玻璃幕墻設計計算書1.設計依據:相關國家標準:玻璃幕墻工程技術規范(JGJ102-2003)建筑結構荷載規范(GB50009-2001)鋼結構設計規范(GB50017-2003)混凝土結構設計規范(GB50010-2002)業主提供的相關資料:招標書建筑及結構施工圖其它有關資料2.幕墻材料選擇:玻璃選擇:玻璃類型:單層玻璃種類:鋼化玻璃選用玻璃尺寸:厚度tk=8(mm)高度hk=3.8(m),寬度bk=1.36(m)玻璃短邊長度a=1.36(m),長邊長度b=3.8(m)玻璃短邊寧長邊二a/b=.358選用玻璃的強度設計值:大面強度fgm=84(MPa)側面強度fgb=58.8(MPa)選用玻璃的相關物理指標:彈性模量:Eg=72000(MPa)線脹系數：a=.00001泊松比：v=.2重力密度：丫g=25.6(kN/m3)幕墻龍骨材質選擇：鋁合金6063-T5鋁型材的強度設計值：抗拉、壓強度設計值fat=85.5(MPa)抗剪強度設計值fav=49.6(MPa)局部承壓強度設計值fac=120(MPa)鋁型材的相關物理指標：彈性模量：Ea=70000(MPa)線脹系數：aa=.0000235重力密度：丫a=28(kN/m3)鋁合金立柱和橫梁的撓度控制：相對撓度：v1/1803.幕墻荷載:荷載標準值：永久荷載標準值：玻璃自重荷載標準值：qgko=t°xX000=.205(kPa)其中：t。為玻璃片總厚度，t°=8(mm)3.1.1.2鋁框自重荷載標準值：初估qgak=0.2科gkoqgak=0'2)qgko=.°41(kPa)玻璃與鋁框自重荷載標準值：qgk=qgko+qgak=.246(kPa)風荷載標準值：3.121基本風壓：Wo=°.75(kPa) (50年一遇)3.1.2.2風荷載體形系數：卩s=1.23.1.2.3風荷載高度系數：卩z=.74地面粗糙度類別：C類距地面高度： 12(m)陣風系數：Bz=2.0493.1.2.5結構重要性系數：丫=13.1.2.6風荷載標準值：Wk二丫吃蟲wo=1.36(kPa)地震作用標準值：抗震設防烈度： 7設計基本地震加速度：o.1og3.1.3.2地震影響系數最大值：絢新二.08地震動力放大系數：Be=5垂直于玻璃幕墻平面的分布水平地震作用標準值qek=Beamaxqgk=.o98(kPa)4.幕墻計算:幕墻類型:隱框幕墻與水平面的夾角：a=90°幕墻玻璃計算:幕墻玻璃的支承條件：四邊簡支玻璃按四邊簡支板計算玻璃的厚度：t=8(mm)玻璃強度計算：在風荷載標準值作用下,玻璃板中部的應力：按a/b=.358，查得四邊簡支玻璃板的彎矩系數：m=.1154c=6mwa2/t2=27.21(MPa)cwk k在地震作用標準值作用下,玻璃板中部的應力：cek=6mqeka22/t=1.96(MPa)考慮玻璃板在外荷載作用下大撓度變形的影響，玻璃板的應力折減系數n:由0=(Wk+0.5qek)a4/(Egt4)=16.3查得玻璃板的應力折減系數:n=.935玻璃板中部的組合應力:(T=nY+Y逼)W°Wkk=36.81(MPa)<fgm=84(MPa)(滿足)其中:n:應力折減系數=.935Yw:風荷載分項系數=1.4Y地震作用分項系數=1.3呱：風荷載組合值系數=1.0%：地震作用組合值系數=0.5玻璃剛度計算：玻璃板中部的撓度：u=n(aw4)/D=16.2(mm)kV玻璃板短邊邊長的1/60=22.7(mm)(滿足)其中：n:撓度折減系數由0二WkO7(Egt4)=15.8，查得:n=.937口四邊簡支玻璃板的撓度系數由a/b=.358,查得：卩=.01189D:玻璃板的剛度D=Egt3/[12(1-V)]=3200000(Nmm)硅酮結構密封膠計算：硅酮結構密封膠粘接寬度計算：結構膠在風荷載或地震作用下的強度設計值：f1=.2(MPa)結構膠在永久荷載作用下的強度設計值：f2=.01(MPa)在風荷載和水平地震作用下，結構膠粘接寬度cs1=(W+0.5qe)a/(2000f1)=6.7(mm)其中：W--風荷載設計值，W=1.4Wk=1.9(kPa)qe--地震作用設計值，qe=1.3qek=.13(kPa)a--玻璃板短邊長度，a=1360(mm)在玻璃永久荷載作用下，結構膠粘接寬度cs2=qgab/[2000(a+b)f2]=12.5(mm)其中:qg--玻璃自重荷載設計值，qg=1.2qgk0=.25(kPa)a--玻璃板短邊長度，a=1360(mm)b--玻璃板長邊長度，b=3800(mm)故結構膠粘接寬度應》12.5(mm)硅酮結構密封膠粘接厚度計算:ts=Us/[S(2+1間3.4(mm)其中：us--幕墻玻璃相對于鋁框的位移，us二0b6.91(mm)0--樓層彈性層間位移角限值根據主體結構的結構類型：鋼筋混凝土框架得：0=1/550(rad)hk--玻璃面板高度，hk=3800(mm)S--硅酮結構密封膠變位承受能力， S=0.125故結構膠粘接厚度應》13.4(mm)幕墻鋁合金骨架計算：玻璃幕墻類別：框架式幕墻鋁合金橫梁計算：

選用的鋁合金型材的代號：155其截面的幾何參數如下：截面慣性矩：Iax=410715(mm4)Iay=731313(mm4)截面抵抗矩：Wax=9779(mm3)Way=1875(mm3)截面面積：Aa=950(mm2)431.1在荷載標準值作用下，橫梁的內力及撓度：在風荷載標準值作用下，橫梁的內力及撓度按三角形分布的分布荷載計算，見附圖4-1:按三角形分布的分布荷載計算，見附圖4-1:k附圖4-1線載集度：qwk=20Wkbk/2)=1.8496(kN/m)跨中最大彎矩：Mwk=qwkbA/12=.29(kNm)跨內最大剪力：Vwk=qwkbk/4=.63(kN)跨中最大撓度：Uwk=qwkbk4/(120Ealay)=1.03(mm)在地震作用標準值作用下，橫梁的內力及撓度按三角形分布的分布荷載計算，見附圖4-1:線載集度:(kN/m)跨中最大彎矩：Mek=qekxbk2/12=.021(kNm)跨內最大剪力：Vek=qekxbk/4=.05(kN)跨中最大撓度：Uek=qekxbk4/(12OEalay)=.O74(mm)在重力荷載標準值作用下，橫梁的內力及撓度玻璃與鋁框自重荷載：qgk=.246(kPa)按受二集中荷載的簡支梁計算，見附圖4-2:附圖4-2平行于幕墻平面的集中荷載：Pgky=qgkhkbkSina/2=.636(kN)其中：hk--玻璃高度，hk=3.8(mm)bk--玻璃寬度，by=1.36(mm)Mgky二Pgkybd=?°95(kNm)其中:bd--玻璃墊塊至橫梁端部的距離，bd=0.15(m)跨內最大剪力:Vgky=Pgky=.636(kN)跨中最大撓度:Ugky=Pgkyab(3-4a)/(24Ealax)=.75(mm)其中：a=bd/bk=.11bd--玻璃墊塊至橫梁端部的距離，bd=0.15(m)bk--橫梁跨度，bk=1.36(m)橫梁驗算：抗剪強度驗算：橫梁水平方向(x軸)的剪力組合設計值Vx=A/vYVwk+%Yek=.91(kN)橫梁豎直方向(y軸)的剪力組合設計值Vy=YVgky=.76(kN)其中：丫 g--永久荷載分項系數，丫 g= 1.2Y--風荷載分項系數，丫w=1.4Y--地震作用分項系數，丫e=1.3%--風荷載組合值系數，w=1.0%--地震作用組合值系數，e=0.5驗算：Vy^t^+bxbytx/4)/。aQ=3.5(MPa)vfav=49.6(MPa) (滿足)其中：bx--橫梁截面水平方向寬度，bx=73(mm)by--橫梁截面豎直方向寬度，by=70(mm)tx--橫梁截面水平腹板厚度，tx=3(mm)tx--橫梁截面豎直腹板厚度，ty=3(mm)lax--截面繞x軸的毛截面慣性矩，Iax=410715(mm4)橫梁水平方向(x軸)：Vx(bx2tx/8+bxbyty/4)/(Iaytx)=2.42(MPa)vfav=49.6(MPa)(滿足)其中：bx--橫梁截面水平方向寬度，bx=73(mm)by--橫梁截面豎直方向寬度，by=70(mm)tx--橫梁截面水平腹板厚度，tx=3(mm)tx--橫梁截面豎直腹板厚度，ty=3(mm)lay--截面繞y軸的毛截面慣性矩，Iay=731313(mm4)局部穩定驗算：橫梁截面水平腹板為雙側加勁部位橫梁截面水平腹板寬度bx=73(mm)橫梁截面水平腹板厚度tx=3(mm)橫梁截面水平腹板寬厚比bx/tx=24.33W50 (滿足)橫梁截面豎直腹板為雙側加勁部位:橫梁截面豎直腹板寬度by=70(mm)橫梁截面豎直腹板厚度ty=3(mm)橫梁截面豎直腹板寬厚比by/ty=23.33W50 (滿足)剛度驗算:在風荷載標準值作用下，橫梁的撓度uwk=1.03(mm)<bk/180=7.56(mm) (滿足)在重力荷載標準值作用下，橫梁的撓度Ugky=.75(mm)<bk/180=7.56(mm) (滿足)4.3.2幕墻鋁合金立柱計算：選用的鋁合金型材的代號：155其截面的幾何參數如下：截面慣性矩：Iax=6719438(mm4) Iay=1445269(mm4)W=40146(mm3)截面抵抗矩：WaX=86147(mm3) ayu )截面面積：Aa=1927(mm2)立柱按跨度L=3.8m簡支梁計算。在荷載標準值作用下,立柱的內力及撓度在風荷載標準值作用下,立柱的內力及撓度：按均布荷載計算,立柱計算簡圖見附圖4-3：

跨中最大彎矩：Mwk=qwkL/8=3.34(kNm)跨中最大撓度：Uwk=5qwkL4/(384Ealax)=10.7(mm)在地震作用標準值作用下，立柱的內力及撓度按均布荷載計算，見附圖4-3:線載集度:qiek=qekbk=.13(kN/m)跨中最大彎矩：Mek=qlekL2/8=.23(kNm)跨中最大撓度:uek=5qlekL4/(384EaIax)=.8(mm)在重力荷載標準值作用下,立柱的內力:立柱的承重方式為上端懸掛。重力荷載產生的軸力為拉力。軸力：Ngk二qgkbkLsina=1.27(kN)立柱驗算:強度驗算：立柱的軸力設計值：N二丫gNgk=1.52(kN)立柱的彎矩組合設計值：M=wYMwk+ipeYMek=4.83(kNm)其中： 丫 g--永久荷載分項系數，丫 g=1.2yw--風荷載分項系數，yw=1.4ye--地震作用分項系數，ye=1.3pw--風荷載組合值系數，pw=1.0pe--地震作用組合值系數，pe=0.5驗算：N/Aa+M/(yWax)=54.19(MPa)<fat=85.5(MPa)(滿足)其中：Aa--立柱的凈截面面積，Aa=1927(mm2)

Wax--截面繞x軸的凈截面抵抗矩，Wax=86147(mm3)Y-塑性發展系數，丫=1.05fat--型材抗彎強度設計值，fat=85.5(MPa)43222岡【J度驗算:在風荷載標準值作用下，立柱的撓度：uwk=10.7(mm)<跨度/180=21.11(mm)(滿足)5.連接計算：立柱與角碼的連接節點見附圖5-1、5-2<1.附圖5-1(橫剖)附圖5-2(豎剖)5.1立柱與角碼的連接螺栓的計算：5.1.1連接螺栓材質:1C門8Ni9Ti螺栓直徑：d=12(mm)—個連接螺栓的設計承載力：抗拉承載力設計值：Ntb=14(kN)雙剪抗剪承載力設計值：Nvb=21.4(kN)連接付的內力：由重力荷載標準值作用：垂直力：Fgk=1.5qgkobkL=1.59(kN)

其中:bk--立柱間距(m)L--立柱長度(m)qgk0--幕墻玻璃每平方米重量(kPa)1.5--考慮骨架的重量由風荷載標準值作用:水平力:Nwk=wkbkL=7.03(kN)由地震作用標準值作用:水平力:Nek=3eamaxFgk=.64(kN)其中：Be、"max意義同前。垂直剪力設計值:Vmax=1.2Fgk=1.91(kN)水平剪力設計值:Vw=1.4Nwk+0.6X.3JNek=10.34(kN)螺栓驗算:一個螺栓雙剪的抗剪承載力Nvb=21.4(kN)每一樓層有一個支座承受水平力和垂直力。每個支座有兩個螺栓。支座可按下式驗算:單個螺栓所受的合成剪力:Vh=(Vw2+Vmax2)1/2/2=5.26(kN)<Nvb=21.4(kN)螺栓可靠。角碼驗算:

角碼采用Q235鋼,每支座由兩個角鋼角碼組成。角碼長邊長度$=110(mm),短邊長度b2=80(mm)角碼寬度b3=100(mm),角碼壁厚tb=8(mm)幕墻重心至埋件表面的距離hb=150(mm)拉應力:(r=(Vw/2)/Aj=6.46(MPa)其中:Aj為一支角碼的受拉截面積Aj=b3Mb=800(mm?)彎曲應力:cm=Mi/Wj=10.5(MPa)其中：M［為一支角碼承受的彎矩Mi=(Vmax/2)hb=.14(kNm)M為預埋件承受的彎矩M=2Mi=.28(kNm)Wj為一支角碼的截面抵抗矩Wj=tbb32/6=13333(mm3)剪應力:T=(Vax/2)/Aj=1.19(MPa)折算應力驗算:=17.08(MPa)<f=215(MPa)角碼可靠。其中：f為選用鋼材的強度設計值，對Q235鋼:f=215(MPa)6.埋件計算:埋件編號:01埋件承受的作用:剪力設計值:V=Vmax=1.91(kN)法向拉力設計值:N=Vw=10.34(kN)彎矩設計值：M=.28