遠東新村幼兒園辦公樓玻璃幕墻設計計算書一.幕墻承受荷載計算 1.風荷載原則值計算 Wk=zzsWo Wk:作用在幕墻上的風荷載原則值kN/m2 z:瞬時風壓的陣風系數取2.25 z:風壓高度變化系數取1.14 s:風荷載體型系數取1.5 Wo:基本風壓,本地取值為0.55kN/m2 Wk=2.25X1.14X1.5X0.55=2.12kN/m2 2.風荷載設計值 W=wWk=1.4x2.12=2.9kN/m2 W:風荷載設計值 w:風荷載作用效應的分項系數值為1.4 3.玻璃幕墻構件重力荷載原則值 GK=GAKBH=0.4x1.047x1.65=1.73kN GK:幕墻構件涉及玻璃和鋁框重力荷載原則值 GAK:幕墻構件涉及玻璃和鋁框的平均自重0.4kN/m2 B:幕墻分格寬1.047m H:幕墻分格高1.65m 4.地震作用 1垂直于玻璃幕墻平面的水平地震作用: qE=EmaxGk/A qE:垂直于玻璃幕墻平面的水平地震作用kN/m2 E:動力放大系數取3.0 max:水平地震影響系數最大值為0.04 Gk:玻璃幕墻構件重量為0.74kN A:玻璃幕墻構件的面積m2 A=BH=1.65x1.047=1.72m2 qE=3x0.04x0.74/1.72=0.18kN/m2 2平行于玻璃幕墻平面的集中水平地震作用: pE=EmaxGk pE:平行于玻璃幕墻平面的集中水平地震作用kN E:動力放大系數取3.0 max:水平地震影響系數最大值為0.04 Gk:玻璃幕墻構件重量為0.74kN/m pE=3x0.04x0.74=0.088kN二.玻璃的計算 玻璃選用中空玻璃 1.計算玻璃在垂直于玻璃平面的風荷載作用下的最大應力 w=6eWa2/t2 w:風荷載作用下玻璃的最大應力N/mm2 W:風荷載設計值為0.00135N/mm2 a:玻璃短邊邊長1047mm t:玻璃厚度取10mm e:彎曲系數0.0775 w=6x0.0775X0.00189X10472/102=13N/mm2 2.計算玻璃在垂直于玻璃平面的地震作用下的最大應力 GAK=t/1000=25.67.2/1025=0.1798kN/m2 GAK:玻璃自重 :玻璃重力體積密度kN/m3 t:玻璃厚度 qEA=EEmaxGAK qEA:地震作用設計值 E:地震作用分項系數1.3 E:動力放大系數取3.0 max:水平地震影響系數最大值為0.04 qEA=1.3X3X0.040.1798=0.028kN/m2 EA=6qEAa2/t2 EA:地震作用下玻璃的最大應力N/mm2 qEA:地震作用設計值為0.000028N/mm2 a:玻璃短邊邊長1047mm t:玻璃厚度10mm :彎曲系數0.0775 EA=6X0.0775X0.000028X10472/102=0.337N/mm2 3.計算在溫度影響下,玻璃邊沿與邊框之間的擠壓應力 t1=ET-2c-dc/b t1:在溫度影響下玻璃的擠壓應力 c:玻璃邊沿與邊框間和空隙取5mm dc:施工誤差取3mm b:玻璃的長邊尺寸1650mm T:玻璃幕墻年溫度變化80度 :玻璃的線膨脹系數0.00001 E:玻璃的彈性模量7N/mm2 t1=7X0.00001X80-25-3/1500=-278.4N/mm2 計算值為負,擠壓應力為零,滿足規定 4.計算玻璃中央與邊沿溫度差產生的溫差應力 t2=0.74E1234Tc-Ts t2:溫差應力 :玻璃的線膨脹系數0.00001 E:玻璃的彈性模量7N/mm2 1:陰影系數取1.6(鄰邊) 2:窗簾系數取1.3 3:玻璃面積系數取1.04 4:嵌縫材料系數取0.38 Tc:玻璃中央溫度取50度 Ts:玻璃邊沿溫度取35度 t1=0.7470.000011.61.31.040.38 50-35=6.57N/mm2 t=tt2=1.26.57=7.884N/mm2<19.5N/mm2滿足規定 t:溫度作用分項系數1.2 5.計算組合應力 =w+0.6EA=20.1+0.60.264=20.2584N/mm2 <fg=28N/mm2 玻璃強度滿足!三.橫梁的設計計算 1.橫梁基本參數 橫梁采用120型系列配套型材 面積:830mm2 X向慣性矩:658300mm4 X向截面抵抗矩:18300mm3 Y向慣性矩:658300mm4 Y向截面抵抗矩:18300mm3 2.計算橫梁由于風荷載作用產生的彎矩及變形 qw=HWk=1.6X1.35=2.16kN/m qw:風荷載線密度原則值 H:幕墻分格高 Wk:幕墻承受風荷載原則值 Myw=qwB2/8=2.16X1.1592/8=0.36kN.m Myw:橫梁由于風荷載作用產生的彎矩原則值 B:幕墻分格寬 w=5qwB4/384/E/Iy=5x2.16x1.159x4/384 /70000/658300=2.83mm w:橫梁由于風荷載作用產生的變形 qw:風荷載線密度原則值 B:幕墻分格寬 E:鋁合金的彈性模量 Iy:橫梁繞豎向軸慣性矩 3.計算橫梁由于重力荷載作用產生的彎矩及變形 Gb=HGbk=1.6X0.4=0.64kN/m Gb:橫梁承受重力荷載線密度原則值 H:幕墻分格高 Gbk:幕墻構件不涉及立柱平均自重0.4kN/m2 MxG=GbB2/8=0.64x1.652/8=0.11kN.m MxG:橫梁由于重力荷載作用產生的彎矩原則值 B:幕墻分格寬 G=5GbB4/384/E/Iy=5x0.64X1047x4/384 /70000/658300=0.1871mm G:橫梁由于重力荷載作用產生的變形 Gb:橫梁承受重力荷載線密度原則值 B:幕墻分格寬 E:鋁合金的彈性模量 Ix:橫梁繞水平軸慣性矩 4.計算橫梁由于地震作用產生的彎矩及變形 qe=EmaxGb=30.040.6=0.072kN/m qe:地震作用線密度原則值 E:動力放大系數取3.0 max:水平地震影響系數最大值為0.04 Gb:橫梁承受重力荷載線密度原則值 Mye=qeB2/8=0.0721.1592/8=0.0095kN.m Mye:橫梁由于地震作用產生的彎矩原則值 B:幕墻分格寬 e=5qeB4/384/E/Iy=50.07210254/384 /70000/658300=0.0225mm e:橫梁由于地震作用產生的變形 qe:地震作用線密度原則值 B:幕墻分格寬 E:鋁合金的彈性模量 Iy:橫梁繞豎向軸慣性矩 5.荷載效應組合 Mx=GMxG=1.20.0788=0.09456kN.m Mx:橫梁繞X軸的彎矩設計值 G:重力荷載作用效應的分項系數1.2 MxG:橫梁由于重力荷載作用產生的彎矩原則值 My=wwMyw+eeMye=11.40.49 +0.61.30.0095=0.6934kN.m My:橫梁繞Y軸的彎矩設計值 w:風荷載作用效應的組合系數1.0 w:風荷載作用效應的分項系數1.4 Myw:橫梁由于風荷載作用產生的彎矩原則值 e:地震作用效應的組合系數0.6 e:地震作用效應的分項系數1.3 Mye:橫梁由于地震作用產生的彎矩原則值 y=G=0.1871mm y:橫梁豎向最大撓度 G:橫梁由于重力荷載作用產生的變形 x=ww+ee=11.165+0.60.0225=1.1785mm x:橫梁水平最大撓度 w:風荷載作用效應的組合系數1.0 w:橫梁由于風荷載作用產生的變形 e:地震作用效應的組合系數0.6 e:橫梁由于地震作用產生的變形 6.橫梁強度和剛度的驗算 =Mx//Wx+My//Wy=658300/1.05/18300 +658300/1.05/18300=68.52N/mm2 :橫梁產生最大應力 :塑性發展系數取1.05 Mx:橫梁繞X軸的彎矩設計值 Wx:橫梁繞X軸的截面抵抗矩 My:橫梁繞Y軸的彎矩設計值 Wy:橫梁繞Y軸的截面抵抗矩 <fa=84.2N/mm2 橫梁強度滿足規定 =x2+y20.5=1.1651.165+0.18710.18710.5=1.18mm :橫梁最大撓度 x:橫梁水平最大撓度 y:橫梁豎向最大撓度 <B/180=5.69mm且<20mm 橫梁剛度滿足規定四.立柱的設計計算 1.立柱基本參數 立柱采用120系列 面積:1800mm2 慣性矩:5850000mm4 截面抵抗矩:73000mm3 2.計算立柱由于風荷載作用產生的彎矩及變形 qw=BWk=1.159x1.35=1.56kN/m qw:風荷載線密度原則值 B:幕墻分格寬 Wk:幕墻承受風荷載原則值 Mw=qwL2/8=1.56x3.72/8=2.67kN.m Mw:立柱由于風荷載作用產生的彎矩原則值 L:立柱計算長度 w=5qwL4/384/E/I=5x1.56x37004/384 /70000/5850000=0.93mm w:立柱由于風荷載作用產生的變形 qw:風荷載線密度原則值 L:立柱計算長度 E:鋁合金的彈性模量 I:立柱慣性矩 3.計算立柱由于重力荷載作用產生的拉力 Ga=BGak=1.159x0.4=0.46kN/m Ga:立柱承受重力荷載線密度原則值 B:幕墻分格寬 Gak:幕墻構件平均自重0.4kN/m2 NG=GaL=0.46x3.7=1.7kN NG:立柱由于重力荷載作用產生的拉力原則值 L:立柱計算長度 4.計算立柱由于地震作用產生的彎矩及變形 qe=EmaxGa=3x0.04x0.46=0.0552kN/m qe:地震作用線密度原則值 E:動力放大系數取3.0 max:水平地震影響系數最大值為0.04 Ga:立柱承受重力荷載線密度原則值 Me=qeL2/8=0.0552x3.72/8=0.0945kN.m Me:立柱由于地震作用產生的彎矩原則值 L:立柱計算長度 e=5qeL4/384/E/I=5x0.0552x37004/384 /70000/5850000=0.33mm e:立柱由于地震作用產生的變形 qe:地震作用線密度原則值 L:立柱計算長度 E:鋁合金的彈性模量 I:立柱慣性矩 5.荷載效應組合 N=GNG=1.21.517=1.82kN N:立柱拉力設計值 G:重力荷載作用效應的分項系數1.2 NG:立柱由于重力荷載作用產生的拉力原則值 M=wwMw+eeMe=11.44.369 +0.61.30.0842=6.182kN.m M:立柱彎矩設計值 w:風荷載作用效應的組合系數1.0 w:風荷載作用效應的分項系數1.4 Mw:立柱由于風荷載作用產生的彎矩原則值 e:地震作用效應的組合系數0.6 e:地震作用效應的分項系數1.3 Me:立柱由于地震作用產生的彎矩原則值 =ww+ee=115.216+0.60.293=15.392mm :立柱的最大撓度 w:風荷載作用效應的組合系數1.0 w:立柱由于風荷載作用產生的變形 e:地震作用效應的組合系數0.6 e:立柱由于地震作用產生的變形 6.立柱強度和剛度的驗算 =N/A+M//W=1820/1800+5850000/1.05/73000=77.33N/mm2 :立柱產生最大應力 :塑性發展系數取1.05 N:立柱拉力設計值 A:立柱的凈截面面積 M:立柱彎矩設計值 W:立柱截面抵抗矩 <fa=84.2N/mm2 立柱強度滿足規定