半园采光顶计算书

'洛阳幕墙工程玻璃幕墙设计计算书设计：校对：审核：批准：石家庄四站铝合金装饰工程处2005年4月12日10 半园采光顶设计计算书一、计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范：《建筑幕墙》JG3035-1996《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》CECS127-2001《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ/CT014-2001《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》GB/T15226-94《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227-94《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》GB/T15228-94《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-20012.建筑设计规范：《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001版)《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2001《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95《中国地震烈度表》GB/T17742-1999《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004《中国地震动参数区划图》GB18306-2000《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-2001《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《钢结构防火涂料》GB14907-2002《碳钢焊条》GB/T5117-1995《低合金钢焊条》GB/T5118-1995《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-20003.铝材规范：《铝幕墙板板基》YS/T429.1-2000《铝幕墙板氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000《铝合金建筑型材》GB/T5237-200010 《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2004《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2004《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2004《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2004《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2004《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-1996《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-20004.金属板及石材规范：《天然花岗石荒料》JC/T204-2001《天然大理石荒料》JC/T202-2001《天然板石》GB/T18600-2001《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001《天然大理石建筑板材》JC/T79-2001《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-2001《天然饰面石材术语》GB/T13890-92《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001《铝塑复合板》GB/T17748-1999《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：98《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-20005.玻璃规范：《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《普通平板玻璃》GB4871-1995《浮法玻璃》GB11614－1999《钢化玻璃》GB/T9963-1998《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB/T17841-1999《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001《中空玻璃》GB/T11944-2002《夹层玻璃》GB9962-1999《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002《热反射玻璃》JC693-1998《热弯玻璃》JC/T915-20036.钢材规范：《不锈钢棒》GB/T1220-1992《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992《不锈钢热扎钢带》GB/T5090《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000《碳素结构钢》GB/T700-1988《优质碳素结构钢》GB/T699-1999《合金结构钢》GB/T3077-1999《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》GB/T4239-1991《高耐候结构钢》GB/T4171-2000《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994《碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989《碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988《结构用无缝钢管》JBJ102《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-19927.胶类及密封材料规范：10 《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2003《聚硫建筑密封胶》JC483-1992《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-2001《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003《彩色钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001《工业用橡胶板》GB/T5574-1994《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-98《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-20038.门窗及五金件规范：《铝合金门》GB/T8478-2003《铝合金窗》GB/T8479-2003《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2002《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-2002《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-2002《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2002《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2002《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002《地弹簧》GB/T9296-1988《平开铝合金窗执手》GB/T9298-1988《铝合金窗不锈钢滑撑》GB/T9300-1988《铝合金门插销》GB/T9297-1988《铝合金窗撑挡》GB/T9299-1988《铝合金门窗拉手》GB/T9301-1988《铝合金窗锁》GB/T9302-1988《铝合金门锁》GB/T9303-1988《闭门器》GB/T9305-1988《推拉铝合金门窗用滑轮》GB/T9304-1988《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-19979.《建筑结构静力计算手册》(第二版)10.土建图纸：二、基本参数1.幕墙所在地区：洛阳地区；2.地区粗糙度分类等级：按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)10 A类：指近海海面和海岛、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；依照上面分类标准，本工程按c类地区考虑。三、采光顶荷载计算1.玻璃采光顶的荷载作用说明：玻璃采光顶承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重。包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照以下值估算：当采用单层玻璃时：取400N/m2；当采用中空及夹层玻璃时：取500N/m2；(2)风荷载。是垂直作用于采光顶表面的荷载，按GB50009采用；(3)雪荷载。是指采光顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载。是指采光顶水平投影面上的活荷载，按GB50009，对不上人屋面可按500N/m2采用；在实际工程中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，且雪荷载与活荷载不同时考虑。分项系数按以下参数取值：永久荷载分项系数取：γg：1.2风荷载的分项系数取：γw：1.4雪荷载的分项系数取：γs：1.4活荷载的分项系数取：γh：1.4组合值系数为：永久荷载组合值系数取：ψg：1.0风荷载的组合值系数取：ψw：0.6雪荷载的组合值系数取：ψs：0.7活荷载的组合值系数取：ψh：0.72.风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-2001]上式中：wk：作用在采光顶上的风荷载标准值(kN/m2)；Z：计算点标高：50m；βgz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)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)-0.12B类场地:βgz=0.89×(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)-0.16C类场地:βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)-0.22D类场地:βgz=0.80×(1+2μf)其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3对于c类地区，50m高度处瞬时风压的阵风系数：βgz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.22))=1.726μz：风压高度变化系数；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当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地:μz=(Z/10)0.32当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；C类场地:μz=0.616×(Z/10)0.44当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；10 D类场地:μz=0.318×(Z/10)0.60当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；对于c类地区，50m高度处风压高度变化系数：μz=×(Z/10)0.44=1.251μs：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取0.6；w0：基本风压值(kN/m2)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，洛阳地区取0.45kN/m2；wk=βgzμzμsw0=1.726×1.251×0.6×0.45=0.583kN/m22.风荷载设计值计算：w：作用在采光顶上的风荷载设计值(kN/m2)；wk：作用在采光顶上的风荷载标准值(kN/m2)；w=1.4×wk=1.4×0.583=0.816kN/m23.雪荷载标准值计算：Sk：作用在采光顶上的雪荷载标准值(kN/m2)S0：基本雪压，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取值，洛阳地区50年一遇最大积雪的自重:0.35kN/m2.μr：屋面积雪分布系数，按表6.2.1[GB50009-2001]，为0.4。根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为：Sk=μr×S0=0.4×0.35=0.14kN/m24.雪荷载设计值计算：S：雪荷载设计值(kN/m2)；S=1.4×Sk=1.4×0.14=0.196kN/m25.采光顶构件自重荷载设计值：G：采光顶构件自重荷载设计值(kN/m2)；Gk：采光顶结构平均自重取0.5kN/m2；G=1.2×Gk=1.2×0.5=0.6kN/m26.采光顶坡面活荷载设计值：Q：采光顶坡面活荷载设计值(kN/m2)；Qk：采光顶坡面活荷载标准值取：500N/m2Q=1.4×Qk=1.4×500/1000000=0.7kN/m27.选取计算荷载组合：雪荷载与活荷载不同时考虑，按上面的计算结果，在本工程中取自重、活荷载和风荷载组合：第一可变荷载为：活荷载第二可变荷载为：风荷载所以，组合值系数依次为：永久荷载组合值系数取：ψg：1.0风荷载的组合值系数取：ψw：0.6雪荷载的组合值系数取：ψs：010 活荷载的组合值系数取：ψh：1四、半圆采光顶型采光顶杆件计算基本参数：1：采光顶跨度：L=4300mm；2：采光顶拱高：h=2610mm；3：采光顶分格宽度：B=1121mm；≤形采光顶的杆件设计计算，可采用曲线三铰拱分析内力，并按压弯构件验算截面强度。计算模型如下：1.杆件荷载计算：计算取自重、风荷载和活荷载设计值组合。qA：作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)；q：作用在采光顶杆件上的线荷载设计值组合(N/mm)；qA=0.60×1.57+1×0.816×1.57+0×0.196+0.7×0.7=2.713N.mmq=qA×B=2.713×1200=3.041N/mm2.杆件的强度计算：本工程采用Q235钢管（截面面积2148mm，截面抵抗矩53341mm3）校核依据：σ=N/A+M/λW≤f≤形采光顶的最大弯矩在总跨长L的0.05处：Mc0：跨中弯矩(N·mm)；H：推力(N)；Mc0=qL2/8=3.041×43002/8=7028511.25N·mmH=Mc0/h=7028511.25/2610=2692.916mm验算截面处的受力分析：M0.05L0：代梁弯矩(N·mm)；M0.05L：验算截面的弯矩(N·mm)；V0.05L0：验算截面的代梁剪力(N)；N0.05L：验算截面轴力(N)；Y0.05L：验算截面处与A(B)点的垂直高度(mm)；Y0.05L=0.2179L=937.4mmM0.05L0=qL2/40×(1-1/20)=3.041×43002/40×0.95=1335417.138N·mmM0.05L=M0.05L0-HY0.05L=1335417.138-2692.916×937.410 =-1188922.32N·mmV0.05L0=qL/2×(1-0.1)=3.041×4300/2×0.9=5884.335NN0.05L=-V0.05L0sin64.15°-Hcos64.15°=-5884.335×0.9-2692.916×0.437=-6472.706Nσ：计算截面的强度计算值(MPa)；f：选择的龙骨材料的强度设计值(MPa)；A：选取材料的截面面积(mm2)；W：选取材料的截面抗弯矩(mm3)；σ=N0.05L/A+M0.05L/λW=6472.706/2148+1188922.32/1.05/53341=24.241≤f=215MPa(Q235)所以，材料的强度满足设计要求！五、采光顶玻璃的计算基本参数：1：计算点标高：50m；2：板面尺寸：宽×高=B×H=1121mm×1500mm；3：玻璃配置：；6＋6加胶钢化玻璃；4：驳接形式：四点驳接；模型简图为：1.玻璃板块荷载计算：(1)玻璃自重荷载标准值：GAk：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；t：玻璃厚度(mm)；γg：玻璃的体积密度(N/mm3)；GAk=γg×t=0.0256×(6+6)=0.307KN(2)玻璃自重荷载设计值：GA：玻璃自重设计值(仅指玻璃)(MPa)；GAk：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；GA=1.2×GAk=1.2×0.307=0.368KN2.玻璃板块荷载组合：玻璃板块的受力组合采用自重、风荷载和活荷载组合。10 (1)玻璃荷载标准值组合：qk：玻璃板块的荷载标准值组合(MPa)；wk：风荷载标准值(MPa)；GAk：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；先取自重和风荷载组合：wk+GAk=0.583*1+0.307=0.89KN/m2再与活荷载组合，得：qk=0.89+0.7×0.5=1.24KN/m2(2)玻璃荷载设计值组合：q：玻璃板块的荷载设计值组合(MPa)；w：风荷载设计值(MPa)；GA：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；先取自重和风荷载组合：w+GA=1×0.816+0.368=0.951KN/m2再与活荷载组合，得：q=0.951+0.7×0.7=1.441KN/m23.玻璃的强度计算：校核依据：σ≤[fg]θ：玻璃的计算参数；η：玻璃的折减系数；qk：作用在玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)；E：玻璃的弹性模量(MPa)；t：玻璃厚度(mm)；1．玻璃在垂直于面板方向的荷载作用下，面板内最大应力可按下式计算：σ=6×ψ×q×b2/t2夹层玻璃弯曲后，两片玻璃位移相同，因此可按各自刚度的比例分配外荷载q到两片玻璃上，然后分别对两片玻璃各自进行计算。公式说明：σ:玻璃最大应力(KN/m2)；a:玻璃短边支承点间的距离:996mmb:玻璃长边支承点间的距离:1375mmψ:玻璃板面跨中弯矩系数,按支承点间的距离比a/b=0.724查表得:0.145夹层玻璃内、外层玻璃厚度分别为：Bt_n、Bt_w，其值为：6mm、6mmq:组合荷载设计值(KN/m2)；组合荷载设计值在两片玻璃上的分配：qn=q×Bt_n3/(Bt_n3+Bt_w3)qw=q×Bt_w3/(Bt_n3+Bt_w3)2）现分别对内、外层玻璃进行设计计算：i）外层玻璃：qw=q×Bt_w3/(Bt_n3+Bt_w3)=1.441×63/(63+63)=0.721(KN/m2)组合荷载作用下外层玻璃最大应力的设计值：σW=6×ψ×qw×b2/Bt_w2=6×0.145×0.721×9962/62=17.285N/mm210 外层玻璃校核：校核依据:σ≤ｆg(JGJ102-965.3.1)fg:玻璃大面强度设计值(59.0N/mm2)σw=17.285N/mm2≤ｆg=59.0N/mm2外层玻璃的强度满足！ii）内层玻璃：qn=q×Bt_n3/(Bt_n3+Bt_w3)=1.441×63/(63+63)=0.721(KN/m2)组合荷载作用下内层玻璃最大应力的设计值：σW=6×ψ×qn×b2/Bt_n2=6×0.145×0.721×9962/62=17.285N/mm2内层玻璃校核：校核依据:σ≤ｆg(JGJ102-965.3.1)fg:玻璃大面强度设计值(59.0N/mm2)σn=17.285N/mm2≤ｆg=59.0N/mm2内层玻璃的强度满足！2.玻璃最大挠度校核：校核依据：df=ημwkb4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中：df：玻璃板挠度计算值(mm)；η：玻璃的挠度折减系数，按照θ=wkb4/Et4查表，为0.997；μ：玻璃挠度系数，取μ=0.0186；wk：风荷载标准值(MPa)b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)；D：玻璃的弯曲刚度(N·mm)；df,lim：许用挠度，取支撑点间玻璃面板长边边长的1/60，为25.833mm；其中：D=Et3/(12(1-υ2))……6.1.3-1[JGJ102-2003]上式中：E：玻璃的弹性模量(MPa)；t：玻璃的厚度(mm)；υ：玻璃材料泊松比，为0.2；D=Et3/(12(1-υ2))=72000*123/(12*(1-0.22))=10800000N·mmdf=ημwkb4/D=0.997*0.0186*0.001406*15504/10800000=13.935mm13.935mm≤df,lim=25.833mm(钢化玻璃)玻璃挠度能满足要求!10'