玻幕计算书.doc

吉林**办公楼
全隐框玻璃幕墙
设计计算书

设计：
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福州***装饰工程有限公司
二〇〇七年六月二十七日

目录

1 计算引用的规范、标准及资料 1
1.1 幕墙设计规范： 1
1.2 建筑设计规范： 1
1.3 铝材规范： 2
1.4 金属板及石材规范： 2
1.5 玻璃规范： 3
1.6 钢材规范： 3
1.7 胶类及密封材料规范： 4
1.8 门窗及五金件规范： 4
1.9 相关物理性能级测试方法： 5
1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版) 6
1.11 土建图纸： 6
2 基本参数 6
2.1 幕墙所在地区： 6
2.2 地面粗糙度分类等级： 6
2.3 抗震烈度： 6
3 幕墙承受荷载计算 6
3.1 风荷载标准值的计算方法： 6
3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值： 7
3.3 计算面板材料时的风荷载标准值： 8
3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： 8
3.5 作用效应组合： 8
4 幕墙立柱计算 9
4.1 立柱型材选材计算： 9
4.2 确定材料的截面参数： 10
4.3 选用立柱型材的截面特性： 11
4.4 立柱的抗弯强度计算： 11
4.5 立柱的挠度计算： 12
4.6 立柱的抗剪计算： 12
5 幕墙横梁计算 13
5.1 横梁型材选材计算： 14
5.2 确定材料的截面参数： 15
5.3 选用横梁型材的截面特性： 16
5.4 幕墙横梁的抗弯强度计算： 17
5.5 横梁的挠度计算： 17
5.6 横梁的抗剪计算：(三角荷载作用下) 17
6 幕墙玻璃的选用与校核 19
6.1 玻璃板块荷载计算： 19
6.2 玻璃的强度计算： 20
6.3 玻璃最大挠度校核： 22
7 连接件计算 22
7.1 横梁与角码间连接： 23
7.2 角码与立柱连接： 24
7.3 立柱与主结构连接： 25
8 幕墙埋件计算(后锚固结构) 27
8.1 荷载值计算： 27
8.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算： 28
8.3 群锚受剪内力计算： 28
8.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算： 29
8.5 混凝土锥体受拉破坏承载力计算： 29
8.6 混凝土劈裂破坏承载力计算： 31
8.7 锚栓钢材受剪破坏承载力计算： 33
8.8 混凝土楔形体受剪破坏承载力计算： 33
8.9 混凝土剪撬破坏承载能力计算： 35
8.10 拉剪复合受力承载力计算： 35
9 幕墙焊缝计算 35
9.1 受力分析： 35
9.2 焊缝特性参数计算： 36
9.3 焊缝校核计算： 36
10 隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算 37
10.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算： 37
10.2 结构硅酮密封胶粘接厚度的计算： 38
10.3 结构胶设计总结： 38
10.4 立柱连接伸缩缝计算： 38
10.5 耐侯胶胶缝计算： 39
11 幕墙板块压板计算 39
11.1 压板的弯矩设计值计算： 39
11.2 压板的应力计算： 40
11.3 螺栓抗拉强度验算： 40
12 附录 常用材料的力学及其它物理性能 41

全隐框玻璃幕墙设计计算书
1 计算引用的规范、标准及资料
1.1 幕墙设计规范：
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》 CECS127-2001
《点支式玻璃幕墙支承装置》 JC139-2001
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》 JC138-2001
《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2003
《建筑瓷板装饰工程技术规范》 CECS101：98
《建筑幕墙》 JG3035-2003
《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-2001
《全玻璃幕墙工程技术规程》 DBJ/CT014-2001
1.2 建筑设计规范：
《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
《地震震级的规定》 GB/T17740-1999
《防静电工程技术规范》 DGJ08-83-2000
《钢结构防火涂料》 GB14907-2002
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2002
《高层民用钢结构技术规程》 JGJ99-98
《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-2001
《高处作业吊蓝》 GB19155-2003
《工程抗震术语标准》 JGJ/T97-95
《工程网络计划技术规程》 JGJ/T121-99
《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005
《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2004
《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》 JG160-2004
《既有居住建筑节能改造技术规程》 JGJ129-2000
《建筑表面用有机硅防水剂》 JC/T902-2002
《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-2001
《建筑防火封堵应用技术规程》 CECS154：2003
《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002
《建筑隔声评价标准》 GB/T50121-2005
《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2004
《建筑工程预应力施工规程》 CECS180：2005
《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 2006年版

《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001
《建筑抗震设防分类标准》 GB50223-2004
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001
《建筑设计防火规范》 GBJ16-87（2001年版）
《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2000
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》 GB50018-2002
《民用建筑隔声设计规范》 GBJ118-88
《民用建筑热工设计规范》 GB50176-93
《民用建筑设计通则》 GB50352-2005
《膜结构技术规程》 CECS158：2004
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 JGJ134-2001
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》 JGJ75-2003
《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002
《中国地震动参数区划图》 GB18306-2001
《中国地震烈度表》 GB/T17742-1999
1.3 铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》 GB/T3190-1996
《建筑用隔热铝型材-穿条式》 JG/T175-2005
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》 JC133-2000
《铝合金建筑型材第1部分基材》 GB5237.1-2004
《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》 GB5237.2-2004
《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》 GB5237.3-2004
《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》 GB5237.4-2004
《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》 GB5237.5-2004
《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》 GB5237.6-2004
《铝合金建筑型材》 GB/T5237-2004
《铝及铝合金彩色喷涂层》 YS/T431-2000
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》 YS/T431-2000
《铝及铝合金轧制板材》 GB/T3880-1997
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》 YS/T437-2000
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》 YS/T459-2003
1.4 金属板及石材规范：
《干挂饰面石材及其金属挂件》 JC830.1、2-2005
《建筑装饰用微晶玻璃》 JC/T872-2000
《铝幕墙板板基》 YS/T429.1-2000
《铝幕墙板氟碳喷漆铝单板》 YS/T429.2-2000
《铝幕墙板》 YS/T429-2001
《铝塑复合板》 GB/T17748-1999
《铝塑复合板用铝带》 YS/T432-2000
《天然板石》 GB/T18600-2001
《天然大理石荒料》 JC/T202-2001
《天然大理石建筑板材》 GB/T19766-2005
《天然花岗石荒料》 JC/T204-2001

《天然花岗石建筑板材》 GB/T18601-2001
《天然石材统一编号》 GB/T17670-1999
《天然饰面石材术语》 GB/T13890-92
1.5 玻璃规范：
《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》 GB/T18915.2-2002
《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》 GB/T18915.1-2002
《防弹玻璃》 GB17840-1999
《防火玻璃》 GB15763-1995
《浮法玻璃》 GB11614-1999
《钢化玻璃》 GB/T9963-1998
《夹层玻璃》 GB9962-1999
《建筑用安全玻璃第2部分钢化玻璃》 GB15763.2-2005
《建筑用安全玻璃防火玻璃》 GB15763.1-2001
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB17841-1999
《普通平板玻璃》 GB4871-1995
《热反射玻璃》 JC693-1998
《热弯玻璃》 JC/T915-2003
《压花玻璃》 JC/T511-2002
《中空玻璃》 GB/T11944-2002
《着色玻璃》 GB/T18701-2002
1.6 钢材规范：
《不锈钢棒》 GB/T1220-1992
《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》 GB/T4239-1991
《不锈钢冷加工钢棒》 GB/T4226-1984
《不锈钢冷扎钢板》 GB/T3280-1992
《不锈钢热扎钢板》 GB/T4237-1992
《不锈钢热扎钢带》 GB/T5090-1985
《不锈钢丝》 GB/T4240-93
《不锈钢丝绳》 GB9944-88
《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-2000
《擦窗机》 GB19154-2003
《彩色涂层钢板和钢带》 GB/T12754-2006
《低合金钢焊条》 GB/T5118-1995
《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-1994
《钢丝绳铝合金压制接头》 GB6946-1993
《高耐候结构钢》 GB/T4171-2000
《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997
《焊接结构用耐候钢》 GB/T4172-2000
《合金结构钢》 GB/T3077-1999
《结构用无缝钢管》 JBJ102
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-1992
《冷拔异形钢管》 GB/T3094-2000
《碳钢焊条》 GB/T5117-1995

《碳素结构钢》 GB/T700-1988
《碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》 GB/T912-1989
《碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》 GB/T3274-1988
《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999
《预应力筋用锚具、夹具和连接器》 GB/T14370-2000
1.7 胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》 JC484-1992
《玻璃幕墙接缝用密封胶》 JC/T882-2001
《彩色钢板用建筑密封胶》 JC/T884-2001
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》 JC/T884-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》 JC/T942-2004
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》 JC887-2001
《工业用橡胶板》 GB/T5574-1994
《硅酮建筑密封膏》 GB/T14683-2003
《硅酮建筑密封胶》 GB/14683-2003
《混凝土接缝用密封胶》 JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》 JC485-1992
《建筑密封材料试验方法》 GB/T13477.1～20-2002
《建筑用防霉密封胶》 JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》 GB16776-2005
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》 GB/T19686-2005
《建筑用硬质塑料隔热条》 JG/T174-2005
《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T973-2005
《聚氨酯建筑密封胶》 JC/T482-2003
《聚硫建筑密封胶》 JC483-1992
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》 GB/T11835-98
《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》 GB/T529-1999
《幕墙玻璃接缝用密封胶》 JC/T882-2001
《石材幕墙接缝用密封胶》 JC/T883-2001
《石材用建筑密封胶》 JC/T883-2001
《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》 GB/T530-1999
《修补用天然橡胶胶粘剂》 HGT3318-2002
《中空玻璃用弹性密封胶》 JC/T486-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 JC/T914-2003
1.8 门窗及五金件规范：
《闭门器》 GB/T9305-1988
《抽芯锚钉技术条件》 GB12619-90
《地弹簧》 GB/T9296-1988
《封闭型沉头抽芯铆钉》 GB/T12616-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉》 GB/T12615-2004
《紧固件螺栓和螺钉》 GB/T5277-1985
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》 GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB3098.15-2000

《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》 GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能抽芯铆钉》 GB/T3098.19-2004
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》 GB/T3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》 GB/T3098.4-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T3098.1-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB/T3098.5-2000
《紧固件机械性能》 GB/T3098.1～20-2000
《紧固件术语盲铆钉》 GB/T3099-2004
《铝合金窗》 GB/T8479-2003
《铝合金窗不锈钢滑撑》 GB/T9300-1988
《铝合金窗撑挡》 GB/T9299-1988
《铝合金窗锁》 GB/T9302-1988
《铝合金门》 GB/T8478-2003
《铝合金门插销》 GB/T9297-1988
《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》 DBJ15-30-2002
《铝合金门窗拉手》 GB/T9301-1988
《铝合金门窗型材粉末静电喷涂层技术条件》 JG/T30451-1998
《铝合金门锁》 GB/T9303-1988
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997
《平开铝合金窗执手》 GB/T9298-1988
《十字槽盘头螺钉》 GB/T818-2000
《推拉铝合金门窗用滑轮》 GB/T9304-1988
1.9 相关物理性能级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T139-2001
《玻璃幕墙光学性能》 GB/T18091-2000
《采暖居住建筑节能检验标准》 JGJ132-2001
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》 GB/T13448-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002
《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-2000
《建筑幕墙风压变形性能测试方法》 GB/T15227-94
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB/T18575-2001
《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》 GB/T15226-94
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB/T18250-2000
《建筑幕墙物理性能分级》 GB/T15225-94
《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》 GB/T15228-94
《建筑外窗保温性能分级及检测方法》 GB/T8484-2002
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T11976-2002
《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》 GB/T7106-2002
《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》 GB/T8485-2002
《建筑外窗气密性能分级及检测方法》 GB/T7107-2002
《建筑外窗水密性能分级及检测方法》 GB/T7108-2002
《建筑装饰工程施工质量验收规范》 GB50210-2001

《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T228-2002
1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版)
1.11 土建图纸：

2 基本参数
2.1 幕墙所在地区：
长春地区；
2.2 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C类地区考虑。
2.3 抗震烈度：
按照国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)、《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)规定，长春地区地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度为0.1g，水平地震影响系数最大值为：αmax=0.08。
3 幕墙承受荷载计算
3.1 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=βgzμzμs1w0 ……7.1.1-2[GB50009-2001 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：19m；
βgz：瞬时风压的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算：
βgz=K(1+2μf)
其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数
A类场地： βgz=0.92×(1+2μf) 其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12
B类场地： βgz=0.89×(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)-0.16
C类场地： βgz=0.85×(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)-0.22
D类场地： βgz=0.80×(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3

对于C类地区，19m高度处瞬时风压的阵风系数：
βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.9335
μz：风压高度变化系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算：
A类场地： μz=1.379×(Z/10)0.24
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；
B类场地： μz=(Z/10)0.32
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；
C类场地： μz=0.616×(Z/10)0.44
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；
D类场地： μz=0.318×(Z/10)0.60
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；
对于C类地区，19m高度处风压高度变化系数：
μz=0.616×(Z/10)0.44=0.817
μs1：局部风压体型系数，根据计算点体型位置取1；
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：
一、外表面
1. 正压区 按表7.3.1采用；
2. 负压区
— 对墙面， 取-1.0
— 对墙角边， 取-1.8
二、内表面
对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
由于大部分幕墙都有开启，按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。
另注：上述的局部体型系数μs1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值，即：
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA
w0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>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，长春地区取0.00065MPa；
3.2 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=1.2×3.4=4.08m2 (10≥A≥1)
LogA=0.611
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA
=0.878
μs1=0.878+0.2
=1.078
wk=βgzμzμs1w0
=1.9335×0.817×1.078×0.00065

=0.001107MPa
3.3 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=1.2×1.7=2.04m2 (10≥A≥1)
LogA=0.31
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA
=0.938
μs1=0.938+0.2
=1.138
wk=βgzμzμs1w0
=1.9335×0.817×1.138×0.00065
=0.001168MPa
3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；
βE：动力放大系数,取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；
A：幕墙构件的面积(mm2)；
3.5 作用效应组合：
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk ……5.4.1[JGJ102-2003]
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；
γG、γw、γE：各效应的分项系数；
ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]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：γG：1.2；
风 荷 载：γw：1.4；
地震作用：γE：1.3；
进行挠度计算时；
重力荷载：γG：1.0；
风 荷 载：γw：1.0；
地震作用：可不做组合考虑；
上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；
地震作用的组合系数ψE为0.5；

4 幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：19m；
2：力学模型：单跨简支梁；
3：立柱跨度：L=3400mm；
4：立柱左分格宽：1200mm；立柱右分格宽：1200mm；
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 +5 mm；
7：立柱材质：6063-T6；
8：安装方式：偏心受拉；
本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

4.1 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
=0.001107×1200
=1.328N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；
qw=1.4qwk
=1.4×1.328
=1.859N/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)；
βE：动力放大系数，取5.0；

αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；
A：幕墙构件的面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
=5.0×0.08×0.0005
=0.0002MPa
qEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；