玻璃幕墙钢龙骨.docx

明框玻璃幕墙设计计算书玻璃幕墙钢龙骨1 计算引用的标准、标准及资料1.1 幕墙设计标准：?铝合金构造设计标准? GB50429-2007?玻璃幕墙工程技术标准? JGJ102-2003?建筑瓷板装饰工程技术规程? CECS101：98?建筑幕墙? GB/T21086-2007?金属及石材幕墙工程技术标准? JGJ133-2001?小单元建筑幕墙? JG/T216-2007?建筑幕墙工程技术标准? DGJ08-56-20211.2 建筑设计标准：?地震震级的规定? GB/T17740-1999?钢构造设计标准? GB50017-2003?高层建筑混凝土构造技术规程? JGJ3-2021?高层民用建筑设计防火标准? GB50045-95(2005年版)?高处作业吊蓝? GB19155-2003?工程抗震术语标准? JGJ/T97-2021?工程网络方案技术规程? JGJ/T121-99?混凝土构造后锚固技术规程? JGJ145-2004?混凝土构造加固设计标准? GB50367-2006?混凝土构造设计标准? GB50010-2021?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? GB6566-2021?建筑防火封堵应用技术规程? CECS154：2003?建筑钢构造焊接技术规程? JGJ81-2002?建筑工程抗震设防分类标准? GB50223-2021?建筑构造荷载标准? GB50009-2021?建筑构造可靠度设计统一标准? GB50068-2001?建筑抗震设计标准? GB50011-2021?建筑设计防火标准? GB50016-2006?建筑物防雷设计标准? GB50057-2021?冷弯薄壁型钢构造技术标准? GB50018-2002?民用建筑设计通那么? GB50352-2005?擦窗机? GB19154-2003?钢构造焊接标准? GB50661-2021?钢构造工程施工标准? GB520211.3 铝材标准：?变形铝及铝合金化学成份? GB/T3190-2021?建筑用隔热铝合金型材? JG175-2021?建筑用铝型材、铝板氟碳涂层? JG/T133-2000?铝及铝合金彩色涂层板、带材? YS/T431-2000?一般工业用铝及铝合金板、带材? GB/T3880.13-2006?铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求? YS/T437-2021?有色电泳涂漆铝合金建筑型材? YS/T459-2003?变形铝与铝合金牌号表示方法? GB/T16474-20211.4 金属板及石材标准：?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?建筑幕墙用瓷板? JG/T217-2007?建筑装饰用搪瓷钢板? JG/T234-2021?微晶玻璃陶瓷复合砖? JC/T994-2006?超薄天然石材复合板? JC/T1049-2007?建筑幕墙用铝塑复合板? GB/T17748-2021?建筑幕墙用陶板? JG/T324-2021?建筑装饰用石材蜂窝复合板? JG/T328-2021?建筑幕墙用氟碳铝单板制品? JG331-2021?纤维增强水泥外墙装饰挂板? JC/T2085-2021?建筑用泡沫铝板? JG/T359-2021?金属装饰保温板? JG/T360-2021?外墙保温用锚栓? JG/T366-2021?聚碳酸酯PC中空板? JG/T116-2021?聚碳酸酯PC实心板? JG/T347-2021?铝塑复合板用铝带? YS/T432-2000?天然板石? GB/T18600-2021?天然大理石荒料? JC/T202-2021?天然大理石建筑板材? GB/T19766-2005?天然花岗石荒料? JC/T204-2021?天然花岗石建筑板材? GB/T18601-2021?天然石材统一编号? GB/T17670-2021 ?天然饰面石材术语? GB/T13890-20211.5 玻璃标准：?防弹玻璃? GB17840-1999?平板玻璃? GB11614-2021?半钢化玻璃? GB/T17841-2021?热弯玻璃? JC/T915-2003?压花玻璃? JC/T511-2002?中空玻璃? GB/T11944-20021.6 钢材标准：?建筑构造用冷弯矩形钢管? JG/T178-2005?不锈钢棒? GB/T1220-2007?不锈钢冷加工钢棒? GB/T4226-2021?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?彩色涂层钢板与钢带? GB/T12754-2006?低合金钢焊条? GB/T5118-1995?低合金高强度构造钢? GB/T1591-2021?建筑幕墙用钢索压管接头? JG/T201-2007?耐候构造钢? GB/T4171-2021?高碳铬不锈钢丝? YB/T0961997?合金构造钢? 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?碳素构造钢? GB/T700-2006?碳素构造钢与低合金构造钢热轧薄钢板及钢带?GB/T912-2021?碳素构造钢与低合金构造钢热轧厚钢板及钢带?GB/T3274-2007?优质碳素构造钢? GB/T699-19991.7 胶类及密封材料标准：?丙烯酸酯建筑密封膏? JC484-2006?幕墙玻璃接缝用密封胶? JC/T882-2001?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/T5574-2021?混凝土建筑接缝用密封胶? JC/T881-2001?建筑窗用弹性密封剂? JC485-2007?建筑密封材料试验方法? GB/T13477.120-2002?建筑用防霉密封胶? JC/T885-2001?建筑用硅酮构造密封胶? 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? JC/T483-2006?绝热用岩棉、矿棉及其制品? GB/T11835-2007?硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定? GB/T529-2021?石材用建筑密封胶? GB/T23261-2021?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/T3318-2002?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?建筑外表用有机硅防水剂? JC/T902-2002?钢构造防火涂料? GB14907-20021.8 五金件标准：?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?紧固件螺栓与螺钉通孔? GB/T5277-1985?十字槽盘头螺钉? GB/T818-2000?铜合金铸件? GB/T13819-1992?锌合金压铸件? GB/T13821-2021?铝合金压铸件? GB/T15114-2021?铸件尺寸公差及机械加工余量? QB/T6414-1999?电动采光排烟窗? JG189-20061.9 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?彩色涂层钢板与钢带试验方法? GB/T13448-2006?钢构造工程施工质量验收标准? GB50205-2001?混凝土构造工程施工质量验收标准? GB50204-2002(2021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标准? GB50210-2001?金属材料室温拉伸试验方法? GB/T228-20021.10 ?建筑构造静力计算手册?(第二版)1.11 土建图纸：2 根本参数2.1 幕墙所在地区 武汉地区；2.2 地面粗糙度分类等级 幕墙属于外围护构件，按?建筑构造荷载标准?(GB50009-2021) A类：指近海海面与海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比拟稀疏的乡镇与城市郊区； 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，涉及国家公共平安的重大建筑工程与地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进展特殊设防的建筑，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展设防的建筑，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； 在围护构造抗震设计计算中： 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，应按批准的地震平安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与地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施与地震作用； 根据国家标准?建筑抗震设计标准?GB50011-2021，武汉地区地震根本烈度为：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：max=0.075；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?建筑构造荷载标准?(GB50009-2021)计算： wk=gzs1zw0 8.1.1-2GB50009-2021上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：5m； gz：高度z处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2gI10(z/10)- 条文说明局部8.6.1GB50009-2021 其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m； 也就是： 对A类场地：当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m； 对B类场地：当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m； 对C类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m； 对D类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m； g：峰值因子，取2.5； I10：10m高名义湍流度，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23与0.39； ：地面粗糙度指数，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.15、0.22与0.30；对于C类地形，5m高度处的阵风系数为： gz=1+2×××(15/10) z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按?建筑构造荷载标准?条文说明局部8.2.1提供的公式计算： A类场地：zA×(z/10) B类场地：zB×(z/10) C类场地：zC×(z/10) D类场地：zD×(z/10) 公式中的截断高度与梯度高度及计算阵风系数时一样，也就是： 对A类场地：当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m； 对B类场地：当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m； 对C类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m； 对D类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m；对于C类地形，5m高度处风压高度变化系数： z×(15/10) s1：局部风压体型系数； 按?建筑构造荷载标准?GB50009-2021第8.3.3条：计算围护构造及其连接的风荷载时，可按以下规定采用局部体型系数s1： 1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用； 2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0； 3 其它房屋与构筑物可按本标准第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。 本计算点为墙面转角位置，按如上说明，查表得： s1 按?建筑构造荷载标准?GB50009-2021第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的附属面积折减，折减系数按以下规定采用： 1 当附属面积不大于1m2时，折减系数取1.0； 2 当附属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0； 3 当附属面积大于1m2且小于25m2时，墙面与绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 8.3.4GB50009-2021 其中： s1s1(1) 计算支撑构造时的构件附属面积：2 当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； 那么： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1 =1.4+1.12-1.4× 按?建筑构造荷载标准?GB50009-2021第8.3.5条：计算围护构造风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按以下规定采用： 1 封闭式建筑物，按其外外表风压的正负情况取-0.2或0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物：s1；s1；s1； 3 其它情况，应按开放式建筑物的s1取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口及该墙面全部面积之比； 2：s1应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内外表)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑构造时的局部风压体型系数为： s1 而对直接承受风压的面板构造来说，其局部风压体型系数为： s1 w02，按重现期50年，武汉地区取0.0004MPa；3.2 计算支撑构造时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =0.000787MPa 因为wk<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。3.3 计算面板材料时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =0.000854MPa 因为wk<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qEk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.075； 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 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 PEk=EmaxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.075； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； 按照JGJ102标准5.4节条文说明局部的规定，对于竖向幕墙与及水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算与组合。3.6 作用效应组合荷载与作用效应按下式进展组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003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； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进展幕墙构件强度、连接件与预埋件承载力计算时： 重力荷载：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进展挠度计算时； 重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；4 幕墙立柱计算根本参数： 1：计算点标高：5m； 2：力学模型：简支梁； 3：立柱跨度：L=3900mm； 4：立柱左分格宽：1100mm； 立柱右分格宽：1100mm； 5：立柱计算间距：B=1100mm； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按简支梁力学模型进展设计计算，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×1100 qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qwwk(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)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.075； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板与框架)； A：幕墙构件的面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 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×1100 qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qEEk(3)幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用SwE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=qwE用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(N·mm)； Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； L：立柱跨度(mm)；采用SwE组合： Mw=qwL2/8 ME=qEL2/8 Mx=MwE =qL2/8×39002/8·mm4.2 确定材料的截面参数(1)立柱抵抗矩预选值计算： Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值(N·mm)； ：塑性开展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按?冷弯薄壁型钢构造技术标准?GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102标准,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新?铝合金构造设计标准?GB 50429-2007，取1.00； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取205MPa； Wnx=Mx/fs3(2)立柱惯性矩预选值计算： qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L：计算跨度(mm)； df,lim：按标准要求，立柱的挠度限值(mm)； df,lim=5qkL4/384EIxmin 按5.1.1.2?建筑幕墙?GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙其它形式幕墙或外围护构造无绝对挠度限制： 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm； 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；对本例取： df,lim Ixmin=5qkL4/384Edf,lim =5××3900444.3 选用立柱型材的截面特性 按上一项计算结果选用型材号：钢管100×50×4 型材的抗弯强度设计值：fs=205MPa 型材的抗剪强度设计值：s=120MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=1441300mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=473700mm4 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=28830mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=28830mm3 型材净截面面积：An=1136mm2 型材线密度：g 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=8mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=18060mm3 塑性开展系数：=14.4 立柱的抗弯强度计算(1)立柱轴向拉力设计值： Nk：立柱轴向拉力标准值(N)； qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL×1100×3900 =2145N N：立柱轴向拉力设计值(N)；k×2145 =2574N(2)抗弯强度校核：按简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足： N/An+Mx/Wnxfs 6.3.7JGJ102-2003上式中： N：立柱轴力设计值(N)； Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)； An：立柱净截面面积(mm2)； Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； x：塑性开展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按?冷弯薄壁型钢构造技术标准?GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102标准,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新?铝合金构造设计标准?GB 50429-2007，取1.00； fs：型材的抗弯强度设计值，取205MPa；那么： N/An+Mx/Wnx205MPa立柱抗弯强度满足要求。4.5 立柱的挠度计算 因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为：Ix=1441300mm4 预选值为：Ixmin4 实际挠度计算值为： df=5qkL4/384EIx =5××39004/384/206000/1441300 而df,lim所以，立柱挠度满足标准要求。4.6 立柱的抗剪计算校核依据： maxs=120MPa (立柱的抗剪强度设计值)(1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=wkBL/2×1100×3900/2 =2145N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vwwk×2145 =3003N(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEAkBL/2×1100×3900/2(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VEEk(5)V：立柱所受剪力设计值组合： 采用VwE组合： V=VwE(6)立柱剪应力校核： max：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)； Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)； t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； max=VSx/Ixt×18060/1441300/8120MPa立柱抗剪强度满足要求!5 幕墙横梁计算根本参数： 1：计算点标高：5m； 2：横梁跨度：B=1100mm； 3：横梁上分格高：3000mm； 横梁下分格高：0mm； 4：横梁计算间距：H=1500mm； 5：力学模型：三角荷载简支梁； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：横梁材质：Q235；因为BH，所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进展设计计算，受力模型如下：5.1 横梁型材选材计算(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按三角形分布)： 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：横梁跨度(mm)； qwk=wkB×1100 qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qwwk(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按三角形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.075； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)； A：幕墙平面面积(mm2)； qEAk=E