榆林市青少年活动中心、文化中心
玻璃幕墙
设
计
计
算
书
计算:赵成云
校核:
榆林市成信建工
2015年6月27日
目录
一、风荷载计算 (1)
1. 风荷载标准值: (1)
2. 风荷载设计值: (2)
二、立柱计算 (2)
1. 立柱荷载计算: (2)
2. 选用立柱型材的截面特性: (6)
3. 立柱的强度计算: (8)
4. 立柱的刚度计算: (9)
5. 立柱抗剪计算: (11)
最高点35米幕墙设计计算书
一、风荷载计算
1.风荷载标准值:
Wk: 作用在玻璃幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)
μz: 35m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2001 7.2.1)
μz=0.616×(z/10)0.44=1.19397
μf: 脉动系数 : (GB50009-2001 7.4.2-8)μf=0.5×35(1.8×(0.22-0.16))×(z/10)-0.22=0.527257
βgz: 阵风系数 : (GB50009-2001 7.5.1-1)βgz=к×(1+2×μf) = 1.74634
Wk=γ0×βgz×μz×μs×W0 (JGJ102-2003 5.3.2)
=1.1×1.74634×1.19397×1.2×0.45
=1.23854 kN/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
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003 5.1.6条规定采用
W=rw×Wk=1.4×1.23854=1.73395kN/m2
二、立柱计算
1.立柱荷载计算:
(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)
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: 1.23854kN/m2
Bl: 幕墙左分格宽: 1.5m，玻璃选用6+12a+6
Br: 幕墙右分格宽: 1.2m，玻璃选用6+12a+6
qwk=Wk×(Bl+Br)/2
=1.23854×(1.5+1.2)/2
=1.67202kN/m
qw=1.4×qwk
=1.4×1.67202
=2.34083kN/m
(2)分布水平地震作用设计值
GAkl: 立柱左边玻璃幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 玻璃选用6+12a+6，自重为0.45kN/m2，
GAkr: 立柱右边玻璃幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 玻璃选用6+12a+6，自重为0.45kN/m2，
qEAkl=γ0×5×αmax×GAkl (JGJ102-2003 5.3.4)
=1.1×5×0.16×0.45
=0.396kN/m2
qEAkr=γ0×5×αmax×GAkr (JGJ102-2003 5.3.4)
=1.1×5×0.16×0.45
=0.396kN/m2
qek=(qEkl×Bl+qEkr×Br)/2
=(0.396×1.5+0.396×1.2)/2
=0.5346kN/m
qe=1.3×qek
=1.3×0.5346
=0.69498kN/m
(3)立柱所受组合荷载:
组合线荷载标准值:
qzk=qwk
=1.67202kN/m
组合线荷载设计值:
qz=qw+0.5×qe
=2.34083+0.5×0.69498
=2.68832kN/m
F1=1.613kN
F2=1.613kN
F3=0.806kN F4=0.806kN
F5=1.613kN
F6=1.613kN F7=1.613kN
F8=1.613kN
F9=1.613kN
F10=1.613kN
F11=1.613kN
Á¢ÖùÊÜÁ¦¼òͼ1200180018001200
(4)立柱弯矩:
通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如下:
M m a x =4.355k N .m
Á¢ÖùÍä¾Øͼ12001800180
01200
立柱弯矩分布如下表:
最大弯矩发生在1.2m处
M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m) M=4.35508kN·m
2.选用立柱型材的截面特性:
选定立柱材料类别: 铝-120065-T5
选用立柱型材名称: EA2629
型材强度设计值: 85.5N/mm2
型材弹性模量: E=70000N/mm2
X轴惯性矩: Ix=634.118cm4
Y轴惯性矩: Iy=133.448cm4
X轴上部截面矩: Wx1=66.8552cm3 X轴下部截面矩: Wx2=78.1409cm3 y轴左部截面矩: Wy1=38.1279cm3 y轴右部截面矩: Wy2=38.1279cm3型材截面积: A=17.8269cm2
型材计算校核处壁厚: t=3.5mm
型材截面面积矩: Ss=47.8233cm3
塑性发展系数: γ=1.05
EA2629
3.立柱的强度计算:
校核依据: N/A+M/γ/w≤ｆa (JGJ102-2003 6.3.7) Bl: 幕墙左分格宽: 1.5m，玻璃选用6+12a+6
Br: 幕墙右分格宽: 1.2m，玻璃选用6+12a+6
Hv: 立柱长度
GAkl: 幕墙左分格自重: 0.45kN/m2
GAKr: 幕墙右分格自重: 0.45kN/m2
幕墙自重线荷载:
Gk=(GAkl×Bl+GAkr×Br)/2
=(0.45×1.5+0.45×1.2)/2
=0.6075kN/m
Nk: 立柱受力:
Nk=γ0×Gk×Hv
=1.1×0.6075×6
=4.0095kN
N: 立柱受力设计值:
rG: 结构自重分项系数: 1.2
N=1.2×Nk
=1.2×4.0095
=4.8114kN
σ: 立柱计算强度(N/mm2)
A: 立柱型材截面积: 17.8269cm2
M: 立柱弯矩: 4.35508kN·m
Wx2: 立柱截面抗弯矩: 66.8552cm3
γ: 塑性发展系数: 1.05
σ=N×10/A+M×103/1.05/Wx2
=4.8114×10/17.8269+4.35508×103/1.05/66.8552 =64.739N/mm2
64.739N/mm2≤ｆa=85.5N/mm2
立柱强度满足要求
4.立柱的刚度计算:
校核依据: Umax≤L/180
Dfmax: 立柱最大允许挠度:
通过有限元分析计算得到立梃的挠度图如下:
D m a x =9.153m m Á¢ÖùλÒÆͼ12001800
18001200
立柱挠度分布如下表:
最大挠度发生在3m处
Dfmax=Hvmax/180×1000
=1.8/180×1000
=10mm
立柱最大挠度Umax为: 9.15336mm≤10mm 挠度满足要求
5.立柱抗剪计算:
校核依据: τmax≤[τ]=49.6N/mm2
通过有限元分析计算得到立柱的剪力图如下:
Q m a x =6.049k N
Á¢Öù¼ôÁ¦Í¼12001800180
01200
立柱剪力分布如下表:
最大剪力发生在4.8m处
τ: 立梃剪应力:
Q: 立梃最大剪力: 6.04873kN
Ss: 立柱型材截面面积矩: 47.8233cm3 Ix: 立柱型材截面惯性矩: 634.118cm4 t: 立柱壁厚: 3.5mm
τ=Q×Ss×100/Ix/t
=6.04873×47.8233×100/634.118/3.5 =13.0336N/mm2
13.0336N/mm2≤49.6N/mm2
立柱抗剪强度可以满足。