鋁單板幕墻設(shè)計計算書Ⅰ.設(shè)計根據(jù):《建筑幕墻》GB/T21086-《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢查原則》JGJ/T139-《建筑構(gòu)造可靠度設(shè)計統(tǒng)一原則》GB50068-《民用建筑設(shè)計通則》GB50352-《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95（）《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（）《建筑構(gòu)造可靠度設(shè)計統(tǒng)一原則》GB50068-《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-《建筑制圖原則》GB/T50104-《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-()《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-《混凝土構(gòu)造設(shè)計規(guī)范》GB50010-《鋼構(gòu)造設(shè)計規(guī)范》GB50017-《冷彎薄壁型鋼構(gòu)造技術(shù)規(guī)范》GB50018-《建筑幕墻平面內(nèi)變形性能檢測辦法》GB/T18250-《建筑幕墻抗震性能振動臺實(shí)驗辦法》GB/T18575-《高耐候構(gòu)造鋼》GB/T4171-《焊接構(gòu)造用耐候鋼》GB/T4172-《不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學(xué)成分》GB/T20878-《鋁合金建筑型材第1部分：基材》GB/T《鋁合金建筑型材第2部分：陽極氧化、著色型材》GB/T《普通工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第1部分普通規(guī)定》GB/T《普通工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第2部分力學(xué)性能》GB/T《普通工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材第1部分尺寸偏差》GB/T《緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱》GB《緊固件機(jī)械性能螺母粗牙螺紋》GB《緊固件機(jī)械性能螺母細(xì)牙螺紋》GB《緊固件機(jī)械性能自攻螺釘》GB《緊固件機(jī)械性能不銹鋼螺栓、螺釘、螺柱》GB《緊固件機(jī)械性能不銹鋼螺母》GB《螺紋緊固件應(yīng)力截面積和承載面積》GB/T《鋁板幕墻板基》YS/《鋁板幕墻氟碳噴漆鋁單板》YS/《鋁塑復(fù)合板》GB/T17748-1999《鋁塑復(fù)合板用鋁帶》YS/T432-《建筑用鋁型材、鋁板氟碳涂層》JG133-《混凝土構(gòu)造后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-《混凝土用膨脹型、擴(kuò)孔型錨栓》JG160-《混凝土接縫用密封膠》JC/T881-《建筑構(gòu)造靜力計算手冊(第二版)》《BKCADPM集成系統(tǒng)(BKCADPM)》Ⅱ.基本計算公式:(1).場地類別劃分:地面粗糙度可分為A、B、C、D四類：--A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；--B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和都市郊區(qū)；--C類指有密集建筑群的都市市區(qū)；--D類指有密集建筑群且房屋較高的都市市區(qū)。本工程為：山東，按C類地區(qū)計算風(fēng)荷載。(2).風(fēng)荷載計算:幕墻屬于薄壁外圍護(hù)構(gòu)件，根據(jù)《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-()規(guī)定采用，垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載原則值，應(yīng)按下述公式計算：當(dāng)計算重要承重構(gòu)造時Wk=βzμsμzW0（GB50009）當(dāng)計算圍護(hù)構(gòu)造時Wk=βgzμs1μzW0（GB50009）式中：其中:Wk---垂直作用在幕墻表面上的風(fēng)荷載原則值(kN/m2)；βgz---高度Z處的陣風(fēng)系數(shù),按《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-第條取定。根據(jù)不同場地類型,按下列公式計算:βgz=K(1+2μf)其中K為地區(qū)粗糙度調(diào)節(jié)系數(shù)，μf為脈動系數(shù)。經(jīng)化簡，得：A類場地:βgz=×[1+×(Z/10)]B類場地:βgz=×[1+(Z/10)]C類場地:βgz=×[1+×(Z/10)]D類場地:βgz=×[1+×(Z/10)]μz---風(fēng)壓高度變化系數(shù),按《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-第條取定。根據(jù)不同場地類型,按下列公式計算:A類場地:μz=×(Z/10)B類場地:μz=×(Z/10)C類場地:μz=×(Z/10)D類場地:μz=×(Z/10)按《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-()第條驗算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強(qiáng)度時，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1：外表面1.正壓區(qū)按表采用；2.負(fù)壓區(qū)—對墻面，取—對墻角邊，取內(nèi)表面對封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)狀況取或。注：上述的局部體型系數(shù)μs1（1）是合用于圍護(hù)構(gòu)件的附屬面積A不大于或等于1m2的狀況，當(dāng)圍護(hù)構(gòu)件的附屬面積A不不大于或等于10m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1（10）可乘以折減系數(shù)，當(dāng)構(gòu)件的附屬面積不大于10m2而不不大于1m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1（A）可按面積的對數(shù)線性插值，即μs1（A）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）]logA本工程屬于B類地區(qū),故μz=(Z/10)W0---基本風(fēng)壓,按《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-附表給出的50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得不大于m2，山東地區(qū)取為m2(3).地震作用計算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用原則值βE---動力放大系數(shù),按取定αmax---水平地震影響系數(shù)最大值，按對應(yīng)抗震設(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度取定:αmax選擇可按JGJ102-中的表進(jìn)行。表水平地震影響系數(shù)最大值αmax抗震設(shè)防烈度6度7度8度αmax注:7、8度時括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震速度為和的地區(qū)。設(shè)計基本地震加速度為，抗震設(shè)防烈度6度：αmax=設(shè)計基本地震加速度為，抗震設(shè)防烈度7度：αmax=設(shè)計基本地震加速度為，抗震設(shè)防烈度7度：αmax=設(shè)計基本地震加速度為，抗震設(shè)防烈度8度：αmax=設(shè)計基本地震加速度為，抗震設(shè)防烈度8度：αmax=設(shè)計基本地震加速度為，抗震設(shè)防烈度9度：αmax=山東設(shè)計基本地震加速度為，抗震設(shè)防烈度為8度，故取αmax=GAK---幕墻構(gòu)件的自重(N/m2)(4).作用效應(yīng)組合:普通規(guī)定，幕墻構(gòu)造構(gòu)件應(yīng)按下列規(guī)定驗算承載力和撓度：a.無地震作用效應(yīng)組合時，承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：γ0S≤Rb.有地震作用效應(yīng)組合時，承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：SE≤R/γRE式中S---荷載效應(yīng)按基本組合的設(shè)計值；SE---地震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)按基本組合的設(shè)計值；R---構(gòu)件抗力設(shè)計值；γ0----構(gòu)造構(gòu)件重要性系數(shù)，應(yīng)取不不大于；γRE----構(gòu)造構(gòu)件承載力抗震調(diào)節(jié)系數(shù)，應(yīng)取；c.撓度應(yīng)符合下式規(guī)定：df≤df,limdf---構(gòu)件在風(fēng)荷載原則值或永久荷載原則值作用下產(chǎn)生的撓度值；df,lim---構(gòu)件撓度限值；d.雙向受彎的桿件，兩個方向的撓度應(yīng)分別符合df≤df,lim的規(guī)定。幕墻構(gòu)件承載力極限狀態(tài)設(shè)計時，其作用效應(yīng)的組合應(yīng)符合下列規(guī)定：1有地震作用效應(yīng)組合時，應(yīng)按下式進(jìn)行：S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK2無地震作用效應(yīng)組合時，應(yīng)按下式進(jìn)行：S=γGSGK+ψwγwSWKS---作用效應(yīng)組合的設(shè)計值；SGk---永久荷載效應(yīng)原則值；SWk---風(fēng)荷載效應(yīng)原則值；SEk---地震作用效應(yīng)原則值；γG---永久荷載分項系數(shù)；γW---風(fēng)荷載分項系數(shù)；γE---地震作用分項系數(shù)；ψW---風(fēng)荷載的組合值系數(shù)；ψE---地震作用的組合值系數(shù)；進(jìn)行幕墻構(gòu)件的承載力設(shè)計時，作用分項系數(shù)，按下列規(guī)定取值：①普通狀況下，永久荷載、風(fēng)荷載和地震作用的分項系數(shù)γG、γW、γE應(yīng)分別取、和；②當(dāng)永久荷載的效應(yīng)起控制作用時，其分項系數(shù)γG應(yīng)取；此時，參加組合的可變荷載效應(yīng)僅限于豎向荷載效應(yīng)；③當(dāng)永久荷載的效應(yīng)對構(gòu)件利時，其分項系數(shù)γG的取值不應(yīng)不不大于?？勺冏饔玫慕M合系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用：①普通狀況下，風(fēng)荷載的組合系數(shù)ψW應(yīng)取，地震作用于的組合系數(shù)ψE應(yīng)取。②對水平倒掛玻璃及框架，可不考慮地震作用效應(yīng)的組合，風(fēng)荷載的組合系數(shù)ψW應(yīng)取（永久荷載的效應(yīng)不起控制作用時）或(永久荷載的效應(yīng)起控制作用時)。幕墻構(gòu)件的撓度驗算時，風(fēng)荷載分項系數(shù)γW和永久荷載分項系數(shù)均應(yīng)取，且可不考慮作用效應(yīng)的組合。Ⅲ.材料力學(xué)性能:材料力學(xué)性能，重要參考JGJ102-《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》。(1).鋁合金型材的強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)按表的規(guī)定采用。表鋁合金型材的強(qiáng)度設(shè)計值fa（N/mm2）鋁合金牌號狀態(tài)壁厚（mm）強(qiáng)度設(shè)計值fa抗拉、抗壓抗剪局部承壓6061T4不分辨T6不分辨6063T5不分辨T6不分辨6063AT5≦10〉10T6≦10〉10(2).單層鋁板的強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)按表的規(guī)定采用。表單層鋁板強(qiáng)度設(shè)計值(N/mm2)牌號合金狀態(tài)σ抗拉強(qiáng)度ftαl抗剪強(qiáng)度fναl1060H14、H24、H446551291050H14、H24、H44755834H4812093541100H14、H24、H449574433003H16、H2614511365H14、H24、H44115895230040604727H4214010963H14、H24170132763005H42957443H14、H24、H4413510561H46160124723105H25130101585005H14、H24、H441158952H4290704050520655129H4213010158H441751367957540806236H4214010963H14、H24、H4416012472H16、H26、H4619014885(3).熱軋鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)按現(xiàn)行國標(biāo)《鋼構(gòu)造設(shè)計規(guī)范》GB50017-的規(guī)定采用，也可按表采用。表熱軋鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值fs（N/mm2）鋼材牌號厚度或直徑d（mm）抗拉、抗壓、抗彎抗剪端面承壓Q235d≤1621512532516＜d≤4020512040＜d≤60200115Q345d≤1631018040016＜d≤3529517035＜d≤50265155注：表中厚度是指計算點(diǎn)的鋼材厚度；對軸心受力桿件是指截面中較厚鋼板的厚度.(4).冷成型薄壁型鋼的鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)按現(xiàn)行國標(biāo)《鋼構(gòu)造設(shè)計規(guī)范》GB50018-的規(guī)定，可按表采用。表b冷成型薄壁型鋼的強(qiáng)度設(shè)計值鋼材牌號抗拉、抗壓、抗彎fts抗剪fvs端面承壓（磨平頂緊）fcsQ235205120310Q345300175400(5).不銹鋼型材和棒材的強(qiáng)度設(shè)計值可按表采用。表不銹鋼型材和棒材的強(qiáng)度設(shè)計值牌號σ抗拉強(qiáng)度fts1抗剪強(qiáng)度fvs1端面承壓強(qiáng)度fcs106Cr19Ni10S3040820517810424606Cr19Ni10NS30458275239139330022Cr19Ni10S3040317515288210022Cr19Ni10NS3045324521312429406Cr17Ni12Mo2S3160820517810424606Cr17Ni12Mo2NS31658275239139330022Cr17Ni12Mo2S3160317515288210022Cr17Ni12Mo2NS31653245213124294(6).玻璃幕墻材料的彈性模量可按表的規(guī)定采用。表材料的彈性模量E（N/mm2）材料E玻璃ｘ105鋁合金ｘ105鋼、不銹鋼ｘ105消除應(yīng)力的高強(qiáng)鋼絲ｘ105不銹鋼絞線ｘ105～ｘ105高強(qiáng)鋼絞線ｘ105鋼絲繩ｘ105～ｘ105注：鋼絞線彈性模量可按實(shí)測值采用。(7).玻璃幕墻材料的泊松比可按表的規(guī)定采用。表材料的泊松比υ材料υ材料υ玻璃鋼、不銹鋼鋁合金高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線(8).玻璃幕墻材料的線膨脹系數(shù)可按表的規(guī)定采用。表材料的線膨脹系數(shù)α(1/℃)材料α材料α玻璃×10-5～×10-5不銹鋼板×10-5鋼材×10-5混凝土×10-5鋁材×10-5砌磚體×10-5(9).玻璃幕墻材料的重力密度原則值可按表的規(guī)定采用。表材料的重力密度γg（kN/m3)材料γg材料γg普通玻璃、夾層玻璃、鋼化玻璃、半鋼化玻璃礦棉~玻璃棉~鋼材巖棉~鋁合金一、風(fēng)荷載計算標(biāo)高為處風(fēng)荷載計算W0:基本風(fēng)壓W0=kN/m2βgz:高處陣風(fēng)系數(shù)(按B類區(qū)計算)βgz=×[1+(Z/10)]=μz:高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(按B類區(qū)計算):(GB50009-)()μz=(Z/10)=10)=μsl:局部風(fēng)壓體型系數(shù)(墻面區(qū))板塊（第1處）×=該處附屬面積為：μsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)=-{+[×=μsl=+=該處局部風(fēng)壓體型系數(shù)μsl=風(fēng)荷載原則值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-)（）=×××=kN/m2風(fēng)荷載設(shè)計值:W:風(fēng)荷載設(shè)計值(kN/m2)γw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項系數(shù)：按《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-規(guī)定采用W=γw×Wk=×=m2二、D板強(qiáng)度校核:校核根據(jù)：σ=M/W=6×m×q×L2×η/t2≤fa=mm2Lx:寬度:Ly:高度:L:D板短邊邊長度:t:金屬板厚度:m1:跨中彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:mx:固端彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:my:固端彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:Wk:風(fēng)荷載原則值:m2垂直于平面的分布水平地震作用:qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5××1000=m2荷載設(shè)計值為：q=×Wk+××qEAk=m2θ=(Wk+×qEAk)×L4×109/Et4=η:折減系數(shù)，按θ=查表得:板所受最大彎矩應(yīng)力值為:σ=6×m1×q×L2×103×η/t2=mm2mm2≤mm2強(qiáng)度能夠滿足規(guī)定板撓度校核:校核根據(jù):ｆ/L≤1/100f1:撓度系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:L:短邊邊長:t:板厚度:E:彈性模量:mm2v:泊松比:D:板彎曲剛度:D=E×t3/12/(1-v2)/100000=板撓度:U=104×f1×Wk×L4×η/D=板撓度與邊長比值:Du=U/L/1000=≤1/100板撓度能夠滿足規(guī)定三、E板強(qiáng)度校核:校核根據(jù)：σ=M/W=6×m×q×L2×η/t2≤fa=mm2Lx:E板寬度:Ly:E板高度:L:E板短邊長:t:金屬板厚度:Wk:風(fēng)荷載原則值:m2垂直于平面的分布水平地震作用:qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5××1000=m2荷載設(shè)計值為：q=×Wk+××qEAk=m2m1:跨中彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:mx:固端彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:my:固端彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:θ=(Wk+×qEAk)×L4×109/Et4=η:折減系數(shù)，按θ=查表得:E板所受的最大彎矩應(yīng)力值為:σ=6×m1×q×L2×103×η/t2=mm2mm2≤mm2強(qiáng)度能夠滿足規(guī)定E板撓度校核:校核根據(jù):ｆ/L≤1/100f1:撓度系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:Lx:E板寬度:Ly:E板高度:L:E板短邊長:t:板厚度:E:彈性模量:mm2v:泊松比:D:板彎曲剛度:D=E×t3/12/(1-v2)/100000=板撓度:U=104×f1×WK×L4×η/D=板撓度與邊長比值:Du=U/L/1000=≤1/100E板撓度能夠滿足規(guī)定四、F板強(qiáng)度校核:校核根據(jù)：σ=M/W=6×m×q×L2×η/t2≤fa=mm2Lx:寬度:Ly:高度:L:短邊長:t:金屬板厚度:m1:跨中彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:mx:固端彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:my:固端彎矩系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:Wk:風(fēng)荷載原則值:m2垂直于平面的分布水平地震作用:qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5××1000=m2荷載設(shè)計值為：q=×Wk+××qEAk=m2θ=(Wk+×qEAk)×L4×109/Et4=η:折減系數(shù)，按θ=查表得:板所受的最大截面彎矩應(yīng)力值為:σ=6×m1×q×L2×103×η/t2=mm2mm2≤mm2強(qiáng)度能夠滿足規(guī)定板撓度校核:校核根據(jù):ｆ/L≤1/100f1:撓度系數(shù),按短邊與長邊的邊長比=查表得:Lx:短邊邊長:t:板厚度:E:彈性模量:mm2v:泊松比:D:板彎曲剛度:D=E×t3/12/(1-v2)/100000=板撓度:U=104×f1×Wk×L4×η/D=板撓度與邊長比值:Du=U/L/1000=≤1/100板撓度能夠滿足規(guī)定五、支座處強(qiáng)度校核:1.支座處校核根據(jù)：根據(jù)一根肋兩側(cè)相鄰兩板格的支承狀況，先求肋兩側(cè)的固端彎矩系數(shù)，平均后為此處彎矩系數(shù)：m支=(m支(i)+m支(j))/2校核根據(jù)：σ=M/W=6×m支×q×L2×η/t2≤fa=mm22.支座強(qiáng)度校核：D,E之間：肋側(cè)D板格固端彎矩系數(shù)=肋側(cè)E板格固端彎矩系數(shù)=支座彎矩系數(shù):m=(mdx+mex)/2=·mσ=6×m支×q×L2×103×η/t2=mm2mm2≤mm2強(qiáng)度能夠滿足規(guī)定E,F之間：肋側(cè)E板格固端彎矩系數(shù)=肋側(cè)F板格固端彎矩系數(shù)=支座彎矩系數(shù):m=(mfy+mey)/2=·mσ=6×m支×q×L2×103×η/t2=mm2mm2≤mm2強(qiáng)度能夠滿足規(guī)定六、固定片（壓板）計算:Wfg_x:計算單元總寬為Hfg_y:計算單元總高為Hyb1:壓板上部分高為Hyb2:壓板下部分高為Wyb:壓板長為Hyb:壓板寬為Byb:壓板厚為Dyb:壓板孔直徑為Wk:作用在幕墻上的風(fēng)荷載原則值為(kN/m2)qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用為(kN/m2)(不涉及立柱與橫梁傳來的地震作用)A:每個壓板承受作用面積(m2)A=(Wfg_x/1000/2)×(Hyb1+Hyb2)/1000/2=2)×+/2=(m2)Pwk:每個壓板承受風(fēng)荷載原則值(KN)Pwk=Wk×A=×=(KN)Pw:每個壓板承受風(fēng)荷載設(shè)計值(KN)Pw=×Pwk=×=(KN)Mw:每個壓板承受風(fēng)荷載產(chǎn)生的最大彎矩Mw=×Pw×(Wyb/2)=××2)=Pek:每個壓板承受地震作用原則值(KN)Pek=qEAK×A=×=(KN)Pe:每個壓板承受地震作用設(shè)計值(KN)Pe=×Pek=×=(KN)Me:每個壓板承受地震作用產(chǎn)生的最大彎矩Me=×Pe×(Wyb/2)=××2)=采用Sw+組合M:每個壓板承受的最大彎矩M=Mw+×Me=+×=W:壓板截面抵抗矩(mm3)W=((Hyh-Dyb)×Byb2)/6=(=(mm3)I:壓板截面慣性矩(mm4)I=((Hyh-Dyb)×Byb3)/12=(=(mm4)σ=106×M/W=106×=(N/mm2)σ=(N/mm2)≤(N/mm2)強(qiáng)度滿足規(guī)定U:壓板變形(mm)U=×1000×2×(Pwk+×Pek)×Wyb3/(48×E×I)=×1000×+××(24××105×=Du:壓板相對變形(mm)Du=U/L=U/(Wyb/2)==Du=≤1/180符合規(guī)定Nvbh:壓板螺栓(受拉)承載能力計算(N):D:壓板螺栓有效直徑為(mm)Nvbh=(π×D2×170)/4=××170)/4=(N)Nvbh=≥2×(Pw+×Pe)=(N)滿足規(guī)定七、幕墻立柱計算:幕墻立柱按雙跨梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計計算：1.荷載計算:(1)風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計值(矩形分布)計算qw:風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計值(kN/m)W:風(fēng)荷載設(shè)計值:m2B:幕墻分格寬:qw=W×B=×=kN/m(2)地震荷載計算qEA:地震作用設(shè)計值(KN/m2):GAk:幕墻構(gòu)件(涉及面板和框)的平均自重:68N/m2垂直于幕墻平面的均布水平地震作用原則值:qEAk:垂直于幕墻平面的均布水平地震作用原則值(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAk=5××1000=kN/m2γE:幕墻地震作用分項系數(shù):qEA=×qEAk=×=kN/m2qE：水平地震作用均布線作用設(shè)計值(矩形分布)qE=qEA×B=×=kN/m(3)立柱彎矩:Mw:風(fēng)荷載作用下立柱彎矩qw:風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計值:(kN/m)Hsjcg:立柱計算跨度:Mw=qw×(L13+L23)/8/(L1+L2)=+/8/+×=kN·mME:地震作用下立柱彎矩(kN·m):ME=qE×(L13+L23)/8/(L1+L2)=+/8/+×=·mM:幕墻立柱在風(fēng)荷載和地震作用下產(chǎn)生彎矩(kN·m)采用SW+組合M=Mw+×ME=+×=·m2.選用立柱型材的截面特性:立柱型材號:熱鍍鋅方鋼管60X60X5選用的立柱材料牌號:Q235d<=16型材強(qiáng)度設(shè)計值:抗拉、抗壓mm2抗剪mm2型材彈性模量:E=×105N/mm2X軸慣性矩:Ix=Y軸慣性矩:Iy=立柱型材在彎矩作用方向凈截面抵抗矩:Wn=立柱型材凈截面積:An=立柱型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度:LT_x=立柱型材計算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對中和軸的面積矩:Ss=塑性發(fā)展系數(shù):γ=3.幕墻立柱的強(qiáng)度計算:校核根據(jù):N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=mm2(拉彎構(gòu)件)B:幕墻分格寬:GAk:幕墻自重:68N/m2幕墻自重線荷載:Gk=68×B/1000=68×1000=mNk:立柱受力:Nk=Gk×L=×=N:立柱受力設(shè)計值:rG:構(gòu)造自重分項系數(shù):N=×Nk=×=σ:立柱計算強(qiáng)度(N/mm2)(立柱為拉彎構(gòu)件)N:立柱受力設(shè)計值:An:立柱型材凈截面面積:M:立柱彎矩:·mWn:立柱在彎矩作用方向凈截面抵抗矩:γ:塑性發(fā)展系數(shù):σ=N×10/An+M×103/×Wn)=×10/+×103/×=mm2mm2<ｆa=mm2立柱強(qiáng)度能夠滿足4.幕墻立柱的剛度計算:校核根據(jù):df≤L/250df:立柱最大撓度Du:立柱最大撓度與其所在支承跨度(支點(diǎn)間的距離)比值:Lt1:立柱最大撓度所在位置支承跨度(支點(diǎn)間的距離)R0=[L12/2-(L13+L23)/8(L1+L2)]×qwk/L1=df=1000×[××qWk×L1]×L13/(24××Ix)=Du=U/(Lt1×1000)=×1000)=1/3141/314<1/250且U<=20(跨距不不大于4500mm時此值為30)撓度能夠滿足規(guī)定！5.立柱抗剪計算:校核根據(jù):τmax≤[τ]=mm2(1)Qwk:風(fēng)荷載作用下剪力原則值(kN)R0:雙跨梁長跨端支座反力為:R0=[L12/2-(L13+L23)/8/(L1+L2)]×qwk/L1=Ra:雙跨梁中間支座反力為:Ra=qwk×((L13+L23)/(8×L1×L2)+(L1+L2)/2)=Rb:雙跨梁短跨端支座反力為:Rb=|qwk×(L1+L2)-R0-Ra|=Rc:中間支承處梁受到的最大剪力(KN)Rc=|qwk×L1-R0|=KNQwk=max(R0,Rb,Rc)=KN(2)Qw:風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計值(kN)Qw=×Qwk=×=(3)QEk:地震作用下剪力原則值(kN)R0_e:雙跨梁長跨端支座反力為:R0_e=[L12/2-(L13+L23)/8/(L1+L2)]×qek/L1=Ra_e:雙跨梁中間支座反力為:Ra_e=qek×((L13+L23)/(8×L1×L2)+(L1+L2)/2)=Rb_e:雙跨梁短跨端支座反力為:Rb_e=|qek×(L1+L2)-R0_e-Ra_e|=Rc:中間支承處梁受到的最大剪力(KN)Rc=|qek×L1-R0_e|=KNQEk=max(R0_e,Rb_e,Rc)=KN(4)QE:地震作用下剪力設(shè)計值(kN)QE=×QEk=×=(5)Q:立柱所受剪力:采用Qw+組合Q=Qw+×QE=+×=(6)立柱剪應(yīng)力:τ:立柱剪應(yīng)力:Ss:立柱型材計算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對中和軸的面積矩:立柱型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度:LT_x=Ix:立柱型材截面慣性矩:τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)=××100/×=mm2τ=mm2<mm2立柱抗剪強(qiáng)度能夠滿足八、立柱與主構(gòu)造連接Lct2:連接處熱軋鋼角碼壁厚:Jy:連接處熱軋鋼角碼承壓強(qiáng)度:mm2D2:連接螺栓公稱直徑:D0:連接螺栓有效直徑:選擇的立柱與主體構(gòu)造連接螺栓為:不銹鋼螺栓A1,A2組50級L_L:連接螺栓抗拉強(qiáng)度:230N/mm2L_J:連接螺栓抗剪強(qiáng)度:175N/mm2采用SG+SW+組合N1wk:連接處風(fēng)荷載總值(N):N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000=×××1000=連接處風(fēng)荷載設(shè)計值(N):N1w=×N1wk=×=N1Ek:連接處地震作用(N):N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000=×××1000=N1E:連接處地震作用設(shè)計值(N):N1E=×N1Ek=×=N1:連接處水平總力(N):N1=N1w+×N1E=+×=N2:連接處自重總值設(shè)計值(N):N2k=68×B×Hsjcg=68××=N2:連接處自重總值設(shè)計值(N):N2=×N2k=×=N:連接處總合力(N):N=(N12+N22)=+=Nvb:螺栓的受剪承載能力:Nv:螺栓受剪面數(shù)目:2Nvb=2×π×D02×L_J/4=2×××175/4=立柱型材種類:Q235d<=16Ncbl:用一顆螺栓時，立柱型材壁抗承壓能力(N):D2:連接螺栓直徑:Nv:連接處立柱承壓面數(shù)目:2t:立柱壁厚:XC_y:立柱局部承壓強(qiáng)度:mm2Ncbl=D2×t×2×XC_y=××2×=Num1:立柱與建筑物主構(gòu)造連接的螺栓個數(shù):計算時應(yīng)取螺栓受剪承載力和立柱型材承壓承載力設(shè)計值中的較小者計算螺栓個數(shù)。螺栓的受剪承載能力Nvb=不不大于立柱型材承壓承載力Ncbl=Num1=N/Ncbl==0個取2個根據(jù)選擇的螺栓數(shù)目，計算螺栓的受剪承載能力Nvb=根據(jù)選擇的螺栓數(shù)目，計算立柱型材承壓承載能力Ncbl=Nvb=>Ncbl=>強(qiáng)度能夠滿足角碼抗承壓能力計算:角碼材料牌號:Q235鋼(C級螺栓)Lct2:角碼壁厚:Jy:熱軋鋼角碼承壓強(qiáng)度:mm2Ncbg:鋼角碼型材壁抗承壓能力(N):Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1=×2×305××=>強(qiáng)度能夠滿足九、幕墻后錨固連接設(shè)計計算幕墻與主體構(gòu)造連接采用后錨固技術(shù)。本設(shè)計采用化學(xué)植筋作為后錨固連接件。本計算重要根據(jù)《混凝土構(gòu)造后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-。后錨固連接設(shè)計，應(yīng)根據(jù)被連接構(gòu)造類型、錨固連接受力性質(zhì)及錨栓類型的不同，對其破壞型態(tài)加以控制。本設(shè)計只考慮錨栓鋼材抗剪復(fù)合破壞類型和混凝土破壞類型。并認(rèn)為錨栓是群錨錨栓。本工程錨栓受拉力和剪力Vgsd:總剪力設(shè)計值:Vgsd=N2=Ngsd:總拉力設(shè)計值:Ngsd=N1=M:彎矩設(shè)計值(N·mm):e2:螺孔中心與錨板邊沿距離:M=V×e2/1000=×1000=·m本設(shè)計的錨栓是在拉剪復(fù)合力的作用之下工作，因此拉剪復(fù)合受力下錨栓或植筋鋼材破壞和混凝土破壞時的承載力，應(yīng)按照下列公式計算：式中----群錨中受力最大錨栓的拉力設(shè)計值；----群錨受拉區(qū)總拉力設(shè)計值；----群錨中受力最大錨栓的剪力設(shè)計值；----群錨總剪力設(shè)計值；----錨栓受拉承載力設(shè)計值；----錨栓受拉承載力原則值；----錨栓受剪承載力設(shè)計值；----錨栓受剪承載力原則值；----混凝土錐體受拉破壞承載力設(shè)計值；----混凝土錐體受拉破壞承載力原則值；----混凝土楔形體受剪破壞承載力設(shè)計值；----混凝土楔形體受剪破壞承載力原則值；γRs,N----錨栓鋼材受拉破壞，錨固承載力分項系數(shù)=；γRs,V----錨栓鋼材受剪破壞，錨固承載力分項系數(shù)=；γRc,N----混凝土錐體受拉破壞，錨固承載力分項系數(shù)=；γRc,V----混凝土楔形體受剪破壞，錨固承載力分項系數(shù)=；γRcp----混凝土剪撬受剪破壞，錨固承載力分項系數(shù)=；γRsp----混凝土劈裂受拉破壞，錨固承載力分項系數(shù)=；錨栓的分布以下圖所示：錨板：X=Y=錨栓設(shè)立：s11=s21=錨基邊距：無邊沿效應(yīng)：c>10*hefA.錨栓鋼材受拉破壞承載力h----混凝土基材厚度=；混凝土基材等級：強(qiáng)度等級C35；d----錨栓桿、螺桿外螺紋公稱直徑及鋼筋直徑=；do----鉆孔直徑=；df----錨板鉆孔直徑=；h1----鉆孔深度=；hef----錨栓有效錨固深度=；Tinst----安裝扭矩=；fstk----錨栓極限抗拉強(qiáng)度原則值=；As----錨栓應(yīng)力截面面積=；n----群錨錨栓個數(shù)=4；幕墻后錨固連接設(shè)計中的錨栓是在軸心拉力與彎矩共同作用下工作，彈性分析時，受力最大錨栓的拉力設(shè)計值應(yīng)按下列規(guī)定計算：當(dāng)時當(dāng)時式中----彎矩設(shè)計值（）；----群錨中受力最大錨栓的拉力設(shè)計值；----錨栓1及i至群錨形心軸的垂直距離（mm）；----錨栓1及i至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離（mm）；----軸力N作用點(diǎn)至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離（mm）。則Nhsd=；NRk,s=As×fstk=；NRd,s=NRk,s/γRs,N=；NRd,s>=Nhsd錨栓鋼材受拉破壞承載力滿足規(guī)定！B.錨栓鋼材受剪破壞承載力本設(shè)計考慮純剪無杠桿臂狀態(tài)，錨栓受剪承載力原則值VRk,s按下式計算：則Vhsd=；VRk,s=×(π×d2/4)×fstk=；VRd,s=VRk,s/γRs,V=；則Vhsd=；VRd,s>=Vhsd錨栓鋼材受剪破壞承載力滿足規(guī)定！C.拉剪復(fù)合受力承載力拉剪復(fù)合受力下，混凝土破壞時的承載力，應(yīng)按照下列公式計算：(Nhsd/NRd,s)2+(Vhsd/VRd,s)2=<1錨栓鋼材能夠滿足規(guī)定！D.后補(bǔ)錨栓拉拔實(shí)驗拉拔力計算：計算公式：N拔=2β·(N/2+M/Z)/n其中：N拔:單個錨固件的拉拔實(shí)驗值(N)；N：拉力設(shè)計值(N)；M：彎矩設(shè)計值(N·mm)；n：每排錨固件個數(shù)；Z：上下兩排螺栓間距(mm)；β：承載力調(diào)節(jié)系數(shù)；N拔=2β·(N/2+M/Z)/n=2××2+100)/2=在做拉拔實(shí)驗時，單個錨栓的實(shí)驗值應(yīng)不不大于N拔十、幕墻預(yù)埋件焊縫計算根據(jù)《鋼構(gòu)造設(shè)計規(guī)范》GB50017-公式、和計算hf:角焊縫焊腳尺寸L:角焊縫實(shí)際長度he:角焊縫的計算厚度==Lw:角焊縫的計算長度=L-2hf=fhf:Q235熱軋鋼板角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值:160N/mm2βf:角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)，取值為:σm:彎矩引發(fā)的應(yīng)力σm=6×M/(2×he×lw2×βf)=mm2σn:法向力引發(fā)的應(yīng)力σn=N/(2×he×Lw×βf)=mm2τ:剪應(yīng)力τ=V/(2×Hf×Lw)=mm2σ:總應(yīng)力σ=((σm+σn)2+τ2)=σ=mm2≤fhf=160N/mm2焊縫強(qiáng)度能夠滿足!十一、幕墻橫梁計算幕墻橫梁計算簡圖以下圖所示：1.選用橫梁型材的截面特性:選用型材號:等邊角鋼L50X50X4選用的橫梁材料牌號:Q235d<=16橫梁型材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值:mm2橫梁型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計值:mm2橫梁型材彈性模量:E=×105N/mm2Mx橫梁繞截面X軸(平行于幕墻平面方向)的彎矩My橫梁繞截面Y軸(垂直于幕墻平面方向)的彎矩Wnx橫梁截面繞截面X軸(幕墻平面內(nèi)方向)的凈截面抵抗矩:Wnx=Wny橫梁截面繞截面Y軸(垂直于幕墻平面方向)的凈截面抵抗矩:Wny=型材截面積:A=γ塑性發(fā)展系數(shù)，可取2.幕墻橫梁的強(qiáng)度計算:校核根據(jù):Mx/γWnx+My/γWny≤f=橫梁上分格高:橫梁下分格高:H----橫梁受荷單元高(應(yīng)為上下分格高之和的二分之一):l----橫梁跨度,l=1000mm(1)橫梁在自重作用下的彎矩(kN·m)GAk:橫梁自重:68N/m2Gk:橫梁自重荷載線分布均布荷載原則值(kN/m):橫梁自重受荷按上單元高:Gk=68×H/1000=68×1000=mG:橫梁自重荷載線分布均布荷載設(shè)計值(kN/m)G=×Gk=×=mMy:橫梁在自重荷載作用下的彎矩(kN·m)My=G×B2/8=×8=·m(2)橫梁在風(fēng)荷載作用下的彎矩(kN·m)風(fēng)荷載線分布最大集度原則值(三角形分布)qwk=Wk×B=×=m風(fēng)荷載線分布最大集度設(shè)計值qw=×qwk=×=mMxw:橫梁在風(fēng)荷載作用下的彎矩(kN·m)Mxw=qw×B2/12=×12=·m(3)地震作用下橫梁彎矩qEAk:橫梁平面外地震作用:βE:動力放大系數(shù):5αmax:地震影響系數(shù)最大值:GAk:幕墻構(gòu)件自重:68N/m2qEAk=5×αmax×68/1000=5××68/1000=m2qex:水平地震作用最大集度原則值B:幕墻分格寬:水平地震作用最大集度原則值(三角形分布)qex=qEAk×B=×=mqE:水平地震作用最大集度設(shè)計值γE:地震作用分項系數(shù):qE=×qex=×=mMxE:地震作用下橫梁彎矩:MxE=qE×B2/12=×12=·m(4)橫梁強(qiáng)度:σ:橫梁計算強(qiáng)度(N/mm2):采用SG+SW+組合Wnx:橫梁截面繞截面X軸的凈截面抵抗矩:Wny:橫梁截面繞截面Y軸的凈截面抵抗矩:γ:塑性發(fā)展系數(shù):σ=103×My/×Wny)+103×Mxw/×Wnx)+×103×MxE/×Wnx)=mm2mm2<ｆa=mm2橫梁正應(yīng)力強(qiáng)度能夠滿足3.幕墻橫梁的抗剪強(qiáng)度計算:校核根據(jù):τx=Vy×Sx/(Ix×tx)≤mm2校核根據(jù):τy=Vx×Sy/(Iy×ty)≤mm2Vx----橫梁豎直方向(X軸)的剪力設(shè)計值N；Vy----橫梁水平方向(Y軸)的剪力設(shè)計值N；Sx----橫梁截面計算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對中性軸(X軸)的面積矩=；Sy----橫梁截面計算剪應(yīng)力處左邊(或右邊)截面對中性軸(Y軸)的面積矩=；Ix----橫梁繞截面X軸的毛截面慣性矩=；