铝单板幕墙计算书模板.doc

天津市特种设备检测试验大楼工程
铝单板幕墙
设计计算书

河北建设集团装饰工程有限企业
十二月
目录

1 计算引用规范、 标准及资料 4
1.1 幕墙设计规范: 4
1.2 建筑设计规范: 4
1.3 铝材规范: 5
1.4 金属板及石材规范: 5
1.5 玻璃规范: 5
1.6 钢材规范: 5
1.7 胶类及密封材料规范: 6
1.8 门窗及五金件规范: 6
1.9 相关物理性能级测试方法: 7
1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版) 8
1.11 土建图纸: 8
2 基础参数 8
2.1 幕墙所在地域: 8
2.2 地面粗糙度分类等级: 8
2.3 抗震烈度: 8
3 幕墙承受荷载计算 8
3.1 风荷载标准值计算方法: 8
3.2 计算支撑结构时风荷载标准值: 9
3.3 计算面板材料时风荷载标准值: 9
3.4 垂直于幕墙平面分布水平地震作用标准值: 10
3.5 作用效应组合: 10
4 幕墙立柱计算 10
4.1 立柱型材选材计算: 11
4.2 确定材料截面参数: 12
4.3 选择立柱型材截面特征: 13
4.4 立柱抗弯强度计算: 13
4.5 立柱挠度计算: 13
4.6 立柱抗剪计算: 14
5 幕墙横梁计算 14
5.1 横梁型材选材计算: 15
5.2 确定材料截面参数: 16
5.3 选择横梁型材截面特征: 17
5.4 幕墙横梁抗弯强度计算: 17
5.5 横梁挠度计算: 17
5.6 横梁抗剪计算: (梯形荷载作用下) 18
6 铝单板选择与校核 19
6.1 铝单板荷载计算: 19
6.2 B板强度、 挠度校核: 19
6.3 C板强度、 挠度校核: 20
6.4 铝单板加强肋(支座)强度、 挠度校核: 21
7 连接件计算 23
7.1 横梁与立柱间焊接强度计算: 23
7.2 立柱与主结构间焊接强度计算: 24
8 幕墙埋件计算(土建预埋) 25
8.1 荷载标准值计算: 25
8.2 埋件计算: 25
8.3 锚板总面积校核: 26
8.4 锚筋长度计算: 26
9 幕墙焊缝计算 27
9.1 受力分析: 27
9.2 焊缝特征参数计算: 27
9.3 焊缝校核计算: 27
10 铝单板幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 28
10.1 立柱连接伸缩缝计算: 28
10.2 耐侯胶胶缝计算: 28
11 幕墙板块压板计算 28
11.1 压板弯矩设计值计算: 29
11.2 压板应力计算: 29
11.3 螺栓抗拉强度验算: 29
12 附录 常见材料力学及其它物理性能 30

铝单板幕墙设计计算书
1 计算引用规范、 标准及资料
1.1 幕墙设计规范:
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》 CECS127-
《点支式玻璃幕墙支承装置》 JG138-
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》 JG139-
《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-
《建筑瓷板装饰工程技术规范》 CECS101: 98
《建筑幕墙》 JG3035-
《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-
《全玻璃幕墙工程技术规程》 DBJ/CT014-
1.2 建筑设计规范:
《采暖通风与空气调整设计规范》 GB50019-
《地震震级要求》 GB/T17740-1999
《防静电工程技术规范》 DGJ08-83-
《钢结构防火涂料》 GB14907-
《钢结构设计规范》 GB50017-
《高层民用建筑钢结构技术规范》 JGJ99-98
《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-
《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-95()
《高处作业吊蓝》 GB19155-
《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-
《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-
《混凝土结构设计规范》 GB50010-
《混凝土用膨胀型、 扩孔型建筑锚栓》 JG160-
《现有居住建筑节能改造技术规程》 JGJ129-
《建筑表面用有机硅防水剂》 JC/T902-
《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-
《建筑防火封堵应用技术规程》 CECS154:
《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-
《建筑隔声评价标准》 GB/T50121-
《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-
《建筑工程预应力施工规程》 CECS180:
《建筑结构荷载规范》 GB50009-(、 局部修订)
《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-
《建筑抗震设防分类标准》 GB50223-
《建筑抗震设计规范》 GB50011-
《建筑设计防火规范》 GB50016-
《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》 GB50018-
《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-
《膜结构技术规程》 CECS158:
《夏热冬冷地域居住建筑节能设计标准》 JGJ134-
《夏热冬暖地域居住建筑节能设计标准》 JGJ75-
《预应力筋用锚具、 夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-
《中国地震动参数区划图》 GB18306-
《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
《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》 JG/T175-
《建筑用铝型材、 铝板氟碳涂层》 JG/T133-
《铝合金建筑型材第1部分基材》 GB5237.1-
《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、 着色型材》 GB5237.2-
《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》 GB5237.3-
《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》 GB5237.4-
《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》 GB5237.5-
《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》 GB5237.6-
《铝及铝合金彩色涂层板、 带材》 YS/T431-
《通常工业用铝及铝合金板、 带材》 GB/T3880.1～3-
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》 YS/T437-
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》 YS/T459-
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-
《建筑装饰用微晶玻璃》 JC/T872-
《铝幕墙板、 板基》 YS/T429.1-
《铝幕墙板、 氟碳喷漆铝单板》 YS/T429.2-
《铝塑复合板》 GB/T17748-1999
《铝塑复合板用铝带》 YS/T432-
《天然板石》 GB/T18600-
《天然大理石荒料》 JC/T202-
《天然大理石建筑板材》 GB/T19766-
《天然花岗石荒料》 JC/T204-
《天然花岗石建筑板材》 GB/T18601-
《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1部分: 阳光控制镀膜玻璃》 GB/T18915.1-
《镀膜玻璃 第2部分: 低辐射镀膜玻璃》 GB/T18915.2-
《防弹玻璃》 GB17840-1999
《浮法玻璃》 GB11614-1999
《夹层玻璃》 GB/T9962-1999
《建筑用安全玻璃 第2部分: 钢化玻璃》 GB15763.2-
《建筑用安全玻璃 防火玻璃》 GB15763.1-
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB17841-1999
《一般平板玻璃》 GB4871-1995
《热弯玻璃》 JC/T915-
《压花玻璃》 JC/T511-
《中空玻璃》 GB/T11944-
《着色玻璃》 GB/T18701-
1.6 钢材规范:
《不锈钢棒》 GB/T1220-1992
《不锈钢和耐热钢冷轧钢带》 GB/T4239-1991
《不锈钢冷加工钢棒》 GB/T4226-1984
《不锈钢冷轧钢板及钢带》 GB/T3280-
《不锈钢热轧钢板及钢带》 GB/T4237-
《不锈钢丝》 GB/T4240-93
《不锈钢丝绳》 GB9944-
《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-
《擦窗机》 GB19154-
《彩色涂层钢板和钢带》 GB/T12754-
《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-
《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997
《焊接结构用耐候钢》 GB/T4172-
《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-
《冷拔异形钢管》 GB/T3094-
《碳钢焊条》 GB/T5117-1999
《碳素结构钢》 GB/T700-
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989
《碳素结构钢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-
1.7 胶类及密封材料规范:
《丙烯酸酯建筑密封膏》 JC484-
《幕墙玻璃接缝用密封胶》 JC/T882-
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》 JC/T884-
《丁基橡胶防水密封胶粘带》 JC/T942-
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》 JC887-
《工业用橡胶板》 GB/T5574-1994
《硅酮建筑密封胶》 GB/T14683-
《混凝土建筑接缝用密封胶》 JC/T881-
《建筑窗用弹性密封剂》 JC485-
《建筑密封材料试验方法》 GB/T13477.1～20-
《建筑用防霉密封胶》 JC/T885-
《建筑用硅酮结构密封胶》 GB16776-
《建筑用岩棉、 矿渣棉绝热制品》 GB/T19686-
《建筑用硬质塑料隔热条》 JG/T174-
《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T973-
《聚氨酯建筑密封胶》 JC/T482-
《聚硫建筑密封胶》 JC/T483-
《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测定》 GB/T529-1999
《石材用建筑密封胶》 JC/T883-
《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》 GB/T531-1999
《修补用天然橡胶胶粘剂》 HG/T3318-
《中空玻璃用弹性密封胶》 JC/T486-
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 JC/T914-
1.8 门窗及五金件规范:
《封闭型沉头抽芯铆钉》 GB/T12616-
《封闭型平圆头抽芯铆钉》 GB/T12615-
《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-
《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15-
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、 螺钉、 螺柱》 GB/T3098.6-
《紧固件机械性能抽芯铆钉》 GB/T3098.19-
《紧固件机械性能螺母、 粗牙螺纹》 GB/T3098.2-
《紧固件机械性能螺母、 细牙螺纹》 GB/T3098.4-
《紧固件机械性能螺栓、 螺钉和螺柱》 GB/T3098.1-
《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB/T3098.5-
《紧固件术语盲铆钉》 GB/T3099-
《铝合金窗》 GB/T8479-
《铝合金门》 GB/T8478-
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997
《十字槽盘头螺钉》 GB/T818-
《地弹簧》 QB/T3884-1999
《铝合金门插锁》 QB/T3885-1999
《平开铝合金窗把手》 QB/T3886-1999
《铝合金撑挡》 QB/T3887-1999
《铝合金窗不锈钢滑撑》 QB/T3888-1999
《铝合金门窗拉手》 QB/T3889-1999
《铝合金窗锁》 QB/T3900-1999
《铝合金门锁》 QB/T3901-1999
《推拉铝合金门用滑轮》 QB/T3902-1999
《闭合器》 QB/T3893-1999
《外装门锁》 QB/T2473-
《弹子插芯门锁》 GB/T2474-
《叶片门锁》 QB/T2475-
《球型门锁》 QB/T2476-
《铜合金铸件》 GB/T13819-1992
《锌合压铸件》 GB/T13821-1992
《铝合金压铸件》 GB/T15114-1994
《铸件尺寸公差与机械加工余量》 QB/T6414-1999
《建筑门窗五金件 插销》 JG214-
《建筑门窗五金件 传动机构用执手》 JG124-
《建筑门窗五金件 旋压执手》 JG213-
《建筑门窗五金件 合页（铰链）》 JG125-
《建筑门窗五金件 传动锁闭器》 JG126-
《建筑门窗五金件 滑撑》 JG127-
《建筑门窗五金件 滑轮》 JG129-
《建筑门窗五金件 多点锁闭器》 JG215-
《建筑门窗五金件 撑挡》 JG128-
《建筑门窗五金件 通用要求》 JG212-
《建筑门窗五金件 单点锁闭器》 JG130-
《建筑门窗内平开下悬五金系统》 JG168-
《钢塑共挤门窗》 JG207-
《电动采光排烟窗》 JG189-
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-
《玻璃幕墙光学性能》 GB/T18091-
《采暖居住建筑节能检验标准》 JGJ132-
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》 GB/T13448-
《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-
《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-
《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-
《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-
《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-
《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-
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T11976-
《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》 GB/T7106-
《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》 GB/T8485-
《建筑外窗气密性能分级及检测方法》 GB/T7107-
《建筑外窗水密性能分级及检测方法》 GB/T7108-
《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》 GB50210-
《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T228-
1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版)
1.11 土建图纸:

2 基础参数
2.1 幕墙所在地域:
天津地域;
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-)
A类: 指近海海面和海岛、 海岸、 湖岸及沙漠地域;
B类: 指田野、 乡村、 丛林、 丘陵以及房屋比较稀疏乡镇和城市郊区;
C类: 指有密集建筑群城市市区;
D类: 指有密集建筑群且房屋较高城市市区;
依据上面分类标准, 本工程按C类地域考虑。
2.3 抗震烈度:
根据国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-)、 《中国地震动参数区划图》(GB18306-)要求, 天津地域地震基础烈度为7度, 地震动峰值加速度为0.15g, 水平地震影响系数最大值为: αmax=0.12。
3 幕墙承受荷载计算
3.1 风荷载标准值计算方法:
幕墙属于外围护构件, 按建筑结构荷载规范(GB50009- )计算:
wk=βgzμzμs1w0 ……7.1.1-2[GB50009- ]
上式中:
wk: 作用在幕墙上风荷载标准值(MPa);
Z: 计算点标高: 64.088m;
βgz: 瞬时风压阵风系数;
依据不一样场地类型,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类地域, 64.088m高度处瞬时风压阵风系数:
βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.6792
μz: 风压高度改变系数;
依据不一样场地类型,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类地域, 64.088m高度处风压高度改变系数:
μz=0.616×(Z/10)0.44=1.395
μs1: 局部风压体型系数;
按《建筑结构荷载规范》GB50009-()第7.3.3条: 验算围护构件及其连接强度时, 可按下列要求采取局部风压体型系数μs1:
一、 外表面
1. 正压区 按表7.3.1采取;
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, 按表面风压正负情况取-0.2或0.2。
因为大部分幕墙都有开启, 按[5.3.2]JGJ102-条文说明, 幕墙结构通常体型系数取1.2(大面区域)、 2.0(转角区域)。
另注: 上述局部体型系数μs1(1)是适适用于围护构件隶属面积A小于或等于1m2情况, 当围护构件隶属面积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, 当构件隶属面积小于10m2而大于1m2时, 局部风压体型系数μs1(A)可按面积对数线性插值, 即:
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA
w0: 基础风压值(MPa), 依据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-附表D.4(基础风压分布图)中数值采取, 但大于0.3KN/m2, 按重现期50年, 天津地域取0.0005MPa;
3.2 计算支撑结构时风荷载标准值:
计算支撑结构时构件隶属面积:
A=1.7×3.6=6.12m2 (10≥A≥1)
LogA=0.787
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA
=0.843
μs1=0.843+0.2
=1.043
wk=βgzμzμs1w0
=1.6792×1.395×1.043×0.0005
=0.001222MPa
3.3 计算面板材料时风荷载标准值:
计算面板材料时构件隶属面积:
A=1.7×0.9=1.53m2 (10≥A≥1)
LogA=0.185
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA
=0.963
μs1=0.963+0.2
=1.163
wk=βgzμzμs1w0
=1.6792×1.395×1.163×0.0005
=0.001362MPa
3.4 垂直于幕墙平面分布水平地震作用标准值:
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-]
qEAk: 垂直于幕墙平面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0.12;
Gk: 幕墙构件重力荷载标准值(N);
A: 幕墙构件面积(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-]
上式中:
S: 作用效应组合设计值;
SGk: 重力荷载作为永久荷载产生效应标准值;
Swk、 SEk: 分别为风荷载, 地震作用作为可变荷载产生效应标准值;
γG、 γw、 γE: 各效应分项系数;
ψw、 ψE: 分别为风荷载, 地震作用效应组合系数。
上面γG、 γw、 γE为分项系数, 按5.4.2、 5.4.3、 5.4.4[JGJ102-]要求以下:
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, 风荷载组合系数ψw为1.0;
地震作用组合系数ψE为0.5;

4 幕墙立柱计算
基础参数:
1: 计算点标高: 64.088m;
2: 力学模型: 双跨梁;
3: 立柱跨度: L=3600mm, 短跨长L1=570mm, 长跨长L2=3030mm;
4: 立柱左分格宽: 1700mm; 立柱右分格宽: 1700mm;
5: 立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度): B=1700mm;
6: 板块配置: 铝单板;
7: 立柱材质: Q235;
8: 安装方法: 偏心受拉;
本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算, 受力模型以下:

4.1 立柱型材选材计算:
(1)风荷载作用线荷载集度(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
=0.001222×1700
=2.077N/mm
qw: 风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);
qw=1.4qwk
=1.4×2.077
=2.908N/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0.12;
Gk: 幕墙构件重力荷载标准值(N), (含面板和框架);
A: 幕墙平面面积(mm2);
qEAk=βEαmaxG/A ……5.3.4[JGJ102-]
=5×0.12×0.0004
=0.00024MPa
qEk: 水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm);
B: 幕墙立柱计算间距(mm);
qEk=qEAkB
=0.00024×1700
=0.408N/mm
qE: 水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);
qE=1.3qEk
=1.3×0.408
=0.53N/mm
(3)幕墙受荷载集度组合:
用于强度计算时, 采取Sw+0.5SE设计值组合: ……5.4.1[JGJ102-]
q=qw+0.5qE
=2.908+0.5×0.53
=3.173N/mm
用于挠度计算时, 采取Sw标准值: ……5.4.1[JGJ102-]
qk=qwk
=2.077N/mm
(4)求支座反力R1及最大弯矩:
由双跨梁弯矩图可知, 两支点0, 2处弯矩为零, 中支点弯矩最大为M1, 而在均布荷载作用下, 最大挠度在长跨内出现。
M1: 中支座弯矩(N·mm);
R1: 中支座反力(N);
M1=-