点式玻璃幕墙计算书.doc

点式玻璃幕墙计算书

Ⅰ.设计依据:
《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003
《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-97
《建筑幕墙》 JG3035-96
《建筑结构静力计算手册》 （第二版）
《建筑幕墙物理性能分级》 GB/T15225
《碳素结构钢》 GB700-88
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001
《优质碳素结构钢技术条件》 GB699-88
《低合金高强度结构钢》 GB1579

Ⅱ.建筑概况：
本工程位于沈阳市地区,建筑总高度16.2米,
地震设防烈度按7度设计,地区粗糙度类别为B类,
基本风压W0=0.55KN/m2,幕墙采用10+12A+10双钢化中空玻璃。

Ⅲ.基本计算公式:
(1).场地类别划分:
根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:
A类指近海面,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;
(2).风荷载计算:
根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 7.1.1 采用
风荷载计算公式: Wk=βgz×μz×μs×W0
其中: Wk---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)
βgz---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定
根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)
其中K为地区粗糙度调整系数，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
μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定,
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
B类场地: μz=(Z/10)0.32
C类场地: μz=0.616×(Z/10)0.44
D类场地: μz=0.318×(Z/10)0.60
μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定
W0 ---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定
(3) 地震荷载计算:
QE＝βE·αmax·G
式中：QE ---作用于幕墙平面外水平地震作用（KN）
G---幕墙构件的重量（KN）
αmax---水平地震影响系数最大值
βE---动力放大系数，取5.0
(4) 荷载分项系数和组合系数的确定
根据《建筑结构荷载规范》（ＧＢ50009-2001）及《玻璃幕墙工程技术规范》，结合
本工程的地区地理环境，建筑特点以及幕墙的受力情况，各分项系数和组合系数选择 如下：
① 强度计算时
分项系数 组合系数
重力荷载，γG取1.2
风荷载 ，γw取1.4 风荷载， ψw取1.0
地震作用，γE取1.3 地震作用，ψE取0.5

② 刚度计算时
分项系数 组合系数
重力荷载，γG取1.0
风荷载 ，γw取1.0 风荷载， ψw取1.0
地震作用，γE取1.0 地震作用，ψE取0.5

(5) 荷载和作用效应按下式进行组合：
S＝γGSG＋ψwγwSw＋ψEγESE＋ψT γTST
式中：S--荷载和作用效应组合后的设计值；
SG--重力荷载作为永久荷载产生的效应；
Sw,SE,ST--分别为风荷载，地震作用和温度作用作为可变载
和作用产生的效应；
γG, γw , γE, γT--各效应的分项系数；
ψw, ψE, ψT--分别为风荷载，地震作用和温度作用效应的
组合系数。

Ⅳ、风荷载计算
1、标高为12.6米处风荷载计算：
(1).风荷载标准值计算：
Wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2)
βgz：12.6米高处阵风系数(按B类地区计算)
μf= 0.5×35^(1.8(α-0.16))×(Z/10)^(-α)
= 0.5×35^(1.8(.16-0.16))×(12.6/10)^(-.16)
=.4818487
βgz= k (1 + 2μf)
= .89×(1 + 2×.4818487)
= 1.747691
μz：12.6米高处风压高度变化系数(按B类地区计算)
μz=1.000×( Z/10)0.32
=1.000×(12.6/10)0.32
=1.076759
风荷载体形系数μs=1.2
Wk= βgz × μz × μs × Wo
=1.747691×1.076759×1.2×.55
=1.242016KN/m2
(2). 风荷载设计值：
W：风荷载设计值(KN/m2)
rw：风荷载作用效应的分项系数：1.4
W=rw×Wk=1.4×1.242016=1.7388KN/m2

一、点式玻璃幕墙竖框计算：
幕墙竖框按简支梁力学模型进行设计计算：
1.选料：
(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(KN/m)
rw：风荷载作用效应的分项系数：1.4
Wk：风荷载标准值：1.242016KN/m2
B:幕墙分格宽度：1.8米
qw=1.4×Wk×B
=1.4×1.242016×1.8
=3.129879KN/m
(2)竖框弯矩：
Mw：风荷载作用下竖框弯矩(KN·m)
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值：3.129879KN/m
Hsjcg：竖框计算跨度：3.6
Mw=qw×Hsjcg2/8
=3.129879×3.62/8
=5.070405KN·m
qEA：地震作用设计值(KN/m2)
GAk：玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重(N/m2)
GAk=20× 25.6 + 120
=632N/m2
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用：
qEAk：垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用(KN/m2)
qEAk=5×αmax×GAk
=5×.08×632
=.2528KN/m2
γE：幕墙地震作用分项系数：1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×.2528
=.32864KN/m2
qE：水平地震作用线分布最大荷载集度设计值
qE=qEA×B
=.32864×1.8
=.591552
ME：地震作用下竖框弯矩(KN·m)
ME=qE×Hsjcg2/8
=.591552×3.62/8
=.9583141
M：幕墙竖框在风荷载和地震作用下产生的弯矩(KN·m)
采用SW+0.5SE组合
M=MW+0.5×ME
=5.070405+ 0.5 ×.9583141
=5.549562KN·m
(3)W：竖框抗弯矩预选值(cm3)
W=M×103/1.05/fa
=5.549562×103/1.05/215
=24.58278cm3
qWk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(KN/m)
qWk=Wk×B
=1.242016×1.8
=2.235628KN/m
qEk：水平地震作用线分布最大荷载集度标准值(KN/m)
qEk=qEAk×B
=.2528×1.8
=.45504KN/m
(4)I1,I2：竖框惯性矩预选值(cm4)
I1=900×(qWk+0.5×qEk)×Hsjcg3/384/E
=900×(2.235628+0.5×.45504)×3.63/384/2.06
= 130.750112950024 cm4
I2=5000×(qWk+0.5×qEk)×Hsjcg4/384/E/15
=5000×(2.235628+0.5×.45504)×3.64/384/2.06/15
=174.333479315105 cm4
选定竖框惯性矩应大于：174.3335 cm4
2.选定竖框型材的截面特性：
型材强度设计值：215N/mm2
型材弹性模量：E=2.06×105N/mm2
X轴惯性矩：Ix=307cm4
Y轴惯性矩：IY=307cm4
X轴抵抗矩：Wx=50.7cm3
Y轴抵抗矩：Wy=50.7cm3
型材截面积：A=18.22cm2
型材塑性发展系数γ=1.05
3.幕墙竖框的强度计算：
校核依据：N/A+M/γ/W≤fa= 215N/mm2 (jgj102-2003 6.3.7)
B:幕墙分格宽：1.8m
GAk：幕墙自重：632N/m2
幕墙自重线荷载：
Gk=GAk×B/1000
=632×1.8/1000
=1.1376KN/m
Nk：竖框受力：
Nk=Gk×Hsjcg
=1.1376×3.6
=4.09536KN
N：竖框受力设计值：
结构自重分项系数：1.2
N=1.2×Nk
=1.2×4.09536
=4.914432KN
σ：竖框计算强度(N/mm2)(竖框为拉弯构件)
N ：竖框受力设计值：4.914432KN
A ：竖框型材截面积：18.22cm2
M ：竖框弯矩：5.549562KN·m
Wx：竖框截面抗弯矩：50.7cm3
γ：塑性发展系数：1.05
σ=N×10/A+M×103/1.05/Wx
=4.914432×10/18.22+5.549562×103/1.05/50.7
=106.9438N/mm2 ≤fa=215N/mm2
竖框强度可以满足要求
4.幕墙竖框的刚度计算：
校核依据：Umax≤[U]=15mm 且Umax≤L/250 (jgj102-2003 6.3.10)
Umax：竖框最大挠度
Umax=5×qWk×Hsjcg4×1000/384/E/Ix
=5×2.235628×3.64×1000/384/2.06/307
=7.731125mm
Du：竖框挠度与竖框计算跨度比值(相对挠度)：
Hsjcg：竖框计算跨度：3.6m
Du=Umax/Hsjcg/1000
=7.731125/3.6/1000
=2.147535E-03 ≤1/250 竖框相对挠度满足要求

（以下为ANSIS计算结果）

PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES

NODE UX
1 0.0000
2 0.30875
3 0.17868E-01
4 0.59830E-01
5 0.12373
6 0.20743
7 1.0046
8 0.42556
9 0.55570
10 0.69701
11 0.84735
12 1.8182
13 1.1665
14 1.3310
15 1.4958
16 1.6590
17 2.4806
18 1.9714
19 2.1164
20 2.2511
21 2.3732
22 2.7481
23 2.5650
24 2.6333
25 2.6861
26 2.7241
27 2.6799
28 2.7586
29 2.7563
30 2.7420
31 2.7163
32 2.3610
33 2.6335
34 2.5777
35 2.5132
36 2.4407
37 1.8761

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES

NODE UX
38 2.2746
39 2.1822
40 2.0846
41 1.9823
42 1.3102
43 1.7667
44 1.6548
45 1.5409
46 1.4258
47 0.74811
48 1.1948
49 1.0802
50 0.96708
51 0.85617
52 0.27461
53 0.64361
54 0.54333
55 0.44795
56 0.35815
57 0.0000
58 0.19176
59 0.11937
60 0.60941E-01
61 0.19980E-01

MAXIMUM ABSOLUTE VALUES
NODE 28
VALUE 2.7586

强度及挠度均满足规范要求。

二．点式玻璃幕墙玻璃计算

PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES

NODE UZ
1 12.675
2 12.379
3 12.306
4 11.926
5 11.526
6 11.101
7 10.645
8 10.157
9 9.6403
10 9.1045
11 8.5617
12 8.0269
13 7.5148
14 7.0396
15 6.6137
16 6.2477
17 5.9507
18 5.7289
19 5.5877
20 5.5296
21 5.5564
22 5.6666
23 5.8584
24 6.1269
25 6.4663
26 6.8678
27 7.3216
28 7.8153
29 8.3349
30 8.8657
31 9.3922
32 9.9018
33 10.385
34 10.836
35 11.255
36 11.646
37 12.017

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES

NODE UZ
38 12.459
39 10.456
40 8.5229
41 6.5721
42 4.5994
43 2.6005
44 0.57821
45 -1.4600
46 -3.5001
47 -5.5269
48 -7.5210
49 -9.4629
50 -11.332
51 -13.112
52 -14.787
53 -16.343
54 -17.767
55 -19.049
56 -20.178
57 -21.147
58 -21.948
59 -22.577
60 -23.028
61 -23.299
62 -23.389
63 -23.295
64 -23.020
65 -22.565
66 -21.932
67 -21.127
68 -20.154
69 -19.020
70 -17.735
71 -16.306
72 -14.747
73 -13.068
74 -11.284

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES

NODE UZ
75 -9.4107
76 -7.4669
77 -5.4720
78 -3.4441
79 -1.4008
80 0.64120
81 2.6661
82 4.6677
83 6.6428
84 8.5967
85 10.533
86 12.413
87 12.090
88 11.712
89 11.314
90 10.890
91 10.433
92 9.9424
93 9.4225
94 8.8851
95 8.3421
96 7.8086
97 7.3005
98 6.8311
99 6.4135
100 6.0574
101 5.7720
102 5.5632
103 5.4362
104 5.3932
105 5.4356
106 5.5619
107 5.7698
108 6.0541
109 6.4088
110 6.8248
111 7.2914

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES

NODE UZ
112 7.7960
113 8.3235
114 8.8617
115 9.3953
116 9.9106
117 10.398
118 10.854
119 11.277
120 11.672
121 12.048
122 10.497
123 8.5699
124 6.6255
125 4.6627
126 2.6752
127 0.66502
128 -1.3600
129 -3.3869
130 -5.3996
131 -7.3784
132 -9.3042
133 -11.158
134 -12.923
135 -14.584
136 -16.125
137 -17.535
138 -18.802
139 -19.917
140 -20.872
141 -21.659
142 -22.275
143 -22.713
144 -22.972
145 -23.049
146 -22.945
147 -22.659
148 -22.194

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES

NODE UZ
149 -21.552
150 -20.739
151 -19.760
152 -18.622
153 -17.333
154 -15.902
155 -14.343
156 -12.666
157 -10.887
158 -9.0214
159 -7.0867
160 -5.1018
161 -3.0865
162 -1.0589
163 0.96443
164 2.9698
165 4.9533
166 6.9113
167 8.8472
168 10.766
169 0.71095
170 1.5246
171 0.76775
172 1.2543
173 1.0847
174 2.0694
175 2.0101
176 1.6969
177 0.38633
178 0.93580
179 0.37672
180 1.2028
181 1.0200
182 1.7550
183 1.7673
184 1.1162
185 1.7917

***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****

LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0

THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS A