惠州某公寓外立面幕墙工程设计计算书.docx
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1、 公寓及办公项目外立面幕墙工程设计计算书设计: 校对: 审核: 批准: 目录第1章 基本参数11.1 幕墙所在地区:11.2 地面粗糙度分类等级:11.3 抗震烈度:11.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值:11.5 作用效应组合:1第2章 塔楼玻璃幕墙1设计计算22.1 计算部位22.2 幕墙承受荷载计算22.3 幕墙立柱计算32.4 幕墙横梁计算72.5 幕墙玻璃的选用与校核112.6 连接件计算142.7 幕墙埋件计算(土建预埋)182.8 幕墙焊缝计算20第3章 塔楼玻璃幕墙2设计计算213.1 计算部位213.2 幕墙承受荷载计算213.3 幕墙立柱计算223.4 幕墙横梁计
2、算283.5 幕墙玻璃的选用与校核323.6 连接件计算353.7 幕墙埋件计算(土建预埋)393.8 幕墙焊缝计算41第4章 塔楼玻璃幕墙3设计计算434.1 计算部位434.2 幕墙承受荷载计算434.3 幕墙立柱计算444.4 幕墙横梁计算494.5 幕墙玻璃的选用与校核544.6 连接件计算574.7 幕墙埋件计算(土建预埋)614.8 幕墙焊缝计算63第5章 裙楼玻璃幕墙1设计计算645.1 计算部位645.2 幕墙承受荷载计算645.3 幕墙立柱计算655.4 幕墙横梁计算705.5 幕墙玻璃的选用与校核745.6 连接件计算775.7 幕墙埋件计算(土建预埋)815.8 幕墙焊缝
3、计算83第6章 裙楼玻璃幕墙2设计计算856.1 计算部位856.2 幕墙承受荷载计算856.3 幕墙立柱计算866.4 幕墙横梁计算906.5 幕墙玻璃的选用与校核946.6 连接件计算976.7 幕墙埋件计算(土建预埋)1016.8 幕墙焊缝计算103第7章 一层全玻璃幕墙设计计算1047.1 计算部位1047.2 幕墙承受荷载计算1047.3 全玻璃幕墙大面玻璃的计算1057.4 全玻璃幕墙玻璃肋及结构胶的校核107第8章 负一层全玻幕墙设计计算1098.1 计算部位1098.2 幕墙承受荷载计算1098.3 全玻璃幕墙大面玻璃的计算110第9章 屋面钢构设计计算1129.1 计算部位1
4、129.2 幕墙承受荷载计算1129.3 计算模型1139.4 荷载组合工况1149.5 结构计算1159.6 铰接柱脚计算1209.7 玻璃面板计算121第10章 石材挑檐设计计算12310.1 计算部位12310.2 幕墙承受荷载计算12410.3 幕墙横梁计算12410.4 背栓连接石材的选用与校核12910.5 计算模型13210.6 荷载组合工况13310.7 结构计算13410.8 埋件计算138第11章 雨篷1设计计算14111.1 计算部位14111.2 雨篷荷载计算14111.3 计算模型14311.4 结构计算14511.5 埋件计算14811.6 幕墙玻璃的选用与校核15
5、0第12章 雨篷2设计计算15412.1 计算部位15412.2 雨篷荷载计算15412.3 雨篷杆件计算15712.4 幕墙玻璃的选用与校核15812.5 雨篷埋件计算(土建预埋)161第1章 基本参数1.1 幕墙所在地区: 惠州地区;1.2 地面粗糙度分类等级: 幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 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B类地区考虑。1.3 抗震烈度:按照国家规范建筑
6、抗震设计规范(GB50011-2001)、中国地震动参数区划图(GB18306-2001)规定,惠州地区地震基本烈度为6度,地震动峰值加速度为0.05g,水平地震影响系数最大值为:max=0.04。1.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值: qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa); E:动力放大系数,取5.0; max:水平地震影响系数最大值,取0.04; Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N); A:幕墙构件的面积(mm2);1.5 作用效应组合:荷载和作用效应按下式进行组合: S=GSGk+wwSwk+E
7、ESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中: S:作用效应组合的设计值; SGk:重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值; Swk、SEk:分别为风荷载,地震作用作为可变荷载产生的效应标准值; G、w、E:各效应的分项系数; w、E:分别为风荷载,地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数,按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下:进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时: 重力荷载:G:1.2; 风 荷 载:w:1.4; 地震作用:E:1.3;进行挠度计算时; 重力荷载:G:1.0; 风 荷 载:w:1.0; 地震作用:可不做组合考虑;上式中,风荷载
8、的组合系数w为1.0; 地震作用的组合系数E为0.5;第2章 塔楼玻璃幕墙1设计计算2.1 计算部位DY-042.2 幕墙承受荷载计算2.2.1 风荷载标准值的计算方法: 幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算: wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版上式中: wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa); Z:计算点标高:84.9m; gz:瞬时风压的阵风系数; gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数,f为脉动系数对于B类地区,84.9m高度处瞬时风压的阵风系数: gz=0.89(1+2(0.5(Z/1
9、0)-0.16)=1.5221 z:风压高度变化系数;对于B类地区,84.9m高度处风压高度变化系数: z=1.000(Z/10)0.32=1.9827 s1:局部风压体型系数; w0:基本风压值(MPa),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,惠州地区取0.00055MPa;2.2.2 计算支撑结构时的风荷载标准值: 计算支撑结构时的构件从属面积: A=1.23.25=3.9m2 (10A1) LogA=0.591 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1.587 s1=1.587+0.2
10、=1.787 wk=gzzs1w0 =1.52211.98271.7870.00055 =0.002966MPa 2.2.3 计算面板材料时的风荷载标准值: 计算面板材料时的构件从属面积: A=1.2381.4=1.7332m2 (10A1) LogA=0.239 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1.714 s1=1.714+0.2 =1.914 wk=gzzs1w0 =1.52211.98271.9140.00055 =0.003177MPa 2.3 幕墙立柱计算基本参数: 1:计算点标高:84.9m; 2:力学模型:双跨梁; 3:立柱跨度:L=3250mm,短跨
11、长L1=1200mm,长跨长L2=2050mm; 4:立柱左分格宽:1163mm;立柱右分格宽:1238mm; 5:立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度):B=1200mm; 6:板块配置:中空玻璃6 +6 mm; 7:立柱材质:6063-T5; 8:安装方式:偏心受拉;本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算,受力模型如下:2.3.1 立柱型材选材计算:(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布): qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm); wk:风荷载标准值(MPa); B:幕墙立柱计算间距(mm); qwk=wkB =0.0029661200 =3.559N/mm qw:风荷载
12、线分布最大荷载集度设计值(N/mm); qw=1.4qwk =1.43.559 =4.983N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布): qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa); E:动力放大系数,取5.0; max:水平地震影响系数最大值,取0.04; Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N),(含面板和框架); A:幕墙平面面积(mm2); qEAk=EmaxG/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.040.0005 =0.0001MPa qEk:水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm); B:幕墙立柱计算间距(mm); qEk=qEAkB =0.00011
13、200 =0.12N/mm qE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm); qE=1.3qEk =1.30.12 =0.156N/mm(3)幕墙受荷载集度组合:用于强度计算时,采用Sw+0.5SE设计值组合: 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =4.983+0.50.156 =5.061N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值: 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =3.559N/mm(4)求支座反力R1及最大弯矩: 由双跨梁弯矩图可知,两支点0,2处弯矩为零,中支点弯矩最大为M1,而在均布荷载作用下,最大挠度在长跨内出现。 M1:中支座弯矩(Nmm); R1
14、:中支座反力(N); M1=-q(L13+L23)/8L =-5.061(12003+20503)/8/3250 =-2013329.062Nmm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2 =5.0611200/2-(-2013329.062/1200)+5.0612050/2-(-2013329.062/2050) =10884.011N2.3.2 确定材料的截面参数:(1)截面的型材惯性矩要求: k2=0 k1=4M1/(qL22) =42013329.062/(5.06120502) =0.379查建筑结构静力计算手册第二版表3-9附注说明: x0=A/4+2R1/3cos(
15、+240)其中: A=2+k1-k2=2.379 R=(A/4)2-k1/2)3/2=0.067 =1/3arccos(A3-12k1A-8(1-2k1-k2)/64R)=26.848 x0=A/4+2R1/3cos(+240) =2.379/4+20.0671/3cos(26.848+240) =0.55 =x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1727代入df,lim=qkL24/24EIxmin上式中: df,lim:按规范要求,立柱的挠度限值(mm); qk:风荷载线荷载集度标准值(N/mm); L2:长跨长度(mm); E:型材的弹性模量(MPa),对6
16、063-T5取70000MPa; Ixmin:材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4); L2/180=2050/180=11.389取:df,lim=11.389mm代入上式: Ixmin=qkL24/24Edf,lim =0.17273.55920504/24/70000/11.389 =567336.722mm4(2)截面的型材抵抗矩要求: Wnx:立柱净截面抵抗矩预选值(mm3); Mx:弯矩组合设计值即M1(Nmm); :塑性发展系数:取1.05; fa :型材抗弯强度设计值(MPa),对6063-T5取85.5; Wnx=Mx/fa =2013329.062/1.05/85.5 =2
17、2426.389mm32.3.3 选用立柱型材的截面特性: 型材的抗弯强度设计值:85.5MPa 型材的抗剪强度设计值:a=49.6MPa 型材弹性模量:E=70000MPa 绕X轴惯性矩:Ix=6056680mm4 绕Y轴惯性矩:Iy=1420470mm4 绕X轴净截面抵抗矩:Wnx1=72822mm3 绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=66682mm3 型材净截面面积:An=1897.9mm2 型材线密度:g=0.053141N/mm 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:t=6mm 型材受力面对中性轴的面积矩:Sx=47834mm3 塑性发展系数:=1.052.3.4 立柱的抗弯强度计算:(1
18、)立柱轴向拉力设计值: Nk:立柱轴向拉力标准值(N); qGAk:幕墙单位面积的自重标准值(MPa); A:立柱单元的面积(mm2); B:幕墙立柱计算间距(mm); L:立柱跨度(mm); Nk=qGAkA =qGAkBL =0.000512003250 =1950N N:立柱轴向拉力设计值(N); N=1.2Nk =1.21950 =2340N(2)抗弯强度校核:按双跨梁(受拉)立柱强度公式,应满足: N/An+Mx/Wnxfa 6.3.7JGJ102-2003上式中: N:立柱轴力设计值(N); Mx:立柱弯矩设计值(Nmm); An:立柱净截面面积(mm2); Wnx:在弯矩作用方向
19、的净截面抵抗矩(mm3); :塑性发展系数,取1.05; fa:型材的抗弯强度设计值,取85.5MPa;则: N/An+Mx/Wnx=2340/1897.9+2013329.062/1.05/66682 =29.988MPa85.5MPa立柱抗弯强度满足要求。2.3.5 立柱的挠度计算: df=qkL24/24EIx =0.17273.55920504/24/70000/6056680 =1.067mm 而df,lim=L2/180=2050/180=11.389mm所以,立柱挠度满足规范要求。2.3.6 立柱的抗剪计算:校核依据: maxa=49.6MPa (立柱的抗剪强度设计值)(1)求中
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