幕墙预埋件计算书.docx

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1、幕墙预埋件计算书1荷载计算1.1风荷载标准值的计算方法幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算: w = B u u w7.1.1-2GB50009-2001 2006 年版上式 中: gZ Z s10wk :作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：20m；B :瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型，按以下公式计算(高度不足5m按5m计算):B =K(1+2u )其中K为地面粗糙度调整系数，A类场地：B类场地：C类场地：D类场地： 对于C类地形，u为脉动系数其中：其中：其中：其中：B =0.92X(1+2uBgZ=0.89X (1+2u

2、f)BgZ=0.85X (1+2uf)BgZ=0.80X (1+2uf)20mz高度处瞬时风压的阵风系数fu =0.387X (Z/10)-0.1 fu =0.5(Z/10) -0.16fu =0.734(Z/10)-0.22fu =1.2248(Z/10)-0.3B =0.85X (1+2X (0.734(Z/10)-0.22)=1.9213ug：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：u =1.379X(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=45

3、0m，当 Z30m 时，取 Z=30m；对于C类地形，20m高度处风压高度变化系数：u =0.616X (Z/10)0.44=0.8357uZ1:局部风压体型系数；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u s1：一、外表面1. 正压区按表7.3. 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-0.2或0.2。本计算点为转角位置。按JGJ102-2003第5.3.2条文说明：风荷载在建筑物表面分布是不均匀的， 在檐口附近、边角部位较大

4、。根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域 风吸力系数可取-1.8,其余墙面可考虑-1.0，由于维护结构有开启的可能，所以 还应考虑室内压-0.2。对无开启的结构，建筑结构荷载规范条文说明第7.3.3 条指出“对封闭建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙，以及机械 通风等因素，室内可能存在正负不同的气压，参照国外规范，大多取土 (0.2-0.25) 的压力系数，现取0.2”。即不论有无开启扇，均要考虑内表面的局部体型系数。另注：上述的局部体型系数 (1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等 于1 m2的情况，当围护构件的从属面积入大于或等于10m2时，局部风压体型系数 U (10)

5、可乘以折减系数0.8,当构件的从属面积小于10m2而大于1 m2时，局部风 压体型系数 s1 (A)可按面积的对数线性插值，即：Us1(A)=Us1(1) + Us1 (10)-u (1)logAS1在上式中：当 AN10m2 时，取 A=10m2；当 AW1m2 时，取 A=1m2；u (10)=0.8u (1)w：基本风压值(MP)，根据现行GB50009-2001附表 D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2,按重现期50年，上 海地区取0.00055MPa；1.1.1计算风荷载设计值计算面板材料时的构件从属面积：A=(1.638+1.751)/2X (4.95+

6、5.05)/2=8.47m2LogA=0.928u A)=u 100 8357 X 1.676X 0.00055= 1.48KN/ m2q =1.4 wW=1.4Xk1.48=2.07 KN/ m21.2垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值计算方法q =B a G/A5.3.4JGJ102-2003qEAk:垂宜于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；EAk 一一Be：动力放大系数，取5.0；aE :水平地震影响系数最大值，取0.08；G :max幕墙构件的重力荷载标准值(N)；Ak幕墙构件的面积(mm2)；1.3荷载效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：S=yS+W yS+W y S

7、 5.4.1JGJ102-2003G Gk w w wk E E Ek上式中:S：作用效应组合的设计值；SGk :重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；S s :分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；YkG、七、九：各效应的分项系数；Pip：:分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的Wy、Y、Y 为分项系数，按 5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定 如下：G W ：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载：Y ： 1.2；G风何载：Y ：1.4；一一 .w地震作用：Y ： 1.3；-E进行挠度计算时；重力荷载：Y ： 1.0；G风何载：Y

8、 ：1.0；w地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数P为1.0；地震作用的组合系数初为0.5；1.4计算垂直于幕墙平面鬲分布水平地震作用a）作用在标准部位时，考虑龙骨及配件自重，取自重标准值G/A=0.86KN/m2 kq =B a G/A 5.3.4JGJ102-2003EAk E max k=5X0.08X0.86 =0.344 KN/ m2=1.3X0.344qEk :水平地震作用荷载标准值(KN/ m2 )； q：水平地震作用荷载设计值(KN/ m2)； qE=1.3qEk=0.447 KN/ m2幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：5.4.

9、1JGJ102-2003q=q +0.5q=2： 07+0.E5X 0.447=2.29kN/ m2b)作用楼层顶层时由于面板主要材料为石材，取自重标准值G/A=1.1KN/ m2kq =B a G/A 5.3.4JGJ102-2003EAk E max k=5X0.08X1.1=0.44KN/ m2qEk :水平地震作用荷载标准值(KN/ m2 )；q；水平地震作用荷载设计值(KN/ m2)；q =1.3qE =1.3戈0.44=0.572 KN/ m2幕墙受荷载集度组合：5.4.1JGJ102-2003用于强度计算时，采用S +0.5S设计值组合:q=q +0.5q=2： 07+0.E5X

10、0.572=2.356kN/ m21.5各预埋件受力计算1.5.1 A型幕墙埋件情况1计算(土建预埋),悬挑长度663mm计算点标高20m，考虑龙骨及配件自重，取自重标准值为0.86 KN/m2幕墙受力面积为S=(1.638+1.7505) X (5+4.95)/4=8.43 m21) 埋件所受拉力计算拉力 N=2.29X8.43=19.3KN2) 埋件所受剪力计算幕墙自重：玻璃为6+1.52+6+8,其自重为0.56kN/ m2考虑龙骨及配件重量，取自重标准值Gk1 =0.86 kN/ m2单元板块宽度 B= (1.638+1.7505) /2= 1.694m高度H=5.0m则单元板块自重设

11、计值为G =1.2G =1.2X1.694X5.0X0.86=8.74kN百叶自重：G2=1.2X100Kg=1.2kN总的自重为：G=8.74+1.2=9.94kN走道检修荷载：取集中荷载1.0kN,标准值为F=1.0kNK设计值为 F=1.4F=1.4kNK则剪力为 V=9.94+1.4=11.34kN3) 埋件所受弯矩计算剪力作用点到埋件的距离e =663mm一 ,0则弯矩M=Ve 0=11.34x0.663=7.52kN - m4) 埋件计算埋件受力如下图1.1所示V=11340NN=19300NM=7520000N - mm：.= , ,. Il、埋件详图见图1.2：图1.1选用16

12、mm钢板，616(11级钢)钢筋，图1.2 校核依据，同时满足以下两个条件：z C.0.1-1JGJ102-2003 byC.0.1-2JGJ102-2003a： A NV/aaf+N/0.8af+M/1.3aafSr v yb yb： A NN/0.8a f+M/0.4a a f zSb yr b y其中：A：锚筋的总截面面积(mm2)； SV：剪力设计值(N)；a：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；普：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；fV：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa；N：法向拉力设计值(N)；气：锚板弯曲变形折减系

13、数；M：弯矩设计值(N mm)；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)； 另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；f：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取； ac=(4.0-0.08d) X (f /f )0.5C.0.1-5JGJ102-2003v = (4.0-0.08 X 16) X (14.3/300) 0.5=0.594a =0.6+0.25t/dC.0.1-6JGJ102-2003b =0.6+0.25X16/16=0.85A =nn d2/4S=6X3.14X 162/4二1205.76mm2V/a a f +N/0.8a f +M/1

14、.3aaf z r v yb yr b y二 11340/0.9/0.594/300+19300/0.8/0.85/300+7520000/1.3/0.9/0.85/300/300=249.33mm2A =1205.76mm2N/0.8a f +M/0.4a a f z byrby二 19300/0.8/0.85/300+7520000/0.4/0.9/0.85/300/300=367.66mm2310.4mm,满足要求。1.5.2A型幕墙埋件情况2计算(土建预埋)，悬挑长度1387mm计算点标高20m，考虑龙骨及配件自重，取自重标准值为0.86 KN/m2幕墙受力面积为 S=(1.368+1

15、.432) X (5+4.95)/4=6.96 m21) 埋件所受拉力计算拉力 N=2.29X6.96=15.94KN2) 埋件所受剪力计算幕墙自重：玻璃为6+1.52+6+8，其自重为0.56kN/ m2考虑龙骨及配件重量，取自重标准值Gk1 =0.86 kN/ m2单元板块宽度 B=(1.368+1.432) /2=1.4m高度H=5.0m则单元板块自重设计值为G =1.2G =1.2X1.4X5.0X0.86=7.22kN百叶自重：G2=1.2X100Kg=1.2kN总的自重为：G=7.22+1.2=8.42kN走道检修荷载：取集中荷载1.0kN,标准值为F=1.0kNK设计值为 F=1

16、.4F=1.4kNK则剪力为 V=8.42+1.4=9.82kN3）埋件所受弯矩计算剪力作用点到埋件的距离e0=1387mm则弯矩M=Ve00=9.82x1.387=13.62KN - m4）埋件计算埋件受力示意图如下图2.1：V=9820NN=15940NM=13620000N - mm=ML图2.1选用16mm钢板,616（11级钢）钢筋，埋件详图见图2.2：图2.2校核依据，同时满足以下两个条件：a： A NV/a a f +N/0.8a f +M/1.3aaf z C.0.1-1JGJ102-2003 s ，一 rvy，一 b yrbyb： A NN/0.8a f+M/0.4a a f

17、 zC.0.1-2JGJ102-2003sb yrby其中：A：锚筋的总截面面积(mm2)； sV：剪力设计值(N)；a：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；fV：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa； yN：法向拉力设计值(N)；气：锚板弯曲变形折减系数；M：弯矩设计值(N mm)；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；f：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取；ac=(4.0-0.08d) X (f /f )0

18、.5C.0.1-5JGJ102-2003V = (4.0-0.08 X 16) X (14.3/300) 0.5=0.594a =0.6+0.25t/dC.0.1-6JGJ102-2003b =0.6+0.25X16/16=0.85A =nn d2/4 s=6X3.14X 162/4=1205.76mm2V/a a f +N/0.8a f +M/1.3a a f z r v yb yr b y=9820/0.9/0.594/300+15940/0.8/0.85/300+13620000/1.3/0.9/0.85/300/300=291.54mm2A =1205.76mm2N/0.8a f +M

19、/0.4a a f z byrby二 15940/0.8/0.85/300+13620000/0.4/0.9/0.85/300/300=572.69mm2310.14mm，满足要求。1.5.3G型幕墙埋件计算任建预埋)，此埋件只受剪力作用计算点标高20m，考虑龙骨及配件自重，取自重标准值为0.86 KN/m2 幕墙受力面积为 S=(1.638+1.751)/2X4.2/2=3.56 m21) 埋件所受剪力计算剪力 V=2.29X3.56=8.15KN受力示意图如下图3.1：2) 埋件计算选用12mm钢板,612(11级钢)钢筋，埋件详图见图3.2：图3.2校核依据，同时满足以下两个条件:a：

20、A NV/a a f +N/0.8a f +M/1.3aaf z C.0.1-1JGJ102-2003Sr v yb yr b yb： A NN/0.8a f+M/0.4a a f zC.0.1-2JGJ102-2003Sb yr b y其中：A：锚筋的总截面面积(mm2)；V：剪力设计值(N)；a：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；普：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；fV：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa； y卬法向拉力设计值(N)；气：锚板弯曲变形折减系数；M：弯矩设计值(N mm)；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之

21、间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；f：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取；ac=(4.0-0.08d) X (f /f )0.5C.0.1-5JGJ102-2003V = (4.0-0.08 X 12) X (14.3/300) 0.5=0.664a =0.6+0.25t/dC.0.1-6JGJ102-2003b =0.6+0.25X12/12=0.85A =nn d2/4=2X3.14X122/4S二226.08mm2此例中，拉力N及弯矩M均为0,V/a a f +N/0.8a f +M/1.3a a f z r v yb yr b y

22、=8150/1.0/0.664/300 =40.91mm2232.6mm,满足要求。1.5.4 J型幕墙埋件计算(土建预埋)计算点标高20m，考虑龙骨及配件自重，因主要为石材，取自重标准值为1.1 KN/m2 幕墙受力面积为 S=(1.638+1.751)/2X2.268/2=1.92m21) A点所受拉力计算拉力 N=2.356X 1.92=4.52KN2) A点所受剪力计算单元板块宽度 B= (1.638+1.751) /2=1.69m高度H=2.0m则单元板块自重设计值为G =1.2G =1.2X1.69X2.0X1.1=4.49kN即剪力设计值V=4.49kN由A点受力计算得1、2支座

23、处的受力大小3) 埋件受力示意图如下图4.1所示G44图4.14）钢架变形由通用有限元软件计算结果如下图4.2：1EKBAL 3LC!L.UIIiIin，UE- -1lFDJWBl-= J.U51HM=5.55AN皿盘 * ioiiU1,2/42,5$：3.702L 佛82；. OSSl.r立 1图4.2F =5.6mm2L/300=2 X 1027/300=6.8mm,挠度满足要求。5$钢架应力值由通用有限元软件计算结果如下图4.3：ElUiriEuJ卫SUE 1LU rwzwxsj：31“BUD” OLE5。.5官：工-tO,B50S!图4.3omax=90.7MPa215 MPa，满足要

24、求。6) 由图4.1可知，支座2受力最为不利，故验算如下：N=14200NV=4500NM=450000N - m选用16mm钢板，616(11级钢)钢筋校核依据，同时满足以下两个条件：a： A NV/a a f +N/0.8a f +M/1.3aaf z C.0.1-1JGJ102-2003s ，一 rvy，一 b yrbyb： A NN/0.8a f+M/0.4a a f zC.0.1-2JGJ102-2003sb yrby其中：A：锚筋的总截面面积(mm2)；V：剪力设计值(N)；a：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；普：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；fV

25、：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa； y卬法向拉力设计值(N)；气：锚板弯曲变形折减系数；M：弯矩设计值(N mm)；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；f：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取；ac=(4.0-0.08d) X (f /f )0.5C.0.1-5JGJ102-2003二 (4.0-0.08X 16) X (14.3/300)0.5=0.594a =0.6+0.25t/dC.0.1-6JGJ102-2003b =0.6+0.25X16/16=0.85A

26、 =nn d2/4S=6X3.14X 162/4二1205.76mm2V/a a f +N/0.8a f +M/1.3aaf z r v yb yr b y=4500/1.0/0.594/300+14200/0.8/0.85/300+450000/1.3/1.0/0.85/300/150二 106.72mm2WA=1205.76mm2N/0.8a f +M/0.4a a f z byrby=4500/0.8/0.85/300+450000/0.4/1.0/0.85/300/150=51.2mm2310.4mm,满足要求。1.5.5屋顶处幕墙埋件计算（土建预埋）该埋件位于屋顶处，有A型，Z型及X

27、型三种类型，作为屋顶钢结构支座。其计 算简图及荷载组合分别见图5.1和表5.1。图5.1计算简图（圆表示支座，数字为节点号） 各组合下支座反力设计值（单位：kN、kN.m）组合号节点号NxNyNzMxMyMz1428.3-105.1109.50.00.00.015-18.465.30.20.00.00.0177.2-7.28.00.00.00.018-4.97.10.10.00.00.0217.2-5.312.10.00.00.022-4.96.30.10.00.00.0257.1-4.713.80.00.00.026-4.86.20.10.00.00.01297.1-4.513.90.00.

28、00.030-4.96.00.10.00.00.0337.0-4.711.10.00.00.034-4.85.90.10.00.00.0377.7-6.418.80.00.00.038-5.26.50.10.00.00.04615.8-106.796.60.00.00.047-12.065.40.20.00.00.055-4.7-3.3-59.60.00.00.05613.4-4.6-66.40.00.00.0表5.1结合上图5.1及表5.1得知，支座14、15及56的支座反力最为不利，故将其进 行承载力验算。1.5.5.1 A型埋件计算（土建预埋）1）由表5.1可知，A型埋件受力为Vx=18

29、.4KN,Nt=65.3KN,Vz=0.2KN,剪力偏心矩 e=150mm，则弯矩 M= Vz X e=0.2X0.15=0.03KN mA型埋件受力如下图5.2所示图5.2由上图计算得埋件所受综合剪力作用为V= （0.22+18.42）0.5=18.4KN2）埋件强度校核埋件受力面积 A = 6X3.14X 162/4 =678 mm2拉应力。二N/A=65300/678=96.31N/mm2310 N/mm2，满足要求。剪应力 t=V/A=18400/678=27.14N/ m2 180 N/ mm2,满足要求。3）锚筋面积计算选用16mm钢板，616（11级钢）钢筋，埋件详图见图5.3：

30、图5.3校核依据，同时满足以下两个条件：a： A NV/a a f +N/0.8a f +M/1.3aaf z C.0.1-1JGJ102-2003 s ，一 rvy，一 b yrbyb： A NN/0.8a f+M/0.4a a f zC.0.1-2JGJ102-2003sb yrby其中：A：锚筋的总截面面积(mm2)； sV：剪力设计值(N)；a：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；fV：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa； yN：法向拉力设计值(N)；气：锚板弯曲变形折减系数；M：弯矩设

31、计值(N mm)；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；f：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取；ac=(4.0-0.08d) X (f /f )0.5C.0.1-5JGJ102-2003V = (4.0-0.08 X 16) X (14.3/300) 0.5=0.594a =0.6+0.25t/dC.0.1-6JGJ102-2003b =0.6+0.25X16/16=0.85A =nn d2/4 s=6X3.14X 162/4=1205.76mm2V/a a f +N/0.8a f +M/1.3a a f

32、z r v yb yr b y二 18400/1.0/0.594/300+65300/0.8/0.85/300+30000/1.3/0.9/0.85/300/150=424.03mm2A =1205.76mm2SN/0.8a f +M/0.4a a f zbyrby二65300/0.8/0.85/300+30000/0.4/0.9/0.85/300/150=322.28mm2310.14mm，满足要求。1.5.5.2 X型埋件计算(土建预埋)1) 由表5.1可知，X型埋件受力为Vx=13.4KN, Vy=4.6KN, Nz=66.4KN，剪力偏心矩 e=150mm, V= (13.42+4.6

33、2)0.5=14.2KN则弯矩 M= VXe=14.2X0.15=2.13KN - mX型埋件受力如下图5.2所示图5.42) 埋件强度校核埋件受力面积 A = 9X3.14X122/4 =1018 mm2 拉应力。二N/A=66400/1018=65.23N/mm2310 N/ mm2，满足要求。剪应力 t=V/A=14200/1018=13.95N/ m2 180 N/ mm2,满足要求。3) 锚筋面积计算选用12mm钢板,612(11级钢)钢筋，埋件详图见图5.3：校核依据，同时满足以下两个条件：a： A NV/a a f +N/0.8a f +M/1.3aaf z C.0.1-1JGJ

34、102-2003Sr v yb yr b yb： A NN/0.8a f +M/0.4a a f zC.0.1-2JGJ102-2003Sb yr b y其中：A：锚筋的总截面面积(mm2)；SV： 剪力设计值(N)；a：钢筋层数影响系数，二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85；：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；fV：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa； yN：法向拉力设计值(N)；气：锚板弯曲变形折减系数；M：弯矩设计值(N mm)；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；f：混凝土轴

35、心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取；ac=(4.0-0.08d) X (f /f )0.5C.0.1-5JGJ102-2003V = (4.0-0.08 X 12) X (14.3/300) 0.5=0.664a =0.6+0.25t/dC.0.1-6JGJ102-2003b =0.6+0.25X12/12=0.85A =nn dz/4S=9X3.14X122/4 =1018mm2V/a a f +N/0.8a f +M/1.3aaf z r v yb yr b y二 14200/0.9/0.664/300+66400/0.8/0.85/300+2130000/1.3/0.9/0.85/300/370=424mm2A=1205.76mm2SN/0.8a f +M/0.4a a f zbyrby二66400/0.8/0.85/300+2130000/0.4/0.9/0.85/300/370=388.2mm2233mm，满足要求。1.5.5.2 Z型埋件计算(土建预埋)1) 由表5.1可知，Z型埋件受力为Vx=28.3KN,Nt=105KN,Vz=109.5KN,