幕 墙 设 计 计 算 10.01.15

售楼大厅幕墙设计计算书

目 录

第一部分 概述部分.............................................................. 2 一、设计采用规范及依据 .................................................................. 2 二、建筑概况 ...................................................................................... 3 第二部分 售楼大厅幕墙结构计算 ......................................... 3 一、荷载计算 ...................................................................................... 3 二、座地式橱窗的设计计算 .............................................................. 5 三、石材幕墙计算 ............................................................................ 10 四、石材幕墙竖框的设计计算 ........................................................ 13 五、石材幕墙横框设计计算 ............................................................ 18 六、石材连接计算 ............................................................................ 23 七、石材幕墙焊缝设计计算 ............................................................ 27 八、铝板幕墙板面的强度和刚度计算 ............................................ 35 九、铝板幕墙竖框的设计计算 ........................................................ 38 十、铝板幕墙横框设计计算 ............................................................ 44 十一、铝板幕墙连接计算 ................................................................ 48 十二、铝板幕墙焊缝设计计算 ........................................................ 53

1

第一部分 概述部分

一、设计采用规范及依据

1. 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 2. 《建筑幕墙》JG3035－96

3. 《金属、石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001 4. 《建筑结构静力计算手册》(第二版) 5. 《钢结构设计规范》GB50017－2003 6. 《碳素结构钢》GB700－88

7. 《硅酮建筑密封胶》GB/T14683-2003

8. 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版) 9. 《建筑结构抗震规范》GB50011-2001 10.《铝合金建筑型材》GB 5237-2004 11.《民用建筑热工设计规范》 GBJ50176 12.《浮法玻璃》GB11614－99 13.《钢化玻璃》 GB/T15763.2-2005 14.《中空玻璃》 GB/T11944－2002

15.《优质碳素结构钢技术条件》 GB/T699－1999 16.《低合金高强度结构钢》 GB1579 17.《不锈钢棒》 GB1220 18.《不锈钢冷加工钢棒》 GB4226 19.《铝及铝合金板材》 GB3380－97

2

20.《不锈钢冷轧钢板》 GB3280－92 21.《不锈钢热轧钢板》 GB4237－92

22.《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T 19686-2005 23.《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81－2002 24.《点支式玻璃幕墙工程技术规程》 CECS127－2001

二、建筑概况

场地概况：项目用地位于成都市高新区，属城市副中心

地带。北临德赛三街，西临剑南大道中段，南侧和东侧均临规划中的市政公园。

地面粗糙度为:B 类。 基本风压：Wo=0.3KN/m^2；

抗震级别：按7度抗震设计

第二部分 售楼大厅幕墙结构计算

一、荷载计算

⑴ 作用在幕墙上的风荷载标准值按下式计算： Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo

式中：Wk－作用在幕墙上的风荷载标准值(KN／m2)； βgZ－考虑瞬时风压的阵风系数，取； μs1－局部风压体型系数，取1.2； μz－风压高度变化系数；

3

Wo－基本风压，取.3KN／m2。 ⑵ 地震作用按下式计算 Qe＝βe·α

max

·G

式中：Qe——作用于幕墙平面外水平地震作用(KN)； G ——幕墙构件的重量(KN)； α取.08；

βe——动力放大系数，取5 。 ⑶ 荷载分项系数和组合系数的确定

根据《建筑结构荷载规范》(ＧＢ50009－2001)及《玻璃幕墙工程技术规范》

之精神，结合本工程的地区地理环境，建筑特点以及幕墙的受力情况，各分项系数和组合系数选择如下： ① 强度计算时

分项系数 组合系数 重力荷载，γg取1.2

风荷载 ，γw取1.4 风荷载， ψw取1.0 地震作用，γe取1.3 地震作用，ψe取0.5（在铝板、石材幕墙计算中取0.6）

温度作用，γt取1.2 温度作用，ψt取0.2 ② 刚度计算时

分项系数 组合系数

4

max

——水平地震影响系数最大值，7度抗震设计

均按1.0采用 风荷载，ψw取1.0 地震作用，ψe取0.5（在铝板、石材幕墙计算中取0.6）

温度作用，ψt取0.2 ⑷ 荷载和作用效应按下式进行组合： S＝γgSg＋ψwγwSw＋ψeγeSe＋ψtγtSt

式中：S——荷载和作用效应组合后的设计值； Sg——重力荷载作为永久荷载产生的效应； Sw,Se,St——分别为风荷载，地震作用和温度作用作为可变荷载和

作用产生的效应； γg,γw,γe,γt——各效应的分项系数；

ψw,ψe,ψt——分别为风荷载，地震作用和温度作用效应的组合系数。

二、座地式橱窗的设计计算

橱窗采用19mm的钢化玻璃，选取5.4米标高处为计算部位，玻璃分格高为h=5400mm,分格宽为a=1200mm，玻璃肋的截面厚度选用t

肋

=19mm。

玻璃强度计算： 风荷载标准值为： Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo

5

＝.803KN／m

qy＝(1.0×1.4×Wk＋0.6×1.3×qEy)×B ＝(1×1.4×1＋0.6×1.3×.007)×.8 ＝1.124KN／m 2.刚度计算

横框的许用挠度为［f］＝B／300＝800／300＝2.7mm 则按简支梁计算，横框所需的最小惯性矩为 I4ymin＝5×qxk×B／384E·［f］

＝5×.013×.84×108／(384×206000×2.7) ＝.012 cm4≤Iy＝9.26cm4 Ixmin＝qyk×B4／120E·［f］

＝.803×.84×108／(120×206000×2.7) ＝.493 cm4≤I4x＝9.26cm

式中：B──玻璃分格宽度 m； E——弹性模量 N/mm2 3.强度计算

横框最大弯矩按下式计算 My＝qx×B2／8 ＝.016×.82／8 ＝.001 KN·m M2x＝qy×B／12 ＝1.124×.82／12

46

＝.06 KN·m

横框的抗弯承载力应满足下式要求 Mx／γWx＋My／γWy≤fa 则 Mx／γWx＋My／γWy

＝103×.06／(1.05×2.56)＋103×.001／(1.05×2.56) ＝22.693N／mm2≤fa＝215N／mm2 横框的抗剪承载力应满足下式要求 Vy×Sx／(Ix×tx)≤fv Vx×Sy／(Iy×ty)≤fv

式中：Vx、Vy——横梁水平方向、竖直方向的剪力设计值(N)； Sx、Sy——横梁截面绕X轴、Y轴的面积矩(cm3);

tx、ty——横梁截面垂直于Y、X方向的腹板截面总宽度(mm)； fv——型材抗剪强度设计值(N/mm2); Vx＝1000×qx×B/2＝6.4 N Vy＝1000×qy×B/4＝224.8 N 则，Vy×Sx／(10×Ix×tx)

＝224.8×2.6／(10×9.26×4) ＝1.578≤fv＝125N/mm2 则，Vx×Sy／(10×Iy×ty) ＝6.4×2.6／(10×9.26×4) ＝.045≤fv＝125N/mm2 所以横框刚度和强度满足要求。

47

十一、铝板幕墙连接计算

8.8米高度处为幕墙的危险部位。 竖框与建筑物连接

竖框受力模式为双跨梁，计算层间高L=5.5m，短跨长L1=.4m，分格宽B=.8m,分格高H=.8m。采用4个M6螺栓连接，每个螺栓的有效截面积A0=19mm2。

一个竖框所承受的重量标准值为 Gk＝γ

板

×t×B×L×1.1

式中:t为板的厚度(mm) B为分格宽度(m) L为计算层间高(m) γ为板的密度(27 KN/m3) Gk＝27×.004×.8×5.5×1.1 ＝.523 KN

一个竖框单元所受的风荷载标准值为 Ｎwk＝Wk×B×((L13＋L23)/8L1L2＋0.5L)

＝1×.8×((.43＋5.13)/8×.4×5.1＋0.5×5.5) ＝8.706 ＫＮ

一个竖框单元所受的水平地震作用为 ＮEk＝βe·α

max

·(Gk·B/L·B)×((L13＋L23)/8L1L2＋0.5L)

＝5×.08×(.523×.8/5.5×.8)×((.43＋5.13)/8×.4×5.1＋0.5×5.5)

48

＝.414KN 组合设计值为

V＝((1.4Ｎwk＋1.3×0.6ＮEk)2＋(1.2Gk)2)0.5

＝((1.4×8.706＋1.3×0.6×.414)2＋(1.2×.523)2)0.5 ＝12.527 KN 则最大组合剪应力τ

max

＝V／A

＝103×12.527／4×19

＝164.829N/mm2≤［τ］＝245N／mm2 所以竖框与建筑物连接螺栓满足要求。 竖框壁局部承压能力验算 竖框壁局部承压能力为： NBc=d·t总·fBc =6×8×325×10-3 =15.6KN

其中：t总—— 型材承压壁的总厚度 d——螺栓直径

fBc——铝型材承压强度设计值

螺栓所受的剪力设计值为V＝12.527KN≤NBc＝15.6KN，所以局部承压能力满足要求。 横框与竖框连接计算 横框所受的重力标准值为 Gk＝γ

板

×t×B×H×1.1

49

式中:t——板的厚度(mm) γ

板

——板的密度(27 KN/m3)

Gk＝27×.004×.8×.8×1.1 ＝.076 KN

横框所受的水平地震作用标准值为 ＮEk＝βe·α

max

·G

＝5×.08×.076 ＝.03 KN

横框所受的风力标准值为 Ｎwk＝Wk·B·B／2 ＝1×.8×.8／2 ＝.32 KN

竖框与角片连接选用3个GB845-ST4.8，每个紧固钉受荷面积为Ａ

钉

＝16.76mm2

紧固钉所受剪应力

τ＝((1.4Ｎwk＋1.3×0.6ＮEk)2＋(1.2Gk)2)0.5／2×3A钉

＝1000×((1.4×.32＋1.3×0.6×.03)2＋(1.2×.076)2)0.5／(2×3×16.76)

＝4.8N／mm2≤［τ］＝130 N／mm2

角片与横框连接选用2个GB845-ST4.8，每个紧固钉受荷面积为 Ａ钉＝16.76mm2 紧固钉所受剪应力：

50

＝1.004KN／m2

在矩形荷载作用下，竖框所受线荷载和作用为 q刚度y＝qy×B＝1.004×.8 ＝.803KN／m

竖框产生的挠度按下式计算：

f＝(1/24EI)·[q刚度·X4-4Rc·X3+L12·X·(4Rc-q刚度·L1)] 式中： L1——长跨长 Rc——C点支座反力 X——到C点距离

Rcx=(1/L1)·[(q刚度y·L12)/2-(q刚度y·L13+q刚度y·L23)/8(L1+L2)] =(1/5.1)×[(.803×5.12)/2-(.803×5.13+.803×.43)/8(5.1+.4)] =1.572738KN

Rcy=(1/L1)·[(q刚度x·L12)/2-(q刚度x·L13+q刚度x·L23)/8(L1+L2)] =(1/5.1)×[(.003×5.12)/2-(.003×5.13+.003×.43)/8(5.1+.4)] =.005876KN

当f取最大值时，一阶导数f’=0时，解一元三次方程，求得X0=2.199m ［f］＝L1×1000/300＝5100／300＝17mm>15mm 则取［f］＝15mm 竖框的最大挠度fxmax为： fxmax＝(1/24E·Ix)·[q

y

刚度

y

·X04-4Rcx·X03+L12·X0·(4Rcx-q

刚度

·L1)]×108

＝

41

(1/24×206000×144.13)×[.803×2.1994-4×1.572738×2.1993+5.12×2.199×(4×1.572738-.803×5.1)]×108 ＝10.871mm fxmax=10.871mm≤[f]=15mm b. X轴方向挠度荷载组合如下： q刚度x＝0.5qEx ＝0.5×.005 ＝.003KN／m fymax＝(1/24E·Iy)·[q

x

刚

度

x

·X4-4Rcy·X3+L12·X·(4Rcy-q

刚度

·L1)]×108

＝

(1/24×206000×47.37)×[.003×2.1994-4×.005876×2.1993+5.12×2.199×(4×.005876-.003×5.1)]×108 ＝.124mm fymax=.124mm≤[f]=15mm 所以竖框刚度满足要求 3) 强度计算 强度荷载组合如下

q＝1.4×1×Wk＋1.3×0.6×qEy ＝1.4×1×1＋1.3×0.6×.007 ＝1.405KN／m2 竖框所受线荷载为

42

q强度＝q×B＝1.405×.8 ＝1.124KN／m

则 按双跨简支梁计算，竖框所受最大弯矩为 M＝q强度·(L13＋L23)／8×L ＝1.124×(.43＋5.13)/(8×5.5) ＝3.39KN·m

竖框所受轴向拉力为N＝1.2×G＝.088KN

竖框承载力应满足下式要求(本工程设计的竖框不承压，为只拉构件) N／A0＋M／(γ·W)≤fa

式中： N——竖框拉力设计值(KN)； M——竖框弯矩设计值(KN·m)； A0——竖框净截面面积(mm2)；

W——在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(cm3)； γ——塑性发展系数，取1.05；

fa——竖框材料的强度设计值，取215N／mm2。 则 N／A0＋M／(γ·W)

＝103×.088／1136＋103×3.39／(1.05×28.83) ＝112.064 N／mm2≤ fa＝215 N／mm2 所以竖框的强度满足要求。

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十、铝板幕墙横框设计计算

横框受两个方向力的作用，一个是重力作用，另一个是垂直于板表面的风荷载和地震作用。

横框长B=.8米，承担重力方向分格高H1=.8米，上下分格平均高H2=.8米。

所选用横框型材的截面特性如下： Ix——对x轴方向的惯性矩=9.26cm4 I4y——对y轴方向的惯性矩=9.26cm Wx——对x轴方向的抵抗矩=2.56cm3 Wy——对y轴方向的抵抗矩=2.56cm3 S3x——对x轴方向的面积距=2.6cm Sy——对y轴方向的面积距=2.6cm3 1.荷载计算 a,横框受重力作用时

横框所承受的重力线荷载标准值为： qxk＝γ

板

·t·H1×1.2

＝3.438×4×.8×1.2/1000 ＝.013 KN／m 式中： γ

板

——板的密度，取3.438 KN t ——板的厚度 m H1 ——自重方向分格高度 m横框所承受的重力线荷载设计值为：

／m3

； ； 44

qx＝1.2×qxk＝.016 KN／m b,横框受风荷载和地震作用时： Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo ＝1.798×1.2×1×.3 ＝.647KN／m2 计算中取Wk＝1 KN／m2 qEy＝βe·α

max

·G／A

＝5×.08×.011／.64 ＝.007KN／m2

式中：qEy——作用于幕墙平面外水平分布地震作用(KN／m2)； G ——幕墙分格构件的重量(KN)； A ——幕墙分格面积(m2)； α

max

——水平地震影响系数最大值，取.08；

βe——动力放大系数，取5 。 其中 G＝H2×B×t×γ

板

×1.2

＝.8×.8×4×3.438× 1.2/1000 ＝.011ＫＮ A＝H×B＝.8×.8 ＝.64m2 荷载组合值为

qyk＝(1.0×Wk＋0.6×qEy)×B ＝(1×1＋0.6×.007)×.8

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gx02.html