中空玻璃幕墙设计计算书.doc
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1、玻璃幕墙设计计算书基本参数:阳泉市抗震7度设防.设计依据:建筑结构荷载规范GB500092001;钢结构设计规范GBJ1788;玻璃幕墙工程技术规范JGJ1022003;金属与石材幕墙工程技术规范JGJ1332001;建筑幕墙JG303596;硅酮建筑密封胶GB/T1468393;建筑幕墙雨水渗透形性能检测方法GB/T15228;建筑幕墙空气渗透形性能检测方法GB/T15226;建筑幕墙风压变形性能检测方法GB/T15227;建筑结构抗震规范GBJ1189;建筑设计防火规范GBJ1687(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GB5005794;铝合金建筑型材GB
2、/T523793;.基本计算公式:. 场地类别划分:根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:A类指近海面、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;盂县天然气综合楼按B类地区计算风压。. 风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护结构,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=zzswo其中:Wk作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/)z瞬时风压的阵风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:z=K(1+2f)其
3、中K为地区粗糙度调整系数,f为脉动系数B类场地:z=0.89(1+2f)其中:f=0.5(Z/10)0.16C类场地:z=0.85(1+2f)其中:f=0.734(Z/10)0.22D类场地:z=0.80(1+2f)其中:f=1.2248(Z/10)0.3z风压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: B类场地:z=(Z/10)0.32 C类场地:z=0.616(Z/10)0.44D类场地:z=0.318(Z/10)0.60本工程属于B类地区,故z=0.616(Z/10)0.44 s风荷载体型系数 按建筑结构荷载规范GB50009-2001
4、取为:1.0 wo基本风压,按全国基本风压图,阳泉市取为0.400KN/.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5.0取定max水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定. 7度:max=0.08 太原设防烈度为7度,故取max=0.08GAK幕墙构件的自重(N/).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:GSG+wwSw+EESE+TTST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:qk=WK+0.6
5、qEAK水平荷载设计值:q=1.4Wk+0.61.3 qEAK一、风荷载计算1、标高为60.200处风荷载计算 .风荷载标准值计算:Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2)gz:60.200m高处阵风系数(按C类区计算);1=0.734(Z/10)-0.22=0.49gz=0.85(1+2f)=1.68z: 60.200m高处风压高度变化系数(按C类区计算):(GB500092001) z=0.616(Z/10)0.44=1.36 风荷载体型系数s=1.00Wk =gzzsWo =1.681.361.00.400 =0.94KN/m2.风荷载设计值:W:风荷载设计值:KN/rw: 风荷
6、载作用效应的分项系数:1.4 按建筑结构荷载规范GB500092001 3.2.5规定采用W= rwWk=1.40.92=1.31KN/二、玻璃的选用与校核玻璃的选用与校核: 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. mH: 该处玻璃幕墙分格高:1. mA: 该处玻璃板块面积: A=BH=1. 1. = 2. 玻璃厚度选取:Wk:风荷载标准值:0.92KN/A: 玻璃板块面积:1. K3:玻璃种类调整系数:1.500试算: C=WkA10/3/K3=0.9231.9410/3/1.500=3.97T=2(1+C)0.52=2(1+3.97)0.52=2.39m
7、m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/) (JGJ102-2003 5.2.1)BT-L 中空玻璃内侧玻璃厚度为:5.000()BT-w 中空玻璃外侧玻璃厚度为:6.000()GAk=25.6(BT-L+ BT-w)/1000=25.6(6.000+5.000)/1000=0.307KN/4. 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:0.160qEAK:垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(KN/)qEAK=5maxGAk=50.080.307=0.122
8、8KN/ (JGJ102-2003 5.2.4)rE: 地震作用分项系数:1.3qEA:垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(KN/)qEA= rEqEAK=1.30.1228=0.159KN/5. 玻璃的强度计算:校核依据:fg=84.000 (JGJ102-2003 5.3.1)q: 玻璃所受组合荷载:a: 玻璃短边边长:1. mb: 玻璃长边边长:1. mt: 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:0.092w:玻璃所受应力:采用Sw+0.6SE组合:q=W+0.6qEA=1.39+0.60.159=1.41KN/w=6qa21000/(1.2t)
9、2 (JGJ102-2003 5.4.1) =60.0921.411.3221000/(1.26.0)2 =26.16KN/ 26.16KN/fg=84.000玻璃的强度满足.6. 玻璃温度应力计算:校核依据:max=58.800N/mm (JGJ102-2003 5.3.1)在年温差变化下,玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生得挤压温度应力为:E: 玻璃的弹性模量:0.72105N/mm2:玻璃的线膨胀系数:1.0105 T:年温度变化差:64.9000CC: 玻璃边缘至边框距离,取5mmdc: 施工偏差,可取:3mm, 按5.4.3选用b: 玻璃长边边长:1.800m在年温差变化下,玻璃边缘与
10、边框间挤压在玻璃中产生的温度应力为:tl=EatT(2cdc)/b/1000 (JGJ102-2003 5.4.3) =0.72T72(253)/b =0.7264.90072(253)/1.800 =211.734KN/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.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 1022003表5.4.41得1.000 2:窗帘系数:按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 1022003表5.4.41得1.000 3:玻璃面积系数:按玻璃幕墙工程技术规范 J
11、GJ 1022003表5.4.43得1.074 4:边缘温度系数:按玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 1022003表5.4.44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10.000t1: 室内温度40.000Tc0: 室外侧玻璃中部温度(依据JGJ11397附录B计算);Tc1: 室内侧玻璃中部温度(依据JGJ11397附录B计算);A0: 室外侧玻璃总吸收率;A1: 室内侧玻璃总吸收率;0:室外侧玻璃的吸收率为0.1421:室内侧玻璃的吸收率为0.1420:室外侧玻璃的透过率为0.0751:室内侧玻璃的透过率为0.075
12、0:室外侧玻璃的反射率为0.7831:室内侧玻璃的反射率为0.783A0=01+01/(101)=0.164 (JGJ113-97 B.0.3-7)A1=10/(101)=0.028 (JGJ113-97 B.0.3-8)当中空玻璃空气层厚为:16mm时Tc0=I0(0.015A0+0.00625A1)+0.817t0+0.183t1 (JGJ113-97 B.0.3-5) =7.098Tc1=I0(0.00625A0+0.0225A1)+0.34t0+0.660t1 (JGJ113-97 B.0.3-6) =27.970因此,中空玻璃中部温度最大值为max(Tc0,Tc1)=27.970Ts
13、: 玻璃边缘部分温度(依据JGJ11397附录B计算):Ts=(0.65t0+0.35t1) (JGJ11397 B.0.4) = (0.65-10.000+0.3540.000) =7.500t: 玻璃中央部分与边缘部分温度差:t=TcTs=20.470玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:t2=0.74E1234(TcTs) (JGJ102-2003 5.4.4) =0.740.721051.010-51234t =4.685N/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(m2) Wk:风荷载标准值:0.93KN/m2t1: 中空
14、玻璃中较薄玻璃的厚度:6.0mmt2: 中空玻璃中较厚玻璃的厚度:6.0mm2:玻璃种类调整系数:0.660A: 计算校核处玻璃板块面积:1.89m2Azd=2(t2+t22/4)(1+(t1/t2)3)/Wk=20.1m2 (JGJ102-2003 6.2.7-2)A=1.89m2Azd=20.1 m2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:该处选用结构胶类型为: 硅酮结构胶1 . 按风荷载和自重效应,计算结构硅酮结构胶的宽度:(1) 风荷载作用下结构胶粘结宽度的计算:Cs1: 风荷载作用下结构胶粘结宽度(mm)W k: 风荷载标准值:0.93KN/m2 a :
15、矩形分格短边长度:1.320mf1: 结构胶的短期强度允许值:0.14N/mm2 按5.6.3条规定采用Cs1=Wka/2/0.14=0.931.32/2/0.14=8.77mm 取9mm(2) 自重效应胶缝宽度的计算:Cs2: 自重效应胶缝宽度(mm)B:幕墙分格宽:1.32mH:幕墙分格高:1.400m t:玻璃厚度:6.0mmf2:结构胶的长期强度允许值:0.007N/mm2 按5.6.3条规定采用Cs2=HB(Bt-1+Bt-w)25.6/(H+B)/2/7 (JGJ102-2003 5.6.4-2) =11.65mm 取12mm (3)结构硅酮密封胶的最大计算宽度:12mm 2 .
16、结构硅酮密封胶粘结按厚度的计算:(1) 温度变化效应胶缝厚度的计算:Ts3: 温度变化效应结构胶的粘结厚度:mm1:结构硅酮密封胶的温差变位承受能力:12.5%T:年温差:64.9Us: 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:a1=2.35105 玻璃线膨胀系数: a2=1105Us=bT(2.351)/100=1.40064.900(2.351)/100=1.226mmTs3= Us/1(2+1)0.5 (JGJ102-2003 5.6.5) =1.226/0.125(2+0.125)0.5 =2.35mm 地震作用下胶缝厚度的计算: Ts4:地震作用下结构胶
17、的粘结厚度:mm H: 幕墙分格高:1.400m 0: 幕墙层间变位设计变位角0.0077 : 胶缝变位折减系数0.700 2:结构硅酮密封胶的地震变位承受能力:100.0% Ts4=0H10002(2+2)0.5 =0.00771.4000.70010001.000(2+1.000)0.5 =5.63mm 3.胶缝推荐宽度为:12mm 4.胶缝推荐厚度为:6mm 5.胶缝强度验算胶缝选定宽度为:12mm胶缝选定厚度为:6mm短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力: Wk: 风荷载标准值:0.824KN/ a: 矩形分格短边长度:1.050m Cs: 结构胶粘结宽度:12.000mm 1= Wk
18、a0.5/Cs=0.8241.0500.5/12.000=0.036N/mm2短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力: H: 幕墙分格高:1.800m t : 玻璃厚度:6.0mm 2=12.8HBt/ Cs/(B+H)/1000=0.004N/mm2短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力: =(12+22)0.5=(0.0362+0.0042)0.5=0.036N/mm20.14N/mm2 结构胶强度可以满足要求.四、幕墙立柱计算:幕墙立柱计算:幕墙立柱按简支梁力学模型进行计算:1. 选料: 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
19、载作用效应的分项系数:1.4Wk: 风荷载标准值:0.93KN/m2B: 幕墙分格宽:139mqw=1.4WkB=1.40.931.39=1.8KN/m 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:1.8(KN/m)Hsjck:立柱设计跨度:3.600mMw= qwHsjck2/8=1.96KNmqEA:地震作用设计值(KN/m2): GAK:玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重:500N/m2垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用:qEAK: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用 (KN/m2)qEAK=5maxGAk=50.160500.000/
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