钢结构隐框玻璃幕墙计算书_

'钢结构隐框玻璃幕墙设计算书克莱斯科（北京）门窗有限公司﹒第37页﹒ 目录第一部分、计算书1﹒第37页﹒ 第一部分、[强度计算信息][产品结构]一、计算依据及说明1、工程概况说明工程名称:00工程所在城市:北京市工程所属建筑物地区类别:C类工程所在地区抗震设防烈度:八度(0.2g)工程基本风压:0.45kN/m2工程强度校核处标高:110m2、设计依据序号标准名称标准号1《建筑工程用索》JGT330-20112《铝合金门窗工程技术规范》JGJ214-20103《混凝土结构设计规范》GB50010-20104《吊挂式玻幕墙支承装置》JG139-20105《建筑抗震设计规范》GB50011-20106《点支式玻幕墙支承装置》JG138-20107《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-20098《石材幕墙接缝用密封胶》GB/T23261-20099《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-200910《浮法玻璃》GB11614.2-200911《建筑抗震加固技术规程》JGJ/T116-200912《公共建筑节能改造技术规范》JGJ176-200913《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-200914《建筑陶瓷薄板应用技术规程》JGJ/T172-200915《夹层玻璃》GB15763.3-200916《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-200917《平板玻璃》GB11614-200918《铝合金建筑型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-200819《耐候结构钢》GB/T4171-200820《干挂空心陶瓷板》JC/T1080-200821《搪瓷用冷轧低碳钢板及钢带》GB/T13790-200822《铝合金建筑型材隔热型材》GB/T5237.6-200823《铝合金建筑型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-200824《半钢化玻璃》GB/T17841-200825《铝合金建筑型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-200826《陶瓷板》GB/T23266-200827《铝合金建筑型材基材》GB/T5237.1-2008﹒第37页﹒ 28《中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算和测定》GB/T22476-200829《塑料门窗工程技术规程》JGJ103-200830《建筑玻璃采光顶》JG/T231-200831《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-200832《铝合金建筑型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-200833《热轧型钢》GB/T706-200834《建筑物防雷检测技术规范》GB/T21434-200835《小单元建筑幕墙》JG/T217-200836《铝合金门窗》GB/T8478-200837《冷弯型钢》GB/T6725-200838《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-200839《中国地震烈度表》GB/T17742-200840《普通装饰用铝塑复板》GB/T22412-200841《不锈钢棒》GB/T1220-200742《不锈钢和耐热钢牌号及化学成份》GB/T20878-200743《民用建筑能耗数据采集标准》JG/T154-200744《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-200745《建筑幕墙》GB/T21086-200746《铝合金结构设计规范》GB50429-200747《百页窗用铝合金带材》YS/T621-200748《建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法》JGJ/T211-200749《中空玻璃用复合密封胶条》JC/T1022-200750《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-200751《建筑结构荷载规范》GB50009-200652《混凝土加固设计规范》GB50367-200653《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-200654《建筑设计防火规范》GB50016-200655《绿色建筑评价标准》GB/T50378-200656《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-200557《钢化玻璃》GB15763.2-200558《公共建筑节能设计标准》GB50189-200559《建筑隔声评价标准》GB/T50121-200560《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-200561《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830·1~830·2-200562《建筑用隔热铝合金型材穿条式》JG/T175-200563《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-200464《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-200465《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-200366《钢结构设计规范》GB50017-200367《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-200268《中空玻璃》GB/T11944-200269《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-200170《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001﹒第37页﹒ 71《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-200172《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ/CT014-200173《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-200174《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-200175《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-200176《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-200177《建筑制图标准》GB/T50104-200178《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JC133-200079《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-200080《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-200081《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-200082《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-200083《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-200084《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-200085《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-200086《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-19971、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的乡镇和城市郊区;C类指有密集建筑群的城市市区;D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区;00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》GB50009-20128.1.1-2采用风荷载计算公式:=×××其中:---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012条文说明8.6.1取定根据不同场地类型,按以下公式计算:=1+2g()(-α)其中g为峰值因子取为2.5，I10为10米高名义湍流度,α为地面粗糙度指数A类场地:=0.12,α=0.12B类场地:=0.14,α=0.15C类场地:=0.23,α=0.22D类场地:=0.39,α=0.30---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定,根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:=1.284×()0.24﹒第37页﹒ B类场地:=1.000×()0.30C类场地:=0.544×()0.44D类场地:=0.262×()0.60本工程属于C类地区---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定---基本风压,按全国基本风压图,北京市地区取为0.45kN/m2(3).地震作用计算:=××其中:---水平地震作用标准值---动力放大系数,按5.0取定---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:6度(0.05g):=0.047度(0.1g):=0.087度(0.15g):=0.128度(0.2g):=0.168度(0.3g):=0.249度(0.4g):=0.32北京市地区设防烈度为八度(0.2g),根据本地区的情况,故取=0.16---幕墙构件的自重(N/m2)(4).荷载组合:结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用：+++各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震水平荷载标准值:=+0.5×，维护结构荷载标准值不考虑地震组合水平荷载设计值:q=1.4×+0.5×1.3×荷载和作用效应组合的分项系数,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的组合，取1.2；对有永久荷载效应控制的组合，取1.35b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；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、荷载计算1、风荷载标准值计算:作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)z:计算高度110m:110m高处风压高度变化系数(按C类区计算):(GB50009-2012条文说明8.2.1)=0.544×()0.44=1.56247﹒第37页﹒ :10米高名义湍流度,对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23、0.39。(GB50009-2012条文说明8.4.6):阵风系数:(GB50009-20128.1.1-2)=1+2×g××()(-α)(GB50009-2012条文说明8.6.1)=1+2×2.5×0.23×()(-0.22)=1.67856:局部正风压体型系数:局部负风压体型系数,通过计算确定:建筑物表面正压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3)取1:建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3-2)取-1对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，按照(GB50009-20128.3.5)取-0.2或0.2:立柱构件从属面积取9m2:横梁构件从属面积取3m2:维护构件面板的局部体型系数=+0.2=1.2=-0.2=-1.2维护构件从属面积大于或等于25m2的体型系数计算=×0.8+0.2(GB50009-20128.3.4)=1=×0.8-0.2(GB50009-20128.3.4)=-1对于直接承受荷载的面板而言，不需折减有=1.2=-1.2同样，取立柱面积对数线性插值计算得到=+(×0.8-)×+0.2=1+(0.8-1)×+0.2=1.06368=+(×0.8-)×-0.2=-1+((-0.8)-(-1))×-0.2=-1.06368同样，取横梁面积对数线性插值计算得到=+(×0.8-)×+0.2=1+(0.8-1)×+0.2﹒第37页﹒ =1.13184=+(×0.8-)×-0.2=-1+((-0.8)-(-1))×-0.2=-1.13184按照以上计算得到对于面板有:=1.2=-1.2对于立柱有:=1.06368=-1.06368对于横梁有:=1.13184=-1.13184面板正风压风荷载标准值计算如下=×××(GB50009-20128.1.1-2)=1.67856×1.2×1.56247×0.45=1.41626kN/m2面板负风压风荷载标准值计算如下=×××(GB50009-20128.1.1-2)=1.67856×(-1.2)×1.56247×0.45=-1.41626kN/m2同样，立柱正风压风荷载标准值计算如下=×××(GB50009-20128.1.1-2)=1.67856×1.06368×1.56247×0.45=1.25537kN/m2立柱负风压风荷载标准值计算如下=×××(GB50009-20128.1.1-2)=-1.25537kN/m2同样，横梁正风压风荷载标准值计算如下=×××(GB50009-20128.1.1-2)=1.33582kN/m2横梁负风压风荷载标准值计算如下=×××(GB50009-20128.1.1-2)=-1.33582kN/m21、风荷载设计值计算W:风荷载设计值:kN/m2γw: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》JGJ102-20035.1.6条规定采用面板风荷载作用计算Wp=γw×Wkp=1.4×1.41626=1.98277kN/m2﹒第37页﹒ Wn=γw×Wkn=1.4×(-1.41626)=-1.98277kN/m2立柱风荷载作用计算Wvp=γw×Wkvp=1.4×1.25537=1.75752kN/m2Wvn=γw×Wkvn=1.4×(-1.25537)=-1.75752kN/m2横梁风荷载作用计算Whp=γw×Wkhp=1.4×1.33582=1.87015kN/m2Whn=γw×Wkhn=1.4×(-1.33582)=-1.87015kN/m21、水平地震作用计算GAK:面板和构件平均平米重量取0.3072kN/m2αmax:水平地震影响系数最大值:0.16qEk:分布水平地震作用标准值(kN/m2)qEk=βE×αmax×GAK(JGJ102-20035.3.4)=5×0.16×0.3072=0.24576kN/m2rE:地震作用分项系数:1.3qEA:分布水平地震作用设计值(kN/m2)qEA=rE×qEk=1.3×0.24576=0.319488kN/m22、荷载组合计算幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震荷载组合:Szkp=Wkp=1.41626kN/m2Szp=Wkp×γw+qEk×γE×ψE=1.41626×1.4+0.24576×1.3×0.5=2.14251kN/m2考虑负风压、地震荷载组合:Szkn=Wkn=-1.41626kN/m2Szn=Wkn×γw-qEk×γE×ψE=-1.41626×1.4-0.24576×1.3×0.5=-2.14251kN/m2综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算采用面板荷载组合标准值为1.41626kN/m2面板荷载组合设计值为2.14251kN/m2立柱荷载组合标准值为1.25537kN/m2横梁荷载组合标准值为1.33582kN/m2﹒第37页﹒ 一、玻璃计算1、玻璃面积B:该处玻璃幕墙分格宽:1.5mH:该处玻璃幕墙分格高:2mA:该处玻璃板块面积:A=B×H=1.5×2=3m22、玻璃板块自重:中空玻璃板块平均自重(不包括铝框):玻璃的体积密度为:25.6(kN/m3)(JGJ102-20035.3.1)BL_w:中空玻璃外层玻璃厚度:6mmBL_n:中空玻璃内层玻璃厚度:6mm=25.6×=25.6×=0.3072kN/m23、玻璃强度计算选定面板材料为:6(TP)+12+6(TP)中空玻璃校核依据:σ≤q:玻璃所受组合荷载:2.14251kN/m2a:玻璃短边边长:1.5mb:玻璃长边边长:2m:中空玻璃外层玻璃厚度:6mm:中空玻璃内层玻璃厚度:6mmE:玻璃弹性模量:72000N/mm2m:玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表6.1.2-1得:0.0683η:折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2:玻璃所受应力:q=2.14251kN/m2荷载分配计算:=1.1×q×=1.1×2.14251×=1.17838=q×﹒第37页﹒ =2.14251×=1.07126=1.1××=1.1×1.41626×=0.778943=×=1.41626×=0.70813参数θ计算:=(JGJ102-20036.1.2-3)==42.2604查表6.1.2-2得ηo=0.833219===38.4185查表6.1.2-2得=0.846326玻璃最大应力计算:=×(JGJ102-20036.1.2-1)=×0.833219=25.1476N/mm2=×ηi=×0.846326=23.2211N/mm225.1476N/mm2≤=84N/mm223.2211N/mm2≤=84N/mm2玻璃的强度满足1、玻璃跨中挠度计算校核依据:≤=×1000=25mm﹒第37页﹒ D:玻璃刚度(N·mm)ν:玻璃泊松比:0.2E:玻璃弹性模量:72000N/mm2:中空玻璃的等效厚度=0.95×=0.95×=7.18155mmD===2.31491e+006N·mm:玻璃所受组合荷载标准值:1.41626kN/m2μ:挠度系数,按边长比a/b查表6.1.3得:0.00663参数θ计算:θ=(JGJ102-20036.1.2-3)=×109=37.4371η:折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2得η=0.850251:玻璃组合荷载标准值作用下挠度最大值=×η(JGJ102-20036.1.3-2)=×0.850251×109=17.4596mm17.4596mm≤=25mm玻璃的挠度满足一、结构胶计算1、结构胶宽度计算(1)组合荷载作用下结构胶粘结宽度的计算::组合荷载作用下结构胶粘结宽度(mm)W:风荷载设计值:2.14251kN/m2a:矩形分格短边长度:1.5m:结构胶的短期强度允许值:0.2N/mm2按5.6.2条规定采用=(JGJ102-20035.6.3-1)==8.03441mm取9mm﹒第37页﹒ (2)自重效应胶缝宽度的计算::自重效应胶缝宽度(mm)B:幕墙分格宽:1.5mH:幕墙分格高:2m:玻璃板块自重:0.3072:结构胶的长期强度允许值:0.01N/mm2按5.6.2条规定采用=(JGJ102-20035.6.3-3)=×1000=15.7989mm取16mm(3)结构硅酮密封胶的最小计算宽度:16mm1、结构胶厚度计算(1)温度变化效应胶缝厚度的计算::温度变化效应结构胶的粘结厚度:mm:结构硅酮密封胶的温差变位承受能力:0.125△Ｔ:年温差:0℃:玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量:mm铝型材线膨胀系数:al=2.35×10-5玻璃线膨胀系数:aw=1×10-5===0mm=(JGJ102-20035.6.5)==0mm(2)地震作用下胶缝厚度的计算::地震作用下结构胶的粘结厚度:mmH:幕墙分格高:2mθ:幕墙层间变位设计变位角1/550:结构硅酮密封胶的地震变位承受能力:0.41===3.65819mm(3)结构硅酮密封胶的最小计算厚度:4mm﹒第37页﹒ 1、结构胶强度计算(1)设计选定胶缝宽度和厚度:胶缝选定宽度为:16mm胶缝选定厚度为:8mm幕墙玻璃相对于铝合金框的位移:Us=θ×=×2×1000=3.63636mm(2)短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力:W:风荷载以及地震荷载组合设计值:2.14251kN/m2a:矩形分格短边长度:1.5m:结构胶粘结宽度:16mm===0.10043N/mm2(3)永久荷载和作用在结构胶中产生的剪应力:H:幕墙分格高:2mB:幕墙分格宽:1.5m===0.00987429N/mm2≤0.01N/mm2结构胶长期强度满足要求(4)短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力:σ===0.100914N/mm2≤0.2N/mm2结构胶短期强度满足要求二、立柱计算1、立柱荷载计算(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:风荷载作用效应的分项系数：1.4Wk:风荷载标准值:1.25537kN/m2Bl:幕墙左分格宽:1.5mBr:幕墙右分格宽:1.5m﹒第37页﹒ qwk=Wk×=1.25537×=1.88306kN/mqw=1.4×qwk=1.4×1.88306=2.63628kN/m(2)分布水平地震作用设计值GAkl:立柱左边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:0.5kN/m2GAkr:立柱右边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:0.5kN/m2qEAkl=5×αmax×GAkl(JGJ102-20035.3.4)=5×0.16×0.5=0.4kN/m2qEAkr=5×αmax×GAkr(JGJ102-20035.3.4)=5×0.16×0.5=0.4kN/m2qek===0.6kN/mqe=1.3×qek=1.3×0.6=0.78kN/m(3)立柱荷载组合立柱所受组合荷载标准值为:qk=qwk=1.88306kN/m立柱所受组合荷载设计值为:q=qw+ψE×qe=2.63628+0.5×0.78=3.02628kN/m立柱计算简图如下:﹒第37页﹒ (4)立柱弯矩:通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如下:立柱弯矩分布如下表:列表条目12345678910偏移(m)0.0000.5631.1251.6882.2502.7503.3133.8754.4385.000弯矩(kN.m)0.0003.7776.5968.4589.3639.3638.4586.5963.7770.000最大弯矩发生在2.5m处M:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)M=9.45712kN·m立柱在荷载作用下的轴力图如下:立柱在荷载作用下的支座反力信息如下表:支座编号X向反力(kN)Y向反力(kN)转角反力(kN.m)n0-7.566------﹒第37页﹒ n1-7.566-4.500---1、选用立柱型材的截面特性选定立柱材料类别:钢-Q235选用立柱型材名称:钢管140x80x4型材强度设计值:215N/mm2型材弹性模量:E=206000N/mm2X轴惯性矩:Ix=445.053cm4Y轴惯性矩:Iy=185.343cm4X轴上部抵抗矩:Wx1=63.579cm3X轴下部抵抗矩:Wx2=63.579cm3Y轴左部抵抗矩:Wy1=46.3357cm3Y轴右部抵抗矩:Wy2=46.3357cm3型材截面积:A=16.8736cm2型材计算校核处抗剪壁厚:t=4mm型材截面面积矩:Ss=38.8791cm3塑性发展系数:γ=1.052、立柱强度计算校核依据:+≤ｆaBl:幕墙左分格宽:1.5mBr:幕墙右分格宽:1.5mHv:立柱长度GAkl:幕墙左分格自重:0.5kN/m2GAKr:幕墙右分格自重:0.5kN/m2幕墙自重线荷载:Gk=﹒第37页﹒ ==0.75kN/mrG:结构自重分项系数:1.2G:幕墙自重线荷载设计值0.9kN/mf:立柱计算强度(N/mm2)A:立柱型材截面积:16.8736cm2Nl:当前杆件最大轴拉力(kN)Ny:当前杆件最大轴压力(kN)Mmax:当前杆件最大弯矩(kN.m)Wz:立柱截面抵抗矩(cm3)γ:塑性发展系数:1.05立柱通过有限元计算得到的应力校核数据表格如下:编号NlNyMmaxWzAfzb04.5000.0009.45763.57916.8736144.330通过上面计算可知,立柱杆件b0的应力最大,为144.33N/mm2≤ｆa=215N/mm2,所以立柱承载力满足要求1、立柱的刚度计算校核依据:Umax≤且Umax≤30mmDfmax:立柱最大允许挠度:通过有限元分析计算得到立柱的挠度图如下:立柱挠度分布如下表:列表条目12345678910偏移(m)0.0000.5631.1251.6882.2502.7503.3133.8754.4385.000挠度(mm)0.0005.87410.95314.63416.51516.51514.63410.9535.8740.000最大挠度发生在2.5m处,最大挠度为16.7149mm≤30mmDfmax=×1000=×1000﹒第37页﹒ =20mm立柱最大挠度Umax为:16.7149mm≤20mm挠度满足要求1、立柱抗剪计算校核依据:τmax≤[τ]=125N/mm2通过有限元分析计算得到立柱的剪力图如下:立柱剪力分布如下表:列表条目12345678910偏移(m)0.0000.5631.1251.6882.2502.7503.3133.8754.4385.000剪力(kN)-7.566-5.863-4.161-2.459-0.7570.7572.4594.1615.8637.566最大剪力发生在0m处τ:立梃剪应力:Q:立梃最大剪力:7.56569kNSs:立柱型材截面面积矩:38.8791cm3Ix:立柱型材截面惯性矩:445.053cm4t:立柱抗剪壁厚:4mmτ===16.5232N/mm216.5232N/mm2≤125N/mm2立柱抗剪强度可以满足二、立柱与主结构连接计算1、立柱与主结构连接计算连接处角码材料:钢-Q235连接螺栓材料:C级普通螺栓-4.8级:连接处角码壁厚:8mm:连接螺栓直径:12mm﹒第37页﹒ :连接螺栓有效直径:10.36mm:连接处水平总力(N):=Q=-7.56571kN:连接处自重总值设计值(N):=-4.5kNN:连接处总合力(N):N==×1000=8802.84N:螺栓的承载能力::连接处剪切面数:2=2×3.14××140(GB50017-20037.2.1-1)=2×3.14××140=23603N:立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数:===0.372954个取2个:立梃型材壁抗承压能力(N)::连接处剪切面数:2×2t:立梃壁厚:4mm=×2×325×t×(GB50017-20037.2.1-3)=12×2×325×4×2=62400N8802.84N≤62400N立梃型材壁抗承压能力满足:角码型材壁抗承压能力(N):=×2×325××(GB50017-20037.2.1-3)=12×2×325×8×2=124800N8802.84N≤124800N角码型材壁抗承压能力满足一、横梁计算1、选用横梁型材的截面特性选定横梁材料类别:钢-Q235选用横梁型材名称:钢管80*80*4﹒第37页﹒ 型材强度设计值:215N/mm2型材弹性模量:E=206000N/mm2X轴惯性矩:Ix=146.226cm4Y轴惯性矩:Iy=146.226cm4X轴上部抵抗矩:Wx1=36.5566cm3X轴下部抵抗矩:Wx2=36.5566cm3Y轴左部抵抗矩:Wy1=36.5566cm3Y轴右部抵抗矩:Wy2=36.5566cm3型材截面积:A=15.7753cm2型材计算校核处抗剪壁厚:t=4mm型材截面绕X轴面积矩:Ss=22.0251cm3型材截面绕Y轴面积矩:Ssy=22.0251cm3塑性发展系数:γ=1.051、横梁的强度计算校核依据:+≤=215(JGJ102-20036.2.4)(1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m):幕墙分格高:2m:幕墙分格宽:1.5m:横梁上部面板自重:0.5kN/m2:横梁下部面板自重:0.5kN/m2:横梁自重荷载线分布均布荷载集度标准值(kN/m):=0.5×=0.5×2=1kN/m:横梁自重荷载线分布均布荷载集度设计值(kN/m)=×=1.2×1=1.2kN/m(2)横梁承受的组合荷载作用计算﹒第37页﹒ 横梁承受风荷载作用=1.33582kN/m2:横梁平面外地震荷载::动力放大系数:5:地震影响系数最大值:0.16=××0.5(JGJ102-20035.3.4)=5×0.16×0.5=0.4kN/m2=××0.5(JGJ102-20035.3.4)=5×0.16×0.5=0.4kN/m2荷载组合:横梁承受面荷载组合标准值:==1.33582kN/m2横梁承受面荷载组合设计值:=×+0.5××=1.4×1.33582+0.5×1.3×0.4=2.13015kN/m2=×+0.5××=1.4×1.33582+0.5×1.3×0.4=2.13015kN/m2(3)横梁在组合荷载作用下的弯矩(kN·m)分横梁上下部分别计算:横梁上部面板高度2m:横梁下部面板高度2m:横梁上部面板荷载计算有效高度为1m:横梁下部面板荷载计算有效高度为1m=×=2.13015×1=2.13015kN/m=×=2.13015×1=2.13015kN/m组合荷载作用产生的线荷载标准值为:=×=1.33582×1=1.33582kN/m=×=1.33582×1=1.33582kN/m(4)横梁荷载计算:=+=2.67164kN/mq=+﹒第37页﹒ =4.2603kN/m(5)横梁强度计算信息:横梁荷载作用简图如下:横梁在荷载作用下的弯矩图如下:横梁在荷载作用下的弯矩以及正应力数据如下表所示:编号条目123456789101偏移0.0000.1690.3370.5060.6750.8250.9941.1631.3311.500My0.000-0.479-0.836-1.072-1.186-1.186-1.072-0.836-0.4790.000Mz0.000-0.135-0.235-0.302-0.334-0.334-0.302-0.235-0.135-0.000σy0.000-12.467-21.773-27.919-30.904-30.904-27.919-21.773-12.4670.000σz0.000-3.512-6.133-7.864-8.705-8.705-7.864-6.133-3.512-0.000σ0.000-15.978-27.906-35.783-39.609-39.609-35.783-27.906-15.9780.000说明：偏移单位为m；弯矩单位为kN.m；应力单位为N/mm2。横梁在组合荷载作用下的支座反力信息如下表所示:支座编号Y向反力(kN)Z向反力(kN)Y向转角反力(kN.m)Z向转角反力(kN.m)n0-3.195-0.900------n1-3.195-0.900------1、横梁的刚度计算横梁在荷载作用下的挠度图如下:横梁在荷载作用下的挠度数据如下表所示:编号条目123456789101偏移0.0000.1690.3370.5060.6750.8250.9941.1631.3311.500﹒第37页﹒ 1Dy0.000-0.205-0.383-0.512-0.578-0.578-0.512-0.383-0.2050.000Dz0.000-0.077-0.143-0.192-0.216-0.216-0.192-0.143-0.0770.000D0.0000.2190.4090.5470.6170.6170.5470.4090.2190.000说明：偏移单位为m；挠度单位为mm。1、横梁的抗剪强度计算横梁在荷载作用下的剪力图如下:横梁在荷载作用下的剪力以及剪应力数据如下表所示:编号条目123456789101偏移0.0000.1690.3370.5060.6750.8250.9941.1631.3311.500Qy3.1952.4761.7571.0380.320-0.320-1.038-1.757-2.476-3.195Qz0.9000.6980.4950.2930.090-0.090-0.293-0.495-0.698-0.900τy12.0329.3256.6183.9101.203-1.203-3.910-6.618-9.325-12.032τz3.3892.6271.8641.1010.339-0.339-1.101-1.864-2.627-3.389τ12.5009.6886.8754.0631.2501.2504.0636.8759.68812.500说明：偏移单位为m；剪力单位为kN；剪应力单位为N/mm2。2、横梁的各种强度效核及构造校核依据:Umax≤L/250且Umax≤20mm,且满足重力作用下Ugmax≤L/500,Ugmax≤3mm横梁在各种荷载组和作用下的强度效核表格如下:编号长度(m)σ(N/mm2)τ(N/mm2)D(mm)最大值位置(m)最大值位置(m)最大值位置(m)D/LenDgDgPos(m)Dg/Len11.50040.0090.75012.5000.0000.5850.7500.000390.2190.7500.00015说明：强度验算不合格的数据以红色标明横梁正应力强度满足要求横梁抗剪强度满足要求横梁挠度满足要求二、横梁与立柱连接件计算1、横梁与角码连接计算Q:连接部位受总剪力:﹒第37页﹒ 采用+0.5组合Q=3.19522kN横梁与角码连接螺栓材料:C级普通螺栓-4.8级螺栓连接的抗剪强度计算值:140N/mm2:剪切面数:1D:螺栓公称直径:6mm:螺栓有效直径:5.06mm:螺栓受剪承载能力计算:=×3.14××140(GB50017-20037.2.1-1)=1×3.14××140=2815.26N:螺栓个数:===1.13496横梁与角码连接螺栓取2个:连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力计算:t:幕墙横梁抗剪壁厚:4mm=D×t×325×=6×4×325×2=15600N3195.22N≤15600N横梁与角码连接强度满足要求1、角码与立柱连接计算:自重荷载(N):=0.9kNN:连接处组合荷载:采用++×N===3.31955kN:剪切面数:1:螺栓公称直径:6mm:螺栓有效直径:5.06mm角码与立柱连接螺栓材料:C级普通螺栓-4.8级:螺栓受剪承载能力计算:=×3.14××140(GB50017-20037.2.1-1)﹒第37页﹒ =1×3.14××140=2815.26N:螺栓个数:=N/=1.17913立柱与角码连接螺栓取2个:连接部位角码壁抗承压能力计算::角码壁厚:4mm=D××325(GB50017-20037.2.1-3)=6×4×325×2=15600N3319.55N≤15600N立柱与角码连接强度满足要求一、幕墙固定压块强度计算1、固定压块计算信息qw:作用在幕墙上的组合荷载设计值2.14251kN/m2qwk:作用在幕墙上的组合荷载标准值1.41626kN/m2b1:固定压块长度50mmh:固定压块宽度42mmt:固定压块厚度6.5mmD:压块连接螺栓直径6mm幕墙面板尺寸为2m×1.5m,压块安装间距不超过230mm,共有32个双面固定压块,每个压块需要1个M6螺栓固定固定压块材料为铝-6063-T5固定压块的截面抵抗折减系数取μ=1I:固定压块的截面惯性矩I===823.875mm4W:固定压块的截面抵抗矩W=×2×μ=×2×1=253.5mm3A:固定压块的承受荷载面积Dist:压块安装间距230mmA=Bw×Dist=1.5×230﹒第37页﹒ =0.345m2固定压块承受荷载作用α:荷载作用安全系数1.5F=A×qw×1000×α=0.345×2.14251×1000×1.5=1108.75NFk=A×qwk×1000×α=0.345×1.41626×1000×1.5=732.915NZf:集中作用力作用点到固定压块螺栓中心的距离20mmM:固定压块承受的弯矩M=F×Zf=1108.75×20=22175N.mm1、压块强度计算固定压块的应力设计值为σ===87.4753N/mm2≤ｆa=90N/mm2固定压块强度满足要求2、压块刚度计算固定压块的最大挠度为u===0.0338893mm≤==0.133333mm固定压块刚度满足要求3、螺栓抗拉强度计算固定压块连接螺栓承受拉力单个螺栓最大承受能力Nt=PI××Ft=PI××280=5630.53NNum:每个压块上面的螺栓数量﹒第37页﹒ Po===2217.5N≤Nt=5630.53N压块连接螺栓强度满足要求一、化学锚拴计算1、锚栓计算信息描述V:剪力设计值:V=4500NN:法向力设计值:N=7565.71Ne2:锚栓中心与锚板平面距离:60mmM:弯矩设计值(N.mm):M=V×e2=4500×60=270000N.mmT:扭矩设计值(N.mm):0N.mm当前计算锚栓类型:慧鱼-化学锚栓FHB-A10*60/10锚栓材料类型:不锈钢锚栓-A2-70锚栓直径:12mm锚栓底板孔径:13mm锚栓处混凝土开孔直径:14mm锚栓有效锚固深度:120mm锚栓底部混凝土级别:混凝土-C25底部混凝土为未开裂混凝土底部混凝土基材厚度:400mm混凝土开裂及边缘配筋情况:边缘为无筋的开裂混凝土锚栓锚固区混凝土配筋描述:其它情况2、锚栓承受拉力计算锚栓布置示意图如下:﹒第37页﹒ d:锚栓直径12mmdf:锚栓底板孔径13mm在拉力和弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式。首先假定锚栓群绕自身的中心进行转动，经过分析得到锚栓群形心坐标为[150,100]，各锚栓到锚栓形心点的Y向距离平方之和为∑y2=10000y坐标最高的锚栓为4号锚栓，该点的y坐标为150，该点到形心点的y向距离为y1=150-100=50mmy坐标最低的锚栓为1号锚栓，该点的y坐标为50，该点到形心点的y向距离为y2=50-100=-50mm所以锚栓群的最大和最小受力为：=+=+=541.428N=+=+=3241.43N所以单个锚栓承受的最大拉力为3241.43N各锚栓承受的拉力如下表:编号XYN15050541.428225050541.4283501503241.4342501503241.43所有锚栓承受的拉力总和为7565.71N1、锚栓承受剪力计算单独考虑剪力作用,﹒第37页﹒ V:4500N:参与V受剪的化学锚栓数目为4个单个化学锚栓承受的剪力为(x方向=0)=(JGJ145-20045.3.2-2)==1125N所以锚栓群在剪力V作用下,化学锚栓的最大剪力设计值为==1125N故==1125N1、锚栓受拉承载力校核校核依据≤(JGJ145-20046.1.1)其中:锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值,根据上面计算取3241.43N:锚栓钢材破坏受拉力设计值D:锚栓直径为12mm:锚栓截面面积为113.097mm2:锚栓极限抗拉强度标准值:锚栓钢材破坏受拉承载力标准值:锚栓钢材破坏受拉承载力分项系数,按表4.2.6采用=700N/mm2=450N/mm2==2.02222>1.55按表4.2.6取2.02222=×=113.097×700=79168.1N===39149.1N由于=3241.43N≤,所以锚栓钢材满足强度要求考虑拉拔安全系数2,则锚栓拉拔试验强度值最少要求达到6.48285kN2、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核校核依据≤(JGJ145-20046.1.1)其中:锚栓群受拉区总拉力设计值,根据上面计算取7565.71N:混凝土锥体破坏受拉承载力设计值﹒第37页﹒ 因锚固点位于普通混凝土结构受拉面，故锚固区基材为开裂混凝土。混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值Nrdc应按下列公式计算：==×××××在上面公式中：　：混凝土锥体破坏时的受拉承载力设计值；　：混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5[JGJ145-2004]选取；：混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数，按表4.2.6[JGJ145-2004]采用，取3；：开裂混凝土单锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；=3.0××(-30)1.5(化学锚栓)(JGJ145-20046.1.6条文说明)其中：：混凝土立方体抗压强度标准值，当其在45-60MPa间时，应乘以降低系数0.95；本处混凝土为混凝土-C25,取25N/mm2：锚栓有效锚固深度，对于膨胀型及扩孔型锚栓，为膨胀锥体与孔壁最大挤压点的深度；取120mm=3.0××(-30)1.5=3.0×250.5×(120-30)1.5　　=12807.2N　　：混凝土破坏锥体投影面面积，按6.1.5[JGJ145-2004]取；：混凝土锥体破坏情况下，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间矩。==120mm　　=2=1202　　=14400mm2　　：混凝土破坏锥体投影面积，按6.1.6[JGJ145-2004]取,其中：c1、c2：方向1及2的边矩；s1、s2：方向1及2的间距；：混凝土锥体破坏时的临界边矩，取=0.5×=0.5×120=60mm；且要求满足c1>c2>c3>c4>s1≤s2>　　=52800mm2具体示意图如下:﹒第37页﹒ 　　：边矩c对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.7条文说明[JGJ145-2004]采用　　对于化学锚栓，取1。　　：表层混凝土因为密集配筋的剥离作用对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.8[JGJ145-2004]采用，当锚固区钢筋间距s≥150mm或钢筋直径d≤10mm且s≥100mm时，取1.0；当前锚固区属于其它类型,需要按照下式计算　　=0.5+≤1　　=0.5+　　=1.1>1,取1.0　　：荷载偏心eN对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.9[JGJ145-2004]采用；==1　　：未裂混凝土对受拉承载力的提高系数，对于膨胀型锚栓和扩孔型锚栓取1.44；对化学锚栓取2.44；　　把上面所得到的各项代入，得：=×××××　　=12807.2××1×1×1×1　　=46959.8N=k×　　=1×=15653.3N由于=7565.71≤,所以群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求！1、锚栓钢材受剪破坏校核校核依据≤(JGJ145-20046.2.1)其中:锚栓群中剪力最大的锚栓的剪力设计值,根据上面计算取1125N﹒第37页﹒ :锚栓钢材破坏受剪承载力设计值:锚栓应力截面面积为113.097mm2:锚栓极限抗拉强度标准值:锚栓钢材破坏受剪承载力标准值:锚栓钢材破坏受剪承载力分项系数,按表4.2.6采用=1.3×(JGJ145-20044.2.6)按规范，该系数要求不小于1.4、≤800MPa、≤0.8；=700N/mm2=450N/mm2对本例，=1.3×(JGJ145-20044.2.6)　　　=1.3×　　　=2.02222实际选取=2.02222；不考虑杠杆臂的作用有=0.5××=0.5×113.097×700=39584.1N===19574.5N由于=1125N≤,所以锚栓钢材满足抗剪强度要求1、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核c:锚栓到混凝土边距,取c=120mm:锚栓有效锚固深度为120mmh:混凝土基材厚度为400mm由于c≤10,所以需要效核混凝土承载力校核依据≤(JGJ145-20046.2.1)其中:锚栓群总剪力设计值,根据上面计算取4500N:混凝土楔形体破坏时的受剪承载力设计值=k×(JGJ145-20046.2.3-1)=××××××(JGJ145-20046.2.3-2)上式中k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5(JGJ145-2004)选取；:构件边缘混凝土破坏时受剪承载力标准值﹒第37页﹒ :构件边缘混凝土破坏时受剪承载力分项系数,按4.2.6取用,对于结构构件,取2.5:开裂混凝土,单根锚筋垂直构件边缘受剪,混凝土理想破坏时的受剪承载力标准值:单根锚筋受剪,混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积:群锚受剪,混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积:边距比对受剪承载力的降低影响系数:边距与厚度比对受剪承载力的提高影响系数:剪力角度对受剪承载力的影响系数:荷载偏心对群锚受剪承载力的降低影响系数:未开裂混凝土及锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数,当前为边缘为无筋的开裂混凝土,取1以下分别对各参数进行计算:锚栓外径取12mm:剪切荷载作用下锚栓的有效长度,给定值为120mm,按照规范要求≤8d,故取=8d=96mm:混凝土立方体抗压强度标准值,当前级别混凝土-C25=(JGJ145-20046.2.4)==15529.7N=4.5×c12(JGJ145-20046.2.5)=4.5×1202=64800mm2本处通常考虑群锚作用,故s2:垂直于剪力作用方向的外层锚栓距离取200mm=(1.5×c1+s2+c2)×h(JGJ145-20046.2.6-3)=(1.5×120+200+120)×400=200000mm2=0.7+(JGJ145-20046.2.7)=0.7+=0.9=(JGJ145-20046.2.8)==0.766309<1,按照规范取1由于剪力与垂直于构件自由边方向轴线的夹角为0°,所以,按照规范JGJ145-20046.2.9有=1.0:剪力合力点到受剪锚筋重心的距离为0mm﹒第37页﹒ ψecv=(JGJ145-20046.2.10)==1所以得到=××××××(JGJ145-20046.2.3-2)=15529.7××0.9×1×1×1×1=43138N=k×(JGJ145-20046.2.3-1)=1×=17255.2N由于=4500N≤,所以混凝土楔形体破坏强度满足要求1、混凝土剪撬破坏承载能力计算　=K×(JGJ145-20046.2.12-1)　　=κ×(JGJ145-20046.2.12-2)在上面公式中：K：地震作用下承载力降低系数；：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设计值；：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值；　　：混凝土剪撬破坏时的受剪承载力分项系数，按表4.2.6取2.5；κ：锚固深度对的影响系数，当<60mm时取1.0，否则取2.0,本处取2。=κ×=2×46959.8=93919.6N=K×=1×=37567.9N由于Vgsd=4500N≤,所以混凝土剪撬破坏强度满足计算要求！2、拉剪复合受力承载力计算1)拉剪复合受力下锚栓钢材破坏时的承载力,按照下面公式计算﹒第37页﹒ +≤1(JGJ145-20046.3.1-1)=(JGJ145-20046.3.1-2)=(JGJ145-20046.3.1-3):锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值,根据上面计算取3241.43N:锚栓钢材破坏受拉力设计值为39149.1N:锚栓群中剪力最大的锚栓的剪力设计值,根据上面计算取1125N:锚栓钢材破坏受剪承载力设计值+=+=0.0101585≤1所以锚栓在拉剪复合受力下承载力满足要求2)拉剪复合受力下混凝土破坏时的承载力,按照下面公式计算+≤1(JGJ145-20046.3.2-1)=(JGJ145-20046.3.2-2)=(JGJ145-20046.3.2-3)分别代入各参数,计算如下：+=+=0.469201≤1所以拉剪复合受力下混凝土破坏时的承载力满足要求1、锚栓构造要求校核1)混凝土基材厚度应满足下列要求:对于膨胀型锚栓和扩孔型锚栓,h≥1.5且h>100mm(JGJ145-20048.0.1)对于化学锚栓,h≥+2且h>100mm,为锚孔直径(JGJ145-20048.0.2)当前,h为400mm≥+2=146mm,满足构造要求且h>100mm,满足构造要求2)群锚最小间距值以及最小边距值构造要求:对于膨胀型锚栓:≥10,≥12;(JGJ145-20048.0.2-1)对于扩孔型锚栓:≥8,≥10;(JGJ145-20048.0.2-2)对于化学锚栓:≥5d,≥5d;(JGJ145-20048.0.2-3)所以:锚栓最小间距100mmd:锚栓直径12mm﹒第37页﹒ ≥5×d=60mm,满足构造要求=120mm≥5×d=60mm,满足构造要求所以群锚最小间距值满足构造要求群锚最小边距值满足构造要求一、伸缩缝计算1、立柱伸缩缝设计计算为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过芯套连接α:立柱材料的线膨胀系数，取1.2e-005ΔT:年最大温差，取0℃L:立柱跨度5000mmλ:实际伸缩调整系数，取1d1:施工误差，取3mmd2:主体结构的轴向压缩变形，取3mmΔL:伸缩缝ΔL=αΔT.Lλ+d1+d2=1.2e-005×0×5000×1+3+3=6mm实际伸缩空隙d取20mm≥6mm满足设计要求﹒第37页﹒'