幕墙焊缝计算书.doc

幕墙焊缝
计算书

二〇一四年五月

目录

1 计算引用的规范、标准及资料
1.1 幕墙设计规范：
1.2 建筑设计规范：
1.3 钢材规范：
1.4 相关物理性能等级测试方法：
1.5 《建筑结构静力计算手册》(第二版)
1.6 土建图纸：
2 基本参数
2.1 幕墙所在地区
2.2 地面粗糙度分类等级
2.3 抗震设防
3 幕墙焊缝计算
3.1 受力分析
3.2 焊缝特性参数计算
3.3 焊缝校核计算

1 计算引用的规范、标准及资料
1.1 幕墙设计规范：
《铝合金结构设计规范》 GB50429-2007
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003
《建筑瓷板装饰工程技术规程》 CECS101：98
《建筑幕墙》 GB/T21086-2007
《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-2001
《小单元建筑幕墙》 JG/T216-2007
《建筑幕墙工程技术规范》 DGJ08-56-2012
1.2 建筑设计规范：
《地震震级的规定》 GB/T17740-1999
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2010
《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-95(2005年版)
《高处作业吊蓝》 GB19155-2003
《工程抗震术语标准》 JGJ/T97-2011
《工程网络计划技术规程》 JGJ/T121-99
《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2004
《混凝土结构加固设计规范》 GB50367-2006
《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》 JG160-2004
《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-2010
《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
《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2008
《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012
《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010
《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB50018-2002
《民用建筑设计通则》 GB50352-2005
《擦窗机》 GB19154-2003
《钢结构焊接规范》 GB50661-2011
《钢结构工程施工规范》 GB50755-2012
1.3 钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》 JG/T178-2005
《不锈钢棒》 GB/T1220-2007
《不锈钢冷加工钢棒》 GB/T4226-2009
《不锈钢冷轧钢板及钢带》 GB/T3280-2007
《不锈钢热轧钢板及钢带》 GB/T4237-2007
《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-2000
《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/T1591-2008
《建筑幕墙用钢索压管接头》 JG/T201-2007
《耐候结构钢》 GB/T4171-2008
《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997
《合金结构钢》 GB/T3077-1999
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-2002
《冷拔异形钢管》 GB/T3094-2000
《碳钢焊条》 GB/T5117-1995
《碳素结构钢》 GB/T700-2006
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007
《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999
《钢结构防火涂料》 GB14907-2002
1.4 相关物理性能等级测试方法：
《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
《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(2011版)
《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-2000
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》 GB/T15227-2007
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB/T18575-2001
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB/T18250-2000
《建筑装饰装修工程质量验收规范》 GB50210-2001
《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T228-2002
1.5 《建筑结构静力计算手册》(第二版)
1.6 土建图纸：

2 基本参数
2.1 幕墙所在地区
青岛地区；
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》(GB50009-2012)
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B类地形考虑。
2.3 抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；
在围护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，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，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；
2.重点设防类，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，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，青岛地区地震基本烈度为：6度，地震动峰值加速度为0.05g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：αmax=0.04；
3 幕墙焊缝计算
基本参数：
1：焊缝形式：L型角焊；
2：其它参数同埋件部分；
3.1 受力分析
焊缝实际受力情况同转接件计算部分：
V：剪力(N)
N：轴向拉力(N)
M：弯矩(N·mm)
V=6468N
N=12338.676N
M=517440N·mm
3.2 焊缝特性参数计算
(1)焊缝有效厚度：
he：焊缝有效厚度(mm)；
hf：焊角高度(mm)；
he=0.7hf
=0.7×4
=2.8mm
(2)焊缝总面积：
A：焊缝总面积(mm2)；
Lv：竖向焊缝长度(mm)；
Lh：横向焊缝长度(mm)；
he：焊缝有效厚度(mm)；
A=he((Lv-2hf)+(Lh-2hf))
=2.8×((100-2×4)+(50-2×4))
=375.2mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算：
I：截面惯性矩(mm4)；
he：焊缝有效厚度(mm)；
Lv：竖向焊缝长度(mm)；
Lh：横向焊缝长度(mm)；
W：截面抵抗距(mm3)；
d：三角焊缝中性轴位置(水平焊缝到中性轴距离)(mm)；
d=0.5×((Lv-2hf)Lv+(Lh-2hf)He)/(Lv+Lh-4hf)
=34.767mm
I=He(Lv-2hf)3/12+(Lh-2hf)He3/12+He(Lv-2hf)(Lv/2-d)2+(Lh-2hf)He(d-He/2)2
=372474.9497mm4
W=I/(Lv-hf-d)
=372474.9497/(100-6-34.767)
=6073.2912mm3
3.3 焊缝校核计算
校核依据：
双转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003]
单转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003]
上式中：
σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)；
βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)；
ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)；
((σf/βf)2+τf2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((12338.676/1.22/375.2+517440/1.22/6073.2912)2+(6468/375.2)2)0.5/2
=45.305MPa
45.305MPa≤ffw=160MPa，
焊缝可以满足要求。

焊接方法和焊条型号
构件钢材
对接焊缝
角焊缝
牌号
厚度或直径
d（mm）
抗压fcw
抗拉和抗弯受拉ftw
抗剪
fvw
抗拉、
抗压和
一级、二级
三级
抗剪ffw
自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊
Q235钢
d≤16
215
215
185
125
160
16＜d≤40
205
205
175
120
160
40＜d≤60
200
200
170
115
160
自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊
Q345钢
d≤16
310
310
265
180
200
16＜d≤35
295
295
250
170
200
35＜d≤50
265
265
225
155
200
自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊
Q390钢
d≤16
350
350
300
205
220
16＜d≤35
335
335
285
190
220
35＜d≤50
315
315
270
180
220
自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊
Q420钢
d≤16
380
380
320
220
220
16＜d≤35
360
360
305
210
220
35＜d≤50
240
240
290
195
220
一、 焊缝的强度设计值(MPa)
JGJ102-2003表B.0.1-3