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1、目 錄工程概況-1結構設計理論和標準-1幕墻材料的物理特性及力學性能荷載及作用計算玻璃板塊的選用與校核玻璃幕墻結構膠縫計算玻璃幕墻立柱計算-13幕墻橫梁強度、撓度計算玻璃組件的固定塊及其間距計算橫梁與立柱連接計算41立柱與支座連接計算 44支座連接件計算連接件與預埋件連接計算幕墻預埋件計算立柱伸縮縫設計計算49南立面鋼架計算后置件的計算鋼角碼與后置件相連接的焊縫計算觀光梯與雨棚計算-57全玻璃幕墻計算屋頂鋼結構支座計算73第一章 工程概況一、工程名稱：廣場幕墻工程二、工程地點：市三、工程內容：玻璃、鋁板幕墻m五、地震設防烈度：六度設防六、幕墻防火等級：耐火等級一級第二章結構設計理論和標準一、本2、結構計算遵循以下標準及標準：1、?玻璃幕墻工程技術標準?JGJ102-962、?建筑幕墻?JGJ302-963、?建筑結構荷載標準?GB4、?鋼結構設計標準?GBJ17-885、?高層民用建筑設計防火標準?GB500456、?建筑防雷設計標準?GB7、?建筑抗震設計標準?GB8、?民用建筑隔聲設計標準?GBJ118-889、?建筑模數協調統一標準? GBJ2-9610、?鋁及鋁合金陽極氧、陽極氧化膜總標準?GB11、?金屬鍍膜和化學處理表示方法?GBT 12、?金屬覆蓋層、鋼鐵制品熱鍍鋅層相關要求?GBT13、高層民用建筑鋼結構技術規程 JGJ99-98二、本結構計算遵循以下設計理論和規定：13、玻璃幕墻按圍護結構設計，其骨架豎梃懸掛在主體結構上，處于受拉狀態，層與層之間設置豎向伸縮縫。2、玻璃幕墻及其連接件均具有承載力、剛度和相對于主體結構的位移能力，均采用螺栓連接。3、幕墻均按6度設防，遵循“小震不壞，中震可修，大震不倒的原那么，幕墻在設防烈度地震作用下經修理后仍可使用，在罕遇地震作用下幕墻骨架不脫落。4、幕墻構件在重力荷載、風荷載、地震作用、溫度作用和主體結構位移影響下均具有平安性。5、幕墻構件采用彈性方法計算，其截面最大應力設計值應不超過材料的強度設計值：s 式中 s荷載和作用產生的截面最大應力設計值；材料強度設計值。6、荷載和作用效應組合的分項系數按以下規定采用：、進行幕墻4、構件、連接件和預埋件承載力計算時：重力荷載G風荷載W地震作用E溫度作用T、進行位移和撓度計算時：重力荷載G風荷載w地震作用E溫度作用T7、當兩個及以上的可變荷載或作用風荷載、地震作用和溫度作用效應參加組合時，第一個可變荷載或作用效應的組合系數可按采用；第二個可變荷載或作用效應的組合系數可按采用；第三個可變荷載或作用效應的組合系數可按采用。8、荷載和作用效應可按下式進行組合： S=GSG+wwSw+EESE+TTST式中 S 荷載和作用效應組合后的設計值；SG 重力荷載作為永久荷載產生的效應；SW、SE、ST 分別為風荷載、地震作用和溫度作用作為可變荷載和作用產生的效應。按不同的組合情況，三者可5、分別作為第一個、第二個和第三個可變荷載和作用產生的效應；G、w、E、T各效應的分項系數，可按采用；w、E、T分別為風荷載、地震作用和溫度作用效應的組合系數。取決于各效應分別作為第一個、第二個和第三個可變荷載和作用的效應，可按取值；9、幕墻按各效應組合中的最不利組合進行設計。第三章 幕墻材料的物理特性及力學性能一、玻璃的強度設計值：類 型厚 度(mm)強度設計值g(Nmm2)大面上的強度邊緣強度浮法玻璃5121519鋼化玻璃5121519二、鋁合金型材的強度設計值：型材狀態強度設計值g(Nmm2)抗拉、抗壓抗剪6063、T58三、幕墻連接件鋼材的強度設計值：鋼材類型強度設計值(Nmm2)抗拉、抗6、壓和抗彎抗剪VQ235第一組215125四、焊縫強度設計值： 焊接方法和焊條型號構件鋼材強度設計值 (Nmm2)對接焊縫隙(三級)角焊縫手工焊E43XX型Q235抗拉、抗彎抗拉、抗壓、抗剪185160五、螺栓連接的強度設計值： 螺栓鋼號強度設計值 (Nmm2)C 級A級、B級普通螺栓Q235抗拉抗剪抗拉抗剪170130170170六、幕墻材料的重力體積密度：序號材料名稱密度kNm3密度Nmm31玻 璃310-52礦棉防火棉、保溫棉(0.51.0)310-63鋁合金型材310-54鋼 材310-5七、幕墻材料的彈性模量：序號材 料彈性模量E (Nmm2)1玻 璃0.7231052鋁合金031057、3Q235鋼材31054不銹鋼奧氏體3105八、幕墻材料的線膨脹系數：序號材 料線膨脹系數(X10-5)1混凝土2鋼 材1.23鋁合金4玻 璃5不銹鋼奧氏體第四章 荷載及作用計算一、風荷載作用 1、作用在幕墻上的風荷載標準值按下式計算：K =ZZSo 式中K 作用在幕墻上的風荷載標準值kNm2；Z瞬時風壓的陣風系數，取2.25；Z 風壓高度變化系數，按現行國家標準?建筑結構荷載標準?GB采用，取Z=3 (Z10)按C類地區計算；S風荷載體型系數，豎向幕墻外外表??；o根本風壓，根據?建筑結構荷載標準?GB，市取0.45kN m2。那么K=3Z330.45=1.52ZkNm2 (公式 4.1)2、8、作用在幕墻上的風荷載設計值按下式計算：=wK式中作用在幕墻上的風荷載設計值kNm2；w風荷載作用效應的分項系數,取；那么K(公式 4.2)二、地震作用1玻璃地震作用1、垂直于幕墻平面的均布水平地震作用按下式計算：qE=EmaxGA式中 qE 垂直于幕墻平面的均布水平地震作用kNm2；E 動力放大系數，??；max 水平地震影響系數最大值，6度防震設計時取4；GA幕墻單位面積自重標準值。那么 qE=3.03430.4=0.05kNm2 (公式 4.3)2、 平行于幕墻平面的集中水平地震作用按下式計算：pE=EmaxG 式中 pE 平行于幕墻平面的集中水平地震作用kN；E 動力放大系數，??；max 9、水平地震影響系數最大值，6度防震設計時取4；G幕墻構件的重量kN，玻璃幕墻等于0.5b=4.95104 mm3由自重產生的最大軸力N=kNa強度驗算M Nsmax = +agWA0106 6.52103= + 1.054.95104 1358=75+4.8=79.8 kNmm2 Nmm2式中smax立柱截面承載力量大值Nmm2； N 立柱拉力設計值N； A0 立柱的凈截面面積； M 立柱彎矩設計值Nmm；g塑性開展系數，可取為；W立柱對x軸的凈截面抵抗矩mm3；aNmm2。3、剛度驗算由計算結果得max= L180=16.7 mm平安二、標高86.25m玻璃幕墻立柱計算1、概述：幕墻立柱均懸掛10、在主體結構上的抗彎構件進行設計，立柱在水平荷載和自重的共同作用下，處于拉彎狀態，不需驗算其穩定性，僅計算其截面承載力和撓度。本立柱位于主塔樓，南立面標高86.25m。查表kNm2 S=kNm2荷載帶寬b=1.185mq=Sb=1.185=kNm2q=Sb=1.185=kNm22、內力計算：按不等跨二跨連續梁計算采用趙西安編著的計算用表5104mm2N Msmax = +aA0 gW106103 = + =7+1.6=77 Nmm2 84.2 Nmm21.054.95104 1358式中smax立柱截面承載力量大值Nmm2； N 立柱拉力設計值N； A0 立柱的凈截面面積； M 立柱彎矩設計值N11、mm；g塑性開展系數，可取為；W立柱對x軸的凈截面抵抗矩mm3；a立柱的強度設計值，鋁型材取2。b.剛度驗算由表查得 撓度系數 qkh441012 = EI105106 =mmL180 = =20mm(平安)mm玻璃幕墻立柱計算1、概述：幕墻立柱均懸掛在主體結構上的抗彎構件進行設計，立柱在水平荷載和自重的共同作用下，處于拉彎狀態，不需驗算其穩定性，僅計算其截面承載力和撓度。本立柱位于主塔樓南立面，標高m。查表kNm2 S=kNm2荷載帶寬85mq=Sb=85=kNmq=Sb=85=kNm2、內力計算按不等跨=跨連續梁計算(采用趙西安編著的計算用表)=查表 M=mqh2 =0.07472 =3.12、2 kN.M由自重產生的最大軸力bh3.6 =2.13 kN3、強度驗算采用 Y130-1A =1298 mm2 IX106 mm4Wmin104N Msmax = +aA0 gW106103 = + =1.6+=7 Nmm221.05104 1298式中smax立柱截面承載力量大值Nmm2； N 立柱拉力設計值N； A0 立柱的凈截面面積； M 立柱彎矩設計值Nmm；g塑性開展系數，可取為；W立柱對x軸的凈截面抵抗矩mm3；a立柱的強度設計值，鋁材取215Nmm2。3、 剛度驗算由表查得 剛度系數 qk =3.32104 mm3 A=1315mm2 I=2.74106 mm43、強度驗算M 13、Nsmax = +agWA02.22106 3.99103 = +1.052104 1315=63.7+3=66.7 kNmm2 Nmm2 (平安)式中smax立柱截面承載力量大值Nmm2； N 立柱拉力設計值N； A0 立柱的凈截面面積； M 立柱彎矩設計值Nmm；g塑性開展系數，可取為；W立柱對x軸的凈截面抵抗矩mm3；aNmm2。4、剛度驗算由表查得 撓度系數 qkh40.00312841012= = E I 0.71054106L180=20mm平安一、 標高25.05m玻璃幕墻立柱計算1、概述：幕墻立柱均懸掛在主體結構上的抗彎構件進行設計，立柱在水平荷載和自重的共同作用下，處于拉彎狀14、態，不需驗算其穩定性，僅計算其截面承載力和撓度。本立柱位于裙樓，標高。查表得S=2.0kNm2 S=1.43kNm2荷載帶寬q=Sb=2.01.9=3.8 kNm2q=Sb=1.431.9=2.72 kNm22、內力計算：按不等跨兩跨連續梁計算(采用趙西安編著的計算用表)=a= b1t2= 5042 6 6=133 (mm3)本幕墻組件承受水平荷載：P=S1.5=6.45(N)該作用力由18塊固定塊承當，每塊所受的外力為N1=P118=kN因此，一個固定塊承受彎矩值為：M=360)固定塊的最大應力值為：s=MWmin 4680= 133 = 35(Nmm22可見固定塊的強度滿足設計要求。10.15、1 固定塊連接螺釘強度校核能承受的最大拉力為：N=1702(p2)4=3380N 360螺釘實際受力 R=1350NN=1344 (N) 10.2.3 角碼局部承壓能力：NbC= n1 dtfa=264=4042(N)N=1344 (N)第十一章立柱與支座連接計算綜合考慮幕墻所處位置的標高、分格尺寸等因素，對以下不利處進行立柱與支座連接強度設計計算。該處幕墻位于主樓，標高取為m，幕墻自重按GKA=500Nm2計；設計荷載為S= kNm2。=264=4042(N)N=1344 (N)第十一章立柱與支座連接計算綜合考慮幕墻所處位置的標高、分格尺寸等因素，對以下不利處進行立柱與支座連接強度設計計算。16、該處幕墻位于主樓，標高取為m，幕墻自重按GKA=500Nm2計；設計荷載為S= kNm2。幕墻分格寬度B=1185mm，立柱長度(樓層高度)為H=1500mm。立柱材料為鋁合金(LD31RCS)，局部承壓強度為2，立柱連接處壁厚t1=3mm。支座材料為鋼材16mm)，支座壁厚t2=6mm。立柱的固定方式為雙系點，即立柱左右兩側均與支座連接。立柱與支座的連接螺栓：2個M12。11.1 荷載計算水平荷載：N1=3.631185300010-3=12905 (N)垂直荷載：N25001185300010-6=2133(N)組合荷載：N=129052+21332=13080(N)11.2 螺栓個數計算17、每個螺栓的承載力：NbV=2(102)4130=20420 (N)n=0.64(個)，取2個。11.3 局部承受能力校核在水平荷載作用下，立柱與芯筒壁共同承當局部壓力，因此承壓面有4個，即，NbC=42123=24249.6N13080 (N)可見立柱與支座的連接設計平安。第十二章 支座連接件計算綜合考慮幕墻所處位置的標高、分格尺寸等因素，對以下不利處進行支座強度設計計算。該處幕墻位于主樓，標高取為m，幕墻自重按GkA=500Nm2計；設計荷載為S=kNm2。幕墻分格寬度B=1185mm，立柱長度(樓層高度)為H=3000mm。支座連接件角碼計算，其材質為鋼材=6mm)；截面尺寸806mm，截18、面積A=806=480mm2，慣性矩I=1126803=105mm4，截面抵抗矩W=I6105103mm3，立柱左右兩側均與支座連接件角碼連接。由連接件知，水平荷載作用力通過截面形心，因此不存在水平力偏心矩。在豎向自重作用點，距連接件根部的最大距離為130mm，豎向力為kN，對連接件產生彎矩M=0.13=0.23kN.m，水平力N=kN。上述內力由二個連接件承當。103106max= + = +2A 2w 2480 21032215Nmm2平安可見支座的設計平安。第十三章 連接件與預埋件連接計算綜合考慮幕墻所處位置的標高、分格尺寸等因素，對以下不利處進行支座與埋件連接強度設計計算。該處幕墻位于19、主樓，標高取為，幕墻自重按GKA=500Nm2計；設計荷載為SkNm2。幕墻分格寬度B=1185mm，樓層高度為H=3600mm。立柱的固定方式為雙系點，即立柱左右兩側均與支座連接。由連接件圖知，連接件與預埋件連接的螺栓位于連接件中心，即上述自重產生的彎矩，由螺栓的軸拉力和40mm力臂組成的抵抗矩承當，由上述計算自重產生的彎矩M=kN.m，抵抗矩的力臂為40mm，由此產生的螺栓的軸力N1=M40=0.2310640=5750N。12螺栓的有效直徑為10mm，A=410.12=2，螺栓的抗拉強度設計值為170Nmm2。由第十二章得最大水平力kN，再疊加自重產生彎矩使螺栓增加的拉力，N1=kN，因20、此對螺栓產生的總拉力為kN，由二顆螺栓承當，103max= = =117Nmm2170 Nmm2平安2A 280.1 第十四章 幕墻預埋件計算綜合考慮幕墻所處位置的標高、分格尺寸、預埋件的埋設位置、混凝土強度等級等因素，對以下不利處進行預埋件設計計算。該處幕墻位于主樓，使用的混凝土強度等級為C30，標高取為，幕墻自重按500Nm2計；設計組合荷載為kNm2。幕墻分格寬度為1185mm，樓層高度為3600mm。錨筋選用I級鋼筋，錨筋直徑10mm，共4根分2層，外層錨筋間距為70mm；錨板為8mm120mm300mm的Q235鋼板。14.1 受力分析由第十三章對預埋件產生的外力：N=12.9kN321、kN.mV=kN14.2 錨筋最小截面積計算:當有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時,預埋件錨筋按下兩式計算,并應大于其最大值：V N MAS= + +ar. aV. fY 0.8 ab. fYar. ab. fY.zN MAS= + 0.8 ab. fY 0.4 ar. ab. fY.z式中V剪力設計值(N);N法向壓力設計值(N);M彎矩設計值(N.mm);ar 錨筋層數影響系數;av錨筋受剪承載力系數;ab錨板彎曲變形折減系數;d錨筋直徑(mm);t 錨板厚度(mm);z外層錨筋中心線之間的距離(mm);fc混凝土軸心受壓強度設計值15(Nmm2);fY鋼筋抗拉強度設計值215(Nmm2);22、錨筋層數影響系數ar =1 ；錨板彎曲變形折減系數ab=0.6+0.25td ；(810)錨筋受剪承載力系數(aV時,取0.7)aV=(4.0-0.08d)fcfy10)(15215)從而，取aVV N MAS= + +ar. aV. fY 0.8 ab. fYar. ab. fY.z103 12.91033106= + + 1215 121570 =125(mm2)N MAS= + 0.8 ab. fY 0.4 ar. ab. fY.z 12.91033106= + 121570=14(mm2)DL=9.2mm可見伸縮縫適應年溫差變化。第十六章 南立面鋼桁架計算標高mm ，由水平向3m間距和23、豎向間距9m組成水平和豎直向鋼桁架。第一節 豎向桁架梁計算豎向桁架高m于標高m處設置斜撐，使豎向桁架帶懸臂的單跨桁架梁。一、 水平荷載m荷載帶寬 m橫向桁架受均布荷載為: S=3.42 Skq=S3.0 =10.26 kNm豎向鋼立柱布置間距 9M , 因此作用于立柱桁架的第一節點作用力為:9 =92.34 kN2、橫向第二桁架布置在標高 89.25 m S=3.47 Sk=荷載帶寬 b =3m橫向桁架受均布荷載為3 =10.41 kNm9 =93.69 kN3、橫向第三桁架布置在標高 m S=3.52 Sk=荷載帶寬 b = 3m3 =10.56 kNm9 =95.04 kN 4、橫向第四桁24、架布置在標高 m S =3.56 Sk=b = (3+3)2 =33 =10.68 kNmkN5、第五桁架布置在標高 m S=3.63 Sk=b =32 =1.5 m1.5 =5.45 kNmp =5.459 = 49 kN二、 豎向荷載kNm2，作用于豎向桁架包括豎向桁架自重上每一節點3kN三、 內力計算采用理正工程設計計算程序，計算結果Nmax = 975.1 kNM =12.6 kN.,5 =108 kN因此最大的桿件壓力=975.1+1082 = 1029.1 kN即: Nmax =1029.1 kNM=12.6 kN.M,四、 強度計算采用2L16014 A=24330 mm2Wmi25、n = 2104 mm3Ix =2107 mm4ix=49.2 mmN M= + A W103106= + 24330 2104 =118.8 + 69.3 = 188.1 Nmm2 215 Nmm2 (平安)為平安，采用16016五、 剛度驗算查計算結果得：umax= 42.4 mm懸臂長 5.5 mul =42.4(2撓度與型材截面積成反比因此改用 16016即 u =42.41.133 =37.4 ul =37.4(25500) =1294 1300 (平安)第二節 水平向桁架計算一、 m由表4.1查得 S=3.52 kNm2 SK =2.53 kNm2荷載帶寬 b =3m3 =10.526、6 kNmqk3 =7.59 kNm節點荷載 (節間距 1M)1 =10.56 kNpk1= 7.59 二、 內力計算采用理正計算程序計算結果最大軸力 N=171 kN M=0.6 kN.M三、 強度驗算采用2L805 A=2791 mm2I =2105mm4Wmin=2103mm3M Nsmax51agWA00.6106 1711035120.834104 2791=34.3+12 215Nmm2 (平安)式中smax立柱截面承載力量大值Nmm2； N 立柱拉力設計值N； A0 立柱的凈截面面積； M 立柱彎矩設計值Nmm；g塑性開展系數，可取為；W立柱對x軸的凈截面抵抗矩mm3；a立柱的強度設計值，鋼材取215Nmm2。四、 剛度驗算由計算結果得 umax =13mm1389kN四、鋼架柱與鋼架柱斜撐連接計算懸臂長度為1690B支座：選用22高強螺栓級8根，N=1528=1216kN988kNA支座選用822高強螺栓級二、東、西面屋頂鋼結構支座計算：一懸臂2040mm，受風壓的寬度為2645mm二懸臂的支架，受風荷載寬度3175mm一、二取用假設鋼板t=16，鋼筋16選用420化學螺栓三懸臂的支架四懸臂的支架四、南立面支座焊縫長度計算224高強度螺栓由二條L=200的焊縫來代替，224，五、南立面B支座在NB作用下加強鋼板的強度和變形計算：滿足要求