =6898.41N Nvb：螺栓的承载能力： Nv：连接处剪切面数：2 Nvb=2×3.14×D02×130/4 =2×3.14×10.362×130/4 =21905.97N Numl：立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数： Numl=N/Nvb =6898.41/21905.97 =0.31个 取1个 实际采用2个 Ncb1：立梃型材壁抗承压能力： D2：连接螺栓直径：12.00mm Nv：连接处剪切面数：4 t：立梃壁厚：3.00mm Ncb1=D2×4×120×t =12.00×4×120×3.00 =17280.00N 17280.00N6898.41N 强度可以满足！ Ncbg钢角码型材壁抗承压能力：(N) Ncbg=D2×2×267×Lct2 =12.00×2×267×8×2 =102528.00N 102528.00N6898.41N 强度可以满足！ 五、幕墙玻璃板块结构胶计算： 本工程选用结构胶类型为：DGM-6018 1按风荷载和自重效应，计算结构硅酮密封胶的宽度： （1）风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算： Csl: 风载荷作用下结构胶粘结宽度（mm） WK：风载荷标准值：1.03KN/m2 B：矩形分格短边长度：1.550m fl：结构胶的短期强度允许值：0.20N/mm2 按563条规定采用 Csl=WK×a/2/0.20 (5.6.3-1) =1.03×1.550/2/0.2 =3.99mm 取6mm （2）自重效应胶缝宽度的计算： Cs2：自重效应胶缝宽度(mm) B：幕墙分格宽1.225mm： H：幕墙分格高：1.550mm t：玻璃厚度：6.00mm f2：结构胶的长期强度允许值：0.01 N/mm2 按563条规定采用 Cs2=H×B×t×25.6/(H+B)/2/10 =5.26mm 取12mm 结构硅酮密胶的最大计算宽度：12.0mm 2. 结构硅酮密胶粘结厚度的计算: ts：结构胶的粘结厚度：mm ：结构胶酮密封胶的变位承受能力：12.5% t：年温差：80.0 Us：玻璃板块在年温差作用玻璃与铝型材相对位移量：mm 铝型材线膨胀系数：a1=2.35×105 玻璃线膨胀系数：a2=1×105 Us=b×t×(2.35-1)/100 =1.225×80.0×(2.35-1)/100 =1.323mm Ts=Us/sqrt(×(2+) (5.6.5) =1.323/sqrt(0.125×(2+0.125) =2.57mm 3胶缝选定宽度为：12mm 4胶缝选定厚度为：6mm 5胶缝强度验算 （1）短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力： WK：风荷载标准值：1.03kN/m2 B：幕墙分格宽：1.225m Cs：结构胶粘结宽度：12mm 1=WK×B×0.5/Cs =1.03×1.225×0.5/12 =0.053kN/mm2 （2）短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力： H：幕墙分格高：1.550m t：玻璃厚度：6.0mm 2=12.8×H×B×t/CS/