舟山水产中心市场物流运配中心大楼全隐框幕墙设计计算书.docx
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舟山水产中心市场物流运配中心大楼全隐框幕墙设计计算书
舟山水产中心市场物流运配中心大楼全隐框幕墙设计计算书
基本参数:
舟山地区
抗震7度设防
Ⅰ.设计依据:
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑幕墙》JG3035-96
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
《建筑制图标准》GB/T50104-2001
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ/CT014-2001
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127:
2001
《点支式玻幕墙支承装置》JC1369-2001
《吊挂式玻幕墙支承装置》JC1368-2001
《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2000
《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2000
《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2000
《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2000
《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2000
《玻璃幕墙学性能》GB/T18091-2000
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001
《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
《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000
《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、螺柱》GB3098.6-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000
《浮法玻璃》GB11614-1999
《夹层玻璃》GB9962-1999
《钢化玻璃》GB/T9963-1998
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-1999
《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997
《铝塑复合板》GB/T17748
《干挂天然花山岗石,建筑板材及其不锈钢配件》JC830.1,830.2-1998
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JC133-2000
《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001
《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001
Ⅱ.基本计算公式:
(1).场地类别划分:
根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:
A类近海面,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;
舟山水产中心市场物流运配中心大楼按B类地区计算风压
(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》GB50009-20017.1.1采用
风荷载计算公式:
Wk=βgz×μz×μs×W0
其中:
Wk---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2)
βgz---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定
根据不同场地类型,按以下公式计算:
βgz=K(1+2μf)
其中K为地区粗糙度调整系数,μf为脉动系数
A类场地:
βgz=0.92*(1+2μf)其中:
μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)
B类场地:
βgz=0.89*(1+2μf)其中:
μf=0.5(Z/10)^(-0.16)
C类场地:
βgz=0.85*(1+2μf)其中:
μf=0.734(Z/10)^(-0.22)
D类场地:
βgz=0.80*(1+2μf)其中:
μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)
μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定,
根据不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地:
μz=1.379×(Z/10)^0.24
B类场地:
μz=(Z/10)^0.32
C类场地:
μz=0.616×(Z/10)^0.44
D类场地:
μz=0.318×(Z/10)^0.60
本工程属于B类地区,故μz=(Z/10)^0.32
μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取为:
1.2
W0---基本风压,按全国基本风压图,舟山地区取为0.850KN/m^2
(3).地震作用计算:
qEAk=βE×αmax×GAK
其中:
qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按5.0取定
αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:
6度:
αmax=0.04
7度:
αmax=0.08
8度:
αmax=0.16
9度:
αmax=0.32
舟山设防烈度为7度,故取αmax=0.080
GAK---幕墙构件的自重(N/m^2)
(4).荷载组合:
结构设计时,根据构件受力特点,荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向,选用最不利的组合,荷载和效应组合设计值按下式采用:
γGSG+γwφwSw+γEφESE+γTφTST
各项分别为永久荷载:
重力;可变荷载:
风荷载、温度变化;偶然荷载:
地震
水平荷载标准值:
qk=Wk+0.5qEAk
水平荷载设计值:
q=1.4Wk+0.5×1.3qEAk
荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:
①对永久荷载采用标准值作为代表值,其分项系数满足:
a.当其效应对结构不利时:
对由可变荷载效应控制的组合,取1.2;对有永久荷载效应控制的组合,取1.35
b.当其效应对结构有利时:
一般情况取1.0;对结构倾覆、滑移或是漂浮验算,取0.9
②可变荷载根据设计要求选代表值,其分项系数一般情况取1.4
一、风荷载计算
1、标高为17.000处风荷载计算
(1).风荷载标准值计算:
Wk:
作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2)
βgz:
17.000m高处阵风系数(按B类区计算):
μf=0.5×(Z/10)^(-0.16)=0.459
βgz=0.89×(1+2μf)=1.708
μz:
17.000m高处风压高度变化系数(按B类区计算):
(GB50009-2001)
μz=(Z/10)^0.32=1.185
风荷载体型系数μs=1.20
Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)
=1.708×1.185×1.2×0.850
=2.064kN/m^2
(2).风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/m^2
rw:
风荷载作用效应的分项系数:
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=rw×Wk=1.4×2.064=2.890kN/m^2
2、标高为4.800处风荷载计算
(1).风荷载标准值计算:
Wk:
作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2)
βgz:
4.800m高处阵风系数(按B类区计算):
μf=0.5×(Z/10)^(-0.16)=0.562
βgz=0.89×(1+2μf)=1.891
μz:
4.800m高处风压高度变化系数(按B类区计算):
(GB50009-2001)
μz=(Z/10)^0.32=1.000
风荷载体型系数μs=1.20
Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)
=1.891×1.000×1.2×0.850
=1.929kN/m^2
(2).风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/m^2
rw:
风荷载作用效应的分项系数:
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=rw×Wk=1.4×1.929=2.700kN/m^2
二、玻璃的选用与校核
玻璃的选用与校核:
(第1处)
本处选用玻璃种类为:
钢化玻璃
1.玻璃面积:
B:
该处玻璃幕墙分格宽:
1.129m
H:
该处玻璃幕墙分格高:
1.800m
A:
该处玻璃板块面积:
A=B×H
=1.129×1.800
=2.032m^2
2.玻璃厚度选取:
Wk:
风荷载标准值:
2.890kN/m^2
A:
玻璃板块面积:
2.032m^2
K3:
玻璃种类调整系数:
3.000
试算:
C=Wk×A×10/3/K3
=1.929×2.032×10/3/3.000
=4.355
T=2×(1+C)^0.5-2
=2×(1+4.355)^0.5-2
=2.628mm
玻璃选取厚度为:
6.0mm
3.该处玻璃板块自重:
GAK:
玻璃板块平均自重(不包括铝框):
t:
玻璃板块厚度:
6.0mm
玻璃的体积密度为:
25.6(KN/M^3)
GAK=25.6×t/1000
=25.6×6.0/1000
=0.154kN/m^2
4.该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:
αmax:
水平地震影响系数最大值:
0.080
qEAk:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m^2)
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.080×0.154
=0.061kN/m^2
rE:
地震作用分项系数:
1.3
qEA:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m^2)
qEA=rE×qEAk
=1.3×qEAK
=1.3×0.061
=0.080kN/m^2
5.玻璃的强度计算:
校核依据:
σ≤fg=84.000N/mm^2
Wk:
垂直于玻璃平面的风荷载标准值(N/mm^2)
qEK:
垂直于玻璃平面的地震作用标准值(N/mm^2)
σWk:
在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm^2)
σEk:
在垂直于玻璃平面的地震作用作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm^2)
θ:
参数(用于查玻璃板折减系数)
η:
折减系数
a:
玻璃短边边长:
1129.0mm
b:
玻璃长边边长:
1800.0mm
t:
玻璃厚度:
6.0mm
ψ:
玻璃板的弯矩系数,按边长比a/b查
表6.1.2-1得:
0.084
在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm^2)
θ=Wk×a^4/(E×t^4)
=35.94
η:
折减系数,按θ=35.94
查表得:
0.86
σWk=6×ψ×Wk×a^2×η/t^2
=6×0.084×2.064×1.129^2×0.856/6.0^2
=31.613N/mm^2
在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm^2)
θ=qEK×a^4/(E×t^4)
=1.07
η:
折减系数,按θ=1.07
查6.1.2-2表得:
1.00
σEk=6×ψ×qEAK×a^2×η/t^2
=6×0.084×0.061×1.129^2×1.000/6.0^2
=1.099N/mm^2
σ:
玻璃所受应力:
采用SW+0.5SE组合:
σ=1.4×σWK+0.5×1.3×σEK
=1.4×31.613+0.5×1.3×1.099
=44.972N/mm^2
df:
在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm)
D:
玻璃的刚度(N.mm)
t:
玻璃厚度:
6.0mm
ν:
泊松比,按JGJ102-20035.2.9条采用,取值为0.20
μ:
挠度系数:
0.008
D=(E×t^3)/12(1-ν^2)
=1350000.00(N.mm)
df=μ×Wk×a^4×η/D
=17.6(mm)
由于玻璃最大应力设计值σ=44.972N/mm^2≤fg=84.000N/mm^2
玻璃的强度满足!
由于玻璃的最大挠度df=17.6mm,小于或等于玻璃短边边长的60分之一18.817(mm)
玻璃的挠度满足!
6.玻璃温度应力计算:
校核依据:
σmax≤[σ]=58.800N/mm^2
(1)在年温差变化下,玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的
挤压温度应力为:
E:
玻璃的弹性模量:
0.72×10^5N/mm^2
α^t:
玻璃的线膨胀系数:
1.0×10^-5
△T:
年温度变化差:
80.000℃
c:
玻璃边缘至边框距离,取5mm
dc:
施工偏差,可取:
3mm,按5.4.3选用
b:
玻璃长边边长:
1.800m
在年温差变化下,玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的
温度应力为:
σt1=E(a^t×△T-(2c-dc)/b/1000)
=0.72×△T-72×(2×5-3)/b
=0.72×80.000-72×(2×5-3)/1.800
=-222.400N/mm^2
计算值为负,挤压应力取为零.
0.000N/mm^2<58.800N/mm^2
玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求
(2)玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:
μ1:
阴影系数:
按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-96表5.4.4-1得1.700
μ2:
窗帘系数:
按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-96表5.4.4-2得1.000
μ3:
玻璃面积系数:
按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-96表5.4.4-3得1.070
μ4:
边缘温度系数:
按《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ102-96表5.4.4-4得0.400
a:
玻璃线胀系数:
1.0×10^-5
I0:
日照量:
3027.600(KJ/M^2h)
t0:
室外温度-10.000℃
t1:
室内温度40.000℃
Tc:
单片玻璃中心温度(依据JGJ113-97附录B计算):
α0:
玻璃的吸收率:
0.142
Tc=0.012×I0×α0+0.55×t0+0.35×t1(JGJ113-97B.0.1)
=0.012×3027.600×0.142+0.55×-10.000+0.35×40.000
=13.659℃
Ts:
玻璃边缘部分温度(依据JGJ113-97附录B计算):
Ts=(0.65×t0+0.35×t1)(JGJ113-97B.0.4)
=(0.65×-10.000+0.35×40.000)
=7.500℃
△t:
玻璃中央部分与边缘部分温度差:
△t=Tc-Ts
=6.159℃
玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:
σt2=0.74×E×a×μ1×μ2×μ3×μ4×(Tc-Ts)
=0.74×0.72×10^5×1.0×10^-5×μ1×μ2×μ3×μ4×△t
=2.388N/mm^2
玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求
7.玻璃最大面积校核:
Azd:
玻璃的允许最大面积(m^2)
Wk:
风荷载标准值:
2.064kN/m^2
t:
玻璃厚度:
6.0mm
α1:
玻璃种类调整系数:
3.000
A:
计算校核处玻璃板块面积:
2.032m^2
Azd=0.3×α1×(t+t^2/4)/Wk
=0.3×3.000×(6.0+6.0^2/4)/2.064
=6.541m^2
A=2.032m^2≤Azd=6.541m^2
可以满足使用要求
三、幕墙玻璃板块结构胶计算:
幕墙玻璃板块结构胶计算:
(第1处)
该处选用结构胶类型为:
新展SJS4200
1.按风荷载和自重效应,计算硅酮结构密封胶的宽度:
(1)风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算:
Cs1:
风载荷作用下结构胶粘结宽度(mm)
W:
风荷载设计值:
2.890kN/m^2
a:
矩形分格短边长度:
1.129m
f1:
结构胶的短期强度允许值:
0.2N/mm^2
按5.6.3条规定采用
Cs1=(W+0.5×qEA)×a/2/0.2
=(2.890+0.5×0.080)×1.129/2/0.2
=8.27mm取9mm
(2)自重效应胶缝宽度的计算:
Cs2:
自重效应胶缝宽度(mm)
B:
幕墙分格宽:
1.129m
H:
玻璃面板高度:
1.800m
t:
玻璃厚度:
6.0mm
f2:
结构胶的长期强度允许值:
0.01N/mm^2
按5.6.3条规定采用
Cs2=H×B×t×25.6/(H+B)/2/10
=5.33mm取6mm
(3)硅酮结构密封胶的最大计算宽度:
9mm
2.硅酮结构密封胶粘接厚度的计算:
(1)温度变化效应胶缝厚度的计算:
Ts3:
温度变化效应结构胶的粘结厚度:
mm
δ1:
硅酮结构密封胶的温差变位承受能力:
25.0%
△T:
年温差:
80.0℃
Us:
玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量:
mm
铝型材线膨胀系数:
a1=2.35×10^-5
玻璃线膨胀系数:
a2=1×10^-5
Us=b×△T×(2.35-1)/100
=1.800×80.000×(2.35-1)/100
=1.944mm
Ts3=Us/(δ1×(2+δ1))^0.5
=1.944/(0.250×(2+0.250))^0.5
=2.6mm
(2)地震作用下胶缝厚度的计算:
Ts4:
地震作用下结构胶的粘结厚度:
mm
H:
玻璃面板高度:
1.800m
θ:
风荷载标准值作用下主体结构的楼层弹性层间位移角限值(rad):
0.0077
ψ:
胶缝变位折减系数0.650
δ2:
硅酮结构密封胶的变位承受能力,取对应于其受拉应力为0.14N/mm^2时的伸长率:
45.0%
Ts4=θ×H×ψ×1000/(δ2×(2+δ2))^0.5
=0.0077×1.800×0.650×1000/(0.450×(2+0.450))^0.5
=8.6mm
3.胶缝推荐宽度为:
9mm
4.胶缝推荐厚度为:
9mm
5.胶缝强度验算
胶缝选定宽度为:
16mm
胶缝选定厚度为:
10mm
(1)短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力:
W:
风荷载设计值:
2.890kN/m^2
a:
矩形分格短边长度:
1.129m
Cs:
结构胶粘结宽度:
10.000mm
σ1=W×a×0.5/Cs
=2.890×1.129×0.5/10.000
=0.163N/mm^2
(2)短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力:
H:
玻璃面板高度:
1.800m
t:
玻璃厚度:
6.0mm
σ2=12.8×H×B×t/Cs/(B+H)/1000
=0.005N/mm^2
(3)短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力:
σ=(σ1^2+σ2^2)^0.5
=(0.163^2+0.005^2)^0.5
=0.163N/mm^2≤0.2N/mm^2
结构胶强度可以满足要求
四、固定片(压板)计算:
固定片(压板)计算:
(第1处)
Wfg_x:
计算单元总宽为1129.0mm
Hfg_y:
计算单元总高为1800.0mm
Hyb1:
压板上部分高为350.0mm
Hyb2:
压板下部分高为350.0mm
Wyb:
压板长为40.0mm
Hyb:
压板宽为40.0mm
Byb:
压板厚为7.0mm
Dyb:
压板孔直径为6.0mm
Wk:
作用在玻璃幕墙上的风荷载标准值为2.064(kN/m^2)
qEAk:
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用为0.160(kN/m^2)
A:
每个压板承受作用面积(m^2)
A=(Wfg_x/1000/2)×(Hyb1+Hyb2)/1000/2
=(1.1290/2)×(0.3500+0.3500)/2
=0.1976(m^2)
Pwk:
每个压板承受风荷载标准值(KN)
Pwk=Wk×A=2.064×0.1976=0.408(KN)
Pw:
每个压板承受风荷载设计值(KN)
Pw=1.4×Pwk=1.4×0.408=0.571(KN)
Mw:
每个压板承受风荷载产生的最大弯矩(KN.M)
Mw=1.5×Pw×(Wyb/2)=1.5×0.571×(0.0400/2)=0.017(KN.M)
Pek:
每个压板承受地震作用标准值(KN)
Pek=qEAK×A=0.160×0.1976=0.032(KN)
Pe:
每个压板承受地震作用设计值(KN)
Pe=1.3×Pek=1.3×0.032=0.041(KN)
Me:
每个压板承受地震作用产生的最大弯矩(KN.M)
Me=1.5×Pe×(Wyb/2)=1.5×0.041×(0.0400/2)=0.001(KN.M)
采用Sw+0.5Se组合
M:
每个压板承受的最大弯矩(KN.M)
M=Mw+0.5×Me=0.017+0.5×0.001=0.018(KN.M)
W:
压板截面抵抗矩(MM^3)
W=((Hyh-Dyb)×Byb^2)/6
=((40.0-6.0)×7.0^2)/6
=277.7(MM^3)
I:
压板截面惯性矩(MM^4)
I=((Hyh-Dyb)×Byb^3)/12
=((40.0-6.0)×7.0^3)/12
=971.8(MM^4)
σ=10^6×M/W=10^6×0.018/277.7=63.9(N/mm^2)
σ=63.9(N/mm^2)≤84.2(N/mm^2)强度满足要求
U:
压板变形(MM)
U=1.5×1000×2×(Pwk+0.5×Pek)×Wyb^3/(48×E×I)
=1.5×1000×(0.408+0.5×0.032)×40.0^3)/(24×0.7×10^5×971.8)
=0.012MM
Du:
压板相对变形(MM)
Du=U/L=U/(Wyb/2)=0.012/20.0=0.0006
Du=0.0006≤1/150符合要求
Nvbh:
压板螺栓(受拉)承载能力计算(N):
D:
压板螺栓有效直径为5.060(MM)
Nvbh=(π×D^2×170)/4=(3.1416×5.0
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