玻璃幕墙设计计算书1. 设计依据:1.1 相关国家标准:1.1.1 玻璃幕墙工程技术规范(JGJ 102-2003)1.1.2 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)1.1.3 钢结构设计规范(GB 50017-2003)1.1.4 混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)1.2 业主提供的相关资料:1.2.1 招标书1.2.2 建筑及结构施工图1.2.3 其它有关资料2. 幕墙材料选择:2.1 玻璃选择:2.1.1 玻璃类型: 单层2.1.2 玻璃种类: 钢化玻璃2.1.3 选用玻璃尺寸:厚度t k=8 (mm)高度h k=3.8 (m)，宽度b k=1.36 (m)玻璃短边长度a=1.36 (m)，长边长度b=3.8 (m)玻璃短边÷长边=a/b=.3582.1.4 选用玻璃的强度设计值:大面强度f gm=84 (MPa)侧面强度f gb=58.8 (MPa)2.1.5 选用玻璃的相关物理指标:弹性模量: E g=72000 (MPa)线胀系数: α=.00001泊松比: ν=.2重力密度: γg=25.6(kN/m3)2.2 幕墙龙骨材质选择: 铝合金6063-T52.2.1 铝型材的强度设计值:抗拉、压强度设计值f at=85.5 (MPa)抗剪强度设计值f av=49.6 (MPa)局部承压强度设计值f ac=120 (MPa)2.2.2 铝型材的相关物理指标:弹性模量: E a=70000 (MPa)线胀系数: αa=.0000235重力密度: γa=28 (kN/m3)2.2.3 铝合金立柱和横梁的挠度控制:相对挠度: ≤1/1803. 幕墙荷载:3.1 荷载标准值:3.1.1 永久荷载标准值:3.1.1.1 玻璃自重荷载标准值:q gk0=t0×γg/1000=.205 (kPa)其中: t0为玻璃片总厚度，t0=8 (mm)3.1.1.2 铝框自重荷载标准值: 初估q gak=0.2×q gk0q gak=0.2×q gk0=.041 (kPa)3.1.1.3 玻璃与铝框自重荷载标准值:q gk=q gk0+q gak=.246 (kPa)3.1.2 风荷载标准值:3.1.2.1 基本风压: w0=0.75 (kPa) （50年一遇）3.1.2.2 风荷载体形系数: μs=1.23.1.2.3 风荷载高度系数: μz=.74地面粗糙度类别: C类距地面高度: 12 (m)3.1.2.4 阵风系数: βz=2.0493.1.2.5 结构重要性系数: γ=13.1.2.6 风荷载标准值: w k=γβzμzμs w0=1.36 (kPa)3.1.3 地震作用标准值:3.1.3.1 抗震设防烈度: 7设计基本地震加速度: 0.10g3.1.3.2 地震影响系数最大值: αmax= .083.1.3.3 地震动力放大系数: βe= 53.1.3.4 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用标准值:q ek=βeαmax q gk=.098 (kPa)4. 幕墙计算:幕墙类型: 隐框幕墙与水平面的夹角: α=90°4.1 幕墙玻璃计算:幕墙玻璃的支承条件:四边简支玻璃按四边简支板计算玻璃的厚度: t=8 (mm)4.1.1 玻璃强度计算:4.1.1.1 在风荷载标准值作用下, 玻璃板中部的应力:按a/b=.358，查得四边简支玻璃板的弯矩系数: m= .1154σwk=6mw k a2/t2=27.21 (MPa)4.1.1.2 在地震作用标准值作用下, 玻璃板中部的应力:σek=6mq ek a2/t2=1.96 (MPa)4.1.1.3 考虑玻璃板在外荷载作用下大挠度变形的影响，玻璃板的应力折减系数η:由θ=(w k+0.5q ek)a4/(E g t4)=16.3查得玻璃板的应力折减系数: η=.9354.1.1.4 玻璃板中部的组合应力:σ=η(ψwγwσwk+ψeγeσek)=36.81 (MPa) <f gm=84 (MPa) (满足)其中: η: 应力折减系数=.935γw: 风荷载分项系数=1.4γe: 地震作用分项系数=1.3ψw: 风荷载组合值系数=1.0ψe: 地震作用组合值系数=0.54.1.2 玻璃刚度计算:玻璃板中部的挠度:u=η(μw k a4)/D=16.2 (mm)<玻璃板短边边长的1/60=22.7 (mm) (满足) 其中: η: 挠度折减系数由θ=w k a4/(E g t4)=15.8, 查得: η=.937μ:四边简支玻璃板的挠度系数由a/b=.358, 查得: μ=.01189D:玻璃板的刚度D=E g t3/[12×(1-ν2)]=3200000 (N·mm)4.2 硅酮结构密封胶计算:4.2.1 硅酮结构密封胶粘接宽度计算:结构胶在风荷载或地震作用下的强度设计值: f1=.2 (MPa)结构胶在永久荷载作用下的强度设计值: f2=.01 (MPa)4.2.1.1 在风荷载和水平地震作用下，结构胶粘接宽度c s1=(w+0.5q e)a/(2000f1)=6.7 (mm)其中: w--风荷载设计值，w=1.4w k=1.9 (kPa)q e--地震作用设计值，q e=1.3q ek=.13 (kPa)a--玻璃板短边长度，a=1360 (mm)4.2.1.2 在玻璃永久荷载作用下，结构胶粘接宽度c s2=q g ab/[2000(a+b)f2]=12.5 (mm)其中: q g--玻璃自重荷载设计值，q g=1.2q gk0=.25 (kPa) a--玻璃板短边长度，a=1360 (mm)b--玻璃板长边长度，b=3800 (mm)4.2.1.3 故结构胶粘接宽度应≥12.5 (mm)4.2.2 硅酮结构密封胶粘接厚度计算:t s=u s/[δ(2+δ)]1/2=13.4 (mm)其中: u s--幕墙玻璃相对于铝框的位移，u s=θh k=6.91 (mm) θ--楼层弹性层间位移角限值根据主体结构的结构类型: 钢筋混凝土框架得: θ=1/550 (rad)h k--玻璃面板高度，h k=3800 (mm)δ--硅酮结构密封胶变位承受能力，δ= 0.125 故结构胶粘接厚度应≥13.4 (mm)4.3 幕墙铝合金骨架计算:玻璃幕墙类别: 框架式4.3.1 幕墙铝合金横梁计算:选用的铝合金型材的代号: 155其截面的几何参数如下:截面惯性矩: I ax=410715 (mm4) I ay=731313 (mm4)截面抵抗矩: W ax=9779 (mm3) W ay=1875 (mm3)截面面积: A a=950 (mm2)4.3.1.1 在荷载标准值作用下, 横梁的内力及挠度:4.3.1.1.1 在风荷载标准值作用下, 横梁的内力及挠度:按三角形分布的分布荷载计算, 见附图4-1:附图4-1线载集度: q wk=2×(w k b k/2)=1.8496 (kN/m)跨中最大弯矩:M wk=q wk b k2/12=.29 (kN·m)跨内最大剪力:V wk=q wk b k/4=.63 (kN)跨中最大挠度:u wk=q wk b k4/(120E a I ay)=1.03 (mm)4.3.1.1.2 在地震作用标准值作用下, 横梁的内力及挠度:按三角形分布的分布荷载计算, 见附图4-1:线载集度: q ekx=2×(q ek b k/2)=.13328 (kN/m)跨中最大弯矩:M ek=q ekx b k2/12=.021 (kN·m)跨内最大剪力:V ek=q ekx b k/4=.05 (kN)跨中最大挠度:u ek=q ekx b k4/(120E a I ay)=.074 (mm)4.3.1.1.3 在重力荷载标准值作用下, 横梁的内力及挠度:玻璃与铝框自重荷载: q gk=.246 (kPa)按受二集中荷载的简支梁计算, 见附图4-2:附图4-2平行于幕墙平面的集中荷载:P gky=q gk h k b k sinα/2=.636 (kN)其中: h k--玻璃高度，h k=3.8 (mm)b k--玻璃宽度，b y=1.36 (mm)跨中最大弯矩:M gky=P gky b d=.095 (kN·m)其中: b d--玻璃垫块至横梁端部的距离，b d=0.15 (m) 跨内最大剪力:V gky=P gky=.636 (kN)跨中最大挠度:u gky=P gkyαb k3(3-4α2)/(24E a I ax)=.75 (mm) 其中: α=b d/b k=.11b d--玻璃垫块至横梁端部的距离，b d=0.15 (m)b k--横梁跨度，b k=1.36 (m)4.3.1.2 横梁验算:4.3.1.2.1 抗剪强度验算:横梁水平方向(x轴)的剪力组合设计值:V x=ψwγw V wk+ψeγe V ek =.91 (kN)横梁竖直方向(y轴)的剪力组合设计值:V y=γg V gky =.76 (kN)其中: γg--永久荷载分项系数，γg=1.2γw--风荷载分项系数，γw=1.4γe--地震作用分项系数，γe=1.3ψw--风荷载组合值系数，ψw=1.0ψe--地震作用组合值系数，ψe=0.5验算:横梁竖直方向(y轴):V y(b y2t y/8+b x b y t x/4)/(I ax t y)=3.5 (MPa) <f av=49.6 (MPa) (满足)其中: b x--横梁截面水平方向宽度，b x=73 (mm)b y--横梁截面竖直方向宽度，b y=70 (mm)t x--横梁截面水平腹板厚度，t x=3 (mm)t x--横梁截面竖直腹板厚度，t y=3 (mm)I ax--截面绕x轴的毛截面惯性矩，I ax=410715 (mm4)横梁水平方向(x轴):V x(b x2t x/8+b x b y t y/4)/(I ay t x)=2.42 (MPa) <f av=49.6 (MPa) (满足)其中: b x--横梁截面水平方向宽度，b x=73 (mm)b y--横梁截面竖直方向宽度，b y=70 (mm)t x--横梁截面水平腹板厚度，t x=3 (mm)t x--横梁截面竖直腹板厚度，t y=3 (mm)I ay--截面绕y轴的毛截面惯性矩，I ay=731313 (mm4)4.3.1.2.2 局部稳定验算:横梁截面水平腹板为双侧加劲部位:横梁截面水平腹板宽度b x =73 (mm)横梁截面水平腹板厚度t x =3 (mm)横梁截面水平腹板宽厚比b x/t x =24.33≤50 (满足)横梁截面竖直腹板为双侧加劲部位:横梁截面竖直腹板宽度b y =70 (mm)横梁截面竖直腹板厚度t y =3 (mm)横梁截面竖直腹板宽厚比b y/t y =23.33≤50 (满足) 4.3.1.2.3 刚度验算:在风荷载标准值作用下，横梁的挠度:u wk =1.03 (mm) < b k/180=7.56 (mm) (满足)在重力荷载标准值作用下，横梁的挠度:u gky =.75 (mm) < b k/180=7.56 (mm) (满足)4.3.2 幕墙铝合金立柱计算:选用的铝合金型材的代号: 155其截面的几何参数如下:截面惯性矩: I ax=6719438 (mm4) I ay=1445269 (mm4)截面抵抗矩: W ax=86147 (mm3) W ay=40146 (mm3)截面面积: A a=1927 (mm2)立柱按跨度L=3.8m简支梁计算。