单元式半隐框幕墙设计计算书一、工程概况工程名称:建设地点: 山东省青岛市建筑物标高：20.0m建筑面积：主体结构形式：框架结构建筑物抗震设防烈度：7度本次设计范围：单元式半隐框幕墙。
建设单位：建筑设计单位：二、设计计算依据1、建筑结构施工图2、标准规范：GB/T21086-2007 《建筑幕墙》JGJ102-2003 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ133-2001 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ/T139-2001 《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ113-2009 《建筑玻璃应用技术规程》GB50210-2001 《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50300-2001 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50009-2001 《建筑结构荷载规范》GBJ50016-2002 《建筑设计防火规范》GB50057-2001 《建筑物防雷击设计规范》JGJ101-96 《建筑抗震试验方法规程》GB50011-2001 《建筑抗震设计规范》GB50017-2003 《钢结构设计规范》CECS 102：2002 《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》GB5237.1～6-2004 《铝合金建筑型材》GB/T15227-2007 《建筑幕墙抗风压、气密、水密性能检测方法》GB/T118250-2000 《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB16776-2005 《建筑用硅酮结构密封胶》JG/T882-2001 《幕墙玻璃接缝用密封胶》GB/14683-2003 《硅酮建筑密封胶》JC486- 2001 《中空玻璃用弹性密封剂》JC/T883-2001 《石材幕墙接缝用密封胶》JC693-1998 《热反射玻璃》GB17841-1999 《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB 9962-1999 《夹层玻璃》GB/T 11944-2002 《中空玻璃》GB/T9963-1998 《钢化玻璃》GB/T18915.1-2002 《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002 《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》JC/T915-2003 《热弯玻璃》GB/T17748 《铝塑复合板》YS/T429.2---2000 《铝幕墙板氟碳喷涂铝单板》GB/T18600---2001 《天然花岗石建筑板材》GB/T9298-1988 《平开铝合金窗执手》GB/T9300-1988 《铝合金窗不锈钢滑撑》GB/T5277 《紧固件螺栓和螺钉》GB/T818-2000 《十字槽盘头螺钉》GB3098.1-2000 《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.2-2000 《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.4-2000 《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.5-2000 《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.6-2000 《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.15-2000 《紧固件机械性能 不锈钢螺母》GB/T16823.1-1997 《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T699-1999 《优质碳素结构钢》GB/T700-1988 《碳素结构钢》JGJ81-2002 《建筑钢结构焊接技术规程》GB14907-2002 《钢结构防火涂料》GB/T5117-1995 《碳钢焊条》GB/T5118-1995 《低合金钢焊条》《幕墙工程手册》 赵西安编著《玻璃幕墙工程技术规范应用手册》 陈建东主编《建筑结构静力计算手册》 第二版三、设计荷载及确定原则在作用于幕墙上的各种荷载中，主要有风荷载、地震作用、幕墙结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等。
通过在幕墙的节点设计中预留一定的间隙，消除了由各种构件和饰面材料热胀冷缩引起的作用效应。
所以，作用于垂直于立面幕墙的荷载主要是风荷载、地震作用，幕墙平面内主要是幕墙结构自重，其中风荷载引起的效应最大。
1、工程基本参数山东省青岛市 C 类地区抗震7度设防工程所在位置标高20.0m建筑结构类型：∆u/H 的限值=1/550。
选用8+12A+8中空钢化镀膜玻璃玻璃的强度设计值：g f =84.0MPa玻璃的重力体积密度：25.63/m kN选用6063T5铝合金型材铝合金的强度设计值：抗拉压强度：][σ=85.52/mm N 抗剪切强度：][τ=49.62/mm N铝合金的弹性模量：E=0.70×105 2/mm N选用Q235钢材抗拉压强度：][σ=2152/mm N 抗剪切强度：][τ=1252/mm N钢材的弹性模量：E=2.05×105 2/mm N2、场地类别划分根据地面粗糙度，场地可划分为以下类别：A 类指近海海面和海岛、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；3、风荷载计算建筑幕墙属于围护构件，根据GB50009-2001《建筑结构荷载规范》7.1.1-2，垂直于外表面上的风荷载标准值为：0w w z s gz k μμβ=式中：k w ——风荷载标准值(2/m N )；gz β——高度z 处的阵风系数；按GB50009-2001《建筑结构荷载规范》7.5.1-1)21(f gz k μ+=βk ——地面粗糙度调整系数f μ——脉动系数 α--α⨯=μ)10(355.0)16.0(8.1z f α——地面粗糙度指数其中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)-0.12B 类场地 βgz =0.89×(1+2μf ) 其中：μf =0.5(Z/10)-0.16C 类场地 βgz =0.85×(1+2μf ) 其中：μf =0.734(Z/10)-0.22D 类场地 βgz =0.80×(1+2μf ) 其中：μf =1.2248(Z/10)-0.3s μ——风荷载体型系数；根据建筑物及幕墙在建筑物的位置按GB50009-2001《建筑结构荷载规范》3.2.3选取；z μ——风压高度变化系数；根据地面粗糙度指数及梯度风高度，即可得风压高度变化系数：A 类场地 24.0)10(379.1z A z =μ B 类场地 32.0)10(000.1z Bz =μ C 类场地 44.0)10(616.0z Cz =μ D 类场地 60.0)10(318.0z Dz =μ 0w ——工程所在地区50年一遇最大风压(2/m N )。
4、地震作用计算AG q E Ek ⨯α⨯β=max 其中：Ek q ——水平地震作用标准值E β——动力放大系数，按5.0取定max α——水平地震影响系数最大值，按相应设防烈度取定6度：max α=0.047度：max α=0.088度：max α=0.169度：max α=0.32设防烈度为7度，故取max α=0.08G ——构件的自重5、荷载组合结构设计时,根据构件受力特点,荷载及作用的情况和产生的应力(内力)作用方向,选用最不利的组合,荷载和作用效应的组合按下列规定:(1)无地震作用效应组合时，按下式进行：WK W W G K G S S S ψγ+γ=(2)有地震作用效应组合时，按下式进行：Ek E E wk w w G k G S S S S ψγ+ψγ+γ=式中：S ——作用效应组合的设计值；Gk S ——永久荷载效应标准值；wk S ——风荷载效应标准值；Ek S ——地震作用效应标准值；G γ——永久荷载分项系数；w γ——风荷载分项系数；E γ——地震作用分项系数；w ψ——风荷载的组合值系数；E ψ——地震作用的组合值系数；荷载和作用效应组合的分项系数，按以下规定采用：A ：承载力计算时永久荷载：1.2风 荷 载：1.4地震作用：1.3B ：挠度和变形计算时重力荷载：1.0风 荷 载：1.0地震作用：1.0可变作用的组合值系数，按以下规定采用：在进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值；进行挠度计算时，各分项系数均取1.0，即采用其标准值。
一般情况下，风荷载的组合值系数w ψ取1.0，地震作用的组合值系数E ψ取0.5。
故，用于建筑幕墙计算的水平荷载标准值和设计值为：水平荷载标准值：Ek K q w S 5.0+=水平荷载设计值：Ek K q w S 3.15.04.1⨯+=6、风荷载设计值根据GB50009-2001《建筑结构荷载规范》0z s gz k w w μμβ=式中：k w ——风荷载标准值(2/m N )；gz β——高度z 处的阵风系数，z=20.0m ；gz β=1.92s μ——风荷载体型系数，风荷载体型系数按正压状况取值，s μ=1.20；z μ——风压高度变化系数；根据地面粗糙度指数及梯度风高度，即可得风压高度变化系数：24.0)10(379.1z A z =μ 32.0)10(000.1z Bz =μ 44.0)10(616.0z Cz =μ 60.0)10(318.0z Dz =μ 本工程属于C 类地区，高度z=20.0m故z μ=0.840w ——临沂地区50年一遇最大风压(2/m N )。
按全国基本风压图，取：0w =400.02/m N故，风荷载标准值k w 为；k w =1.92×1.2×0.84×600=1156(2/m N ) ⨯==4.1rw w k 1156=1618(2/m N )r ——风荷载分项系数，取r=1.4；四、玻璃计算1、单片玻璃在垂直于建筑幕墙平面的风荷载和地震力作用下，玻璃截面最大应力标准值按下式计算：η=σ226t a mw k wk η=σ226t a mq Ek Ek式中：wk σ、Ek σ——分别为风荷载、地震作用下玻璃截面的最大应力标准值2/mm N ；k w 、Ek q ——分别为垂直于玻璃平面的风荷载、地震作用标准值2/mm N ；a ——玻璃短边边长mm ；t ——玻璃的厚度mm ；m ——弯矩系数，按表《玻璃幕墙工程技术规范》6.1.2-1采用；η——折减系数，按表《玻璃幕墙工程技术规范》6.1.2-2采用。
由44t E a w k ⋅⋅=θ，查表得η 2、最大应力设计值不应超过玻璃大面强度设计值g f 。
3、单片玻璃在风荷载作用下的跨中挠度，按下列规定：1)单片玻璃的刚度D 为：)1(1223v Et D -= 式中：D ——玻璃的刚度(mm N ⋅)；t ——玻璃的厚度(mm )；v ——泊松比，v =0.2；2)单片玻璃的跨中挠度f d 为：ημ=Da w d k f 4f d ——在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm N ⋅)；k w ——垂直于玻璃平面的风荷载标准值2/mm N ；μ——挠度系数，按表《玻璃幕墙工程技术规范》6.1.3采用；η——折减系数，按表《玻璃幕墙工程技术规范》6.1.2-2采用。