玻璃幕墙计算表
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幕墙工程设计计算书
玻璃幕墙结构设计计算
基本参数: 幕墙计算处标高(米） 70
设计层高Hsjcg(米): 2.9
分格宽(米) B= 1.3
分格高(米) H= 1.3
抗震设防烈度7
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/m^2)
Wo:东莞50年一遇十分钟平均最大风压(kN/m^2): 0.65
根据现行<>GBJ9-87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: 计算高处风压高度变化系数: 按C类区计算
μz=0.713(Z/10)^0.4= 1.552
Wk=βz×μz×μs×W0 (5.2.2)
=3.745 kN/m^2
2. 风荷载设计值:
W: 风荷载设计值: kN/m^2
rw: 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》JGJ 102-96(5.1.6)条规定采用
W=rw×Wk=5.243 kN/m^2
3. 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: 400 N/m^2
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(m): 1.3
B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.3
Gk=400×B×H/1000 =0.676kN
4. 地震作用:
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 (kN/m^2)
βE: 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: 0.016
按5.2.4条规定采用
Gk: 玻璃幕墙构件的重量(kN): 0.676
B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.3
H: 玻璃幕墙分格高(m):1.3
qEAK=3×αmax×GK/B/H (5.2.4)
=0.16kN/m^2 二、玻璃的选用与校核:
[1]、玻璃规格BxH
本工程选用玻璃种类为: 钢化玻璃
1. 玻璃面积:
B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.3
H: 玻璃幕墙分格高(m): 1.3
A: 玻璃板块面积(m^2):
A=B×H=1.69
2. 玻璃厚度选取:
W: 风荷载设计值(kN/m^2): 5.243
A: 玻璃板块面积(m^2): 1.69
K3: 玻璃种类调整系数: 3
试算:
C=W×A×10/3/K3 =9.845
T=2×(1+C)^0.5-2 =4.586mm
玻璃选取厚度为(mm): 8
3. 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(mm): 8
玻璃的体积密度为: 25.6(KN/M^3) 按5.2.1采用
GAk=25.6×t/10000.204kN/m^2
4. 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:
αmax: 水平地震影响系数最大值: 0.016
qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m^2)
qEAk=3×αmax×Gak=0.009kN/m^2
rE: 地震作用分项系数: 1.3
qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m^2)
qEA=rE×qEAk
=1.3×qEAK=0.011kN/m^2
5. 玻璃的强度计算:
校核依据: σ≤ｆg=84.000
q: 玻璃所受组合荷载:
a: 玻璃短边边长(m): 1.3
b: 玻璃长边边长(m): 1.3
t: 玻璃厚度(mm): 8
ψ: 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: 0.065
σw: 玻璃所受应力:
采用Sw+0.6SE组合:
q=W+0.6×qEA =5.249kN/m^2 σw=6×ψ×q×a^2×1000/t^2 =53.994N/mm^2
53.994≤ｆg=84.000N/mm^2
玻璃的强度满足
6. 玻璃温度应力计算:
校核依据: σmax≤[σ]= 58.8N/mm^2
(1)在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的
挤压温度应力为:
E: 玻璃的弹性模量:0.72×10^5N/mm^2
α^t: 玻璃的线膨胀系数: 1.0×10^-5
△Ｔ: 年温度变化差(℃): 80
c: 玻璃边缘至边框距离, 取 5mm
d: 施工偏差, 可取:3mm ,按5.4.3选用
b: 玻璃长边边长(m): 1.3
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:
σt1=E(a^t×△Ｔ-(2c-d)/b/1000)=-330.092 N/mm^2
计算值为负,挤压应力取为零.
0.000N/mm^2＜ 58.8N/mm^2
玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求
(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》
得1.000
μ2: 窗帘系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》
得1.100
μ3: 玻璃面积系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》
得1.086
μ4: 边缘温度系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》
得0.400
Ｔc: 玻璃中央部分温度:
a: 玻璃线胀系数: 1.0×10^-5
a0: 玻璃吸热率:0.142
a1: 室外热传递系数, 取15W/m^2K
t0: 室外设计温度-10.000℃
t1: 室内设计温度35.000℃
Ｔc=(a0×700+15×t0+8×t1)/(15+8)
=(0.142×700+15×(-10.000)+8×35.000)/(15+8)
=9.974℃
Ｔs: 玻璃边缘部分温度:
Ｔs=(15×t0+8×t1)/(15+8)
=(15×(-10.000)+8×35.000)/(15+8)
=5.652℃
△t: 玻璃中央部分与边缘部分温度差:
△t=Ｔc-Ｔs
=4.322℃ 玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:
σt2=0.74×E×a×μ1×μ2×μ3×μ4×(Ｔc-Ｔs)
=0.74×0.72×10^5×1.0×10^-5×μ1×μ2×μ3×μ4×△t
=1.100N/mm^2
玻璃中央与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: 玻璃的允许最大面积(m^2)
Wk:风荷载标准值(kN/m^2): 3.745
t: 玻璃厚度(mm): 8
α1: 玻璃种类调整系数: 3
A: 计算校核处玻璃板块面积(m^2) 1.69
Azd=0.3×α1×(t+t^2/4)/Wk (6.2.7-1)
=5.767m^2
A= 1.69 ≤Azd= 5.767m^2
可以满足使用要求
三、幕墙杆件计算:
幕墙立柱按铰接多跨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系数：1.4
Wk: 风荷载标准值(kN/m^2): 3.745
B: 幕墙分格宽(m): 1.3
qw=1.4×Wk×B =6.815kN/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(kN/m): 6.815
Hsjcg: 立柱计算跨度(m) 2.9
Mw=qw×Hsjcg^2/10 =5.731kN·m
qEA: 地震作用设计值:
qEAK: 地震作用(kN/m^2): 0.16
γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3
qEA=1.3×qEAk =0.208kN/m^2
qE: 地震作用设计值的线密度:
qE=qEA×B =0.27kN/m
ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):
ME=qE×Hsjcg^2/10 =0.227kN·m
M: 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 =5.867kN·m
(3)W: 立柱抗弯矩预选值(cm^3)
W=M×10^3/1.05/84.2 =66.361cm^3
qWk: 风荷载标准值线密度(kN/m)
qwk=Wk×B=4.868kN/m
qEk: 地震作用标准值线密度(kN/m)
qEk=qEAk_M×B=0.208kN/m
(4)I1,I2: 立柱惯性矩预选值(cm^4)
I1=900×(qwk+0.6×qEk)×Hsjcg^3/384/0.7=407.71cm^4
I2=3000×(qwk+0.6×qEk)×Hsjcg^4/384/0.7/20
=197.059 cm^4
选定立柱惯性矩应大于(cm^4):407.71
2. 选用立柱型材的截面特性:
[1].主梁一
选用型材截面如图:
铝型材强度设计值(N/mm^2) 84.2
铝型材弹性模量E (N/cm^2): 7000000
X轴惯性矩(cm^4): Ix= 1230.632
Y轴惯性矩(cm^4): Iy= 227.287
X轴抵抗矩(cm^3 ): Wx1= 119.612
X轴抵抗矩(cm^3 ): Wx2= 106.905
型材截面积(cm^2): A= 23.908
型材计算校核处壁厚(mm): t= 3.5
型材截面面积矩(cm^3 ): Ss=78.296
塑性发展系数: γ= 1.05
3. 幕墙立柱的强度计算:
校核依据: N/A+m/γW≤ｆa=84.200N/mm^2(拉弯构件) (5.5.3)
B: 幕墙分格宽(m): 1.3
GAk: 幕墙自重(N/m^2): 400
幕墙自重线荷载:
Gk=400×Wfg/1000=0.52kN/m
NK: 立柱受力:
Nk=Gk×Hsjcg=1.508kN
N: 立柱受力设计值:
rG: 结构自重分项系数: 1.2
N=1.2×Nk=1.809kN
