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    铝单板幕墙设计计算书

    时间:2020-06-23   访问量:38

    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。


    1592885448138992.png


    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

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