幕墙设计计算书综合1.docx
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幕墙设计计算书综合1
新湖金色玫瑰园雨篷工程
设计计算书
设计：
审核：
批准：
深圳市广田方特幕墙科技有限公司
二〇一二年九月
目录
第一部分基本参数1
1计算引用的规范、标准及资料1
1.1幕墙设计规范：
1
1.2建筑设计规范：
1
1.3铝材规范：
1
1.4玻璃规范：
1
1.5钢材规范：
1
1.6胶类及密封材料规范：
1
1.7门窗及五金件规范：
1
1.8相关物理性能等级测试方法：
2
1.9《建筑结构静力计算手册》（第二版）2
1.10土建图纸2
1.11门窗所在地区：
2
1.12地面粗糙度分类等级：
2
第二部分雨蓬部分2
1雨篷荷载计算2
1.1玻璃雨篷的荷载作用说明：
2
1.2风荷载标准值计算：
2
1.3风荷载设计值计算：
3
1.4雪荷载标准值计算：
3
1.5雪荷载设计值计算：
4
1.6雨篷面活荷载设计值：
4
1.7雨篷构件恒荷载设计值：
4
1.8选取计算荷载组合：
4
2雨篷杆件计算4
2.1悬臂梁的受力分析：
5
2.2选用材料的截面特性：
5
2.3梁的抗弯强度计算：
5
2.4梁的挠度计算：
5
3雨篷焊缝计算6
3.1受力分析：
6
3.2焊缝校核计算：
6
4玻璃的选用与校核6
4.1玻璃板块荷载组合计算：
6
4.2玻璃板块荷载分配计算：
7
4.3玻璃的强度计算：
7
4.4玻璃最大挠度校核：
7
5雨篷埋件计算（土建预埋）8
5.1校核处埋件受力分析：
8
5.2埋件计算：
8
第一部分基本参数
1、计算引用的规范、标准及资料
11.1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
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
11.2建筑设计规范：
《地震震级的规定》GB/T17740-1999
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）
《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
《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
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
《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》GB50018-2002
《民用建筑设计通则》GB50352-2005
11.3铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000
11.4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
《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
《中空玻璃》GB/T11944-2002
11.5钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005
《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002
《碳钢焊条》GB/T5117-1999
《碳素结构钢》GB/T700-2006
11.6胶类及密封材料规范：
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004
《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1～20-2002
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005
《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/T914-2003
11.7门窗及五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004
《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277-1985
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000
《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004
《铝合金门窗》GB/T8478-2008
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《地弹簧》QB/T2697-2005
《铝合金门插锁》QB/T3885-1999
《平开铝合金窗把手》QB/T3886-1999
《铝合金撑挡》QB/T3887-1999
《铝合金窗不锈钢滑撑》QB/T3888-1999
《铝合金门窗拉手》QB/T3889-1999
《铝合金窗锁》QB/T3900-1999
《铝合金门锁》QB/T3901-1999
《推拉铝合金门用滑轮》QB/T3902-1999
《闭合器》QB/T3893-1999
《外装门锁》QB/T2473-2000
《建筑门窗五金件旋压执手》JG213-2007
《建筑门窗五金件合页（铰链）》JG125-2007
《建筑门窗五金件传动锁闭器》JG126-2007
《建筑门窗五金件滑撑》JG127-2007
《建筑门窗五金件滑轮》JG129-2007
《建筑门窗五金件多点锁闭器》JG215-2007
《建筑门窗五金件撑挡》JG128-2007
《建筑门窗五金件通用要求》JG212-2007
《建筑门窗五金件单点锁闭器》JG130-2007
《建筑门窗内平开下悬五金系统》JG168-2004
11.8相关物理性能等级测试方法：
《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
《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002
《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008
《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008
《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/T228-2002
11.9《建筑结构静力计算手册》（第二版）
11.10土建图纸
11.11工程所在地区：
衢州地区；
11.12地面粗糙度分类等级：
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。
第二部分雨蓬部分
1、雨篷荷载计算
1.1玻璃雨篷的荷载作用说明：
玻璃雨篷承受的荷载包括：
自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。
（1）自重：
包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照500N/m2估算：
（2）风荷载：
是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采用；
（3）雪荷载：
是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；
（4）活荷载：
是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用；
在实际工程的雨篷结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式，取用其最大值：
A：
考虑正风压时：
a.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：
Sk+=1.35Gk+0.6×1.4wk+0.7×1.4Sk（或Qk）
b.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：
Sk+=1.2Gk+1.4×wk+0.7×1.4Sk（或Qk）
B：
考虑负风压时：
按下面公式进行荷载组合：
Sk-=1.0Gk+1.4wk
1.2风荷载标准值计算：
按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）计算：
wk+=βgzμzμs1+w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]
wk-=βgzμzμs1-w0
上式中：
wk+：
正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值（MPa）；
wk-：
负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值（MPa）；
Z：
计算点标高：
10m；
βgz：
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）：
βgz=K（1+2μf）
其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数
A类场地：
βgz=0.92×（1+2μf）其中：
μf=0.387×（Z/10）-0.12
B类场地：
βgz=0.89×（1+2μf）其中：
μf=0.5（Z/10）-0.16
C类场地：
βgz=0.85×（1+2μf）其中：
μf=0.734（Z/10）-0.22
D类场地：
βgz=0.80×（1+2μf）其中：
μf=1.2248（Z/10）-0.3
对于C类地形，10m高度处瞬时风压的阵风系数：
βgz=0.85×（1+2×（0.734（Z/10）-0.22））=2.0978
μz：
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：
μz=1.379×（Z/10）0.24
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；
B类场地：
μz=（Z/10）0.32
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；
C类场地：
μz=0.616×（Z/10）0.44
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；
D类场地：
μz=0.318×（Z/10）0.60
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；
对于C类地形，10m高度处风压高度变化系数：
μz=0.616×（Z/10）0.44=0.7363
μs1：
局部风压体型系数，对于雨篷结构，按规范，计算正风压时，取μs1+=0.5；计算负风压时，取μs1-=-2.0；
另注：
上述的局部体型系数μs1
（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大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1（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μs1（A）可按面积的对数线性插值，即：
μs1（A）=μs1
（1）+[μs1（10）-μs1
（1）]logA
在上式中：
当A≥10m2时取A=10m2；当A≤1m2时取A=1m2；
w0：
基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4（全国基本风压分布图）中数值采用，按重现期50年，惠州地区取0.0007MPa；
（1）计算龙骨构件的风荷载标准值：
龙骨构件的从属面积：
A=1.83×1.2=2.196m2
LogA=0.342
μsA1+（A）=μs1+
（1）+[μs1+（10）-μs1+
（1）]logA
=0.466
μsA1-（A）=μs1-
（1）+[μs1-（10）-μs1-
（1）]logA
=1.863
wkA+=βgzμzμsA1+w0
=2.0978×0.7363×0.466×0.0007
=0.000468MPa
wkA-=βgzμzμsA1-w0
=2.0978×0.7363×1.863×0.0007
=0.00187MPa
（2）计算玻璃部分的风荷载标准值：
玻璃构件的从属面积：
A=1.2×1.4=1.68m2
LogA=0.225
μsB1+（A）=μs1+
（1）+[μs1+（10）-μs1+
（1）]logA
=0.478
μsB1-（A）=μs1-
（1）+[μs1-（10）-μs1-
（1）]logA
=1.91
wkB+=βgzμzμsB1+w0
=2.0978×0.7363×0.478×0.0007
=0.00048MPa
wkB-=βgzμzμsB1-w0
=2.0978×0.7363×1.91×0.0007
=0.001918MPa
1.3风荷载设计值计算：
wA+：
正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值（MPa）；
wkA+：
正风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值（MPa）；
wA-：
负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载设计值（MPa）；
wkA-：
负风压作用下作用在雨篷龙骨上的风荷载标准值（MPa）；
wA+=1.4×wkA+
=1.4×0.000468
=0.000655MPa
wA-=1.4×wkA-
=1.4×0.00187
=0.002618MPa
wB+：
正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（MPa）；
wkB+：
正风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（MPa）；
wB-：
负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载设计值（MPa）；
wkB-：
负风压作用下作用在雨篷玻璃上的风荷载标准值（MPa）；
wB+=1.4×wkB+
=1.4×0.00048
=0.000672MPa
wB-=1.4×wkB-
=1.4×0.001918
=0.002685MPa
1.4雪荷载标准值计算：
Sk：
作用在雨篷上的雪荷载标准值（MPa）
S0：
基本雪压，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取值，衢州地区50年一遇最大积雪的自重：
0MPa.
μr：
屋面积雪分布系数，按表6.2.1[GB50009-2001]，为2.0。
根据<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为：
Sk=μr×S0
=2.0×0
=0MPa
1.5雪荷载设计值计算：
S：
雪荷载设计值（MPa）；
S=1.4×Sk
=1.4×0
=0MPa
1.6雨篷面活荷载设计值：
Q：
雨篷面活荷载设计值（MPa）；
Qk：
雨篷面活荷载标准值取：
500N/m2
Q=1.4×Qk
=1.4×500/1000000
=0.0007MPa
因为Sk≤Qk，所以计算时活荷载参与正压组合！
1.7雨篷构件恒荷载设计值：
G+：
正压作用下雨篷构件恒荷载设计值（MPa）；
G-：
负压作用下雨篷构件恒荷载设计值（MPa）；
Gk：
雨篷结构平均自重取0.0005MPa；
因为Gk与其它可变荷载比较，不起控制作用，所以：
G+=1.2×Gk
=1.2×0.0005
=0.0006MPa
G-=Gk
=0.0005MPa
1.8选取计算荷载组合：
（1）正风压的荷载组合计算：
SkA+：
正风压作用下的龙骨的荷载标准值组合（MPa）；
SA+：
正风压作用下的龙骨的荷载设计值组合（MPa）；
SkA+=Gk+wkA++0.7Qk
=0.001318MPa
SA+=G++wA++0.7Q
=0.001745MPa
SkB+：
正风压作用下的玻璃的荷载标准值组合（MPa）；
SB+：
正风压作用下的玻璃的荷载设计值组合（MPa）；
SkB+=Gk+wkB++0.7Qk
=0.00133MPa
SB+=G++wB++0.7Q
=0.001762MPa
（2）负风压的荷载组合计算：
SkA-：
负风压作用下的龙骨的荷载标准值组合（MPa）；
SA-：
负风压作用下的龙骨的荷载设计值组合（MPa）；
SkA-=Gk+wkA-
=0.00137MPa
SA-=G-+wA-
=1.0Gk+1.4wkA-
=0.002118MPa
SkB-：
负风压作用下的玻璃的荷载标准值组合（MPa）；
SB-：
负风压作用下的玻璃的荷载设计值组合（MPa）；
SkB-=Gk+wkB-
=0.001418MPa
SB-=G-+wB-
=1.0Gk+1.4wkB-
=0.002185MPa
（3）最不利荷载选取：
SkA：
作用在龙骨上的最不利荷载标准值组合（MPa）；
SA：
作用在龙骨上的最不利荷载设计值组合（MPa）；
按上面2项结果，选最不利因素（负风压情况下出现）：
SkA=0.00137MPa
SA=0.002118MPa
SkB：
作用在玻璃上的最不利荷载标准值组合（MPa）；
SB：
作用在玻璃上的最不利荷载设计值组合（MPa）；
按上面2项结果，选最不利因素（负风压情况下出现）：
SkB=0.001418MPa
SB=0.002185MPa
2、雨篷杆件计算
基本参数：
1：
计算点标高：
10m；
2：
力学模型：
悬臂梁；
3：
荷载作用：
集中力荷载；
4：
悬臂总长度：
a=1830mm；
5：
分格宽度：
B=1500mm；
6：
玻璃板块配置：
夹层玻璃6+6mm；
7：
悬臂梁材质：
Q235；
本处幕墙杆件按悬臂梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
2.1悬臂梁的受力分析：
（1）集中荷载值计算：
本工程结构的每个梁上，共有i=2个集中力作用点，下面对这些力分别求值：
Pki：
每个集中力的标准值（N）；
Pi：
每个集中力的设计值（N）；
ai：
每个分格的沿悬臂梁方向的长度（mm）；
Sk：
组合荷载标准值（MPa）；
S：
组合荷载设计值（MPa）；
B：
分格宽度（mm）；
a1=330mm
a2=1500mm
Pk1=SkBa2/2
=1233N
P1=SBa2/2
=1906.2N
Pk2=Pk1
=1233N
P2=P1
=1906.2N
（2）雨篷杆件截面最大弯矩（根部处）的弯矩设计值计算：
M：
全部作用力作用下悬臂梁根部弯矩设计值（N·mm）；
Mi：
单个作用力Pi作用下悬臂梁根部弯矩设计值（N·mm）；
bi：
单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离（mm）；
Pi：
每个集中力的设计值（N）；
Mi=Pi×bi
M=ΣMi
M1=P1b1
=629046N·mm
M2=P2b2
=3488346N·mm
M=ΣMi
=4117392N·mm
2.2选用材料的截面特性：
材料的抗弯强度设计值：
f=215MPa
材料弹性模量：
E=206000MPa
主力方向惯性矩：
I=3283900mm4
主力方向截面抵抗矩：
W=59100mm3
塑性发展系数：
γ=1.05
2.3梁的抗弯强度计算：
按悬臂梁抗弯强度公式,应满足：
M/γW≤f
上式中：
M：
悬臂梁的弯矩设计值（N·mm）；
W：
在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；
γ：
塑性发展系数，取1.05；
f：
材料的抗弯强度设计值，取215MPa；
则：
M/γW=4117392/1.05/59100
=66.351MPa≤215MPa
悬臂梁抗弯强度满足要求。
2.4梁的挠度计算：
df：
全部作用力作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值（mm）；
df,lim：
悬臂梁悬臂端挠度限值（mm）；
dfi：
单个作用力Pi作用下悬臂梁悬臂端挠度计算值（mm）；
bi：
单个作用力Pi作用点到悬臂梁根部的距离（mm）；
Pki：
每个集中力的标准值（N）；
a：
悬臂梁总长度（mm）；
dfi=Pkibi2a（3-βi）/6EI
βi=bi/a
df=Σdfi
df1=Pk1b12a（3-β1）/6EI
=0.171mm
df2=Pk2b22a（3-β2）/6EI
=3.723mm
df=Σdfi
=3.894mm
df,lim=2×1830/250=14.64mm
3.894mm≤df,lim=14.64mm
悬臂梁杆件的挠度满足要求!
3、雨篷焊缝计算
基本参数：
1：
焊缝高度：
hf=4mm；
2：
焊缝有效截面抵抗矩：
W=76970mm3；
3：
焊缝有效截面积：
A=2532.4mm2；
3.1受力分析：
V：
剪力（N）
a：
悬臂长度（mm）：
B：
分格宽度（mm）；
M：
弯矩（N·mm）
V=SaB
=0.002118×1830×1500
=4651.128N
M=4117392N·mm
3.2焊缝校核计算：
校核依据：
（（σf/βf）2+τf2）0.5≤ffw7.1.3-3[GB50017-2003]
上式中：
σf：
按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力（MPa）；
βf：
正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τf：
按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力（MPa）；
ffw：
角焊缝的强度设计值（MPa）；
（（σf/βf）2+τf2）0.5
=（（M/1.22W）2+（V/A）2）0.5
=（（4117392/1.22/76970）2+（4651.128/2532.4）2）0.5
=43.886MPa
43.886MPa≤ffw=160MPa
焊缝强度能满足要求
4、玻璃的选用与校核
基本参数：
1：
计算点标高：
10m；
2：
玻璃板尺寸：
宽×高=B×H=1500mm×900mm；
3：
玻璃配置：
夹层玻璃，夹层玻璃：
6+6mm；上片钢化玻璃，下片钢化玻璃；
模型简图为：
4.1玻璃板块荷载组合计算：
（1）玻璃板块自重：
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