玻璃及荷载计算书

框支承采光顶玻璃设计计算书工程所在地：兰州，地区类型：C，采光顶标高=5.0mⅠ.设计依据:《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《钢结构设计规范》GB50017-2003《铝合金建筑型材第1部分：基材》GB/T5237.1-2008《铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材》GB5237.2-2008《平板玻璃》GB11614-2009《半钢化玻璃》GB/T17841-2008《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》GB15763.2-2005《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《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000《建筑结构静力计算手册(第二版)》《现代建筑装饰-铝合金玻璃幕墙与玻璃采光顶》Ⅱ.设计方法和指标:本工程设计采用概率极限状态设计法,根据建筑结构荷载规范GB50009-2012规定各种载荷的分项系数如下：1.永久载荷分项系数rg：1)当其效应对结构不利时①对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；②对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；2)当其效应对结构有利时①一般情况下应取1.0；②对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。2.可变荷载的分项系数：①一般情况下应取1.4；②对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载应取1.3。对于某些特殊情况，可按建筑结构有关设计规范的规定确定。在设计中采用可变荷载效应控制的组合，各项的分项系数取值如下永久载荷分项系数rg为：1.2风载荷分项系数rw为：1.4雪载荷分项系数rs为：1.4活载荷分项系数rq为：1.3在设计中采用永久荷载效应控制的组合，各项的分项系数取值如下永久载荷分项系数rg为：1.35风载荷分项系数rw为：1.4雪载荷分项系数rs为：1.4活载荷分项系数rq为：1.33.采光顶顶标高Z：A类地区，在5米以下按5米计算，300以上按300算；B类地区，在10米以下按10米计算，350以上按350算；C类地区，在15米以下按15米计算，450以上按450算；D类地区，在30米以下按30米计算，550以上按550算；一、采光顶承受荷载计算1.风荷载标准值计算:Wk:作用在采光顶上的风荷载标准值(kN/m2)W0:兰州50年一遇的风压基本值:0.300kN/m2根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012取值βgz:瞬时风压的阵风系数，根据校核处标高取定。βgz:5.0m高处阵风系数(按C类区计算):(GB50009-2012)βgz=1+1.15×(Z/10)-0.22=2.050(15米以下按15米计算)μz:5.0m高处风压高度变化系数(按C类区计算):(GB50009-2012)μz=0.544×(Z/10)0.44(C类区，在15米以下按15米计算)=0.544×(15.0/10)0.44=0.650μs:风荷载体型系数:1.600Wk=βgz×μz×μs×W0(5.2.2)=2.050×0.650×1.600×0.300=0.640kN/m2因为Wk=1.0kN/m2,取Wk=1.000kN/m22.风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)rw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表3-1各种荷载分顶系数采用W=rw×Wk=1.4×1.000=1.400kN/m23.雪载荷标准值计算:Sk:作用在采光顶上的雪荷载标准值(kN/m2)S0:基本雪压,兰州50年一遇最大积雪的自重:0.150kN/m2根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012取值μr:屋面积雪分布系数为1.000根据建筑结构荷载规范GB50009-2012公式7.1.1屋面雪载荷按下式计算Sk=μr×S0=1.000×0.150=0.150kN/m24.雪载荷设计值计算:S:雪载荷设计值(kN/m2)rs:雪载荷分项系数为1.4按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表3-1各种荷载分顶系数采用S=rs×Sk=1.4×0.150=0.210kN/m25.采光顶玻璃自重荷载设计值计算:G1、G2:采光顶玻璃自重荷载设计值(kN/m2)Gk:采光顶玻璃自重标准值为0.461kN/m2rg:恒载荷分项系数，在可变载荷效应控制的组合中，取1.2；在永久载荷效应控制的组合中，取1.35。按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表3-1各种荷载分顶系数采用(1)由可变载荷效应起控制作用时:G1=rg×Gk=1.2×0.461=0.553kN/m2(2)由永久载荷效应起控制作用时:G2=rg×Gk=1.35×0.461=0.622kN/m26.采光顶坡面活荷载设计值计算:Q:采光顶坡面活载荷设计值(kN/m2)rq:活载荷分项系数为1.3Qk:采光顶坡面活载荷标准值为0.500kN/m2Q=rq×Qk=1.3×0.500=0.650kN/m27.采光顶玻璃计算中最不利荷载组合确定:计算采光顶玻璃和结构应力时的载荷组合(沿坡面分布)根据建筑结构荷载规范GB50009-2012规定(见第3章3.2节),计算载荷如下:(在载荷组合中，雪载荷与活载荷二者只取较大者参与组合)由以上计算可知：SQ，故在载荷组合中考虑活载荷，雪载荷不予考虑。(1)由可变载荷效应控制的组合:1)计算恒载荷+风载荷+活载荷组合:计算荷载为恒载荷+风载荷+活载荷组合:W:风载荷设计值1.400kN/m2G1:采光顶结构平均自重设计值为0.553kN/m2Q:活载荷设计值为0.650kN/m2α:采光顶坡面水平夹角为35.000°Zk1:载荷组合之一(kN/m2)Zk1=[(G1+W)×1/cosα+0.7×Q]×cosα=[(0.553+1.400)×1/cos35.000°+0.7×0.650]×cos35.000°=2.326kN/m22)计算恒载荷+活载荷+风载荷组合:计算荷载为恒载荷+活载荷+风载荷组合:W:风载荷设计值1.400kN/m2G1:采光顶结构平均自重设计值为0.553kN/m2Q:活载荷设计值为0.650kN/m2α:采光顶坡面水平夹角为35.000°Zk2:载荷组合之二(kN/m2)Zk2=[(G1+Q)×1/cosα+0.6×W]×cosα=[(0.553+0.650)×1/cos35.000°+0.6×1.400]×cos35.000°=1.891kN/m2(2)由永久载荷效应控制的组合:计算恒载荷+风载荷+活载荷组合:计算荷载为恒载荷+风载荷+活载荷组合:W:风载荷设计值1.400kN/m2G2:采光顶结构平均自重设计值为0.622kN/m2Q:活载荷设计值为0.650kN/m2α:采光顶坡面水平夹角为35.000°Zk3:载荷组合之三(kN/m2)Zk3=[(G2+0.6×W)×1/cosα+0.7×Q]×cosα=[(0.622+0.6×1.400)×1/cos35.000°+0.7×0.650]×cos35.000°=1.835kN/m2(3)设计荷载取上述组合中的最大者,即:由可变载荷效应起控制作用时，恒载荷+风载荷+活载荷为最大载荷组合(载荷组合之一)Z1=MAX(Zk1,Zk2,Zk3)=MAX(2.326,1.891,1.835)=2.326kN/m2二、玻璃的选用与校核1.本处采用:内夹层中空玻璃玻璃种类为:内片外层：钢化玻璃，内片内层：钢化玻璃，外片：钢化玻璃玻璃的重力密度为:25.6(kN/m3)BT_LI:内夹层中空玻璃内片内层玻璃厚度为:6.000(mm)BT_LO:内夹层中空玻璃内片外层玻璃厚度为:6.000(mm)BT_W:内夹层中空玻璃外片玻璃厚度为:6.000(mm)外片玻璃自重标准值:GAK1=25.6×BT_W/1000=25.6×6.000/1000=0.154kN/m2内片玻璃自重标准值:GAK2=25.6×(BT_LI+BT_LO)/1000=25.6×(6.000+6.000)/1000=0.307kN/m22.玻璃验算荷载组合:Wk:风载荷标准值1.000kN/m2W:风载荷设计值1.400kN/m2Gbk:玻璃平均自重标准值为0.461kN/m2Gb1:玻璃平均自重设计值为0.553kN/m2Qk:活载荷标准值为0.500kN/m2Q:活载荷设计值为0.650kN/m2α:采光顶坡面水平夹角为35.000°计算由可变载荷效应起控制作用时，恒载荷+风载荷+活载荷为最大载荷组合1)载荷标准值组合:Zbk=[(Gbk+Wk)×1/cosα+0.7×Qk]×cosα=[(0.461+1.000)×1/cos35.000°+0.7×0.500]×cos35.000°=1.748kN/m22)载荷设计值组合:Zb=[(Gb1+W)×1/cosα+0.7×Q]×cosα=[(0.553+1.400)×1/cos35.000°+0.7×0.650]×cos35.000°=2.326kN/m23.玻璃的强度计算:Zbk:作用于玻璃平面的荷载标准值(kN/m2)σ:荷载作用下玻璃截面的最大应力设计值(N/mm2)θ:参数η:折减系数，可由参数θ按JGJ102-2003表6.1.2-2采用表6.1.2-2折减系数ηθ≤5.010.020.040.060.080.0100.0η1.000.960.920.840.780.730.68θ120.0150.0200.0250.0300.0350.0≥400.0η0.650.610.570.540.520.510.50a:玻璃纵向边边长:600.000mmb:玻璃横向边边长:600.000mm四边简支玻璃简图：bam:玻璃板的弯矩系数查JGJ102-2003表6.1.2-1，按边长比b/a=600.000/600.000=1.00，采用:0.0422表6.1.2-1四边支承玻璃板的弯矩系数ma/b0.000.250.330.400.500.550.600.65m0.12500.12300.11800.11150.10000.09340.08680.0804a/b0.700.750.800.850.900.951.00m0.07420.06830.06280.05760.05280.04830.0442玻璃内片夹层玻璃的等效厚度te2=(BT_LI3+BT_LO3)^(1/3)=(6.0003+6.0003)^(1/3)=7.560mmZbk1:分配到外侧玻璃的荷载标准值(kN/m2)Zbk2:分配到内侧玻璃的荷载标准值(kN/m2)Zbk1=[(GAK1+1.1×Wk×BT_W3/(BT_W3+te23))×1/cosα+0.7×1.1×Qk×BT_W3/(BT_W3+te23)]×cosα=[(0.154+1.1×1.000×6.0003/(6.0003+7.5603))×1/cos35.000°+0.7×1.1×0.500×6.0003/(6.0003+7.5603)]×cos35.000°=0.625(kN/m2)Zbk2=[(GAK2+Wk×te23/(BT_W3+te23))×1/cosα+0.7×Qk×te23/(BT_W3+te23)]×cosα=[(0.307+1.000×7.5603/(6.0003+7.5603))×1/cos35.000°+0.7×0.500×7.5603/(6.0003+7.5603)]×cos35.000°=1.165(kN/m2)Zb1:分配到外侧玻璃的荷载设计值(kN/m2)Zb2:分配到内侧玻璃的荷载设计值(kN/