本文档为铝单板幕墙设计计算书(word, 15页) ， 包括: I .设计依据I .基本计算公式.材料力学性能一、风荷载计算二、D板强度校核:三、E板强度校核:四、F板强度校核:五、支座处强度校核:六、固定片(压板)计算:七、幕墙立柱计算:八、立柱与主结构连接九、幕墙后锚固连接设计计算十、幕墙预埋件焊缝计算十- -、幕墙横梁计算十二、横梁与立柱连接件计算等。

1.设计依据 :

《建筑幕墙》GB/T 21086-2007

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102- -2003

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133-2001

《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T 139-2001

《建筑结构可靠度设计统-标准》GB 50068-2001

《民用建筑设计通则》GB 50352- 2005

《建筑设计防火规范》GB 50016 -2006

《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045- -95 (2005年版)

《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94 ( 2000年版)

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001

《中国地震动参数区划图》GBI 83062000

《建筑制图标准》GB/T 50104-2001

《建筑结构荷载规范》GB 50009 -2001 (2006年版)

《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010

《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002

《钢结构设计规范》GB 50017-2003

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002

《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T 18250 -2000

《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T 18575-2001

《高耐候结构钢》GB/T 4171-2000

《焊接结构用耐候钢》GB/T 4172 -2000

《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T 20878- 2007

《铝合金建筑型材第1部分:基材》 GB/T 5237. 1 -2004

《铝合金建筑型材第2部分:阳极氧化、 着色型材》GE/T 5237. 2 -2004

《一般工业用铝及铝合金板、带材第 1部分- 般要求》GB/T 3880. 1-2006

《一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分力学性能》GB/T 3880. 2 -2006

《一般工业用铝及铝合金板、带材第 1部分尺寸偏差》GB/T 3880. 3-2006

《紧固件机械性能螺栓、 螺钉和螺柱》GB 3098. 1-2000

《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB 3098.2-2000

《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB 3098. 4 -2000

《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB 3098. 5-2000

《紧固件机械性能不锈钢螺栓、 螺钉、螺柱》GB 3098. 6-2000

《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB 3098. 15-2000

《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T 16823. 1-1997

《铝板幕墙板基》YS/T429. 1-2000

《铝板幕墙氟碳喷漆铝单板》 YS/T429. 2-2000

《铝塑复合板》GB/T 17748- 1999

《铝塑复合板用铝带》YS/T432 2000

《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG 133-2000

《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145- -2004

《混凝土用膨胀型、扩孔型锚栓》JG160-2004

《混凝土接缝用密封胶》JC/T 881- -2001

《建筑结构静力计算手册(第二版)》

《BKCADPM集成系统(BKCADPM2007版)》

II.基本计算公式:

(1).场地类别划分:

地面粗糙度可分为A、B、 C、D四类:

--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。

本工程为:山东，按C类地区计算风荷载。

(2).风荷载计算:

幕墙属于薄壁外围护构件,根据《建筑结构荷载规范》GB50009 2001 (2006年版)规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,应按下述公式计算:

1当计算主 要承重结构时

W=β_μ。μ ,W。

(GB50009 7.1.1-1)

2当计算围护结构时

Wi=βgzμ。μ 2Wo .

(GB50009

7.1.1-2)

式中:

其中: We-- 垂直作用在幕墙表面. 上的风荷载标准值(kN/m2);

βgz-高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。

根据不同场地类型,按以下公式计算: βgz=K(1+2 μr)

其中K为地区粗糙度调整系数，μ r为脉动系数。经化简,得:

A类场地: β gz=0.92X [1+350.072X (2/10)-0.12]

B类场地: β gz=0.89X [1+(2/10)-016]

C类场地: β gz=0.85X [1+35-∞xx (2/10)-0.2]

D类场地: β gz=0.80X [1+35. 2四X (Z/10)-.0]

u---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB500092001第7.2. 1条取定。

根据不同场地类型,按以下公式计算: .

A类场地: μ z=1.379X (Z/10)a24

B类场地: μ x=l.000X (Z/10)a2

C类场地: μ z=0.616X (Z/10)a“1

D类场地: μ x=0.318X (2/10)0.00

按《建筑结构荷载规范》GB50009- 2001 (2006年版)第7.3. 3条验算围护构件及 其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μ。:

一、外表面

1.正压区

按表73.1采用;

2.负压区

-对墙面,

取-1.0

- 对墙角边， 取-1.8

二、内表面

对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-02或0.2。

注:上述的局部体型系数H。(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于lm2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u。( 10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于Im2时，局部风压体型系数Hs1 (A)可按面积的对数线性插值，即

μsl(A) =μs(1) +[μsl(10) -μs1(1) ] logA .

本工程属于B类地区，故μ z=(Z/10)a.皿

Wo---基本风压， 按《建筑结构荷载规范》GB50009- -2001附表D. 4给出的50年- -遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m,山东地区取为0. 650kN/ m2

(3).地震作用计算:

qEA=βgX a mx XGxK

其中: qak--水平地震作用标准值

βg-- 动力放大系数,按5.0取定

a mx--水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定:

a mx选择可按JGJ102 - 2003中的表5. 3.4进行。

表5.3.4水平地震影响系徽最大值amx

抗震设防烈度              6度                7度                8度

a mx                          0.04            0.08(0.12)          0.16(0.24)

注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0. 15g和0. 30g的地区。

设计基本地震加速度为0. 05g,抗震设防烈度6度:

a max=0.04

设计基本地震加速度为0. 10g,抗震设防烈度7度:

a mx=0.08

设计基本地震加速度为0. 15g,抗震设防烈度7度:

amx=0.12

设计基本地震加速度为0.20g,抗震设防烈度8度:

amx=0.16

设计基本地震加速度为0. 30g,抗震设防烈度8度:

amx=0.24

设计基本地震加速度为0. 40g,抗震设防烈度9度:

amx=0.32

山东设计基本地震加速度为0. 20g,抗震设防烈度为8度,故职Amax=0. 16

GAr--幕墙构件的自重(N/m2)

(4).作用效应组合:

一般规定， 幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度:

a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求:

γoS≤R

b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求:

Sg≤R/YRE

式中S-- 荷载效应按基本组合的设计值;

S--地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值;

R---构件抗力设计值;

Yo----结构构件重要性系数，应取不小于1. 0;

Yre--结构构件承载力抗震调整系数，应取1. 0;

c.挠度应符合下式要求:

dr≤dr,1im

dr -构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值;

d,im--构件挠度限值;

d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合d≤dr,im的规定。

幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定:

1有地震作用效应组合时，应按下式进行:

S=γcSxk+γw申xSn+Y εψ eSex

2无地震作用效应组合时，应按下式进行:

S=Y GSxk+ψwY nSnx

S---作用效应组合的设计值;

Sak-- -永久荷载效应标准值;

Sn--风荷载效应标准值;

Sa-地需作用效应标准值;

Yo--永久荷载分项系数;

γr--风荷载分项系数;

γ r-地震作用分项系数;

ψr-- -风荷载的组合值系数;

ψp←地震作用的组合值系数;

进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数,按下列规定取值:

①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、Yr、Y:应分别取1.2、1. 4和1.3;

②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γσ应取1.35;此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应;

③当永久荷载的效应对构件利时，其分项系数γ。的取值不应大于1.00 .

可变作用的组合系数应按下列规定采用:

U一般情况下，风荷载的组合系数ψw应取1. 0,地震作用于的组合系数ψ e应取0. 5。

②对水平倒挂玻璃及框架,可不考虑地震作用效应的组合,风荷载的组合系数ψw应取1. 0 (永久荷载的效应不起控制作用时)或0. 6(永久荷载的效应起控制作用时)。

幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数Yw和永久荷载分项系数均应取1. 0,且可不考虑作用效应的组合。

II.材料力学性能:

材料力学性能，主要参考JGJ 102- -2003《 玻璃幕墙工程技术规范》

(1).铝合金型材的强度设计值应按表5. 2. 2的规定采用。

表5.22铝合金型材的强度设计值f。(N/mf)

(6) .玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5. 2.8的规定采用。

表5.28材料的弹性模t E (N/mmf)

一、风荷载计算

标高为11. 7m处风荷载计算

Wg:基本风压

Wg=0. 65 kN/m2

βgz: 11. 7m高处阵风系数(按B类区计算)

βgz=0. 89X [1+(Z/10)-010]=1.759

μz: 11. 7m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2001) (2006年版)

μz=(2/10)a.忍

=(11.7/10).=1. 050

μ s1:局部风压体型系数(墙面区)

板块(第1处)

1000. 00mmX 2100.00mn=2.10m2

该处从属面积为: 2. 10m2

μ。(A)=μs1 (1)+[μ。1 (10)-μ。1 (1)]X log(A)

=-{1. 0+[0.8X1.0-1. 0]x0.322}

=-0. 936

μs=-0. 936+(-0. 2)=-1.136

该处局部风压体型系数μ =l.136

风荷载标准值:

W≈=βgzX μzX μs1XWo

(GB50009- 2001) ( 2006年版)

=1. 759X1. 050X1. 136X 0.650 

=1. 363 kN/m2

风荷载设计值:

W:风荷载设计值(kN/m2)

Y w:风荷载作用效应的分项系数: 1.4

按《建筑结构荷载规范》G50009- 2001 3.2. 5规定采用

W=γ .XW=l.4X 1. 363=1. 908kN/m

二、D板强度校核:

校核依据: σ=M/W=6XmXqXL2X η/t2≤fa=80. 00N/m

Lx: 宽度: 0.33m

Ly: 高度: 0.700m

L: D板短边边长度: 0.333m

t:金属板厚度: 2. 5mm

m:跨中弯矩系数，按短边与长边的边长比(0.33/0.700=0. 476)

查表得: 0. 081

m;:固端弯矩系数，按短边与长边的边长比(0.33/0.700=0.476)

查表得: 0.118

my:固端弯矩系数，按短边与长边的边长比(0.33/0.700=0. 476)

查表得: 0. 079 

W:风荷载标准值: 1. 363kN/mP

垂直于平面的分布水平地震作用:

9E:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(kN/m)

9IEAu=-5X a mxXGAK

=5X 0.160X 67. 500/ 1000

=0.054kN/m2

荷载设计值为:

q=1. 4XW:+1. 3X0.5XqEAk

=1. 943kN/mP

θ=(Wε+0. 5X qEA) XL*X10/Et4

=6.27.

η:折减系数，按θ=6.27

查表得:0. 99

板所受最大弯矩应力值为:

σ=6XmXqXL?X10X η /t2

=16. 711N/mm2

16.711N/mrf≤80.000N/mm7强度可以满足要求

板挠度校核:

校核依据: f /L≤1/100 

f;:挠度系数，按短边与长边的边长比 (0.33/0. 700=0. 47

查表得: 0. 005

L:短边边长: 0. 33m

t:板厚度: 2.5mm

E:弹性模量: 70000. 000N/m2

v:泊松比: 0. 330

D:板弯曲刚度:

D-EXt*/12/(1-v)100000

=1.023

板挠度:

U=104Xf;XWXL'X η/D

=0. 767mn

板挠度与边长比值:

Dw=U/L/1000

=0. 002

0.002≤1/100板挠度 可以满足要求

三、E板强度校核:

校核依据: σ=l/W=6XmXqXI2X η /t2≤f a=80.000N/ mm2

Lx: E板宽度: 0.333m

Ly: E板高度: 0.700m

L: E板短边长:0.333m

t:金属板厚度: 2.5mm

W:风荷载标准值: 1. 363kN/me

垂直于平面的分布水平地震作用:

qEAR:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(kN m2)

9EAn=5X a max XGsK

=5X0. 160X 67.500/ 1000

=0. 054kN/ m2

荷载设计值为:

q=l. 4XWp+1.3X0.5XgEAh 

=1.943kN/m2

m:跨中弯矩系数，按短边与长边的边长比(0. 333/0. 700=0. 476)

查表得: 0. 073

m:固端弯矩系数，按短边与长边的边长比(0.33/0.700=0.476)

查表得: 0. 084

my:固端弯矩系数，按短边与长边的边长比(0.33/0. 700=0. 476)

查表得: 0. 057

θ=(W.+0. 5Xq:a) XL'X 10/Et4

=6.27

n:折减系数，按θ=6.27

查表得:0.99

E板所受的最大弯矩应力值为:

σ=6XmXqXL*X10*X η/t2

=14. 986N/ mn2

14. 986N/mm7≤80.000N/mm?强 度可以满足要求

E板挠度校核:

校核依据: f /L≤1/100

fp:挠度系数，按短边与长边的边长比(0.33/0.700=0. 476)

查表得: 0. 003

Lq: E板宽度: 0.333m

Ly: E板高度: 0.700m

L: E板短边长: 0. 333m

t:板厚度: 2.5mm

E:弹性模量: 70000. 000N/m

v:泊松比: 0. 330

D:板弯曲刚度:

D=E Xt/12/(1-2)/100000

=1. 023

板挠度:

U=10*XfiXWkXL4X η/D 

=0. 420mm

板挠度与边长比值:

D_=U/L/1000

=0.001

0. 001≤1/100 E 板挠度可以满足要求

四、F板强度校核:

校核依据: σ=M/W=6XmXqXL*X η/t°≤fa=80. 00N/m2

L4: 宽度: 0. 333