框式幕墙计算书
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一、工程概况及基本参数:
1、工程地址:浙江省
2、幕墙最高处标高:10.7m z
3、幕墙形式及结构:明框玻璃幕墙
4、地面粗糙度:B类地形
5、抗震要求:按7度抗震设防
6、幕墙分格B×H=1.4m×1.47m,
(以立面10.7m处来进行设计验算,楼层高度为5.4m,在楼层面下2.7m加支点,立柱跨度为2.7m)。
根据《玻璃幕墙工程技术规范》计算如下:
二、幕墙承受荷载计算
1、风荷载标准值计算
wk:作用在幕墙上的风荷载标准值,(KN/m2)
wo:基本风压,温州50年一遇十分钟平均最大风压为:0.60 KN/m2,根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附图(全国基本风压分布图)中数值采用。
βz:瞬时风压的阵风系数:取2.25
μs:风荷载体型系数1.5
μz:风压高度变化系数(按B类区计算)μz=1.03(标高10.7m处)
Wk=βzμsμz wo=2.25×1.5×1.03×0.60=2.09 KN/m2
2、风荷载设计值
W:风荷载设计值:KN/m2
γw:风荷载作用效应系数1.4。
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96(5.1.6)条规定采用。
W=γw×Wk =1.4×2.09=2.93KN/m2
2、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:H=1.47m
B: 玻璃幕墙分格宽:B=1.4m
GK=400×B×H/1000=400×1.4×1.47/1000=0.82KN
4、地震作用
⑴垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用
qEAk:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用力(KN/m2)
βE:动力放大系数,可取3.0,按5.2.4条规定采用
αmax:水平地震影响系数最大值0.080,按5.2.4条规定采用
GK:玻璃幕墙构件的重量
H:玻璃幕墙分格高
B:玻璃幕墙分格宽
qEAk=3×αmax×GAK (5.2.4)
qEAk=3×0.08×0.4NK/m2=0.096 KN/m2
三、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
H:玻璃幕墙分格高H=1470mm
B: 玻璃幕墙分格宽B=1400mm
A: 玻璃板面积
A=B×H=1.4×1.470=2.06m2
2、玻璃厚度选取
Wk:风荷载标准值
A:玻璃板块面积
KS:玻璃种类调整系数:3.0
计算:
C=Wk×A×10/3/KS
C=2.09×2.06×10/3/3=4.78
T=2×-2
T=2×2.4-2=2.8mm
取钢化镀膜玻璃厚度为6mm。
3、玻璃板块密度
GAK:玻璃板块自重
T:玻璃板块厚度:6mm
玻璃的体积密度为25.6KN/m3
GAK=25.6×6/1000=0.154 KN/m2
4、垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用
αmax:水平地震影响系数最大值:0.080
qEAK:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用(KN/m2)
qEAK=3×αmax×GAK
=3×0.08×0.154=0.037 KN/m2
NE:地震作用分项系数:1.3
qEA:垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用(KN/m2)
qEA=NE×qEAK=1.3×0.037=0.048 KN/m2
5、玻璃强度计算
校核依据δ≤fy=84.000N/mm2
q:玻璃所受组合荷载
a:玻璃短边边长a=1.4m
b:玻璃长边边长:b=1.47m
t:玻璃厚度:6mm
φ:玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b=0.95查表5.15a得φ=0.0483
δw:玻璃所受力:采用SW+0.6SE
q=Wk +0.6 qEA=2.09+0.6×0.048=2.12KN/m2
δW=6×φ×q×a2×1000/t2=6×0.0483×2.12×1.42×1000/62
=33.45N/mm2≤84.20 N/mm2
玻璃的强度满足要求
6、玻璃温度应力的计算
校核依据δmax≤[δ] =58.8 N/mm2
①在年温差变化下,玻璃边缘支边框间挤压在玻璃中产生的挤压的温度应力为:E:玻璃的弹性模量:0.72×105 N/mm2
α:玻璃的线膨胀系数:1.0×10-5
ΔT:年温差变化差80.00℃
C:玻璃边缘到边框距离:取5mm
b:玻璃长边边长:b=1.47m
d:施工偏差可取:3mm,按5.4.3选用
在年温差变化下,玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的温度应力为:
бt1=E×[α×ΔT-(2c-d)/b/1000] N/mm2
=0.72×105×[1×10-5×80-(2×5-3)/147×103)]
бt1=0.72×80-72(2×5-3)/1.47=-138N/mm2
计算值为负,挤压应力取为零,
即:0.000 N/mm2 <58.800N/mm2
玻璃边缘与边框间挤压温度应力可满足要求。
②玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力
μ1:阴影系数:按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-9.6表5.4.4-1得1.300
μ2:窗帘系数:按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-9.6表5.4.4-2得1.300
μ3:玻璃面积系数:按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-9.6表5.4.4-3得μ3=1.038 μ4:边缘温度系数:按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-9.6表5.4.4-4得μ4=0.400 TC玻璃中央部分温度
a:玻璃的线膨胀系数1.0×10-5
a0:玻璃吸热率:0.122
室外热传递系数,取15w/m2R
t0:室外设计温度-10.00℃
t1:室内设计温度35.00℃
TC=(a0×700 + 15×t0+8×t1)/(15 + 8)
=(0.122×700 + 15×(-10.00)+8×35)/(15 + 8)
=9.365℃
TS=(15×t0+8×t1)/(15 + 8)=(15×(-10.00)+8×35)=5.652℃
ΔT:玻璃中央部分与边缘部分温度之差
ΔT=TC -TS=3.713℃
玻璃中央部分与边缘部分温度差产生的温度应力
бt2=0.74×E×a×μ1×μ2×μ31×μ4 (TC -TS)N/mm2
=0.74×0.72×105×1.0×10-5×1.3×1.3×1.038×0.4×3.713 N/mm2=1.388 N/mm2 玻璃中央部分边缘温度差产生的温度应力可以满足要求
7、玻璃最大面积校核
Azd:玻璃允许的最大面积(m2)
t:玻璃厚度6mm
a1玻璃种类调整系数:3.000
A:计算校核处玻璃板块面积A=2.06m2
Azd=0.3×a1×(t + t2/4 )/WK=0.3×3×(6+ 62/4 )/2.09=6.46 m2
A=2.06m2≤Azd1=6.46m2
四、幕墙杆件计算
1、选料
⑴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系数:1.4