武汉国际博览中心展馆幕墙工程计算书.doc

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1、目 录第一章、计算书设计简介5第一节 设计简介5一、工程概况5二、设计要求5三、计算说明5四、计算结论7第二节 计算书设计依据7一、招标文件及答疑文件7二、建筑设计类7三、结构设计类8四、幕墙设计类8第三节、主要材料设计指标8第二章、金属幕墙计算11第一节、荷载计算11一、基本参数11二、荷载计算11三、荷载组合14第二节、铝板面板计算14一、计算说明14二、铝单板面板强度校核14三、铝板面板挠度校核16第三节、幕墙横梁计算18一、计算说明18二、力学模型18三、荷载计算18四、型材截面参数19五、横梁抗弯强度校核20六、横梁抗剪强度校核20七、横梁挠度校核21第四节、钢立柱计算22一、计算说

2、明22二、力学模型22三、荷载作用22四、立柱截面参数23五、立柱强度校核23六、立柱抗剪强度校核23七、立柱挠度校核24第五节、幕墙连接件计算24一、横梁与立柱的连接24第六节、立柱与主体结构计算26第七节、转角区面板计算28一、基本参数28二、荷载计算29三、荷载组合31四、计算说明31五、铝单板面板强度校核31六、铝板面板挠度校核33第三章、玻璃幕墙系统计算（一）35第一节、荷载计算35一、基本参数35二、荷载计算36三、荷载组合38第二节、玻璃面板校核38一、计算说明38二、玻璃面板强度校核39三、玻璃面板挠度校核40第三节、幕墙横梁计算41一、计算说明41二、力学模型41三、荷载计算

3、42四、型材截面参数43五、横梁抗弯强度校核43六、横梁抗剪强度校核44七、横梁挠度校核44第四节、幕墙连接件计算45一、横梁与立柱的连接45第五节、门框计算46一、计算说明46二、力学模型46三、荷载计算47四、型材截面参数48五、强度校核49六、刚度校核52第四章、玻璃幕墙系统计算（二）54第一节、荷载计算54一、基本参数54二、荷载计算55三、荷载组合57第二节、玻璃面板校核57一、计算说明57二、玻璃面板强度校核57三、玻璃面板挠度校核58第三节、幕墙立柱计算59一、计算说明59二、力学模型60三、荷载作用60四、型材截面参数61五、立柱强度校核61六、立柱抗剪强度校核61七、立柱挠度

4、校核62第四节、幕墙横梁计算62一、计算说明62二、力学模型62三、荷载计算63四、型材截面参数64五、横梁抗弯强度校核64六、横梁抗剪强度校核64七、横梁挠度校核65第五节、幕墙连接件计算66一、横梁与立柱的连接66二、立柱与预埋件的连接计算67三、预埋件计算68第五章、玻璃幕墙系统计算（三）70第一节、荷载计算70一、基本参数70二、荷载计算70三、荷载组合72第二节、玻璃面板校核73一、计算说明73二、玻璃面板强度校核73三、玻璃面板挠度校核74第三节、结构胶计算75一、结构胶计算75第六章、点玻幕墙计算76第一节、荷载计算76一、基本参数76二、荷载计算77三、荷载组合79第二节、玻璃

5、面板校核79一、计算说明79二、外片玻璃面板强度校核79三、玻璃面板挠度校核81第三节、转角区玻璃面板计算82一、基本参数82二、荷载计算83三、荷载组合85第四节、玻璃面板校核85一、计算说明85二、外片玻璃面板强度校核85三、玻璃面板挠度校核87第七章、雨蓬计算88第一节、荷载计算88一、基本参数88二、荷载计算88三、荷载组合89第二节、玻璃面板校核90一、计算说明90二、玻璃面板强度校核90三、玻璃面板挠度校核91第三章、雨蓬结构计算92一、结构计算简图92二、荷载组合93三、雨篷钢结构构件的强度校核95四、雨篷钢结构构件的挠度校核97第一章、计算书设计简介第一节 设计简介一、工程概况

6、01、工程名称：武汉国际博览中心展馆幕墙工程02、工程地点：位于武汉新区四新滨江地区03、建设单位：武汉新城国际博览中心有限公司04、建筑师： 武汉市建筑设计院09、建筑规模：建筑层数为二层，规划总用地面积416.87公顷，净用在面积284.67公顷。包括“T”型会展核心区及经营性用地。T”型会展核心区包括展馆、会议中心及配套的酒店、商务办公、武汉科技馆、海洋乐园等，总建筑面积约会177成平米；经营性用地包括普通住宅、高档住宅、商业等多种物业类型。10、建筑物耐火等级：一级二、设计要求本工程所有幕墙的计算均按照国家的规范规定执行。而且再此之上，我们做出郑重承诺“我们并不因为遵守规范本身，而放弃

7、对计算书的准确无误性的保证”。我们的幕墙设计不仅能满足结构设计上的要求，而且能够保证满足如下各项技术要求：1、 幕墙的风压变形性能2、 幕墙的水密性能3、 幕墙的气密性能4、 幕墙的保温性能5、 隔声、采光、防雷、防火、抗震、表面处理与防腐要求及其他设计要求均按国家现行的标准执行，并在此基础上，我们严格采用了国外一些的质量标准，以提高我们设计的科学性、经济性和美观性的要求。第二节 计算书设计依据一、招标文件及答疑文件 设计依据及规范 业主提供的招标文件 业主提供的招标图纸二、建筑设计类 公共建筑节能设计标准GB50189-2005 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ134-2001 夏热冬

8、暖地区居住建筑节能设计标准JGJ75-2003 民用建筑热工设计规范GB50176-1993 民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）JGJ26-1995 采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003三、结构设计类 建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006版） 钢结构设计规范GB50017-2003 建筑抗震设计规范GB50011-2001(2008版) 混凝土结构设计规范GB50010-2002四、幕墙设计类 建筑幕墙GB/21086-2007 玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003 金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001 点支式玻璃幕墙工程技术规程CECS12

9、7-2001 建筑幕墙工程技术规程（玻璃幕墙分册）DBJ08-56-1996 建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003 玻璃幕墙光学性能GB/T18091-2000 外墙外保温工程技术规程JGJ144-2004第三节、主要材料设计指标1、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 =0.72105 N/mm2线膨胀系数 =0.8010-51.0010-5泊松比 =0.202、钢化玻璃（厚度1519 mm）重力体积密度： rg=25.6 KN/m3大面强度设计值：

10、 fg1=72.0 N/mm2侧面强度设计值： fg2=50.4 N/mm2弹性模量 E =0.72105 N/mm2线膨胀系数 =0.8010-51.0010-5泊松比 =0.203、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 =0.7105 N/mm2线膨胀系数 =2.3510-5泊松比 =0.334、6063-T6铝型材（壁厚10 mm）抗拉抗压强度设计值 fa =140 N/mm2抗剪强度设计值 fav=81.2 N/mm2局部承压强度设

11、计值 fab=161.0 N/mm2弹性模量 E =0.7105 N/mm2线膨胀系数 =2.3510-5泊松比 =0.335、6061-T6铝型材（壁厚10 mm）抗拉抗压强度设计值 fa =190.5 N/mm2抗剪强度设计值 fav=110.5 N/mm2局部承压强度设计值 fab=199.0 N/mm2弹性模量 E =0.7105 N/mm2线膨胀系数 =2.3510-5泊松比 =0.336、3003铝单板3 mm厚重力面积密度： GK =81 N/m2抗拉强度设计值 fa =81 N/mm2抗剪强度设计值 fav=47 N/mm2局部承压强度设计值 fab=120 N/mm2弹性模量

12、 E =0.7105 N/mm2线膨胀系数 a=2.3510-5泊松比 =0.337、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/mm28、Q235B钢 重力体积密度 =78.5103 N/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=325 N/mm2弹性模量 E =2.06105 N/mm2线膨胀系数 =1.210-5泊松比 =0.309、（316、304）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

13、=180 N/mm2抗剪强度设计值 fss=105 N/mm2弹性模量 E=2.06105 N/mm2线膨胀系数 g=1.810-5泊松比 =0.3010、奥氏体不锈钢螺栓（A4-70）抗拉强度设计值 fa =320 N/mm2抗剪强度设计值 fv =245 N/mm211、奥氏体不锈钢螺栓（A2-50）抗拉强度设计值 fa =230 N/mm2抗剪强度设计值 fv =175 N/mm212、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/mm213、角焊缝抗拉、压、剪强度设计值 fcw=160 N/mm2第二章、金属幕墙计算第一节、荷载计算一、基本参数

14、 计算标高：24 m 抗震设防烈度：6度 地面粗糙度类别：B类 铝板分格投影尺寸：W 3886 mmH 1400 mm二、荷载计算1、幕墙自重荷载标准值计算 GAK：铝板自重面荷载标准值铝板采用3 mm厚铝单板GAK=310-328=0.084 KN/m2GGK：考虑龙骨和各种零部件等后的玻璃幕墙重力荷载标准值GGK=0.15 KN/m22、幕墙自重荷载设计值计算rG：永久荷载分项系数，取rG=1.2GG：考虑龙骨和各种零部件等后的玻璃幕墙重力荷载设计值GG=rGGGK=1.20.15=0.18 KN/m23、幕墙的风荷载标准值计算gz：阵风系数，1.561Z：风压高度变化系数，1.701A1

15、：幕墙玻璃面板的面积，A1=3.8861.4=5.44 m2A2：幕墙立柱的从属面积，A2=3.03.886=11.66 m2S1（A）：局部风压体型系数依据建筑结构荷载规范GB 50009-2001（2006版）第7.3.3条:验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： (一)、外表面 1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区 对墙面， 取-1.0 对墙角边， 取-1.8 (二)、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 由于大部分幕墙都有开启，按5.3.2JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2

16、.0(转角区域)。 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA w0：基本风压值，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，武汉地区取0.35KN/m2面板： S1=- 1.2立柱、横梁：S1=-1.0WK：作用在幕墙上的风荷载标

17、准值 (KN/m2)面板： WK=gzS1ZW0=1.561(-1.2) 1.7010.35=-1.115 KN/m2(负风压)|WK|=1.135 KN/m21.0 KN/m2按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.2条取WK=1.115 KN/m2立柱、横梁： WK=gzS1ZW0=1.561(-1)1.7010.35=-0.93KN/m2(负风压)|WK|=1.012 KN/m21.0 KN/m2（依据玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003第5.3.2条）取WK=-1 KN/m24、幕墙的风荷载设计值计算W：作用在幕墙上的风荷载设计值(KN/m2) rW：风荷载作用效

18、应的分项系数，取1.4面板： W=rWWK=1.41.115=1.561 KN/m2横梁、立柱： W=rWWK=1.41=1.4 KN/m25、幕墙承受的水平地震荷载标准值计算qEK：垂直于幕墙平面的水平地震作用标准值E：动力放大系数，可取5.0max：水平地震影响系数最大值，取0.04qEK=maxEGGK =0.045.00.15=0.03 KN/m26、幕墙承受的水平地震荷载设计值计算rE：地震作用分项系数，取rE=1.3qE：作用在幕墙上的水平地震荷载设计值 qE=rEqEK=1.30.03=0.039 KN/m2三、荷载组合W：风荷载的组合值系数，取W=1.0E：地震作用的组合值系数

19、，取E=0.5风荷载和水平地震作用组合标准值面板： qK=WWK+EqEK=1.01.115+0.50.03=1.13 KN/m2横梁、立柱：qK=WWK+EqEK=1.01+0.50.03=1.015 KN/m2风荷载和水平地震作用组合设计值面板： q=WWWK+EEqEK=1.01.41.115+0.51.30.03=1.581 KN/m2横梁、立柱：q=WWWK+EEqEK=1.01.41+0.51.30.03=1.42 KN/m2第二节、铝板面板计算一、计算说明铝板选用3 mm厚的氟碳喷涂铝单板。幕墙分格宽度B=3886 mm，幕墙分格高度H=1400 mm。铝板中设计单向加强肋,间格

20、500mm.加强肋规格: 45X44X3mm 厚铝槽二、铝单板面板强度校核校核依据：组合荷载作用产生的板中最大弯曲应力设计值fg: 铝板强度设计值铝板的弯曲应力：（采用ANSYS1.0有限元软件分析得出结果）图1:作用在铝板上的荷载组合设计值: q=1.581KN/m2图2:组合荷载设计值作用下,面板应力图max=38.676 N/mm281 N/mm2 PASS!图3:组合荷载设计值作用下,加强肋应力图,max=35.621 N/mm285.5 N/mm2 PASS!铝板强度符合设计要求。三、铝板面板挠度校核校核依据：=: 组合荷载标准值作用产生的板中最大挠度（采用ANSYS11.0有限无软

21、件分析得出结果）图1:作用在铝板上的荷载组合设计值: wk=1.115 KN/m2图2:风荷载标准值作用下,面板变形云图dfmax=4.864 mma/100=1400/100=14mm PASS!图3:风荷载标准值作用下,加强肋变形云图dfmax=2.312 mma/180=1400/300=4.67mm PASS!铝板面板挠度满足设计要求。第三节、幕墙横梁计算一、计算说明横梁选用50505 Q235角钢钢材，根据建筑结构特点，每根幕墙横梁端部与立柱连接，中间增加一个立柱作为横梁支点，横梁双向受力，属于双弯构件，须对横梁进行强度和挠度校核，横梁的计算长度L=3000/2=1500mm，竖直方

22、向承受均布自重荷载，所受重力GGK=0.15 KN/m2，自重荷载分格高度H=1.4 m；水平方向承受均布风荷载,分格高度为1.4 m。二、力学模型幕墙的荷载由横梁承担。面板将受到的水平方向的荷载，按45度角分别传递到横梁和立柱上。横梁采用简支梁力学模型，计算简图如图。三、荷载计算1、在竖直平面内，横梁受到的饰面材料的重力作用，视为均布线荷载作用：标准值：qGK=GGKH=0.151.4=0.21 KN/m 设计值：qG= qGK1.2=0.252 KN/m2、在平面外横梁受到的风荷载和水平地震作用: 风荷载标准值：wK=1 KN/m2 风荷载和水平地震作用组合设计值：q=1.42 KN/m2

23、组合线荷载：qL=qH=1.421.4 =1.99KN3、横梁承受自重产生的最大弯矩、剪力=0.16 KNm =0.19 KN4、横梁承受水平荷载最大弯矩、剪力 =1.26KNm =1.49 KN四、型材截面参数横梁强度设计值： 215 N/mm2钢材的弹性模量： E=2.06105 N/mm2 塑性发展系数： =1.05型材X轴惯性距: 11.036cm4型材Y轴惯性距: 11.036cm4型材X轴上抗弯距: 3.077cm3X轴下抗弯距: 7.810cm3型材Y轴左抗弯距: 7.810cm3Y轴右抗弯距: 3.077cm3型材X轴的面积矩: 3.149cm3型材Y轴的面积矩: 3.149c

24、m3型材面积: 4.78cm2五、横梁抗弯强度校核 =173.1 N/mm2=215 N/mm2横梁强度满足要求。六、横梁抗剪强度校核1、校核依据：maxfav=125 N/mm2按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.2.5条2、竖直方向产生的剪应力t：横梁壁厚，取t=5 mmX：横梁承受的竖直荷载产生的剪应力X=1.1 N/mm23、水平方向产生的剪应力Y：横梁承受的水平荷载产生的剪应力Y=8.5 N/mm24、横梁承受的最大剪应力Vmax=8.57 N/mm2fav=125 N/mm2横梁抗剪强度满足设计要求。七、横梁挠度校核1、 由竖向自重荷载引起的挠度校核依据：dfdf,l

25、im=,且不应大于3mm按建筑幕墙GB21086-2007第5.1.9条uX=0.67 mmdf,lim=1500/500=3mm,且不大于3 mm2、 由水平风荷载下引起的挠度校核依据：dfdf,lim=按建筑幕墙GB21086-2007第5.1.1.2条表11水平风荷载下横梁的挠度（梯形荷载）uY：风荷载产生的最大挠度uY=3.75 mmdf,lim=1500/300=5mm 且8539N强度可以满足要求!3、钢角码型材壁抗承压能力计算： Nc2：钢角码型材壁抗承压能力(N)： Nnum2：连接处螺栓个数； d：连接螺栓公称直径10mm； t3：幕墙钢角码壁厚：7mm； fc2：钢角码的抗

26、压强度设计值，对Q235取325KN/m2； Nc2=2Nnum3dt4fc5 =22107325 =91000N8539N强度可以满足要求。4、角码与主体结构连接计算连接点处荷载为V=2.1KNN=8.277KN则钢连接件根部弯矩为：M=Ve=2.9550.17=0.502KN.m连接通过4颗M12 C级螺栓，需校核此螺栓组的承载力：Ntf=N/n=1.12/4=0.28KNNv=V/n/2=2.955/2=1.478KNNtm=M/Z/2=0.502106/150/2=1.673KNNt=Ntf+Ntm=0.28+1.673=1.953KNM12 C级螺栓承载力为：Ntb=13.6KNNv

27、b=15.8KNNt/Ntb=1.953/13.6=0.141.0Nv/Nvb=1.478/15.8=0.091.0连接螺栓满足设计要求。第七节、转角区面板计算一、基本参数 计算标高：24 m 抗震设防烈度：6度 地面粗糙度类别：A类 铝板分格投影尺寸：W 3886 mmH 1400 mm二、荷载计算1、幕墙自重荷载标准值计算 GAK：铝板自重面荷载标准值铝板采用3 mm厚铝单板GAK=310-328=0.084 KN/m2GGK：考虑龙骨和各种零部件等后的玻璃幕墙重力荷载标准值GGK=0.15 KN/m22、幕墙自重荷载设计值计算rG：永久荷载分项系数，取rG=1.2GG：考虑龙骨和各种零部

28、件等后的玻璃幕墙重力荷载设计值GG=rGGGK=1.20.15=0.18 KN/m23、幕墙的风荷载标准值计算gz：阵风系数，1.561Z：风压高度变化系数，1.701A1：幕墙玻璃面板的面积，A1=3.8861.4=5.44 m2S1（A）：局部风压体型系数依据建筑结构荷载规范GB 50009-2001（2006版）第7.3.3条:验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： (一)、外表面 1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区 对墙面， 取-1.0 对墙角边， 取-1.8 (二)、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 由于大部

29、分幕墙都有开启，按5.3.2JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。 w0：基本风压值，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，武汉地区取0.35KN/m2面板： S1=- 2.0WK：作用在幕墙上的风荷载标准值 (KN/m2)面板： WK=gzS1ZW0=1.561(-2.0) 1.7010.35=-1.859 KN/m2(负风压)|WK|=1.859 KN/m21.0 KN/m2按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.2条取WK=1.859 K

30、N/m24、幕墙的风荷载设计值计算W：作用在幕墙上的风荷载设计值(KN/m2) rW：风荷载作用效应的分项系数，取1.4面板： W=rWWK=1.41.859=2.603 KN/m25、幕墙承受的水平地震荷载标准值计算qEK：垂直于幕墙平面的水平地震作用标准值E：动力放大系数，可取5.0max：水平地震影响系数最大值，取0.04qEK=maxEGGK =0.045.00.15=0.03 KN/m26、幕墙承受的水平地震荷载设计值计算rE：地震作用分项系数，取rE=1.3qE：作用在幕墙上的水平地震荷载设计值 qE=rEqEK=1.30.03=0.039 KN/m2三、荷载组合W：风荷载的组合值

31、系数，取W=1.0E：地震作用的组合值系数，取E=0.5风荷载和水平地震作用组合标准值面板： qK=WWK+EqEK=1.01.859+0.50.03=1.874 KN/m2风荷载和水平地震作用组合设计值面板： q=WWWK+EEqEK=1.01.41.859+0.51.30.03=2.622 KN/m2四、计算说明铝板选用3 mm厚的氟碳喷涂铝单板。幕墙分格宽度B=3886 mm，幕墙分格高度H=1400 mm。铝板中设计单向加强肋,间格500mm.加强肋规格: 45X44X3mm 厚铝槽五、铝单板面板强度校核校核依据：组合荷载作用产生的板中最大弯曲应力设计值fg: 铝板强度设计值铝板的弯曲

32、应力：（采用ANSYS1.0有限元软件分析得出结果）图1:作用在铝板上的荷载组合设计值: q=2.622KN/m2图2:组合荷载设计值作用下,面板应力图max=63.899 N/mm281 N/mm2 PASS!图3:组合荷载设计值作用下,加强肋应力图,max=58.852 N/mm285.5 N/mm2 PASS!铝板强度符合设计要求。六、铝板面板挠度校核校核依据：=: 组合荷载标准值作用产生的板中最大挠度（采用ANSYS11.0有限无软件分析得出结果）图1:作用在铝板上的荷载组合设计值: wk=1.115 KN/m2图2:风荷载标准值作用下,面板变形云图dfmax=8.109 mma/100=1400/100=14mm PASS!图3:风荷载标准值作用下,加