明框玻璃幕墙计算书.doc

工程名
玻璃幕墙

设

计

计

算

书

江苏苏鑫装饰有限公司
1998年11月10日

工程名
玻璃幕墙设计计算书
一.计算依据：
1.玻璃幕墙分格图
2.国标《建筑结构荷载规范》GBJ9-87
3. 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96
4. 《建筑幕墙》JG3035-1996
二.验算项目：
5. 验算主杆
6. 横梁验算
7. 连接验算
8. 玻璃验算
9. 胶缝计算
10. 固定片计算

江苏苏鑫装饰有限公司
工程技术部
1998年11月10日

苏州市一建筑高100m，框架砌体充填墙结构，抗震8度设防，层高3300mm,隐框幕墙。最大分格（BxH）=1.2mx0.9m.
进行结构设计。
苏州市基本风压：W0=400N/m2
风压高度变化系数取B类地区：
μZ=（Z/10）0.32=（100/10）0.32 =2.089
风荷载体型系数：μs =±1.5
瞬时风压阵风系数：βD = 2.25
风荷载标准值：Wk =βD·μZ·μs·W0
=2.25x2.089x1.5x400=2820Pa
幕墙单位面积自重标准值：GAK =400N/m2
一个幕墙组件自重标准值：
GK = GAK·H·B =400x1.2x0.9=432N
地震作用标准值：qEAK =βE·αmax·GK/A
=（3x0.16x432）/（1.2x0.9）=192N/m2
一. 立梃验算：
A.选用
风荷载设计值：W=1.4 Wk =1.4x2820=3948N/m2
风荷载线荷载设计值：
qw = W·B =3948x1.2=4737.6N/m =4.738KN/m
风荷载产生的弯矩：
Mw = qwL2/8 =4.738x33002/8=6449602.5N·mm
地震作用设计值：qEA =1.3 qEAK=1.3x192=249.6N/m2
地震作用线荷载设计值：
qE =B·qEA =1.2x249.6=299.5N/m=0.3N/mm
地震作用产生的弯矩：
ME = qEL2/8 =0.3x33002/8=408375N·m
采用Sw +0.6SE组合，验算用总弯矩：
M=Mw+0.6ME=6449602.5+0.6x408375=6694627.5N·mm
选用的立梃需要最小截面抵抗矩：
W=M/1.05fa=6694627.5/（1.05x84.2）=75722.5mm3
风荷载线荷载标准值：
qWK=B·WK=1.2x2820=3384N/m =3.384N/mm
地震作用线荷载标准值：
qEK =B·qEAK=1.2x192=230.4N/m=0.2304N/mm
选用的立梃需要最小惯性矩：
I= 5qL3/（384E·1/180）（用于≤3600层高）；
=5x（3.384+0.6x0.23）x33003/384x0.7x105x1/180
=4237839mm4
选用150A系列： A=1791mm2；A0=1641mm2；t=6mm；
Ix=5243068mm4；Wx=789640mm3
SS=87636mm3； Iy=959779mm4 Wy=274222mm3
B.抗弯强度验算
幕墙自重线荷载标准值：GK =GAK·B=1.2x400=480N/m
幕墙每层（一个分格宽）自重标准值：
NK=GK·L=480x3.3=1584N
幕墙每层（一个分格宽）自重设计值 :
=1.2NK=1.2x1584=1901N
采用SG+SW+0.6SE组合：
σ=（NK/A0）+（M/1.05WX）
=（1584/1641）+[6694627.5/（1.05x78964）]=80.8＜84.2N/mm2
C.挠度计算
u =5qL4/384EI
=5x（3.384+0.6x0.23）x33004/384x0.7x105x5243068
=14.8＜20
u/L =14.8/3300=1/223＜1/180
D.抗剪强度验算
风荷载产生的剪力标准值：
VWK =WK·L·B/2=2820x3.3x1.2/2=5583.6N
风荷载产生的剪力设计值：
VW =1.4VWK=1.4x5583.6=7817.4N
地震作用产生的剪力标准值：
VEK =qEAK·L·B/2=192x1.2x3.3/2=380.2N
地震作用产生的剪力设计值：
VE =1.3VEK=1.3x380.2=494N
采用SW+0.6SE组合
V=VW +0.6VE=7817+0.6x494=8113N
τ=VSS/It =8113x88614/5243068x6=22.8N/mm2
＜48.9N/mm2
二.横梁验算
IX =68mm4； WX1 =24500mm3 ；WX2 =22000mm3；
Iy =850000mm4； Wy1 =23000mm3； Wy2 =21000mm3；
SS =24000mm3； t =3
A.强度验算
幕墙组件单位面积自重标准值 ：GAK =300N/m2
幕墙组件自重线荷载标准值 ：
GK=H·GAK =0.9x300=270N/m
幕墙组件自重线荷载设计值 ：
G =1.2GK=1.2x270=324N/m=0.32N/mm
由幕墙自重产生的竖向弯矩 ：
MX =GB2/8 =0.324x12002/8 =32805N·mm
风荷载线分布荷载最大荷载集度标准值 ：
qWK =1.2WK =1.2x2820=3384N
其设计值 ：qW =1.4qWK =1.4x3384=4738N
由风荷载产生的水平方向弯矩 ：
MYw=qWB2/12=4738x1.22/12=6822.7N·m=6822700N·mm
单位面积水平地震作用标准值 ：
qEAK =βE·αmax·GAK=3x0.16x300 =144N/m2
水平地震作用线分布最大集度标准值 ：
qEK =1.2qEAK =1.2x144=172.8N
其设计值 ：qE =1.3qEK =1.3x172.8=224.64N
由水平地震作用产生的弯矩 ：
MyE=qEB2/12=224.64x1.22/12=26.96N·m=26960N·mm
采用SG+SW+0.6SE 组合
σ=（MX/1.05WX1）+[（MyW/1.05Wy2）+0.6（MYE/1.05WY2）]
=（97200/1.05x24500）+[（846120/1.05x21000 ）
+（0.6x13478/1.05x21000）]=42.51N/mm2＜84.2N/mm2
B.抗剪验算
风荷载产生的剪力标准值 ：
VWK=WK·B·B/2·2/4=2820x1.2x0.6x0.5=1015.2N
其设计值 ：VW =1.4 VWK=1.4x1015.2=1421.3N
水平地震作用产生的剪力标准值 ：
VEK = qEAK·B·B/2·2/4=144x1.2x0.6x0.5=51.84N
其设计值 ：VE =1.3VEK =1.3x51.84=67.4N
采用SW+0.6SE组合
V =VW + 0.6VE =1421.5+0.6x67.4=1461.9N
τ=VSS/It =1461.9x24000/850000x3=20.1N/mm2＜48.9N/mm2
C.挠度计算
uX = 5qKXH4/384EIX =
uY = qKYB4/120EIY =
u总 =（uX 2+ uY2）1/2 ≤20mm
u总/B = ≤1/180
三.连接验算
A. 横梁与立梃 φ6螺栓 ； 铝角码 t=4mm
a.横向
水平作用 ：N1 = VW + 0.6VE =2115+0.6x34=2135.4N
一个螺栓抗剪承受能力 ：NV = nV·πd2/4·fV
=1xπx4.9182/4 x130 =2470N
需用螺栓个数 ：n=N1/NV=2135.4/2470 = 0.86个 取1个
横梁承压能力 ：nC=dΣtfC =6x4x120 =2160N＞2135.4N
b.竖向
幕墙组件单位面积自重标准值 ：GAK =300N/m2
幕墙组件自重线荷载标准值 ：
GK =H·GAK =1.5x300=450N/m
其设计值 ：G =1.2GK=1.2x450=540N/m
竖向作用 ：N2 = GB/2 =540 x1.2/2 =324N
采用SG+ SW+0.6SE 组合
合力N =（N12 + N22）1/2 =（2135.42+3242）1/2=2160N
需用螺栓个数 ：n =2160/2470 =0.87个 取1个
铝角码承压能力：nC=dΣtfC=6x4x120=2880N＞2160N
B.主梃与建筑物主框架连接 75x4角铁 L=80mm ；
φ16螺栓；焊脚宽5mm ；L=80mm ；预埋件 t=8mm ；
φ12直锚筋 fy =210MPa; fC =15MPa
采用SG + SW + 0.6SE 组合
每层每根立梃承受的风荷载标准值 ：
N1WK =WK·B·L=4197x1.2x3.6 =18131N
其设计值：N1W =1.4N1WK =1.4x18131=25383.4N
每层每一根立梃承受的水平地震作用标准值 ：
N1WK=qEAK·B·L=96x1.2x3.6 = 414.72N
其设计值：N1E=1.3N1EK=1.3x414.72=539N
水平作用组合值：
N1=N1W +0.6N1E=25383.4+0.6x539=25706N
每层每一根立梃承受自重标准值：
N2K= GAK·B·L =400x1.2x3.6 =1728N
其设计值：N2 =1.2 N2K =1.2x1728 =2074N
合力：N=（N12 + N22）1/2=（20742+257062）1/2=25790N
一个螺栓抗剪承载能力：
NV=nV·πd2/4·fV=2xπx13.8352/4 x130=39086N
需用螺栓个数：n=N/NV=25790/39086=0.66个 取1个
铝型材壁承载能力：NC=16x2x6x120=23040N＜25790N ；
改用t=7 NC =16x2x7x120 =26880N＞25790N
角铁壁承压能力：NC =16x2x4x320 =40960N＞25790N
C.预埋件
由自重产生的剪力 ：V =N2 =2074N
由水平作用产生的拉力 ：N= N1 =25706N
由于自重作用线距预埋件表面距离产e0生的弯矩 ：
M =V·e0 =2074x60 =124440N·mm
锚筋受剪承载能力系数取 ：
C30 混凝土强度设计值fc =15MPa I级钢筋fy =210MPa
αV=（4-0.08d）（fc/fy）1/2=（4-0.08x12）x（15/210）1/2
=0.81＞0.7 取0.7
锚板弯曲变形折减系数 ：
αb =0.4+0.25t/d=0.4+0.25x8/12=0.57
锚筋总截面积（一）：
AS =（V/αVfy）+（N/0.08αbfy）+（M/1.3αbfyZ）
=（2074/0.7x210）+（25706/0.8x0.57x210）+
（124440/1.3x0.57x210x80）=292.5mm2＜113x4=452mm2
锚筋总截面积（二）：
AS =（N/0.08αbfy）+（M/0.4αbfyZ）
=（25706/0.8x0.57x210）+（124440/1.3x0.57x210x80）
=301mm2＜452mm2
D.焊缝验算
σ=[（σf/1.22）2 +τf2 ]1/2
=[（6M/1.22LW2he +N/1.22LWhe）2+（V/ LWhf）2 ] 1/2
=[（6x124440/1.22x702x35x2 + 25706/1.22x70x3.5x2）2
+（2074/70x5x2）2 ] 1/2 = 61N/mm2＜160N/mm2
四.玻璃验算 t=12mm
长短边比 ：a/b =1.2/1.5=0.8 弯曲系数φ1 =0.0628
单位面积自重标准值 ：GAK =0.012x25600 =307.2N/m2
单位面积地震作用标准值 ：qEAK=βE·αmax·GAK
=3x0.08x307.2=73.728N/m2
其设计值 ：qEA =1.3qEAK =1.3x73.728 =96N/m2
采用SW+0.6SE组合
q=5876+0.6x96=5934N/m2= 0.05934N/mm2
σ=6φ1qa2/t2 =6x0.0628x0.005934x12002/122
=22.36N/mm2＜28N/mm2
五.胶缝计算 采用GE4000胶
风荷载效应胶缝宽度 ：
CS1=WKa/2000f1=4.617x1200/2000x0.14=18mm 取18mm
自重效应胶缝宽度 ：
CS2 =GA·β·H/2000f2（B+H）
=0.012x25.6x1200x1500/2000x0.07x（1200+1500）=14.6
取15mm
温度变化变位值：US =B·（α铝 -α玻）△t
=1500x（2.35x10-5 -1x10-5）x80 =1.62mm
温差效应胶缝厚度：TS3 = US/[δ（δ+2）]1/2
=1.62/[0.125x（0.125+2）]1/2
=3.14mm 取6mm。
地震效应胶缝厚度：
TS3=H·θ·ψ/[δ（δ+2）]1/2
=1500x（1/150）x0.7/[0.41x（0.41+2）]1/2
=7.04mm 取8mm
采用宽度18mm ，厚度9mm。
六.固定片（压片）验算
A=0.45x0.55=0.2475 m2
PWK=1982x0.2475=490.5
PW=1.4PWK=1.4x490.5=687N
MW=1.5x687x20=20610N·mm
PEK=72x0.2475=18N
PE=1.3x18=23.4N
ME=1.5x23.4x20=702N·mm
采用SW+0.6SE组合
M=20610+0.6x702=21031N·mm

固定片W=（40-6）x82/6=362.7mm3
I=（40-6）x83/12=1450.7mm4
σ=20610/362.7=57.98N/mm2＜84.2N/mm2
u=1.5x（490.5+0.6x18）x203/3x0.7x105x1450.7
=0.0197mm
u/L=0.0197/20=1/1015＜1/150
NV=πd2/4·fV=πx4.9182/4 x170
=3229N＞（687+0.6x23.4）x2=1402N

六.扣勾验算 （t=4mm ； h=16.5m）
每个扣勾承受作用面积：A=0.6x0.4=0.24m2
承受风荷载标准值：
PWK=WK·A·1.5=4197x0.24x1.5=1510.92N
其设计值：PW=1.4PWK=1.4x1510.92=2115N
承受水平地震作用标准值：
PEK =qEAK·A·1.5=72x0.24x1.5=26N
其设计值：PE=1.3PEK=1.3x26=34N
采用SW+0.6SE组合
P=PW + 0.6PE=2115+0.6x34=2135.4N

扣勾抗剪设计应力：
σ=3P/2th=3x2135.4/2x4x16.5=48.5N/mm2＜48.9N/mm2