玻璃幕墙计算书

远东新村幼儿园办公楼玻璃幕墙设计计算书
一. 幕墙承受荷载计算
1. 风荷载标准值计算
W k=zzs W o
W k : 作用在幕墙上的风荷载标准值kN/m2
: 瞬时风压的阵风系数取2.25
z
: 风压高度变化系数取1.14
z
: 风荷载体型系数取1.5
s
W o : 基本风压, 当地取值为0.55kN/m2
W k=2.25X1.14X1.5X0.55=2.12kN/m2
2. 风荷载设计值
W=w W k=1.4x2.12=2.9kN/m2
W : 风荷载设计值
: 风荷载作用效应的分项系数值为1.4
w
3. 玻璃幕墙构件重力荷载标准值
G K=G AK BH=0.4x1.047x1.65=1.73kN
G K : 幕墙构件包括玻璃和铝框重力荷载标准值
G AK : 幕墙构件包括玻璃和铝框的平均自重0.4kN/m2
B : 幕墙分格宽1.047m
H : 幕墙分格高1.65m
4. 地震作用
1垂直于玻璃幕墙平面的水平地震作用:
q E=Emax G k/A
q E : 垂直于玻璃幕墙平面的水平地震作用kN/m2
: 动力放大系数取3.0
E
: 水平地震影响系数最大值为0.04
max
G k : 玻璃幕墙构件重量为0.74kN
A : 玻璃幕墙构件的面积m2
A=BH=1.65x1.047=1.72m2
q E=3x0.04x0.74/1.72=0.18kN/m2
2平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用:
p E=Emax G k
p E : 平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用kN
: 动力放大系数取3.0
E
: 水平地震影响系数最大值为0.04
max
G k : 玻璃幕墙构件重量为0.74kN/m
p E=3x0.04x0.74=0.088kN
二. 玻璃的计算
玻璃选用中空玻璃
1. 计算玻璃在垂直于玻璃平面的风荷载作用下的最大应力
=6eWa2/t2
w
: 风荷载作用下玻璃的最大应力N/mm2
w
W : 风荷载设计值为0.00135N/mm2
a : 玻璃短边边长1047mm
t : 玻璃厚度取10mm
e: 弯曲系数0.0775
=6x0.0775X0.00189X10472/102=13N/mm2
w
2. 计算玻璃在垂直于玻璃平面的地震作用下的最大应力
G AK=t/1000=25.67.2/1025=0.1798kN/m2
G AK : 玻璃自重
: 玻璃重力体积密度kN/m3
t : 玻璃厚度
q EA=EEmax G AK
q EA : 地震作用设计值
: 地震作用分项系数1.3
E
: 动力放大系数取3.0
E
: 水平地震影响系数最大值为0.04
max
q EA=1.3X3X0.040.1798=0.028kN/m2
=6q EA a2/t2
EA
: 地震作用下玻璃的最大应力N/mm2
EA
q EA : 地震作用设计值为0.000028N/mm2
a : 玻璃短边边长1047mm
t : 玻璃厚度10mm
: 弯曲系数0.0775
=6X0.0775X0.000028X10472/102=0.337N/mm2 EA
3. 计算在温度影响下, 玻璃边缘与边框之间的挤压应力
=ET-2c-d c/b
t1
: 在温度影响下玻璃的挤压应力
t1
c : 玻璃边缘与边框间和空隙取5mm
d c : 施工误差取3mm
b : 玻璃的长边尺寸1650mm
T : 玻璃幕墙年温度变化80度
: 玻璃的线膨胀系数0.00001
E : 玻璃的弹性模量72000N/mm2
=72000X0.00001X80-25-3/1500=-278.4N/mm2
t1
计算值为负, 挤压应力为零, 满足要求
4. 计算玻璃中央与边缘温度差产生的温差应力
=0.74E1234T c-T s
t2
: 温差应力
t2
: 玻璃的线膨胀系数0.00001
E : 玻璃的弹性模量72000N/mm2
: 阴影系数取1.6 (邻边)
1
: 窗帘系数取1.3
2
: 玻璃面积系数取1.04
3
: 嵌缝材料系数取0.38
4
T c : 玻璃中央温度取50度
T s : 玻璃边缘温度取35度
=0.74720000.000011.61.31.040.38
t1
50-35=6.57N/mm2
=tt2=1.26.57=7.884N/mm2<19.5N/mm2满足要求
t
: 温度作用分项系数1.2
t
5. 计算组合应力
=w+0.6EA=20.1+0.60.264=20.2584N/mm2
<f g=28N/mm2
玻璃强度满足!
三. 横梁的设计计算
1. 横梁基本参数
横梁采用120 型系列配套型材面积:830mm2
X向惯性矩:658300mm4 X向截面抵抗矩:18300mm3
Y向惯性矩:658300mm4Y向截面抵抗矩:18300mm3
2. 计算横梁由于风荷载作用产生的弯矩及变形
q w=HW k=1.6X1.35=2.16kN/m
q w : 风荷载线密度标准值
H : 幕墙分格高
W k : 幕墙承受风荷载标准值
M yw=q w B2/8=2.16X1.1592/8=0.36kN.m
M yw : 横梁由于风荷载作用产生的弯矩标准值
B : 幕墙分格宽
=5q w B4/384/E/I y=5x2.16x1.159x4/384
w
/70000/658300=2.83mm
: 横梁由于风荷载作用产生的变形
w
q w : 风荷载线密度标准值
B : 幕墙分格宽
E : 铝合金的弹性模量
I y : 横梁绕竖向轴惯性矩
3. 计算横梁由于重力荷载作用产生的弯矩及变形
G b=HG bk=1.6X0.4=0.64kN/m
G b : 横梁承受重力荷载线密度标准值
H : 幕墙分格高
G bk : 幕墙构件不包括立柱平均自重0.4kN/m2
M xG=G b B2/8=0.64x1.652/8=0.11kN.m
M xG : 横梁由于重力荷载作用产生的弯矩标准值
B : 幕墙分格宽
=5G b B4/384/E/I y=5x0.64X1047x4/384
G
/70000/658300=0.1871mm
: 横梁由于重力荷载作用产生的变形
G
G b : 横梁承受重力荷载线密度标准值
B : 幕墙分格宽
E : 铝合金的弹性模量
I x : 横梁绕水平轴惯性矩
4. 计算横梁由于地震作用产生的弯矩及变形
q e=Emax G b=30.040.6=0.072kN/m
q e : 地震作用线密度标准值
: 动力放大系数取3.0
E
: 水平地震影响系数最大值为0.04
max
G b : 横梁承受重力荷载线密度标准值
M ye=q e B2/8=0.0721.1592/8=0.0095kN.m
M ye : 横梁由于地震作用产生的弯矩标准值
B : 幕墙分格宽
=5q e B4/384/E/I y=50.07210254/384
e
/70000/658300=0.0225mm
: 横梁由于地震作用产生的变形
e
q e : 地震作用线密度标准值
B : 幕墙分格宽
E : 铝合金的弹性模量
I y : 横梁绕竖向轴惯性矩
5. 荷载效应组合
M x=G M xG=1.20.0788=0.09456kN.m
M x : 横梁绕X轴的弯矩设计值
: 重力荷载作用效应的分项系数1.2
G
M xG : 横梁由于重力荷载作用产生的弯矩标准值M y=ww M yw+ee M ye=11.40.49
+0.61.30.0095=0.6934kN.m
M y : 横梁绕Y轴的弯矩设计值
: 风荷载作用效应的组合系数1.0
w
: 风荷载作用效应的分项系数1.4
w
M yw : 横梁由于风荷载作用产生的弯矩标准值
: 地震作用效应的组合系数0.6
e
: 地震作用效应的分项系数1.3
e
M ye : 横梁由于地震作用产生的弯矩标准值
=G=0.1871mm
y
: 横梁竖向最大挠度
y
: 横梁由于重力荷载作用产生的变形
G
=ww+ee=11.165+0.60.0225=1.1785mm
x
: 横梁水平最大挠度
x
: 风荷载作用效应的组合系数1.0
w
: 横梁由于风荷载作用产生的变形
w
: 地震作用效应的组合系数0.6
e
: 横梁由于地震作用产生的变形
e
6. 横梁强度和刚度的验算
=M x//W x+M y//W y=658300/1.05/18300
+658300/1.05/18300=68.52N/mm2
: 横梁产生最大应力
: 塑性发展系数取1.05
M x : 横梁绕X轴的弯矩设计值
W x : 横梁绕X轴的截面抵抗矩
M y : 横梁绕Y轴的弯矩设计值
W y : 横梁绕Y轴的截面抵抗矩
<f a=84.2N/mm2
横梁强度满足要求
=x2+y20.5=1.1651.165+0.18710.18710.5=1.18mm
: 横梁最大挠度
: 横梁水平最大挠度
x
: 横梁竖向最大挠度
y
<B/180=5.69mm且<20mm
横梁刚度满足要求
四. 立柱的设计计算
1. 立柱基本参数
立柱采用120 系列面积:1800mm2
惯性矩:5850000mm4 截面抵抗矩:73000mm3
2. 计算立柱由于风荷载作用产生的弯矩及变形
q w=BW k=1.159x1.35=1.56kN/m
q w : 风荷载线密度标准值
B : 幕墙分格宽
W k : 幕墙承受风荷载标准值
M w=q w L2/8=1.56x3.72/8=2.67kN.m
M w : 立柱由于风荷载作用产生的弯矩标准值
L : 立柱计算长度
=5q w L4/384/E/I=5x1.56x37004/384
w
/70000/5850000=0.93mm
: 立柱由于风荷载作用产生的变形
w
q w : 风荷载线密度标准值
L : 立柱计算长度
E : 铝合金的弹性模量
I : 立柱惯性矩
3. 计算立柱由于重力荷载作用产生的拉力
G a=BG ak=1.159x0.4=0.46kN/m
G a : 立柱承受重力荷载线密度标准值
B : 幕墙分格宽
G ak : 幕墙构件平均自重0.4kN/m2
N G=G a L=0.46x3.7=1.7kN
N G : 立柱由于重力荷载作用产生的拉力标准值
L : 立柱计算长度
4. 计算立柱由于地震作用产生的弯矩及变形
q e=Emax G a=3x0.04x0.46=0.0552kN/m
q e : 地震作用线密度标准值
: 动力放大系数取3.0
E
: 水平地震影响系数最大值为0.04
max
G a : 立柱承受重力荷载线密度标准值
M e=q e L2/8=0.0552x3.72/8=0.0945kN.m
M e : 立柱由于地震作用产生的弯矩标准值
L : 立柱计算长度
=5q e L4/384/E/I=5x0.0552x37004/384
e
/70000/5850000=0.33mm
: 立柱由于地震作用产生的变形
e
q e : 地震作用线密度标准值
L : 立柱计算长度
E : 铝合金的弹性模量
I : 立柱惯性矩
5. 荷载效应组合
N=G N G=1.21.517=1.82kN
N : 立柱拉力设计值
: 重力荷载作用效应的分项系数1.2
G
N G : 立柱由于重力荷载作用产生的拉力标准值
M=ww M w+ee M e=11.44.369
+0.61.30.0842=6.182kN.m
M : 立柱弯矩设计值
: 风荷载作用效应的组合系数1.0
w
: 风荷载作用效应的分项系数1.4
w
M w : 立柱由于风荷载作用产生的弯矩标准值
: 地震作用效应的组合系数0.6
e
: 地震作用效应的分项系数1.3
e
M e : 立柱由于地震作用产生的弯矩标准值
=ww+ee=115.216+0.60.293=15.392mm
: 立柱的最大挠度
: 风荷载作用效应的组合系数1.0
w
: 立柱由于风荷载作用产生的变形
w
: 地震作用效应的组合系数0.6
e
: 立柱由于地震作用产生的变形
e
6. 立柱强度和刚度的验算
=N/A+M//W=1820/1800+5850000/1.05/73000=77.33N/mm2
: 立柱产生最大应力
: 塑性发展系数取1.05
N : 立柱拉力设计值
A : 立柱的净截面面积
M : 立柱弯矩设计值
W : 立柱截面抵抗矩
<f a=84.2N/mm2
立柱强度满足要求
=15.392<L/180=20.56mm且<20mm
立柱刚度满足要求
五. 结构硅酮密封胶的计算
1. 计算胶缝的宽度
1风荷载作用下计算胶缝的宽度
c s=W k a/2000/f1
c s : 结构硅酮密封胶粘结宽度mm
W k : 风荷载标准值为1.924kN/m2
a : 玻璃的短边长度为1159mm
f1 : 胶的短期强度允许值为0.14N/mm2
c s=1.924X1159/2000/0.14=7.968mm
2玻璃自重作用下计算胶缝的宽度
c s=q Gk ab/2000/a+b/f2
c s : 结构硅酮密封胶粘结宽度mm
q Gk : 玻璃单位面积重量为0.1798kN/m2
a,b : 玻璃的短边和长边长度分别为1600mm,1159mm
f2 : 胶的长期强度允许值为0.007N/mm2
c s=0.179X8900X1600/2000/1025+1500/0.007=7.82mm 取结构硅酮密封胶粘结宽度12mm
3. 计算结构硅酮密封胶粘结厚度
t s>s/2+0.5
t s : 结构硅酮密封胶粘结厚度mm
: 结构硅酮密封胶的变形承受能力取12.5%
: 幕墙玻璃的相对位移量取3mm
s
t s>3/0.1252+0.1250.5=5.82mm
结构硅酮密封胶粘结厚度取6mm
曲阜远东装饰有限公司2007年7月14日。