湖北建设大厦外墙装饰设计计算书.doc
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1、湖北建设大厦外墙装饰设计计算书基本参数: 武汉地区 抗震8度设防 .设计依据: 建筑结构荷载规范 GBJ9-87 钢结构设计规范 GBJ17-88 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-96 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001 建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-97 建筑幕墙 JG3035-96 建筑结构静力计算手册 (第二版) 建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94 铝及铝合金阳极氧化,阳极氧化膜的总规范 GB8013 铝及铝合金加工产品的化学成份 GB/T3190 碳素结构钢 GB700-88 硅酮建筑密封胶 GB/T14683-93 建筑幕墙风压变形性能检测方法
2、GB/T15227 建筑幕墙雨水渗漏形性能检测方法 GB/T15228 建筑幕墙空气渗透形性能检测方法 GB/T15226 建筑结构抗震规范 GBJ11-89 建筑设计防火规范 GBJ16-87(修订本) 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 建筑物防雷设计规范 GB50057-94 铝合金建筑型材 GB/T5237-93 民用建筑隔声设计规范 GBJ118-88 民用建筑热工设计规范 GB50176-93 采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19-87 优质碳素结构钢技术条件 GB699-88 低合金高强度结构钢 GB1579 不锈钢棒 GB1220 不锈钢冷加工钢棒 GB4226 聚硫建
3、筑密封胶 JC483-92 铝及铝合金板材 GB3380-97 不锈钢冷轧钢板 GB3280-92 不锈钢热轧钢板 GB4237-92 建筑幕墙窗用弹性密封剂 JC485-92.设计参数取值1、玻璃的强度设计值fg(N/mm2) :类型厚度强度设计值fg大面上的强度边缘强度普通玻璃528.019.5浮法玻璃51228.019.5151920.014.0钢化玻璃51284.058.8151959.041.3夾丝玻璃61021.014.7 2、材料的弹性模量E(N/mm2) :材 料E玻 璃0.72105铝 合 金0.7105钢2.11053、 材料的线膨胀系数a:材 料a混 凝 土1.010-5
4、钢 材1.210-5铝 合 金2.3510-5玻 璃1.010-5砖 混0.510-54、 钢材的分组及强度设计值: 3号钢钢材分组尺寸(mm)级 别圆钢.方钢和扁钢直径或厚度角钢.工字钢和槽钢的厚度钢板的厚度第一组401520第二组40-10015-2020-40第三组2040-503号钢材的强度设计值(N/mm2)钢 材抗 拉. 抗 压. 抗 剪f抗 剪 fv端面承压(刨平顶紧)foe钢号组 别厚度或直径3#钢第一组215125320第二组200115320第三组1901103205、 联结强度的取值:焊缝的强度设计值(N/mm2)焊接方法和焊条型号构材钢材对 接 焊 缝角焊缝钢号组别厚度
5、或直径(mm)抗压fcw焊缝质量为下列级别抗拉和抗弯ffw抗剪fvw抗拉.抗压和抗剪ftw一.二级三级自动.半自动焊和E43XX型焊条手工焊3号钢121521518512516022002001701151603190190160110160 螺栓的联结强度(N/mm2)普 通 螺 栓承压型市强螺栓C级B级A级8.8级10.9级抗拉fvh170170170抗剪fvh130170170抗剪fvh250310联结螺栓有效面积采用表(mm2)螺栓规格M14M16M18M20M22M24M27有效面积115.4156.7192.5244.8303.4352.5459.5.基本计算公式: 1.场地类别划
6、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中小城镇和大城市郊区; C类指有密集建筑群的大城市市区; 湖北建设大厦按C类地区计算风压2.风荷载计算: 风荷载计算公式: Wk=zzsW0 其中: Wk-作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) z-瞬时风压的阵风系数取为 2.25 z-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GBJ9-87取定, 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=1.379(Z/10)0.24 B类场地: z=(Z/10)0.32 C类场地: z=0.713(Z/10)0.40
7、 本工程属于C类地区,故z=0.713(Z/10)0.40 s-风荷载体型系数,按 1.5 取用 W0-基本风压,按全国基本风压图,武汉地区取为0.300KN/m2, 考虑结构重要性,按50年一遇的最大风力考虑,乘1.1系数3.地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 3.0 取定 max-水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 6度: max=0.04 7度: max=0.08 8度: max=0.16 9度: max=0.32 武汉设防烈度为8度,故取max=0.160 GAK-幕墙构件的自重(N/m2)4.荷载组合: 水平
8、荷载标准值: qk=Wk+0.6qEAk 水平荷载设计值: q=1.4Wk+0.61.3qEAk 荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用: A、承载力计算时: 重力荷载: 1.2 风荷载: 1.4 地震作用: 1.3 B、挠度和变形计算时: 重力荷载: 1.0 风荷载: 1.0 地震作用:1.0 荷载和作用效应组合的组合系数,按以下规定采用: 第一个可变荷载按1.0取用 第二个可变荷载按0.6取用.全隐框幕墙设计计算本计算选择两处进行。第1处:屋顶单层隐框玻璃幕墙,计算标高110米,最大分格为1375mm1500mm;第2处:塔身中空隐框玻璃幕墙,计算标高98米,最大分格为1100mm1
9、200mm一、风荷载计算 1、标高为110.000处风荷载计算(1). 风荷载标准值计算: Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) z: 110.000m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GBJ9-87 6.2.1) z=0.713(Z/10)0.40=1.861 Wk=zzs1.1W0 (JGJ102-96 5.2.2) =2.251.8611.51.10.300 =2.072 kN/m2(2). 风荷载设计值: W: 风荷载设计值: kN/m2 rw: 风荷载作用效应的分项系数:1.4 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-96 5.1.6条规定采用 W=rwWk=1.4
10、2.072=2.901kN/m22、标高为98.000处风荷载计算(1). 风荷载标准值计算: Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) z: 98.000m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GBJ9-87 6.2.1) z=0.713(Z/10)0.40=1.777 Wk=zzs1.1W0 (JGJ102-96 5.2.2) =2.251.7771.51.10.300 =1.979 kN/m2(2). 风荷载设计值: W: 风荷载设计值: kN/m2 rw: 风荷载作用效应的分项系数:1.4 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-96 5.1.6条规定采用 W=rwWk=1.
11、41.979=2.770kN/m2二、玻璃的选用与校核 玻璃的选用与校核:(第1处) 本处选用玻璃种类为: 钢化玻璃1. 玻璃面积: B: 该处玻璃幕墙分格宽: 1.375m H: 该处玻璃幕墙分格高: 1.500m A: 该处玻璃板块面积: A=BH =1.3751.500=2.063m22. 玻璃厚度选取: Wk: 风荷载标准值: 2.901kN/m2 A: 玻璃板块面积: 2.063m2 K3: 玻璃种类调整系数: 3.000 试算: C=WkA10/3/K3 =1.9792.06310/3/3.000 =4.534 T=2(1+C)0.5-2 =2(1+4.534)0.5-2 =2.7
12、05mm玻璃选取厚度为: 6.0mm3. 该处玻璃板块自重: GAK: 玻璃板块平均自重(不包括铝框): t: 玻璃板块厚度: 6.0mm 玻璃的体积密度为: 25.6(KN/M3) (JGJ102-96 5.2.1) GAK=25.6t/1000 =25.66.0/1000=0.154kN/m24. 该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用: max: 水平地震影响系数最大值: 0.160 qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m2) qEAk=3maxGAK (JGJ102-96 5.2.4) =30.1600.154 =0.074kN/m2 rE: 地震作用分项系数: 1.3
13、qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m2) qEA=rEqEAk =1.3qEAK =1.30.074=0.096kN/m25. 玻璃的强度计算: 校核依据: g=84.000 (JGJ102-96 5.3.1) q: 玻璃所受组合荷载: a: 玻璃短边边长: 1.375m b: 玻璃长边边长: 1.500m t: 玻璃厚度: 6.0mm : 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比a/b查 表5.4.1得: 0.052 w: 玻璃所受应力: 采用SW+0.6SE组合: q=W+0.6qEA =2.901+0.60.096 =2.959kN/m2 w=6qa21000/t2 (JG
14、J102-96 5.4.1) =60.0522.9591.37521000/6.02 =48.383N/mm2 48.383N/mm2g=84.000N/mm2 玻璃的强度满足6. 玻璃温度应力计算: 校核依据: max=58.800N/mm2 (JGJ102-96 5.3.1)(1)在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的 挤压温度应力为: E: 玻璃的弹性模量:0.72105N/mm2 t: 玻璃的线膨胀系数: 1.010-5 : 年温度变化差: 57.500 c: 玻璃边缘至边框距离, 取 5mm dc: 施工偏差, 可取:3mm ,按5.4.3选用 b: 玻璃长边边长:1.
15、500m 在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的 温度应力为: t1=E(at-(2c-dc)/b/1000) (JGJ102-96 5.4.3) =0.72-72(25-3)/b =0.7257.500-72(25-3)/1.500 =-294.600N/mm2 计算值为负,挤压应力取为零. 0.000N/mm258.800N/mm2 玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求(2)玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力: 1: 阴影系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96表5.4.4-1得1.000 2: 窗帘系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96表5.4
16、.4-2得1.000 3: 玻璃面积系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96表5.4.4-3得1.070 4: 边缘温度系数: 按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-96表5.4.4-4得0.400 a: 玻璃线胀系数: 1.010-5 I0: 日照量:3027.600(KJ/M2h) t0: 室外温度-10.000 t1: 室内温度40.000 c: 单片玻璃中心温度(依据JGJ113-97 附录B计算): 0: 玻璃的吸收率:0.142 c=0.012I00+0.65t0+0.35t1 (JGJ113-97 B.0.1) =0.0123027.6000.142+0.65-10
17、.000+0.3540.000 =12.659 s: 玻璃边缘部分温度(依据JGJ113-97 附录B计算): s=(0.65t0+0.35t1) (JGJ113-97 B.0.4) =(0.65-10.000+0.3540.000) =7.500 t: 玻璃中央部分与边缘部分温度差: t=c-s =5.159 玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力: t2=0.74Ea1234(c-s) (JGJ102-96 5.4.4) =0.740.721051.010-51234t =1.176N/mm2 玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求7. 玻璃最大面积校核: Azd: 玻璃的允许最大面积
18、(m2) Wk: 风荷载标准值: 2.072kN/m2 t: 玻璃厚度: 6.0mm 1: 玻璃种类调整系数: 3.000 A: 计算校核处玻璃板块面积: 2.063m2 Azd=0.31(t+t2/4)/Wk (JGJ102-96 6.2.7-1) =0.33.000(6.0+6.02/4)/2.072 =6.515m2 A=2.063m2Azd=6.515m2 可以满足使用要求三、幕墙玻璃板块结构胶计算: 幕墙玻璃板块结构胶计算: (第1处) 该处选用结构胶类型为: DC9831. 按风荷载和自重效应, 计算结构硅酮密封胶的宽度:(1)风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算: Cs1: 风载荷作
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