最新U型玻璃设计计算书...doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateU型玻璃设计计算书.汇宝软件计算书样本北京XX中心U型玻璃幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 沈阳YY幕墙装饰工程有限公司二九年五月十二日目录1 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：11.2 建筑设计规范：11.3 玻璃规范：11.4 钢材规范：21.5 胶类及密封材料规范：21.6 相关物理性能等级测试方法：31.7 建筑结构静力计算手册(第

2、二版)31.8 土建图纸：32 基本参数32.1 幕墙所在地区：32.2 地面粗糙度分类等级：32.3 抗震烈度：43 幕墙承受荷载计算43.1 风荷载标准值的计算方法：43.2 计算玻璃时的风荷载标准值：53.3 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：53.4 作用效应组合：54 U型玻璃计算64.1 U型玻璃荷载计算：74.2 U型玻璃的抗弯强度计算：84.3 U型玻璃的挠度计算：95 附录 常用材料的力学及其它物理性能10-U型玻璃幕墙设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003点

3、支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001点支式玻璃幕墙支承装置 JG138-2001吊挂式玻璃幕墙支承装置 JG139-2001建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2003建筑幕墙 GB/T21086-20071.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-1999钢结构设计规范 GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高处作业吊蓝 GB19155-2003工程抗震术语标准 JGJ/T97-95混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构设计规范 GB50010-2002混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG160-2004建筑表面

4、用有机硅防水剂 JC/T902-2002建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑隔声评价标准 GB/T50121-2005建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑工程预应力施工规程 CECS180：2005建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006年版、局部修订)建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑抗震设计规范 GB50011-2001(2008年版)建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000年版)冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-20

5、02预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85-20021.3 玻璃规范：镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002防弹玻璃 GB17840-1999浮法玻璃 GB11614-1999夹层玻璃 GB/T9962-1999建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2001幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB17841-2008普通平板玻璃 GB4871-1995热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T511-2002中

6、空玻璃 GB/T11944-2002着色玻璃 GB/T18701-20021.4 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-1984不锈钢冷轧钢板及钢带 GB/T3280-2007不锈钢热轧钢板及钢带 GB/T4237-2007不锈钢丝 GB/T4240-93建筑用不锈钢绞线 JG/T200-2007不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金钢焊条 GB/T5118-1995低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头 JG

7、/T201-2007耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T0961997合金结构钢 GB/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 GB/T5117-1999碳素结构钢 GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-2007优质碳素结构钢 GB/T699-1999预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB/T14370-20001.5 胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏 JC484-2

8、006幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001彩色涂层钢板用建筑密封胶 JC/T884-2001丁基橡胶防水密封胶粘带 JC/T942-2004干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994混凝土建筑接缝用密封胶 JC/T881-2001建筑窗用弹性密封剂 JC485-2007建筑密封材料试验方法 GB/T13477.120-2002建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2005建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品 GB/T19686-2005建筑用硬质塑料隔热条 JG/T174-2005建筑装饰用天然石材防护剂 J

9、C/T973-2005聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-2003聚硫建筑密封胶 JC/T483-2006绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-1999石材用建筑密封胶 JC/T883-2001橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法 GB/T531-1999修补用天然橡胶胶粘剂 HG/T3318-2002中空玻璃用弹性密封胶 JC/T486-2001中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-20031.6 相关物理性能等级测试方法：玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T139-2001玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000彩色涂层

10、钢板和钢带试验方法 GB/T13448-2006钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002建筑防水材料老化试验方法 GB/T18244-2000建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法 GB/T15227-2007建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T18575-2001建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T18250-2000建筑装饰装修工程施工质量验收规范 GB50210-2001金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228-20021.7 建筑结构静力计算手册(第二版)1.8 土建图纸：2 基本参数2.1 幕墙所在地区： 北

11、京地区；2.2 地面粗糙度分类等级： 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 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；依照上面分类标准，本工程按C类地形考虑。2.3 抗震烈度： 根据国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2001 2008版)，北京地区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g，水平地震影响系数最大值为：max=0.16。3 幕墙承受荷载计算3.1 风荷载标准值的计算方法： 幕墙属于外围护构件，

12、按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算： wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：25m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.73

13、4(Z/10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地形，25m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=1.87 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地： z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地形，25m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=0.9219 s1：局部风压

14、体型系数； 按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： 一、外表面 1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区 对墙面， 取-1.0 对墙角边， 取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 本计算点为大面位置。 由于大部分幕墙都有开启，按5.3.2JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大

15、于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，北京地区取0.00045MPa；3.2 计算玻璃时的风荷载标准值： 计算玻璃时的构件从属面积： A=2.50.5=1.25m2 LogA=0.097 s1(A

16、)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.981 s1=0.981+0.2 =1.181 wk=gzzs1w0 =1.870.92191.1810.00045 =0.000916MPa 因为wk0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.3.3 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)

17、；3.4 作用效应组合：荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中： S：作用效应组合的设计值； SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值； Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进行挠度计算时； 重力荷

18、载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；4 U型玻璃计算基本参数： 1：计算点标高：25m； 2：力学模型：按简支梁形式计算； 3：玻璃跨度：L=2500mm； 4：玻璃类型：夹层玻璃； 5：玻璃翼朝向：室外； 6：玻璃安装方式：双排连接，水平布置； 7：玻璃材料物理性能级截面参数： 玻璃强度设计值：30MPa； 玻璃弹性模量E：70000MPa； 玻璃截面积A：3420mm2； 翼板部分截面抗弯矩Wx1：5540mm3； 板面部分截面抗弯矩Wx2：36030mm3； 绕Y轴截面抗弯矩Wy：360

19、30mm3； X轴截面惯性矩Ix：360300mm4； Y轴截面惯性矩Iy：360300mm4； (对于夹层玻璃，该处的各抗弯矩和惯性矩采用的是内片玻璃参数)U型玻璃可以按支撑于两点的简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：4.1 U型玻璃荷载计算：(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：U型玻璃宽度，也就是承载宽度(mm)； qwk=wkB =0.001500 =0.5N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.40.5 =0.7N/mm(2)水平地震

20、作用线荷载集度(按矩形分布)： qEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙构件的面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk=qEAkB qEk=5.00.160.00002563420 =0.07N/mm qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.07 =0.091N/mm(3)幕墙受水平荷载集度组合

21、：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =0.7+0.50.091 =0.745N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =0.5N/mm(4)U型玻璃在自重作用下的荷载计算： qGk：自重荷载集度标准值(N/mm)； qGk=A =25.63420/1000000 =0.088N/mm qG：自重荷载集度标准值(N/mm)； qG=1.2qGk =1.20.088 =0.106N/mm(5)U型玻璃在水平组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(Nmm)； Mw：风荷

22、载作用下产生的弯矩设计值(Nmm)； ME：地震作用下产生的弯矩设计值(Nmm)； L：U型玻璃跨度(mm)；采用Sw+0.5SE组合： Mw=qwL2/8 ME=qEL2/8 Mx=Mw+0.5ME =qL2/8 =0.74525002/8 =582031.25Nmm(6)U型玻璃在自重荷载作用下的弯矩设计值： My=qGL2/8 =0.10625002/8 =82812.5Nmm4.2 U型玻璃的抗弯强度计算：按简支梁抗弯强度公式,应满足： =Mx/Wnx+My/Wnyfg上式中： Mx：水平方向弯矩组合设计值(Nmm)； 对于单片的U型玻璃，该参数就是上面计算得到的Mx； 对于夹层的U型

23、玻璃，参考JGJ102-2003关于夹层玻璃计算的规定，该参数为Mx再乘以系数1/2，2层玻璃强度相同； Wnx：绕X轴方向的净截面抵抗矩(mm3)，翼板朝向室外时取面板部分的抗弯矩，翼板朝向室内时取翼板部分抗弯矩； 对于夹层玻璃玻璃，该参数采用内片玻璃参数 My：垂直方向弯矩设计值(Nmm)； 对于夹层，由于内外片玻璃面积相差不大，并且自重对计算结果影响甚小，所以此处计算内片玻璃的时候带入内片参数，按总My的1/2采用； Wny：绕Y轴方向的净截面抵抗矩(mm3)； 对于夹层玻璃，该参数采用内片玻璃参数； fg：玻璃的抗弯强度设计值，取30MPa；则： =Mx/Wnx+My/Wny =582

24、031.25/2/36030+82812.5/2/36030 =9.226MPa30MPaU型玻璃抗弯强度能要求。4.3 U型玻璃的挠度计算：根据简支梁挠度计算公式，得： dfx=5qkL4/384EIx dfy=5qGkL4/384EIy 对于单片的U型玻璃，该处qk就是上面计算得到的qk； 对于夹层的U型玻璃，按等刚度分配原理，该处qk为上面计算所得参数qk再乘以系数1/2； 对于夹层玻璃，公式中的惯性矩采用内片玻璃参数； qGk取上面计算所得总qGk的1/2； dfx=5qkL4/384EIx =51/20.525004/384/70000/360300 =5.042mm dfy=5qG

25、kL4/384EIy =51/20.08825004/384/70000/360300 =0.887mm 而df,lim=2500/200=12.5mm所以，U型玻璃挠度满足规范要求。5 附录 常用材料的力学及其它物理性能一、 玻璃的强度设计值 fg(MPa)JGJ102-2003表5.2.1种类厚度(mm)大面侧面普通玻璃528.0 19.5 浮法玻璃51228.0 19.5 151924.0 17.0 2020.0 14.0 钢化玻璃51284.0 58.8 151972.0 50.4 2059.0 41.3 二、 铝合金型材的强度设计值 (MPa )GB50429-2007表4.3.4铝

26、合金牌号状态厚度强度设计值(mm)抗拉、抗压抗剪6061T4不区分9055T6不区分2001156063T5不区分9055T6不区分150856063AT51013575T61016090三、 钢材的强度设计值(1-热轧钢材) fs(MPa)JGJ102-2003表5.2.3钢材牌号厚度或直径d(mm)抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d16215 125 325 Q345d16310 180 400 四、 钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢) fs(MPa)GB50018-2002表4.2.1钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205 120 310 Q345 300 175 40

27、0 五、 材料的弹性模量E(MPa)JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9材料E材料E玻璃0.72105不锈钢绞线1.21051.5105铝合金、单层铝板0.70105高强钢绞线1.95105钢、不锈钢2.06105钢丝绳0.81051.0105消除应力的高强钢丝2.05105花岗石板0.8105蜂窝铝板 10mm0.35105铝塑复合板 4mm0.2105蜂窝铝板 15mm0.27105铝塑复合板 6mm0.3105蜂窝铝板 20mm0.21105六、 材料的泊松比JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-200

28、7表4.3.7材料材料玻璃0.2钢、不锈钢0.3铝合金0.3(按GB50429)高强钢丝、钢绞线0.3铝塑复合板0.25蜂窝铝板0.25花岗岩0.125七、 材料的膨胀系数(1/)JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7材料材料玻璃0.810-51.010-5不锈钢板1.8010-5铝合金、单层铝板2.310-5(按GB50429)混凝土1.0010-5钢材1.2010-5砖砌体0.5010-5铝塑复合板4.010-5蜂窝铝板2.410-5花岗岩0.810-5八、 材料的重力密度g (KN/m3)JGJ102-2003表5

29、.3.1、GB50429-2007表4.3.7材料g材料g普通玻璃、夹层玻璃钢化、半钢化玻璃256矿棉1.21.5玻璃棉0.51.0钢材785岩棉0.52.5铝合金2700kg/m3(按GB50429)九、 板材单位面积重力标准值（MPa）JGJ133-2001表5.2.2板材厚度（mm）qk(N/m2)板材厚度（mm）qk(N/m2)单层铝板2.53.04.067.581.0112.0不锈钢板1.52.02.53.0117.8157.0196.3235.5铝塑复合板4.06.055.073.6蜂窝铝板（铝箔芯）10.015.020.053.070.074.0花岗石板20.025.030.05

30、00560625700750840十、 螺栓连接的强度设计值一(MPa)JGJ102-2003表B.0.1-1螺栓的性能等级 锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓4.6、4.8级170140-5.6级-210190-8.8级-400320-锚栓Q235钢-140-Q345钢-180-承压型连接高强度螺栓8.8级-400250-10.9级-500310-构件Q235钢-305-405-470Q345钢-385-510-590Q390钢-400-530-6

31、15十一、 螺栓连接的强度设计值二(MPa)GB50429-2007表4.3.5-1螺栓的材料、性能等级 和构件铝合金牌号普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb普通螺栓铝合金2B111701602A90150145不锈钢A2-50、A4-50200190A2-70、A4-70280265钢4.6、4.8级170140构件6061-T42102102106061-T63053053056063-T51851851856063-T62402402406063A-T52202202206063A-T62552552555083-O/F/H112315315315十二、 焊缝的强度设计值(MPa)JGJ102-2003表B.0.1-3焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝 角焊缝牌号厚度或直径d（mm）抗压fcw抗拉和抗弯受拉ftw抗剪fvw抗拉、抗压和一级、二级三级抗剪ffw自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235钢d1621521518512516016d4020520517512016040d60200200170115