胜利小学玻璃幕墙设计计算书

1胜利小学教学楼幕墙设计计算书基本参数：新余地区幕墙总高:15.6m设计层高（Hsjcg）:3.9m分格BXH:1.134(m)×1.542(m)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/m2）Wo：新余30年一遇十分钟平均最大风压：0.300kN/m2根据现行《建筑结构荷载规范》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2.25Цs：风荷载体型系数：1.5Цz：15.60m高处风压高度变化系数（按B类区计算）：Цz=（Z/10）0.32=1.15Wk=βz×Цz×Цs×1.1×WO(5.2.2)=2.25×1.15×1.5×1.1×0.300=1.28kN/m22、风荷载设计值：W：风荷载设计值：KN/m2rw: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》JGJ102-96（5.1.6）条规定采用W=rw×Wk=1.4×1.28=1.79kN/m23、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/m2GK：玻璃幕墙构件（包括玻璃和铝框）的重量：H：玻璃幕墙分格高：1.542mB：玻璃幕墙分格宽：1.134mGK=400×B×H/1000=400×1.134×1.542/1000=0.699KN二、玻璃的选用与校核本工程选用玻璃种类为：6MM热反射镀膜玻璃1、玻璃面积：B：玻璃幕墙分格宽;1.134mH:玻璃幕墙分格高:1.542m2A:玻璃板块面积：A=B×H=1.134×1.542=1.75M22、玻璃厚度选取：Ｗ:风荷载设计值：1.79kN/m2A:玻璃板块面积：1.75m2Ｋ３：玻璃种类调整系数：3.0试算：Ｃ=W×Ａ×10/3/K3=1.79×1.75×10/3/3.0=3.48T=2×(1+C)0.5-2=2×(1+3.48)0.5-2=2.23mm玻璃选取厚度为：6.0mm3、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：6.0mm玻璃的体积密度为：25.6（KN/M3）按5.2.1采用GAK=25.6×t/1000=25.6×6.0/1000=0.154KN/m24、玻璃的强度计算：校核依据：σ≤fg=42.000q:玻璃所受组合荷载：a:玻璃短边边长：1.134mb:玻璃长边边长：1.542mt:玻璃厚度：6.0mmw:玻璃板面跨中弯曲系数，按边长比a/b查表5.4.1得0.076σw:玻璃所受应力：采用Sw组合：q=W=1.79σw=6×Ψ×q×a2×1000/t2=6×0.076×1.79×1.1342×1000/6.02=25.71N/mm225.71N/mm2≤fg=42.000N/mm2玻璃的强度满足5、玻璃温度应力计算：校核依据：σmax≤[σ]=19.500N/mm2（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：3E：玻璃的弹性模量：0.72×105N/mm2at:玻璃的线膨胀系数：1.0×10-5△T:年温度变化差：80.000℃C:玻璃边缘至边框距离，取5mmd:施工偏差，可取：3mm，按5.4.3选用b:玻璃长边边长：1.494m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：σtl=E(at×△T-(2c-d)/b/1000)=0.72×△T-72×(2×5-3)/b=0.72×80.000-72×(2×5-3)/1.494=-279.75kN/m2计算值为负，挤压应力取为零0.000N/mm219.500N/mm2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：Ц1：阴影系数：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96表5.4.4-1得1.000Ц2:窗帘系数：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96表5.4.4-2得1.1Ц3：玻璃面积系数：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96表5.4.4-3得1.058Ц4：边缘温度系数：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96表5.4.4-4得0.400a:玻璃线胀系数：1.0×10-5IO:日照量：3027.600(KJ/M2h)to:室外温度-10.000℃t1:室内温度35.000℃Tc:单片玻璃中心温度（依据JGJ113-97附录B计算）：ao:玻璃的吸收率：0.180Tc=0.012×I0×a0+0.65×t0+0.35×tl=0.012×3027.600×0.180+0.65×-10.000+0.35×35.000=12.290℃Ts:玻璃边缘部分温度（依据JGJ113-97附录B计算）Ts=(0.65×t0+0.35×tl)=(0.65×-10.000+0.35×35.000)=5.750℃△t:玻璃中央与边缘部分温度差：△t=Tc-Ts=6.540℃玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力：σt2=0.74×E×a×Ц1×Ц2×Ц3×Ц4×(Tc-Ts)=0.74×0.72×105×1.0×10-5×Ц1×Ц2×Ц3×Ц4×△t4=1.622N/mm2玻璃中央与边缘有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（m2）WK:风荷载标准值：1.28KN/m2t:玻璃厚度：6.0mmal:玻璃种类调整系数：3.0A:计算校核处玻璃板块面积：1.75m2Azd=0.3×al×(t+t2/4)/WK=0.3×3.000×(6.0+6.02/4)/1.28=10.55m2A=1.75m2≤Azd=10.55m2可以满足使用要求三、幕墙杆件计算：幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：1.选料(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值（KN/m）rw:风荷载作用效应的分项系数：1.4wk:风荷载标准值：1.28KN/m2B:幕墙分格宽：1.134mqw=1.4×WK×B=1.4×1.28×1.134=2.03kN/m(2)立柱弯矩：Mw:风荷载作用下立柱弯矩（KN/m）qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值：2.03（KN/m）Hsjcg:立柱计算跨度：3.9mMw=qw×Hsjcg2/8=2.03×3.92/8=3.86KN/mM：幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩（KN.m）采用Sw组合M=Mw=3.86KN(3)W:立柱抗弯矩预选值（cm3）W=M×103/1.05/84.2=3.86×103/1.05/84.2=43.66cm3qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值（KN/m）qwk=WK×B=1.28×1.1345=1.45KN/m(4)11,12:立柱惯性矩预选值（cm4）11=900×qwk×Hsjcg3/384/0.7=900×1.45×3.93/384/0.7=287.99cm412=5000×qwk×Hsjcg4/384/0.7/20=5000×1.45×3.94/384/0.7/20=311.99cm4选定立柱惯性矩应大于：311.99cm42、选用立柱型材的截面特性：选用系列：150选用型材号：150101铝型材强度设计值：84.200N/mm2铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2X轴惯性矩：IX=363.69cm4Y轴惯性矩：IY=99.12cm4X轴抵抗矩：Wx=46.64cm3Y轴抵抗矩：Wy=30.97cm3型材截面积：A=11.75cm2型材计算校核处壁厚：t=3.0mm型材截面面积矩：Ss=33.58cm3塑性发展系数：γ=1.053、幕墙立柱的强度计算：校核依据：N/A+m/γW≤fa=84.200N/mm2（拉弯构件）（5.5.3）B:幕墙分格宽：1.134mGAK:幕墙自重：400N/m2幕墙自重线荷载：GK=400×Wfg/1000=400×1.134/1000=0.45KN/mNK:立柱受力：NK=GK×Hsjcg=0.45×3.9=1.76KNN:立柱5受力设计值：rG:结构自重分项系数：1.2N=1.2×NK=1.2×1.76=2.1KNσ:立柱计算强度（N/mm2）(立柱为拉弯构件)N：立柱受力设计值：2.1kNA：立柱型材截面积：11.75cm26m：立柱弯矩：3.86kN.mWx：立柱截面抗弯矩：46.64cm2r：塑性发展系数：1.05σ=N×10/A+M×103/1.05/Wx=2.1×10/11.75+3.86×103/1.05/46.64=80.61N/mm280.61N/mm2≤fa=84.200N/mm2立柱强度可以满足4、幕墙立柱的刚度计算：校核依据：Umax≤[U]=20mm且Umax≤L/180(5.5.5)Umax:立柱最大挠度Umax=5×1.28×3.94×1000/384/0.7/Ix=15.15立柱最大挠度Umax为：15.15mm≤20mmDu:立柱挠度与立柱计算跨度比值：Hsjcg:立柱计算跨度：3.90mDu=U/Hsjcg/1000=15.15/3.9/1000=0.0039≤1/180挠度可以满足要求5、立柱抗剪计算：校核依据：Tmax≤[T]=48.900N/mm2（1）Qwk:风荷载作用下剪力标准值（kN）Qwk=Wk×Hsjcg×B/2=1.28×3.9×1.134/2=2.83kN（2）QW:风荷载作用下剪力设计值（KN）QW=1.4×QWK=1.4×2.83=3.96kN(5)Q:立柱所受剪力（kN）采用Qw组合Q=Qw=3.96=3.96kN(6)立柱剪应力：r：立柱剪应力Ss:立柱型材截面面积矩：33.58cm3Ix:立柱型材截面惯性矩：363.69cm4I：立柱壁厚：3.0mmT=Q×Ss×100/IX/T=3.96×33.58×100/363.69/3.0=12.19N/mm2712.19N/mm2≤48.900N/mm2立柱抗剪强度可以满足6、选用横梁型材的截面特性：选用型材号：1102铝型材强度设计值：84.200N/mm2铝型材弹性模量：E=7×106N/cm2X轴惯性矩：Ix=32.02cm4Y轴惯性矩：IY=31.66cm4X轴抵抗矩：Wx1=9.23cm3X轴抵抗矩：Wx2=9.23cm3，Y轴抵抗矩，Wy1=9.89cm3Y轴抵抗矩：WY2=9.89cm3型材截面积：A=4.73cm2型材计算校核处壁厚：T=3.0mm型材截面面积矩：Ss=8.525cm3塑性发展系数:γ=1.057、幕墙横梁的强度计算：校核依据：mx/γWx+my/γWy≤fa=84.200N/mm2(5.5.2)（1）横梁在自重作用下的弯矩（kN.m）H:幕墙分格高：1.542mGAK：横梁自重：300N/m2Gk：横梁自重荷载线分布均布荷载集度标准值（kN/m）Gk=300×H/1000=300×1.542/1000=0.46kN/mG:横梁自重荷载线分布均布荷载集度设计值（kN/m）G=1.2×Gk=1.2×0.46=0.55N/mMx:横梁在自重荷载作用下的弯矩（kN.m）Mx=G×B2/8=0.55×1.1342/8=0.088kN.m（2）横梁在风荷载作用下的弯矩（kN.m）风荷载线分布最大荷载集度标准值（三角形分布）qwk=WkxB=1.28×1.134=1.45N/m风荷载线分布最大荷载集度设计值qw=1.4×qwk=1.4×1.45=2.03kN/m8Myw:横梁在风荷载作用下的弯矩（kN.m）Myw=qw×B2/12=2.03×1.1342/12=0.22kN.m（4）横梁强度：σ：横梁计算强度（N/mm2）采用SG+Sw组合Wx1:X轴抵抗矩：9.23cm3Wy2:y轴抵抗矩：9.89cm3γ:塑性发展系数：1.05σ=(Mx/Wx1+Myw/Wy2)×103/1.05=30.27N/mm230.27mm2≤fa=84.200N/mm2横梁正应力强度可以满足8、幕墙横梁的抗剪强度计算：校核依据：max≤[T]=18.900N/mm(1)Qwk:风荷载作用下横梁剪力标