幕墙设计计算书

外墙装修幕墙设计计算书

抗震8度设防

I．设计依据：

《建筑结构荷载规范》CB50009—2001

《建筑抗震设计规范》GB 50011—2001

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068—2001

《建筑幕墙》JG 3035—96

《玻璃幕墙工程技术规范》5G7 102—2003

《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ／T 139—2001

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133—2001

《建筑制图标准》GB／T 50104—2001

《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113—2003

《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ／CT 014—2001

《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS 127：2901

《点支式玻幕墙支承装置》Jc 1369—2001

《吊挂式玻幕墙支承装置》JC 1368-2001

《建筑钳堑材基材》GB／T 5237．卜2000

《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB／T 5237.2-2000

《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB／T 5237．3-2000

《建筑铝型材粉末喷涂型材》 GB／T 5237．4-2000

《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB／T 5237.5-2000

《玻璃幕墙学性能》GB／T 18091—2000

《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》CB／T 18250—2000

《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB／T 18575—2001

《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 GB 3098.1-2000

《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB 3098.2-2000

《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB 3098.4-2000

《紧固件机械性能 自攻螺钉》GB 3098.5 2—2000

《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB 3098．6-2000

《紧固件机械性能、不锈钢、螺母》OB 3098．15—2000

《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB／T16823.1—1997

《焊接结构用耐候钢》GB／T 4172—2000

《浮法玻璃》OB 11614 1999

《夹层玻璃》GB 9962—1999

《钢化玻璃》GB／T 9963—1998

《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB 17841—1999

《铝及铝合金轧制板材》GB／T 3880—1997

《铝塑复合板》CB／T 17748

《干挂天然花山岗石，建筑板材及其不锈钢配件》Jc 830.1830.2 -1998

《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JC 133—2000

《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB 15763.1 -2001

《混凝土接缝用密封胶》7C／T 881—2001

《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC／T 882—2001

《石材幕墙接缝用密封胶》JC／T 883—2001

《中空玻璃用弹性密封胶》JC／T 486—2001

《天然花岗石建筑板材》GB／T 18601—2001

II．基本计算公式：

(1)．场地类别划分：

根据地面粗糙度，场地可划分为以下类别：

A类近海面，海岛，海岸，湖岸及沙漠地区：

B类指田野，乡村，丛林，丘陵以及房屋比较稀疏de乡镇和城市郊区：

C类指有密集建筑群de城市市区：

D类指有密集建筑群且房屋较高de城市市区：

四季公寓按C类地区计算风压

(2)．风荷载计算：

幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009—2001 7.1.1采用

风荷载计算公式：WK=βgz×μz×μS×WO

其中：WK---作用在幕墙上de风荷载标准值(kN／m2)

βgz----瞬时风压de阵风系数，按《建筑结构荷载规范》6850009 2001

取定

根据不同场地类型，按以下公式计算：βgz =K(1+2 μ f)

其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数

A类场地：βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z／10)-0.12

B类场地：βgz =089*(1+2μf) 其中：μf=0.5*(Z／10)-0.16

C类场地：βgz =0.80*(1+2μf) 其中：μf=0.734*(Z／10)-0.22

D类场地：B。：=βgz =0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248*(Z／10)-0.3

μz-----高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001取定，

根据不同场地类型，按以下公式计算：

A类场地：μz =1．379×(z／10)0.24

B类场地：μz =(z／10)0.32

C类场地：μz =0.616×(z／10)0.44

D类场地：μz =0.318×(z／10)0.60

本工程属于C类地区，故μz =0.616×(z／10)0.44

μS---风荷载体型系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001取为：1．2

WO---基本风压，按全国基本风压图，昆明地区取为O．300KN/m2

(3)．地震作用计算：

qEAK=βE×αmax×GAK

其中：qEAK---水平地震作用标准值

βE---动力放大系数，按5．0取定

αmax---水平地震影响系数最大值，按相应设防烈度取定：

6度：αmax =O．04

7度：αmax =O．08

8度：αmax =O．16

9度：αmax =0．32

昆明设防烈度为8度，故取αmax =0．160

GAK---幕墙构件de自重(N／m2)

(4)．荷载组合：

结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用de情况和产生de应力(内力)

作用方向，选用说明了不利de组合，荷载有效应组合设计值按下式采用：

γgsg＋γWφW＋γEφEsE＋γTφTsT

各项分分别为永久荷载：重力；可变荷载、温度变化；偶然荷载：地震

水平荷载标准值：qk WK+0.5 qEAK

水平荷载设计值：q=1.4WK+0.5×1.3qEAk

荷载和作用效应组合de分项系数，按以下规定采用：

①对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足：

a当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制de组合，取1.2；对有永久荷载效应控制de组合，取1.35

b当其效应对结构有利时：一般情况取i．0；对结构倾覆、滑移或是漂浮验算，取0.9

②可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4

一、风荷载计算

i、标高为9.900处风荷载计算

(1)风荷载标准值计算：

WK：作用在幕墙上de风荷载标准值(kN／m2)

βgz ：9.900m高处阵风系数(按C类区计算)：

μf =0.734×(z／10)-0.22=0.736

βgz =0.85×(1+2μf)：2.101

uZ：9．900m高处风压高度变化系数(按C类区计算)：(GB50009—2001)

uZ =0.616×(Z／lO)0.44=0.740

风荷载体型系数uZ =1.20

WK=βgz×uZ×uS W0 (GB50009 2001)

=2.10l×0．740×1.2×0. 300

=0.560 kN／m2

其中：W0<=0.3KN／M2，取W0=0.3KN／M2

因为Wk<-1.0KN／M2，取Wk-1.000KN／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de分项系数：1.4

(GB50009 2001)

按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001 3.2.5规定采用

W= rw×Wk=l 4×1.000 =1.400kN／m2

二、板强度校核：

[铝板应力]：

σ=φ×q×a‘2／(1000×t’2／6)

=0.1327×2×500’2／(1000×3’2／6)

=44．263 N／mm2

铝板设计强度f=130(LYl2一MCZ)

强度满足

[铝板挠度]：

挠度系数(查表)0.0173

D=E×t’3／(12×(I—μ’2))

=70000×3 ‘3(12×(I—μ’2))

= 176747.839

δ=φ×qK×a ‘4／D

0.0137×0.0014~500‘4／176747.839

=6 96㎜

铝板刚度满足

三、幕墙立柱计算：

幕墙立柱计算：(第1处)

幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：

1．选料：

(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)

qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN／m)

rw：风荷载作用效应de分项系数：1.4

wK。：风荷载标准值：1 .000kN／m2

B：幕墙分格宽：0.933m

qw =1.4×Wk×B

=1.4×1.000×0.933

=1.306kN／m

(2)立柱弯矩：

MW风荷载作用下立柱弯矩(kN·m)

qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值：1.306(kN／m)

HSJCG：立柱计算跨度：4.500m

MW= qw×HSJCG2／8

=1.306×4 .5002／8

=3.306kN·m

qEA地震作用设计值(KN／M。)：

GAK幕墙构件(包括板块和铝框)de平均自重：850N／m2

垂直于幕墙平面de分布水平地震作用：

qEAK：垂直于幕墙平面de分布水平地震作用(kN／m2)

qEAk=αmax×GAK

=5×0 .160×850．000／1000

=0.680kN／m2

γE：幕墙地震作用分项系数：1.3

qEA=1. 3×qEAK

=1.3×0.680

=0.884kN／㎡

qE：水平地震作用线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)

qE = qEA×B

=0.884×0.933

=0.825kN／m

ME：地震作用下立柱弯矩(kN·m)：

ME=qE×HSJCG2／8

=0. 825×4.5002／8

=2 .088kN·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+0.5SE组合

M=MW＋0 5×ME

=3.306+0.5×2.088

=4．350kN·m

(3)W：立柱抗弯矩预选值(cm3)

W=M×103／1. 05／215.0

=4 .350×103／1.05／215.0

=19．270 cm3

qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN／m)

qwk =Wk×B

=1.000×0.933

=0.933kN／m

qEK：水平地震作用线分布最大荷载集度标准值(kN／m)

qEk—qEAK×B

=0. 680×0.933

=0. 634kN／m

（4）I1，I2：立柱惯性矩预选值(cm4)

I1=900×(qwk +0.5×qEK)×HSJCG2／384／2.1

=900×(0．933+0.5×0. 634)×4.5004／384／2.1

=127.150cm4

I2=5000×(qwk +0.5×qEK)×Hsjcg4／384／2 .1／20

=5000×(0. 933+0.5 ×0.634)x 4 .5004／384／2.1／20

=158.937 cm4

选定立柱惯性矩应大于： 158.937 cm4

2．选用立柱型材de截面特性：

选用型材号：80一40

型材强度设计值：215.000N／mm2

型材弹性模量：E=2.1×105N／㎜2

x轴惯性矩：Ix=55.956cm4

Y轴惯性矩：Iy=18.438 cm4

x轴抵抗矩：wx1=13.989cm3

x轴抵抗矩：Wx2-13.989 cm3

型材截面积：A=6.843cm2

型材计算校核处壁厚：t=3.000mm

型材截面面积矩：SS9.088 m3

塑性发展系数：γ=1.05

3．幕墙立柱de强度计算：

校核依据：N／A+M／γ／w≤fa=215.0N／mm。(拉弯构件)

B：幕墙分格宽：1m

6。：幕墙自重：450N／m2

幕墙自重线荷载

Gk=850×Wfg／1000

=450×1／1000

=0.450kN／m

NK：立柱受力：

NK= Gk×Hsjcg

=0.450×4.500

=2.025kN

N：立柱受力设计值：

rG：结构自重分项系数：l.2

N=1.2×Nk

=1.2×2.025

=2 .43kN

σ立柱计算强度(N／mm2)(立柱为拉弯构件)

N立柱受力设计值：2.43kN

A立柱型材截面积：6.843cm2

M立柱弯矩：4.350kN·m

WX2立柱截面抗弯矩：13.989cm3

γ塑性发展系数：1.05

σ=N×10／A+MX×103／1. 05／WX2：

=2 .43×10／6.843+4.350×103／1.05／13.989

=171.622N／mm2

171.622N／mm2立柱强度满足

4立柱抗剪计算：

校核依据：τmax≤[τ]125.0N／mm2

(1)Qwk：风荷载作用下剪力标准值(kN)

Q，k=Wk×Hsjcg×B／2

=1.000×4.500X0.933／2

=2.099kN

(2)QW：风荷载作用下剪力设计值(kN)

QW =1.4×Qwk

=1 4×2.099

=939kN

(3)Q Ek:地震作用下剪力标准值(kN)

Qek=qEAK×Hsjcg ×B／2

=0.680×4. 500×0.933／2

=1.427kN

(4)QE：地震作用下剪力设计值(kN)

QE=1.3×QEK

=1.3×1. 427

=1．856kN

(5)Q：立柱所受剪力：

采用QW+0.5 QE组合

Q=QW+0.5×QE

=2.939+0.5×1.856

=3.867kN

(6)立柱剪应力：

τ：立柱剪应力

SS；：立柱型材截面面积矩：9.088cm3

Ix：立柱型材截面惯性矩：55.956cm4

t：立柱壁厚：3.000mm

τ=Q×SS×100／Ix／t

=3 .867×9. 088×100／55.956／3.000

=20．934N／mm2

20.934N／mm2125. 0N／mm2

立柱抗剪强度可以满足

四、立挺与主结构连接

立挺与主结构连接：（第1处）

LCt2：连接螺栓直径：6.000mm

D2：连接螺栓直径：12.000ram

D0：连接螺栓直径：10. 360ram

采用SG -SW，+0.5SE组合

N1WK：连接处风荷载总值(N)：

N1WK=Wk×B×Hsjcg×1000

1.000×1×4.500×1000

=4500.00N

连接处风荷载设计值(N)

N1W=1.4×Nlk

=1.4X4500.00

=6300N

N1EK：连接处地震作用(N)

N1EK=Qeak×B×Hsjcg ×1000

=0 .680×1×4.500×1000

=3060.00N

N连接处地震作用设计值(N)

N1E=1.3x×N1EK

=1.3×3060.00

=3978N

N1：连接处水平总力(N)

Nl-N1W+0.5 × N1E

=6300+0.5×3978

=1253.637N

N2：连接处自重总值设计值(N)

Nzn=850×B×Hsjcg

=850×0 .933×4.500

=3568．725N

N2：连接处自重总值设计值(N)

N2=1.2×N2k

=1.2× 3568.725

=4282.470N

N：连接处总合力(N)

N =(N12＋N22N)0.5

=(7733.6372+4282.4702) 0.5

=8840 175N

Nvb：螺栓de承载能力：

Nv：连接处剪切面数：2

Nvb =2×3.14×Do2×130／4 (GBJ17-88 =2×3.14×10.3602×130／4

=21905．971N

Num1：立梃与建筑物主结构连接de螺栓个数

Num1：N／Nvb

=8840.175／21905.971

=0.404个

取2个

Ncb1：立梃型材壁抗承压能力(N)：

D2：连接螺栓直径：12.000mm

7.2.2-1)

NV：连接处剪切面数：4

t：立梃壁厚：3.000mm

NcbI=D2× 2×120 × t ×NcbI (GBJl 7—88 7．2．1)

=12.000 ×2×120×3.000 × 2.000

=17280.000N

17280.000N≥8840.175N

强度可以满足

Ncbg：钢角码型材壁抗承压能力(N)：

Ncbg =D2 ×2 ×267×Lct2 × Num1 =12.000 × 2 × 267×6.000×2.000

=76896.000N

76896.000N≥8840.175N

强度可以满足

五、幕墙后置埋件总截面面积计算

(GBJl 7—88 7．2．1)

幕墙预埋件计算：(第1处)

本工程预埋件受拉力和剪力

V：剪力设计值：

V=N2

=4282.470N

N：法向力设计值：

N=NI

=7733.637N

M：弯矩设计值(N·㎜)：

e2：：螺孔中心与锚板边缘距离：60.000mm

M=V×e2

=4282.470×60.000

=256948.200N·m

Num1：锚筋根数：4根

锚筋层数：2层

Kr：锚筋层数影响系数：1.000

关于混凝土：混凝土标号C30

混凝土强度设计值：fc=1 5.000N／mm2

按现行国家标准≤混凝土结构设计规范≥GBJl0采用。

选用一级锚筋

锚筋强度设计值：fy=210.000N／mm。

d：钢筋直径：φ12.000mm

αv：钢筋受剪承载力系数：

αv =(4－0.08×d)×(fc／fy)0.5

=(4-0．08×12．000)×(15．ooo／210．000)。。。

=0.812

αv取0.7

t：锚板厚度：10.000mm

αb：锚板弯曲变形折减系数：

αb =0.6+0.25×t／d

=0.6+0.25×10.000／12.000

=0.808

Z：外层钢筋中心线距离：210.000mm

As：锚筋实际总截面积：

As =( Num1×3.14×d2/4

=4.000×3.14×d2／4

=452.160mm2

锚筋总截面积计算值：

A。。=(v/kv＋N/0.8/ kb＋M/1.3/ kr/ kb/Z)fy

=91.626 mm2

AS2：=(N/0.8/Kb＋M/0.4/kr/kb/Z)fy

=74．969 mm2

91.626 mm2≤452.160 mm2

74.969 mm2≤452．160 mm2

4根φ1 2.000锚筋可以满足要求

A： 锚板面积： 60000．000 mm2

0.5fcA=450000.000 N

N=7733.637N≤0.5 fcA

锚板尺寸可以满足要求

六、幕墙预埋件焊缝计算

幕墙预埋件焊缝计算：(第1处)

Hf ：焊缝厚度6.000

L ：焊缝长度100.000

σm：弯矩引起de应力

σm =6×M／(2×he× 1w2× 1.22) =18.573N／mm2

(GBJl7—88 7．1．2)

σm：法向力引起de应力

σm =N／(2×he × Lw× 1.22) (GBJl7—88 7．1．2)

=8.385N／mm2

τ剪应力

τ=v／(2× Hf× Lw) =3．965N／mm2

σ：总应力

σ=((σm +σn)2+τ2)0.5 =27.248

27.2 48N／mm2≤160N／mm2

焊缝强度可以满足!

(GBJl7—88 7．1．2)

(GBJl7—88 7．1．2-3)

装饰工程有限公司

2011年07月01日