140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书基本参数：仪征地区幕墙总标高＝21.8m校核处设计层高：3.6m分格B×H＝1.25m×1.550m抗震6度设防一、幕墙承受荷载计算：1．风荷载标准值计算：本幕墙设计按50年一遇风压计算Wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(KN/m2)Wo：仪征50年一遇十分钟平均最大风压：0.40 KN/m2根据现行《建筑结构荷载规范》附表D.4（全国基本风压和雪压）中数值采用βgz：瞬时风压的阵风系数：取2.0(GB50009-2001表7.5.1)µs：风荷载体型系数：1.5µz：21.8m高处风压高度变化系数：0.86Wk＝βgz×µs×µz×wo=2.0×1.5×0.86×0.40=1.032 KN/m22．风荷载设计值：W：风荷载设计值：KN/m2rw ：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》JGJ102-2003(5.4.2)条规定采用W=rw×WK=1.4×1.032=1.45KN/m23．玻璃幕墙构件重量荷载：GAK：玻璃幕墙构件（包括玻璃和铝框）的平均自重：400N/m2 GK：玻璃幕墙构件（包括玻璃和铝框）的重量：H：玻璃幕墙分格高：1.550mB：玻璃幕墙分格宽：1.225mGK=400×B×H/1000=400×1.225×1.550/1000=0.76KN4．地震作用：（1）垂直于玻璃幕墙平面的分布地震作用：qEAK：垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用KN/m2βE：动力放大系数：可取5.0按5．2．4条规定采用αmax：水平地震影响系数最大值：0.04 (6度设防)按5．2．4条规定采用Gk：玻璃幕墙构件的重量：0.76KNB：玻璃幕墙分格宽：1.225mH：玻璃幕墙分格高：1.550mqEAk=βE×αmax×GK/B/H=5×0.04×0.76/1.225/1.550=0.080KN/m2（2）平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用：PEAK：平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用 (kN) βE：动力放大系数：可取5.0按5．2．4条规定采用GK：玻璃幕墙构件的重量：0.76kNPEAK=βE×αmax×GK=5×0.04×0.76=0.152KN二、玻璃的选用与校核：本工程选用玻璃种类为：镀膜钢化玻璃1．玻璃面积：B：玻璃幕墙分格宽：1.225mH：玻璃幕墙分格高：1.550mA：玻璃板块面积：A＝B×H＝1.225×1.550＝1.90m22．玻璃厚度选取：W：风荷载设计值：1.45kN/ m2A ：玻璃板块面积：1.90m2K3 ：玻璃种类调整系数：3.00试算：C＝W×A×10/3/K3＝1.45×1.90×10/3/3.00＝3.06T＝2×SQRT(1+C)-2＝2×SQRT(1+3.06)-2＝2.03mm玻璃选取厚度为：6mm3．玻璃板块自重：GAk：玻璃板块平均自重（不包括铝框）： t：玻璃板块厚度：6mm25.6 玻璃的体积密度，单位是kN/ m3 5.2.1采用GAk＝25.6×t/1000＝25.6×6/1000＝0.154 kN/ m24．垂直于玻璃平面的分布地震作用：αmax：水平地震影响系数最大值：0.04qEAk：垂直于玻璃平面的分布地震作用(kN/ m2)qEAk＝5×αmax×GAk＝5×0.04×0.154＝0.031 kN/ m2rE：地震作用分项系数：1.3qEA ：垂直于玻璃平面的分布地震作用设计值kN/ m2 qEA＝rE×qEAk＝1.3×0.031＝0.0403 kN/ m25．玻璃的强度计算：校核依据：σ≤fg＝84.00q：玻璃所受组合荷载：a：玻璃短边边长：1.225mb：玻璃长边边长：1.550mt：玻璃厚度：6.0mmφ1：玻璃板面跨中弯曲系数，按边长比a/b查出（b为长边边长）表5．4．1得：0.074σw玻璃所受应力：采用Sw+0.6SE组合：q＝W+0.6×qEA＝1.45+0.6×0.0403＝1.474kN/ m2σw＝6×φ1×q×a2×1000/t2＝6×0.074×1.474×1.2252×1000/62＝27.28N/mm227.28N/mm2≤fg＝84.00 N/mm2玻璃的强度满足！6．玻璃最大面积校核：Azd：玻璃的允许最大面积(m2)Wk：风荷载标准值：1.03kN/ m2t：玻璃厚度：6.0mmα1：玻璃种类调整系数：3.00A：计算校核处玻璃板块面积：1.90m2Azd＝0.3×α1×(t+t2/4)/Wk (6.2.7-1)＝0.3×3×(6+62/4)/1.03＝13.50 m2A＝1.90m2≤Azd＝13.50 m2可以满足使用要求！三、幕墙杆件计算：幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算： 1．选料：（1）风荷载设计值的线密度：qw：风荷载设计值的线密度rw：风荷载作用效应的分项数：1.4Wk：风荷载标准值：1.03KN/ m2B：幕墙分格宽：1.225mqw=1.4×Wk×B=1.4×1.03×1.225=1.77KN/m（2）立柱弯矩：Mw：风荷载作用下立柱弯矩：(kN.m)qw：风荷载设计值的线密度：1.77KN/m Hsjcg：立柱计算跨度：3.60mMw=qw×Hsjcg2/8=1.77×3.602/8=2.86KN.mqEA：地震作用设计值：qEAK：地震作用：0.08KN/ m2γE：幕墙地震作用分项系数：1.3qEA =1.3×qEAK=1.3×0.08=0.104kN/ m2qE：地震作用设计值的线密度：qE= qEA×B=0.104×1.225=0.127KN.mME：地震作用下立柱弯矩(KN.m)：ME=qE×Hsjcg2/8=0.127×3.62/8=0.21KN.mM：幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(KN.m) 采用Sw+0.6SE组合M=Mw+0.6×ME=2.86+0.6×0.21=2.98KN.mW：立柱抗弯矩预选值W=M×103/1.05/84.2=2.98×103/1.05/84.2=33.75cm3qwk：风荷载标准值线密度qwk=Wk×B=1.03×1.225=1.26KN/mqEK：地震作用标准值线密度qEk =qEAK×B=0.08×1.225=0.098kN/m（4）I1，I2：立柱惯性矩预选值(cm4)I1=900×(qwk+0.6×qEk) ×Hsjcg3/384/0.7=900×(1.26+0.6×0.098) ×3.63/384/0.7=206.02cm4I2=5000×(qwk+0.6×qEk) ×Hsjcg4/384/0.7/20=5000×(1.26+0.6×0.098) ×3.64/384/0.7/20=206.02 cm42．选用立柱型材的截面特性：选用系列：140选用型材号：1401铝型材强度设计值：84.200N/mm2铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2X轴惯性矩：Ix=341.63cm4Y轴惯性矩：Iy=91.53cm4X轴抵抗矩：Wx1=52.46cm3X轴抵抗矩：Wx2=45.63cm3型材截面积：A=12.97cm2型材计算校核处壁厚：t=3.00mm型材截面面积矩：Ss=30.52 cm3塑性发展系数：γ=1.053．幕墙立柱的强度计算：校核依据：N/A+m/γw≤fa=84.200N/m m2（拉弯构件）（5．5．3）B：幕墙分格宽：1.225mGAK：幕墙自重：400N／m2幕墙自重线荷载：GK=400×B/1000=400×1.225/1000=0.49kN/mNk：立柱受力：NK=GK×Hsjcg=0.49×3.6=1.76kNN：立柱受力设计值：rG：结构自重分项系数：1.2N=1.2×Nk=1.2×1.76=2.12kNα：立柱计算强度（N／mm2）（立柱为接弯构件） N：立柱受力设计值：2.12KNA：立柱型材截面积：12.97cm2M：立柱弯矩：3.58KN.mWx2：立柱截面抗弯矩：45.63cm3γ：塑性发展系数：1.05α=N×10/A+M×103/1.05/ Wx2=2.12×10/12.97+2.98×103/1.05/45.63=63.83N/mm263.83N/mm2≤fa=84.200 N/mm2立柱强度可以满足！4. 幕墙立柱的刚度计算：校核依据：Umax≤[U]=20mm且Umax≤L/180 (5.5.5) u：立柱挠度u=5×(qwk+0.6qEk) ×Hsjcg4×1000/384/0.7/Ix=5×(1.26+0.6×0.098) ×3.64×1000/384/0.7/341.63=12.06mm≤20mmDu：立柱挠度与立柱计算跨度比值：Hsjcg：立柱计算跨度：3.6mDu=U/Hsjcg/1000=12.06/3.6/1000=0.00335<1/180挠度可以满足要求！5．立柱抗剪计算：校核依据：γmax≤[γ]=48.900N/mm2（1）Qwk：风荷载作用下剪力标准值(kn) Qwk=Wk×Hsjcg×B/2= 1.03×3.6×1.225/2=2.27KN（2）Qw：风荷载作用下剪力设计值(KN) Qw=1.4×Qwk=1.4×2.27=3.18kN（3）QEK:地震作用下剪力标准值(KN) QEK=qEAK×Hsjcg×B/2= 0.08×3.6×1.225/2=0.18KN（4）QE:地震作用下剪力设计值(KN)QE=1.3×QEK=1.3×0.18=0.23KN（5）Q:立柱所受剪力：采用Qw+0.6QE组合Q=Qw+0.6×QE=3.18+0.6×0.23=3.32KN（6）立柱剪应力：τ：立柱剪应力：Ss：立柱型材截面面积矩：30.52cm3Ix：立柱型材截面惯性矩：341.63cm4t：立柱壁厚：3.000mmτ=Q×Ss×100/Ix/t=3.32×30.52×100/341.63/3.000=9.88N/mm29.88N/mm2≤48.900 N/mm2立柱抗剪强度可以满足！6．选用横梁型材的截面特性：选用系列：140选用型材号：1101铝型材强度设计值：84.200N/mm2铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2X轴惯性矩：Ix=46.8cm4Y轴惯性矩：Iy=27.49cm4X轴抵抗矩：Wx1=13.37cm3X轴抵抗矩：Wx2=13.37cm3Y轴抵抗矩：Wy1=11.0cm3Y轴抵抗矩：Wy2=11.0cm3型材截面积：A=6.84cm2型材计算校核处壁厚：t=3.000mm型材截面面积矩：Ss=8.85m3塑性发展系数：γ=1.057．幕墙横梁的强度计算：校核依据：mx/γWx+my/γWy≤fa=84.200N/m m2（5．5．2）（1）横梁在自重作用下的弯矩(KN.m)H：幕墙分格高：1.550mGAK：横梁自重：300N/ m2GK：横梁自重荷载线密度：GK=300×H/1000=300×1.550/1000=0.465KN/mG：横梁自重荷载设计值线密度(kN/m)G=1.2×GK=1.2×0.465=0.558KN/mMx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN.m) Mx=G×B2/8= 0.558×1.2252/8=0.105KN.m（2）横梁在风荷载作用下的弯矩(KN.m) 风荷载线密度：qwk=B×Wk=1.225×1.03=1.26kN/m风荷载设计值的线密度：qw=1.4×qwk=1.4×1.26=1.77kN/mMyw：横梁在风荷载作用下的弯矩(kN.m) Myw=qw×B2/12= 1.77×1.2252/12=0.22KN.m（3）地震作用下横梁弯矩qEAK：横梁平面外地震荷载：βE：动力放大系数：5αmax：地震影响系数最大值：0.040 GK：幕墙构件自重：300N/m2qEAk=5×αmax×300/1000=0.06Kn/ m2qEx：横梁地震荷载线密度：B：幕墙分格宽：1.225mqEx=qEAk×B=0.06×1.225=0.074KN/mqE：横梁地震荷载设计值线密度：γE：地震作用分项系数：1.3qE=1.3×qEx=1.3×0.074=0.096KN/mMyE：地震作用下横梁弯矩：MyE=qE×B2/12=0.096×1.2252/12=0.012 KN.m（4）横梁强度：σ：横梁计算强度(N/mm2)采用SG+SW+0.6SE组合WX1：X轴抵抗矩：13.37cm3WY2：Y轴抵抗矩：11.0 cm3Υ:塑性发展系数：1.05σ=(MX/WX1+MYW/WY2+0.6×MyE/Wy2)×102/1.05 =2.72N/mm22.72N/mm2≤fa=84.200N/m m2横梁正应力强度可以满足！8．幕墙横梁的抗剪强度计算：校核依据：γmax≤[γ] =48.900N/m m2（1）Qwk：风荷载作用下横梁剪力标准值(Kn)Wk：风荷载标准值：1.03KN/m2B：幕墙分格宽：1.225mQwk=Wk×B2/4=1.03×1.2252/4=0.39KN（2）QW：风荷载作用下横梁剪力设计值(KN)QW=1.4×QWK=1.4×0.39=0.54KN（3）qEK：地震作用下横梁剪力标准值(KN)qEAK：幕墙平面外地震作用：0.06KN/m2qEK= qEAK×B2/4=0.06×1.2252/4=0.023KN（4）qE：地震作用下横梁剪力设计值(kn)γE：地震作用分项系数：1.3qE=1.3×qEK=1.3×0.023=0.029kN（5）Q：横梁所受剪力：采用Qw+0.6QE组合Q=Qw+0.6×QE=0.54+0.6×0.029=0.56KN（6）γ：横梁剪应力Ss：横梁型材截面面积矩：8.85cm3Iy：横梁型材截面惯性矩：27.49cm4t：横梁壁厚：3.0mmγ=Q×Ss×100/Iy/t=0.56×8.85×100/27.49/3.00=5.98N/mm25.98 N/mm2≤48.900N/m m2横梁抗剪强度可以满足！四、连接件计算：1．横梁与立柱间连结（1）横向节点（横梁与角码）N1：连接部位受总剪力：采用Sw+0.6SE组合N1=(Qw+0.6×QE) ×1000=(0.54+0.6×0.029) ×1000=557.4N普通螺栓连接的抗剪强度计算值：130N/mm2 Nv：剪切面数：1D1：螺栓公称直径：5.000mmD0：螺栓有效直径：4.250mmNvbh：螺栓受剪承载能力计算：Nvbh=1×3.14×D02×130/4=1×3.14×4.2502×130/4=1843.278NNum1：螺栓个数：Num1=N1/ Nvbh=557.4/1843.278=0.3个取1个实际采用2个Ncb：连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压能力计算： t ：幕墙横梁壁厚3.0mmNcb=D1×t×120=5.000×3.0×120=1800.000N1800.000N ≥557.4N强度可以满足！（2）竖向节点（角码与立柱）横梁自重：300N/mGK：横梁自重线荷载：(N/m)GK=300×H=300×1.550=465.00N/m横梁自重线荷载设计值：(N/m)G=1.2×465.00=558.00N/mN2：自重荷载：(N)N2=G×B/2=558.00×1.225/2=341.78NN：连接处组合荷载：采用SG+SW+0.6SE组合N=sqrt(N12+N22)=sqrt(557.42+341.782)=653.84NNum2:螺栓个数：Num2=N/Nvbh=0.36 个取1个实际采用2个Ncbj:连接部位铝角码壁抗承压能力计算： Lct1：铝角码壁厚：4.00mmNcbj=D1×Lct1×120×Num2=5.00×4.00×120×2=4800N4800N≥653.84N强度可以满足！2．立梃与主结构连接Lct2：连接处钢角码壁厚：8.00mmD2：连接螺栓直径：12.00mmD0：连接螺栓直径：10.36mm采用SG+SW+0.6SE组合N1WK：连接处风荷载总值：(N)N1WK=WK×B×Hsjcg×1000=1.03×1.225×3.6×1000=4542.3N连接处风荷载设计值：(N)N1W=1.4×N1WK=1.4×4542.3=6359.22NN1EK：连接处地震作用：N1EK=qEAK×B×Hsjcg×1000=0.06×1.225×3.6×1000 =264.6NN1E：连接处地震作用设计值：(N) N1E=1.3×N1EK=1.3×264.6=343.98NN1：连接处水平总力：(N)N1=N1W+0.6N1E=6359.22+0.6×343.98=6565.61NN2：连接处自重总值设计值：N2K=400×B×Hsjcg=400×1.225×3.6=1764.0 NN2：连接处自重总值设计值：(N)N2=1.2×N2K=1.2×1764.0=2116.8NN：连接处总合力：(N)N=sqrt(N12+N22)=sqrt(6565.612+2116.82)=6898.41NNvb：螺栓的承载能力：Nv：连接处剪切面数：2Nvb=2×3.14×D02×130/4=2×3.14×10.362×130/4=21905.97NNuml：立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数： Numl=N/Nvb=6898.41/21905.97=0.31个取1个实际采用2个Ncb1：立梃型材壁抗承压能力：D2：连接螺栓直径：12.00mmNv：连接处剪切面数：4t：立梃壁厚：3.00mmNcb1=D2×4×120×t=12.00×4×120×3.00=17280.00N17280.00N≥6898.41N强度可以满足！Ncbg钢角码型材壁抗承压能力：(N)Ncbg=D2×2×267×Lct2=12.00×2×267×8×2=102528.00N102528.00N≥6898.41N强度可以满足！五、幕墙玻璃板块结构胶计算：本工程选用结构胶类型为：DGM-60181．按风荷载和自重效应，计算结构硅酮密封胶的宽度：（1）风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算：Csl: 风载荷作用下结构胶粘结宽度（mm）WK：风载荷标准值：1.03KN/m2B：矩形分格短边长度：1.550mfl：结构胶的短期强度允许值：0.20N/mm2按5．6．3条规定采用Csl=WK×a/2/0.20 (5.6.3-1)=1.03×1.550/2/0.2=3.99mm取6mm（2）自重效应胶缝宽度的计算：Cs2：自重效应胶缝宽度(mm)B：幕墙分格宽1.225mm：H：幕墙分格高：1.550mmt：玻璃厚度：6.00mmf2：结构胶的长期强度允许值：0.01 N/mm2按5．6．3条规定采用Cs2=H×B×t×25.6/(H+B)/2/10=5.26mm 取12mm结构硅酮密胶的最大计算宽度：12.0mm2. 结构硅酮密胶粘结厚度的计算:ts：结构胶的粘结厚度：mmδ：结构胶酮密封胶的变位承受能力：12.5%Δt：年温差：80.0℃Us：玻璃板块在年温差作用玻璃与铝型材相对位移量：mm 铝型材线膨胀系数：a1=2.35×105玻璃线膨胀系数：a2=1×105Us=b×Δt×(2.35-1)/100=1.225×80.0×(2.35-1)/100=1.323mmTs=Us/sqrt(δ×(2+δ)) (5.6.5)=1.323/sqrt(0.125×(2+0.125))=2.57mm3．胶缝选定宽度为：12mm4．胶缝选定厚度为：6mm5．胶缝强度验算（1）短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力：WK：风荷载标准值：1.03kN/m2B：幕墙分格宽：1.225mCs：结构胶粘结宽度：12mmδ1=WK×B×0.5/Cs=1.03×1.225×0.5/12=0.053kN/mm2（2）短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力：H：幕墙分格高：1.550mt：玻璃厚度：6.0mmδ2=12.8×H×B×t/CS/(B+H)/1000=0.00438 N/mm2（3）短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力：δ=sqrt(δ12+δ22)=sqrt(0.0532+0.004382)=0.0532 N/mm2≤0.2N/mm2结构胶强度可以满足要求！计算：朱西亭审核：孙海涛二OO六年五月十日。