半园采光顶计算书.doc

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1、 洛阳幕墙工程玻璃幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 石家庄四站铝合金装饰工程处2005年4月12日半园采光顶设计计算书一、计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范：建筑幕墙 JG3035-1996玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT014-2001玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94建筑幕墙空气渗透性能测试方法 GB/T15226-94建筑幕墙风压变形性能测试方法 GB/T1522

2、7-94建筑幕墙雨水渗透性能测试方法 GB/T15228-94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点支式玻璃幕墙支承装置 JG138-2001吊挂式玻璃幕墙支承装置 JG139-20012.建筑设计规范：建筑结构荷载规范 GB50009-2001钢结构设计规范 GB50017-2003冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002高层民用钢结构技术规程 JGJ99-98建筑设计防火规范 GBJ16-87(2001版)高层民用建筑设计防火规范 GB50045-2001建筑物防雷设计规范 GB50057-200

3、0工程抗震术语标准 JGJ/T97-95中国地震烈度表 GB/T17742-1999建筑抗震设计规范 GB50011-2001建筑抗震设防分类标准 GB50223-2004中国地震动参数区划图 GB18306-2000采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002混凝土结构设计规范 GB50010-2002民用建筑热工设计规范 GB50176-93民用建筑隔声设计规范 GBJ118-88建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑装饰工程施工质量验收规范 GB50210-2001建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002钢结构防

4、火涂料 GB14907-2002碳钢焊条 GB/T5117-1995低合金钢焊条 GB/T5118-1995铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-20003.铝材规范：铝幕墙板 板基 YS/T429.1-2000铝幕墙板 氟碳喷漆铝单板 YS/T429.2-2000铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000铝塑复合板用铝带 YS/T432-2000铝合金建筑型材 GB/T5237-2000建筑铝型材 基材 GB/T5237.1-2004建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T5237.2-2004建筑铝型材 电泳涂漆型材 GB/T5237.3-2004建筑铝型材 粉

5、末喷涂型材 GB/T5237.4-2004建筑铝型材 氟碳漆喷涂型材 GB/T5237.5-2004变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-1996铝及铝合金轧制板材 GB/T3880-1997建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-20004.金属板及石材规范：天然花岗石荒料 JC/T204-2001天然大理石荒料 JC/T202-2001天然板石 GB/T18600-2001天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2001天然大理石建筑板材 JC/T79-2001干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC/T887-2001天然饰面石材术语 GB/T13890-92建筑材料放射性核素限量 GB6

6、566-2001铝塑复合板 GB/T17748-1999建筑瓷板装饰工程技术规范 CECS101：98建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-20005.玻璃规范：建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2003普通平板玻璃 GB4871-1995浮法玻璃 GB116141999钢化玻璃 GB/T9963-1998幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB/T17841-1999建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2001中空玻璃 GB/T11944-2002夹层玻璃 GB9962-1999镀膜玻璃 第一部分 阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第二部分 低辐射镀膜玻璃 GB/

7、T18915.2-2002热反射玻璃 JC693-1998热弯玻璃 JC/T915-20036.钢材规范：不锈钢棒 GB/T1220-1992不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-1984不锈钢冷扎钢板 GB/T3280-1992不锈钢热扎钢板 GB/T4237-1992不锈钢热扎钢带 GB/T5090冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳素结构钢 GB/T700-1988优质碳素结构钢 GB/T699-1999合金结构钢 GB/T3077-1999不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB/T4239-1991高耐候结构钢 GB/T4171-2000焊接结构用耐候钢 GB/T4172-2000低合金高强

8、度结构钢 GB/T1591-1994碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB/T912-1989碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T3274-1988结构用无缝钢管 JBJ102金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-19927.胶类及密封材料规范：混凝土接缝用密封胶 JC/T881-2001硅酮建筑密封胶 GB/14683-2003建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2003聚硫建筑密封胶 JC483-1992中空玻璃用弹性密封剂 JC486- 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中空玻璃用丁基

9、热熔密封胶 JC/T914-2003彩色钢板用建筑密封胶 JC/T884-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-98建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-20038.门窗及五金件规范：铝合金门 GB/T8478-2003铝合金窗 GB/T8479-2003建筑外窗抗风压性能分级及检测方法 GB/T7106-2002建筑外窗气密性能分级及检测方法 GB/T7107-2002建筑外窗水密性能分级及检测方法 GB/T7108-2002建筑外窗空气隔声性能分级及

10、检测方法 GB/T8485-2002铝合金门窗工程设计、施工及验收规范 DBJ15-30-2002建筑外窗采光性能分级及检测方法 GB/T11976-2002地弹簧 GB/T9296-1988平开铝合金窗执手 GB/T9298-1988铝合金窗不锈钢滑撑 GB/T9300-1988铝合金门插销 GB/T9297-1988铝合金窗撑挡 GB/T9299-1988铝合金门窗拉手 GB/T9301-1988铝合金窗锁 GB/T9302-1988铝合金门锁 GB/T9303-1988闭门器 GB/T9305-1988推拉铝合金门窗用滑轮 GB/T9304-1988紧固件 螺栓和螺钉 GB/T5277十

11、字槽盘头螺钉 GB/T818-2000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/T16823.1-19979.建筑结构静力计算手册 (第二版)10.土建图纸：二、基本参数1.幕墙所在地区： 洛阳地区；2.地区粗糙度分类等级： 按建筑结构荷载规范(GB50

12、009-2001) 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；依照上面分类标准，本工程按c类地区考虑。三、采光顶荷载计算1.玻璃采光顶的荷载作用说明：玻璃采光顶承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。(1)自重。包括玻璃、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照以下值估算： 当采用单层玻璃时： 取400N/m2； 当采用中空及夹层玻璃时： 取500N/m2；(2)风荷载。是垂直作用于采光顶表面的荷载，按GB50009采用；(3)雪荷载。是指采光

13、顶水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用；(4)活荷载。是指采光顶水平投影面上的活荷载，按GB50009，对不上人屋面可按500N/m2采用； 在实际工程中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，且雪荷载与活荷载不同时考虑。分项系数按以下参数取值： 永久荷载分项系数取：g：1.2 风荷载的分项系数取：w：1.4 雪荷载的分项系数取：s：1.4 活荷载的分项系数取：h：1.4 组合值系数为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0.7 活荷载的组合值系数取：h：0.72.风荷载标准值计算：按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算

14、： wk=gzzsw0 7.1.1-2GB50009-2001上式中： wk：作用在采光顶上的风荷载标准值( kN/m2)； Z：计算点标高：50m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算: gz=K(1+2f) 其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地: gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地: gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地: gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地: gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10

15、)-0.3对于c类地区，50m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(Z/10)-0.22)= 1.726 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于c类地区，50 m高度处风压高度变化系数： z=(Z/10)0.44= 1.251 s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取0.6； w0：基本风压值( kN/m2)，根据现行GB50009-2001附表

16、D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，洛阳地区取0.45 kN/m2； wk=gzzsw0 =1.7261.2510.60.45 =0.583 kN/m22.风荷载设计值计算： w：作用在采光顶上的风荷载设计值( kN/m2)； wk：作用在采光顶上的风荷载标准值( kN/m2)； w=1.4wk =1.40.583 =0.816 kN/m23.雪荷载标准值计算： Sk：作用在采光顶上的雪荷载标准值( kN/m2) S0：基本雪压，根据现行GB50009-2001取值，洛阳地区50年一遇最大积雪的自重: 0.35kN/m2. r：屋面积雪分布系数，按表6.2.1GB50009

17、-2001，为0.4。 根据GB50009-2001公式6.1.1屋面雪荷载标准值为： Sk=rS0 =0.40.35 =0.14 kN/m24.雪荷载设计值计算： S：雪荷载设计值( kN/m2)； S=1.4Sk =1.40.14 =0.196kN/m25.采光顶构件自重荷载设计值： G：采光顶构件自重荷载设计值( kN/m2)； Gk：采光顶结构平均自重取0. 5 kN/m2； G=1.2Gk =1.20.5 =0.6 kN/m26.采光顶坡面活荷载设计值： Q：采光顶坡面活荷载设计值( kN/m2)； Qk：采光顶坡面活荷载标准值取：500N/m2 Q=1.4Qk =1.4500/10

18、00000 =0.7 kN/m27.选取计算荷载组合： 雪荷载与活荷载不同时考虑，按上面的计算结果，在本工程中取自重、活荷载和风荷载组合： 第一可变荷载为：活荷载 第二可变荷载为：风荷载所以，组合值系数依次为： 永久荷载组合值系数取：g：1.0 风荷载的组合值系数取：w：0.6 雪荷载的组合值系数取：s：0 活荷载的组合值系数取：h：1四、半圆采光顶型采光顶杆件计算基本参数： 1：采光顶跨度：L=4300mm； 2：采光顶拱高：h=2610mm； 3：采光顶分格宽度：B=1121mm；形采光顶的杆件设计计算，可采用曲线三铰拱分析内力，并按压弯构件验算截面强度。计算模型如下：1.杆件荷载计算：计

19、算取自重、风荷载和活荷载设计值组合。 qA：作用在采光顶表面的荷载设计值组合(MPa)； q：作用在采光顶杆件上的线荷载设计值组合(N/mm)； qA=0.601.57+10.8161.57+00.196+0.70.7 =2.713 N.mm q=qAB =2.7131200 =3.041 N/mm2.杆件的强度计算： 本工程采用Q235钢管 （截面面积 2148 mm，截面抵抗矩53341 mm3）校核依据： =N/A+M/Wf形采光顶的最大弯矩在总跨长L的0.05处： Mc0：跨中弯矩(Nmm)； H：推力(N)； Mc0=qL2/8 =3.04143002/8 =7028511.25Nm

20、m H=Mc0/h =7028511.25/2610 =2692.916mm验算截面处的受力分析： M0.05L0：代梁弯矩(Nmm)； M0.05L：验算截面的弯矩(Nmm)； V0.05L0：验算截面的代梁剪力(N)； N0.05L：验算截面轴力(N)； Y0.05L：验算截面处与A(B)点的垂直高度(mm)； Y0.05L=0.2179L=937.4mm M0.05L0=qL2/40(1-1/20) =3.04143002/400.95 =1335417.138Nmm M0.05L=M0.05L0-HY0.05L =1335417.138-2692.916937.4 =-1188922.

21、32Nmm V0.05L0=qL/2(1-0.1) =3.0414300/20.9 =5884.335N N0.05L=-V0.05L0sin64.15-Hcos64.15 =-5884.3350.9-2692.9160.437 =-6472.706N ：计算截面的强度计算值(MPa)； f：选择的龙骨材料的强度设计值(MPa)； A：选取材料的截面面积(mm2)； W：选取材料的截面抗弯矩(mm3)； =N0.05L/A+M0.05L/W =6472.706 /2148+ 1188922.32/1.05/53341 =24.241f=215MPa(Q235)所以，材料的强度满足设计要求！五、

22、采光顶玻璃的计算基本参数： 1：计算点标高：50m； 2：板面尺寸：宽高=BH=1121mm1500mm； 3：玻璃配置：；66加胶钢化玻璃；4：驳接形式：四点驳接；模型简图为：1.玻璃板块荷载计算：(1)玻璃自重荷载标准值： GAk：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； t：玻璃厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； GAk=gt =0.0256(6+6) =0.307KN(2)玻璃自重荷载设计值： GA：玻璃自重设计值(仅指玻璃)(MPa)； GAk：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； GA=1.2GAk =1.20.307 =0.368 KN2.玻璃板块荷载组合：玻璃板

23、块的受力组合采用自重、风荷载和活荷载组合。(1)玻璃荷载标准值组合： qk：玻璃板块的荷载标准值组合(MPa)； wk：风荷载标准值(MPa)； GAk：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；先取自重和风荷载组合：wk+GAk=0.583*1+0.307 =0.89 KN/m2再与活荷载组合，得： qk=0.89+0.70.5 =1.24 KN/m2(2)玻璃荷载设计值组合： q：玻璃板块的荷载设计值组合(MPa)； w：风荷载设计值(MPa)； GA：玻璃自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； 先取自重和风荷载组合： w+GA=10.816+0.368 =0.951 KN/m2再与活荷载组合，得

24、： q=0.951+0.70.7 =1.441 KN/m23.玻璃的强度计算：校核依据：fg ：玻璃的计算参数； ：玻璃的折减系数； qk：作用在玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃厚度(mm)；1玻璃在垂直于面板方向的荷载作用下，面板内最大应力可按下式计算： =6qb2/t2 夹层玻璃弯曲后，两片玻璃位移相同，因此可按各自刚度的比例分配外荷载q到两片玻璃上，然后分别对两片玻璃各自进行计算。 公式说明： : 玻璃最大应力(KN/m2)； a: 玻璃短边支承点间的距离: 996mm b: 玻璃长边支承点间的距离: 1

25、375 mm : 玻璃板面跨中弯矩系数, 按支承点间的距离比a/b=0.724查表得: 0.145 夹层玻璃内、外层玻璃厚度分别为：Bt_n、Bt_w，其值为： 6mm、6mm q: 组合荷载设计值(KN/m2)； 组合荷载设计值在两片玻璃上的分配： qn=qBt_n3/(Bt_n3+Bt_w3) qw=qBt_w3/(Bt_n3+Bt_w3) 2）现分别对内、外层玻璃进行设计计算： i）外层玻璃： qw=qBt_w3/(Bt_n3+Bt_w3) =1.44163/(63+63) = 0.721 (KN/m2) 组合荷载作用下外层玻璃最大应力的设计值： W=6qwb2/Bt_w2 =60.14

26、50.7219962/62 =17.285N/mm2 外层玻璃校核： 校核依据: g (JGJ102-96 5.3.1) fg: 玻璃大面强度设计值(59.0N/mm2) w=17.285N/mm2g=59.0N/mm2 外层玻璃的强度满足！ ii）内层玻璃： qn=qBt_n3/(Bt_n3+Bt_w3) =1.44163/(63+63) = 0.721 (KN/m2) 组合荷载作用下内层玻璃最大应力的设计值： W=6qnb2/Bt_n2 =60.1450.7219962/62 =17.285N/mm2 内层玻璃校核： 校核依据: g (JGJ102-96 5.3.1) fg: 玻璃大面强度

27、设计值(59.0N/mm2) n=17.285N/mm2g=59.0N/mm2 内层玻璃的强度满足！2.玻璃最大挠度校核：校核依据： df=wkb4/Ddf,lim 6.1.3-2JGJ102-2003上面公式中： df：玻璃板挠度计算值(mm)； ：玻璃的挠度折减系数，按照=wkb4/Et4查表，为0.997； ：玻璃挠度系数，取=0.0186； wk：风荷载标准值(MPa) b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； D：玻璃的弯曲刚度(Nmm)； df,lim：许用挠度，取支撑点间玻璃面板长边边长的1/60，为25.833mm；其中： D=Et3/(12(1-2) 6.1.3-1JGJ102-2003上式中： E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃的厚度(mm)； ：玻璃材料泊松比，为0.2； D=Et3/(12(1-2) =72000*123/(12*(1-0.22) =10800000Nmm df=wkb4/D =0.997*0.0186*0.001406*15504/10800000 =13.935mm 13.935mmdf,lim=25.833mm(钢化玻璃)玻璃挠度能满足要求!