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幕墙结构计算书
目录
第一章、计算依据及说明 2
一、工程概况说明 2
二、设计依据 2
相关规范 2
基本计算公式 4
材料性能 7
第二章、明框玻璃幕墙结构计算 10
一、幕墙系统承受荷载计算 10
水平风荷载计算 10
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用计算: 10
二、中空玻璃面板计算 11
基本参数 11
玻璃面板的荷载分配 11
玻璃面板的强度及挠度校核 12
三、幕墙立柱计算(铝型材) 14
基本参数 14
立柱型材选材计算 14
确定材料的截面参数 15
选用立柱型材的截面特性 15
立柱的抗弯强度计算 16
立柱的抗剪计算 16
立柱的挠度计算 17
四、幕墙横梁计算(铝型材) 17
基本参数 17
横梁荷载计算 17
横梁的内力计算 19
初选横梁材料的截面参数 20
选用的横梁材料的截面特性 20
横梁的截面校核 21
五、连接件计算 22
基本参数 22
横梁与角码间连接 22
角码与立柱连接 23
立柱与主结构连接 23
立柱连接伸缩缝计算 24
幕墙转接件强度计算 25
六、幕墙埋件计算(后补锚栓) 25
荷载信息 25
群锚受拉内力计算 25
群锚受剪内力计算 26
锚栓钢材破坏受拉承载力计算 27
混凝土锥体破坏受拉承载力计算 27
混凝土劈裂破坏承载力验算 29
锚栓钢材破坏受剪承载力计算 29
混凝土边缘破坏受剪承载力计算 29
混凝土剪撬破坏受剪承载力计算 31
拉剪复合受力承载力计算 31
焊缝计算 31
七、幕墙紧固件计算 32
基本参数 32
玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 32
玻璃边缘到边框槽底间隙校核 32
东环街东沙村商业楼A区―幕墙结构计算书
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幕墙结构计算书
第一章、计算依据及说明
一、工程概况说明
工程名称:东环街东沙村商业楼A区
工程所在地:
工程所属建筑物地区类别:B类地形
工程所在地区抗震设防烈度:7度
工程所在地区地震设防分类:标准设防类
工程基本风压:²
工程基本雪压:0kN/m²
二、设计依据
相关规范
幕墙设计规范
序号
标准名称
标准编号
1
《铝合金结构设计规范》
GB50429-2007
2
《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-2003
3
《建筑幕墙》
GB/T21086-2007
4
《建筑幕墙工程技术规范》
DGJ08-56-2012
5
《小单元建筑幕墙》
JG/T216-2007
6
《金属与石材幕墙工程技术规范》
JGJ133-2001
7
《建筑玻璃应用技术规程》
JGJ113-2015
8
《坡屋面工程技术规范》
GB50693-2011
9
《建筑用玻璃与金属护栏》
JG/T342-2012
10
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》
CECS127-2001
11
《建筑玻璃点支承装置》
JG/T138-2010
12
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》
JG139-2017
13
《点挂外墙板装饰工程技术规程》
JGJ321-2014
14
《人造板材幕墙工程技术规范》
JGJ336-2016
建筑设计规范
序号
标准名称
标准编号
1
《钢结构设计标准》
GB50017-2017
2
《高层建筑混凝土结构技术规程》
JGJ3-2010
3
《地震震级的规定》
GB17740-2017
4
《工程抗震术语标准》
JGJ/T97-2011
5
《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ145-2013
6
《混凝土结构加固设计规范》
GB50367-2013
7
《混凝土结构设计规范》
GB50010-2010(2015版)
8
《混凝土用机械锚栓》
JG/T160-2017
9
《建筑防火封堵应用技术规程》
CECS154:2003
10
《建筑工程抗震设防分类标准》
GB50223-2008
11
《建筑结构荷载规范》
GB50009-2012
12
《建筑结构可靠性设计统一标准》
GB50068-2018
13
《建筑抗震设计规范》
GB50011-2010(2016版)
14
《建筑设计防火规范[2018版]》
GB50016-2014
15
《建筑物防雷设计规范》
GB50057-2010
16
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
GB50018-2002
17
《民用建筑设计统一标准》
GB50352-2019
18
《擦窗机》
GB19154-2017
19
《钢结构焊接规范》
GB50661-2011
20
《钢结构工程施工规范》
GB50755-2012
21
《建筑玻璃采光顶》
JG/T231-2018
铝材规范
序号
标准名称
标准编号
1
《铝合金建筑型材第1部分基材》
GB/-2017
2
《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化型材》
GB/-2017
3
《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》
GB/-2017
4
《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》
GB/-2017
5
《铝合金建筑型材第5部分***碳漆喷涂型材》
GB/-2017
6
《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》
GB/-2017
7
《建筑用隔热铝合金型材》
JG175-2011
8
《变形铝及铝合金化学成分》
GB/T3190-2008
9
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》
YS/T431-2009
10
《一般工业用铝及铝合金板、带材》
GB/~3-2012
11
《铝合金型材截面几何参数算法及计算机程序要求》
YS/T437-2018
12
《变形铝及铝合金牌号表示方法》
GB/T16474-2011
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玻璃规范
序号
标准名称
标准编号
1
《中空玻璃》
GB/T11944-2012
2
《平板玻璃》
GB11614-2009
3
《建筑用安全玻璃第1部分:防火玻璃》
-2009
4
《建筑用安全玻璃第2部分:钢化玻璃》
-2005
5
《建筑用安全玻璃第3部分:夹层玻璃》
-2009
6
《半钢化玻璃》
GB/T17841-2008
7
《热弯玻璃》
JC/T915-2003
8
《压花玻璃》
JC/T511-2002
9
《防弹玻璃》
GB17840-1999
10
《镀膜玻璃第1部分:阳光控制镀膜玻璃》
GB/-2013
11
《镀膜玻璃第2部分:低辐射镀膜玻璃》
GB/-2013
12
《建筑用安全玻璃第4部分:均质钢化玻璃》
-2009
13
《建筑门窗幕墙用钢化玻璃》
JG/T455-2014
金属板及石材规范
序号
标准名称
标准编号
1
《干挂饰面石材及其金属挂件》
JC/-2005(2012)
2
《建筑装饰用微晶玻璃》
JC/T872-2000
3
《建筑幕墙用瓷板》
JG/T217-2007
4
《建筑装饰用搪瓷钢板》
JG/T234-2008
5
《微晶玻璃陶瓷复合砖》
JC/T994-2006
6
《铝幕墙板第1部分:板基》
YS/-2014
7
《铝幕墙板第2部分:有机聚合物喷漆铝单板》
YS/-2012
8
《建筑幕墙用铝塑复合板》
GB/T17748-2016
9
《建筑幕墙用陶板》
JG/T324-2011
10
《建筑装饰用石材蜂窝复合板》
JG/T328-2011
11
《建筑幕墙用***碳铝单板制品》
JG/T331-2011
12
《纤维增强水泥外墙装饰挂板》
JC/T2085-2011
13
《建筑用泡沫铝板》
JG/T359-2012
14
《金属装饰保温板》
JG/T360-2012
15
《外墙保温用锚栓》
JG/T366-2012
16
《聚碳酸酯(PC)中空板》
JG/T116-2012
17
《聚碳酸酯(PC)实心板》
JG/T347-2012
18
《铝塑复合板用铝带》
YS/T432-2000
19
《天然板石》
GB/T18600-2009
20
《天然大理石荒料》
JC/T202-2011
21
《天然大理石建筑板材》
GB/T19766-2016
22
《天然花岗石荒料》
JC/T204-2011
23
《天然花岗石建筑板材》
GB/T18601-2009
24
《天然石材统一编号》
GB/T17670-2008
25
《天然石材术语》
GB/T13890-2008
钢材规范
序号
标准名称
标准编号
1
《建筑结构用冷弯矩形钢管》
JG/T178-2005
2
《建筑幕墙用钢索压管接头》
JG/T201-2007
3
《不锈钢冷轧钢板和钢带》
GB/T3280-2015
4
《不锈钢热轧钢板和钢带》
GB/T4237-2015
5
《不锈钢小直径无缝钢管》
GB/T3090-2000
6
《彩色涂层钢板及钢带》
GB/T12754-2019
7
《热强钢焊条》
GB/T5118-2012
8
《低合金高强度结构钢》
GB/T1591-2018
9
《耐候结构钢》
GB/T4171-2008
10
《高碳铬不锈钢丝》
YB/T096-2015
11
《合金结构钢》
GB/T3077-2015
12
《碳素结构钢》
GB/T700-2006
13
《冷拔异型钢管》
GB/T3094-2012
14
《非合金钢及细晶粒钢焊条》
GB/T5117-2012
15
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带》
GB/T3274-2017
16
《优质碳素结构钢》
GB/T699-2015
17
《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》
GB/T13912-2002
18
《不锈钢棒》
GB/T1220-2007
19
《不锈钢冷加工钢棒》
GB/T4226-2009
胶类及密封材料规范
序号
标准名称
标准编号
1
《丙烯酸酯建筑密封胶》
JC/T484-2006
2
《幕墙玻璃接缝用密封胶》
JC/T882-2001
3
《金属板用建筑密封胶》
JC/T884-2016
4
《丁基橡胶防水密封胶粘带》
JC/T942-2004
5
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》
JC887-2001
6
《工业用橡胶板》
GB/T5574-2008
7
《混凝土建筑接缝用密封胶》
JC/T881-2017
8
《建筑窗用弹性密封胶
JC/T485-2007
9
《建筑密封材料试验方法》
GB/~20-2002
10
《建筑用防霉密封胶》
JC/T885-2016
11
《建筑用硅***结构密封胶》
GB16776-2005
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12
《建筑用岩棉绝热制品》
GB/T19686-2015
13
《建筑铝合金型材用聚酰***隔热条》
JG/T174-2014
14
《建筑装饰用天然石材防护剂》
JC/T973-2005
15
《聚氨酯建筑密封胶》
JC/T482-2003
16
《聚硫建筑密封胶》
JC/T483-2006
17
《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》
GB/T11835-2016
18
《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试样)》
GB/T529-2008
19
《石材用建筑密封胶》
GB/T23261-2009
20
《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法》
GB/-2008
21
《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第2部分:便携式橡胶国际硬度计法》
GB/-2009
22
《中空玻璃用弹性密封胶》
GB/T29755-2013
23
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》
JC/T914-2014
24
《建筑表面用有机硅防水剂》
JC/T902-2002
25
《钢结构防火涂料》
GB14907-2018
五金件规范
序号
标准名称
标准编号
1
《封闭型沉头抽芯铆钉11级》
GB/-2004
2
《封闭型平圆头抽芯铆钉11级》
GB/-2004
3
《紧固件螺栓和螺钉通孔》
GB/T5277-1985
4
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》
GB/-2002
5
《紧固件机械性能不锈钢螺母》
GB/-2014
6
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》
GB/-2014
7
《紧固件机械性能抽芯铆钉》
GB/-2004
8
《紧固件机械性能螺母》
GB/-2015
9
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》
GB/-2010
10
《紧固件机械性能自攻螺钉》
GB/-2016
11
《紧固件术语盲铆钉》
GB/-2004
12
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》
GB/-1997
13
《十字槽盘头螺钉》
GB/T818-2016
14
《铜及铜合金铸件》
GB/T13819-2013
15
《地弹簧》
QB/T2697-2013
16
《锌合金压铸件》
GB/T13821-2009
17
《铝合金压铸件》
GB/T15114-2009
18
《铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量》
GB/T6414-2017
建筑节能规范
序号
标准名称
标准编号
1
《公共建筑节能设计标准》
GB50189-2015
2
《民用建筑热工设计规范》
GB50176-2016
3
《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》
JGJ26-2018
4
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》
JGJ134-2010
5
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》
JGJ75-2012
6
《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》
JGJ/T151-2008
7
《建筑玻璃应用技术规程》
JGJ113-2015
8
《玻璃幕墙光热性能》
GB/T18091-2015
9
《建筑节能工程施工质量验收规范》
GB50411-2007
10
《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》
GB/T2680-1994
11
《居住建筑节能检测标准》
JGJ/T132-2009
12
《公共建筑节能改造技术规范》
JGJ176-2009
13
《公共建筑节能检测标准》
JGJ/T177-2009
14
《既有居住建筑节能改造技术规程》
JGJ129-2012
15
《节能建筑评价标准》
GB/T50668-2011
16
《建筑幕墙工程技术规范》(上海)
DGJ08-56-2012
相关物理性能等级测试方法
序号
标准名称
标准编号
1
《玻璃幕墙工程质量检验标准》
JGJ/T139-2001
2
《玻璃幕墙光热性能》
GB/T18091-2015
3
《彩色涂层钢板及钢带试验方法》
GB/T13448-2006
4
《钢结构工程施工质量验收规范》
GB50205-2001
5
《混凝土结构工程施工质量验收规范》
GB50204-2015
6
《建筑防水材料老化试验方法》
GB/T18244-2000
7
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》
GB/T15227-2007
8
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》
GB/T18575-2017
9
建筑幕墙层间变形性能分级及检测方法
GB/T18250-2015
10
《建筑装饰装修工程质量验收标准》
GB50210-2018
11
《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》
GB/-2010
参考资料
《建筑结构静力计算手册》(第二版)
土建图纸:
基本计算公式
地形类别划分:
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类:
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—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。
风荷载计算:
幕墙属于薄壁外围护构件,根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)采用,垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,应按下述公式计算:
当计算主要承重结构时
(GB50009--1)
当计算围护结构时
(GB50009--2)
式中:
——垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(N/mm²);
——高度Z处的阵风系数;
根据不同地面粗糙度类别,按以下公式计算:
(GB50009-)
——峰值因子,按全国GB50009-;
——地面粗糙度指数,对应A、B、C、D地面粗糙度,、、;
——为10m高名义湍流度,对应A、B、C、D地面粗糙度,、、;
——风压高度变化系数,按GB50009-;
根据不同地面粗糙度类别,按以下公式计算:
A类:
B类:
C类:
D类:
本工程为B类地形:
——局部风压体型系数,按GB50009-,可按下列规定采用局部风压体型系数:
外表面
1);
2)檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件,取-;
3)。
内表面
1)封闭式建筑物,-;(-)
2)仅一面墙有主导洞口的建筑物:
—,取;
—,取;
—,取;
3)其它情况,应按开放式建筑物的取值;
注:1:主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比;
2:应取主导洞口对应位置的值;
计算非直接承受风荷载的维护构件风荷载时,按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012),局部体型系数可按构件的从属面积折减,折减系数按下列规定采用:
(1)当从属面积不大于1m²时,;
(2)当从属面积大于或等于25m²时,,,;
(3)当从属面积大于1m²小于25m²时,,即按下式计算局部体型系数:
——基本风压,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)(全国各城市的雪压和风压值表)给出的风压采用,²。
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地震作用计算:
式中:
——水平地震作用标准值
——动力放大系数,
——水平地震影响系数最大值,根据相应抗震设防烈度和场地地震动峰值加速度确定。
——幕墙构件单位面积自重(N/mm²)
GB50011--1水平地震影响系数最大值
地震影响
6度
7度
8度
9度
多遇地震
()
()
罕遇地震
()
()
注:。
同时,根据GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)及GB18306-2015《中国地震动参数区划图》的要求:
本工程场地类型为:Ⅱ类场地,场地地震动峰值加速度调整,按下式确定:
……GB18306-
——场地地震动峰值加速度调整系数,。
根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008规定:
,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。简称甲类。
,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。简称乙类。
,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。简称丙类。
,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。简称丁类。
作用效应组合:
一般规定,幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度:
,承载力应符合下式要求:
,承载力应符合下式要求:
式中:
——荷载效应按基本组合的设计值;
——地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值;
——构件强度设计值;
——结构构件重要性系数,;
——结构构件承载力抗震调整系数,;
:
——构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值;
——构件挠度限值;
,两个方向的挠度应分别符合的规定。
幕墙构件承载力极限状态设计时,其作用效应的组合应符合下列规定:
,应按下式进行:
,应按下式进行:
——作用效应组合的设计值;
——永久荷载效应标准值;
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——风荷载效应标准值;
——地震作用效应标准值;
——永久荷载分项系数;
——风荷载分项系数;
——地震作用分项系数;
——风荷载的组合值系数;
——地震作用的组合值系数;
进行幕墙构件的承载力设计时,作用分项系数,按下列规定取值:
①一般情况下,永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数、、、;(按现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018))
②当永久荷载的效应起控制作用时,;此时,参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应;
③当永久荷载的效应对构件有利时,。
可变作用的组合系数应按下列规定采用:
①一般情况下,,。
②对水平倒挂玻璃及框架,可不考虑地震作用效应的组合,(永久荷载的效应不起控制作用时)(永久荷载的效应起控制作用时)。
幕墙构件的挠度验算时,,且可不考虑作用效应的组合。
材料性能
材料力学性能,主要参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003。
1)。
(N/mm²)
种类
厚度(mm)
大面
侧面
普通玻璃
5
浮法玻璃
5~12
15~19
≥20
钢化玻璃
5~12
15~19
≥20
2)铝合金型材的强度设计值应参考《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,。
(N/mm²)
铝合金牌号
状态
壁厚(mm)
强度设计值fa
抗拉、抗压
抗剪
局部承压
6061
T4
不区分
90
55
T6
不区分
200
115
6063
T5
不区分
90
55
T6
不区分
150
85
6063A
T5
≤10
135
75
>10
125
70
T6
≤10
160
90
>10
150
80
3)部分单层铝合板强度设计值应参考《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001。。
(N/mm²)
牌号
试样状态
厚度(mm)
抗拉强度fta1
抗剪强度fva1
2A11
T42
~
>~
2A12
T42
~
>~
7A04
T62
~
>~
7A09
T62
~
>~
4)热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017-2017的规定采用,也可按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-。
(N/mm²)
东环街东沙村商业楼A区―幕墙结构计算书
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钢材牌号
厚度或直径d(mm)
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
16<d≤40
205
120
40<d≤60
200
115
Q345
d≤16
310
180
400
16<d≤35
295
170
35<d≤50
265
155
注:表中厚度是指计算点的钢材厚度;对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度。
5)冷弯薄壁型钢的钢材的强度设计值应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002的规定,。
(N/mm²)
钢材牌号
抗拉、抗压、抗弯fts
抗剪fvs
端面承压(磨平顶紧)fcs
Q235
205
120
310
Q345
300
175
400
6)螺栓连接的强度设计值可参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102--1。
-1螺栓连接的强度设计值(N/mm²)
类别
螺栓的性能等级、锚栓和构件钢材的牌号
普通螺栓
锚栓
高强度螺栓
C级螺栓