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1、大西客运专线太原南动车所公寓楼工程结构计算书太原市精美昌盛工贸有限公司二零一四年三月工程名称：大西客运专线太原南动车所公寓楼幕墙工程幕墙类型：隐框玻璃幕墙一、设计资料基本风压值W0=0.50KN/（50年重现期）抗震设防烈度8度，地区粗糙度为C类。结构形式：框架剪力墙结构二、设计指导思想外装饰工程是建筑个性给人最直接的冲击和表现，直接决定工程外部形象和对地区的影响力。建成和使用必须体现出明亮、简洁、大气和富有亲和力的外在形象，使人在看到时就会有一种自豪感和亲切感。外装饰幕墙工程设计的指导思想是：充分体现建筑风格、结构合理、功能完善、安全可靠、经济实用。三、工程装饰项目及部位本工程装饰项目包括：
2、隐框玻璃幕墙、铝塑板雨篷、玻璃地弹门。1.玻璃幕墙龙骨为铝型材，型材表面采用银白阳极氧化处理，玻璃幕墙配置为6mm浅灰色钢化SUN-E玻璃;2.雨篷：采用钢构架支撑的点式结构，表面干挂铝塑板3.地弹门：门套采用拉丝不锈钢，玻璃采用10mm钢化透明浮法玻璃。.四、幕墙结构系统设计1. 玻璃幕墙幕墙类型：采用隐框玻璃幕墙结构系统。幕墙结构设计采用本公司成熟的幕墙系统结构，性能可靠，气密性能、水密性能优良。不同金属（铝材和铁件）的接触面都使用尼龙或石棉垫片以防止电化腐蚀，提高幕墙使用寿命。开启窗采用二道密封、多点锁锁紧结构。这种结构强度高、使用寿命长、安全可靠、开启方便。采用二道三元乙丙胶条进行环形
3、密封，水密气密性好；同时采用了限位装置，使所有开启具有相同的开启角度，保证了开启后的外视效果。采用多点锁结构，多点锁紧，均匀分布，受力合理，密封性能好。2.地弹门地弹门类型：采用有框地弹门结构系统。玻璃采用10mm厚钢化透明浮法玻璃，强度高，安全性好，通透效果强烈。玻璃通过铁方管不锈钢玻璃夹与上下门铰连接，安全可靠，装饰性好。地弹簧采用优质地弹簧连接，安全可靠，而且开启柔和、自如。5、 本工程的重点设计说明1. 幕墙安全可靠性设计本工程玻璃幕墙均采用钢化玻璃，它属于安全玻璃，钢化玻璃表面及边缘具有压缩层，而玻璃中心部分具有拉力，它对均荷载、热剪力和大多数冲击荷载的效应，大约是退火玻璃的35倍。
4、铝型材采用6063T5高精级铝合金型材，玻璃幕墙用铝型材室内外可视部分表面都采用阳极氧化处理，膜层厚度完全符合相关规范要求，符合国际铝合金建筑型材GB/T5237.15-2004的规定，可完全保证本工程型材防腐要求，也经济美观。五金配件螺栓等采用不锈钢材质，钢角码及连接件等采取热镀锌防腐，以延长幕墙的使用寿命。2. 弹性连接设计幕墙与主体连接形式是主框-连接件-埋件。在竖框与主体之间的转接环节中，也采用了螺栓连接，且转接位置上均开有长条孔，连接螺栓可前后调整，具有三维调整功能。3.节能设计本工程选用中空镀膜钢化Low-E玻璃作为主要面材，中空玻璃的隔声、隔热、保温、防结露性能好。4.防火设计防
5、火性能设计和防火等级大小，是衡量幕墙功能优良与否的一个重要指标。本工程结构楼板上、下二层间通过设计安装断火设施，幕墙装饰材料全部是难燃或不燃烧体。在每层楼板边缘与幕墙间的缝隙都用防火岩棉板填实。5.抗震设计：当地震发生时，幕墙有两种震动原因。一是地震直接对幕墙的作用，另一个原因是当主体结构受震变形时，使依附在主体结构上的幕墙，被迫强制同步变形。因此作为主体的外围护结构的幕墙，只有使自己的变形、变位能力大于这些变形，才能保证不损坏。本工程抗震设防为8度，通过计算在幕墙的各个分体连接部位（如竖龙骨与连接件的螺接处；竖龙骨与竖龙骨之间的伸缩缝；横龙骨、竖龙骨的伸缩缝，板块与龙骨之间的活动连接，板块之
6、间的缝隙）。留有活动余量用来保证，当设防烈度（或比设防烈度略高）的地震作用到来时，幕墙能满足抗震要求。6.避雷设计幕墙的避雷按二类防雷设计，在幕墙立面上构成不大于10MX10M的避雷网格，避雷网上的立柱，以导通片自上至下可靠连通；避雷网上的楼层，以10镀锌圆钢带整层连通，且与主体避雷均压环连通，与避雷网上的立柱连通。六、安装准备1.安装前必须对主体结构的施工验收进行确认，主体结构必须符合施工及验收规范的要求。2.对主体结构进行复测及放基准线，并记录测量成果。如主体结构偏差太大，应制定相应补救措施，补救措施应经甲方、监理部门认可。3.检查进场构件和材料的出厂合格证，无合格证的材料与产品不得使用。
7、4.进场安装的幕墙构件及附件的材料品种、规格、色泽和性能，应符合建设方和要求。5.使用后锚固连接应在施工前进行现场拉拔试验,锚栓承载力设值不应大于其极限承载力的50%。设计值应有设计部门出具的资料。6、 未经检验和检验不合格的产品不得使用。荷载计算风荷载计算1、基本信息： 基本风压W0：0.4KN/m2 计算处高度Z：21m 体型系数s：1.2 地面粗糙度：C类2、计算结果： 风压高度变化系数z： 经查表7.2.1得：z=0.854 阵风系数gz： 经查表7.5.1得：gz=1.91 风荷载标准值Wk： Wk=gzUsUzWo =1.911.20.8540.4 =0.783KN/m21 KN/
8、m2,取1 KN/m2地震荷载计算1、基本信息： 幕墙自重标准值GAK=0.5KN/m2 动力放大系数E=5 地震影响系数最大值max=0.162、计算结果： 地震荷载标准值qEK： qEK=EmaxGk =50.160.5 =0.4KN/m2幕墙立柱计算基本信息1、力学模型：简支梁2、安装顺序：从下往上安装(构件受力为拉弯)3、立柱跨度L：4m4、立柱分格间距b：1.2m5、立柱材质：6063-T5(常用)6、材料塑性发展系数：1.05荷载信息1、风荷载标准值Wk：1KN/m22、地震荷载标准值Ek：0.4KN/m23、自重荷载标准值Gk：0.5KN/m24、风荷载分项系数w：1.45、地震
9、荷载分项系数E：1.36、自重荷载分项系数G：1.27、风荷载组合系数w：18、地震荷载组合系数E：0.59、自重荷载组合系数G：1立柱截面特性1、绕强轴惯性矩Ix：378.1cm42、绕强轴抵抗矩Wx：49.728cm33、立柱净截面面积An：16cm2计算1、轴力N的计算：1.1、自重作用下线荷载标准值qGk： qGk=Gkb =0.51.2 =0.6KN/m1.2、自重作用下线荷载设计值qG： qG=GGqGk =11.20.6 =0.72KN/m1.3、轴力N： N=qGL =0.724 =2.88KN2、水平合力作用下弯矩M的计算：2.1、风荷载作用下线荷载标准值qWk： qWk=W
10、kb =11.2 =1.2KN/m2.2、风荷载作用下线荷载设计值qW： qW=wwqWk =11.41.2 =1.68KN/m2.3、地震荷载作用下线荷载标准值qEk： qEk=Ekb =0.41.2 =0.48KN/m2.4、地震荷载作用下线荷载设计值qE： qE=EEqEk =0.51.30.48 =0.31KN/m2.5、水平合力作用下弯矩M： M=(qW+qE)L2/8 =(1.68+0.31)42/8 =3.98KN*m3、强度校核.6.3.7JGJ 10220033.1、轴力N和弯矩M共同作用下立柱正应力的计算： =N/An+M/(Wx) =2.88/16+3.98/(1.054
11、9.728) =78.1N/mm2结果：78.1N/mm2f=85.5N/mm2 强度满足!4、挠度校核.6.3.10JGJ 10220034.1、水平合力作用下挠度Umax： Umax=5(qWk+qEk)L4/(384EIx) =5(1.2+0.48)44/(38470000378.1) =21.16mm结果：21.16mm4000/180=22mm 挠度满足!玻璃幕墙立柱与主体连接计算书立柱与主体连接：(第1处)Lct：连接处钢角码壁厚：8mmt：立柱型材壁厚：5.234mmD：连接螺栓直径：10mmD0：连接螺栓净直径：8.59mmNwk：连接处风荷载标准值(N)：Nwk=WkBH =
12、110001.24 =4800NNw：连接处风荷载设计值(N)：Nw=1.4Nwk =1.44800 =6720NNEk：连接处地震作用标准值(N)：NEk=qEAKBH =0.410001.24 =1920NNE：连接处地震作用设计值(N)：NE=1.3NEk =1.31920 =2496NN1：连接处水平合力(N)：N1=1Nw+0.6NE =16720+0.62496 =8217.6NNk：连接处自重标准值(N)：Nk=400BH =4001.24 =1920NN2：连接处自重设计值(N)：N2=1.2Nk =1.21920 =2304NN：连接处总合力(N)：N=(N12+N22)0.
13、5 =(8217.62+23042)0.5 =8534.481NNvb：螺栓的承载能力(N)：nv：连接处剪切面数：2Nvb=2(D02/4)130 =23.148.592/4130 =15067.79NNum：立柱与建筑物主体连接的螺栓数量Num=N/Nvb =8534.481/15067.79 =0.567取1个Ncbl:立柱型材壁承压能力(N)Ncbl=Dt120Num =10(5.234+5.234)1201 =12561.6N8534.481N强度可以满足!Ncbg:转接钢角码承压能力(N)Ncbg=Dt320Num =10(8+8)3201 =51200N8534.481N强度可以
14、满足!焊缝截面最大应力设计值(N/mm2)：=(6M/(1.22heLw2)+N/(1.22heLw)2+(v/(Lwhf)2)0.5 =(53.9582+3.842)0.5 =43.188N =43.188N/mm2160N/mm2强度可以满足!幕墙横梁计算：第1处选用型材号：XXX型材弹性模量：E=70000N/mm2X轴惯性矩：Ix=52.55cm4Y轴惯性矩：Iy=52.55cm4X轴抵抗矩1：Wx1=25cm3X轴抵抗矩2：Wx2=25cm3Y轴抵抗矩1：Wy1=25cm3Y轴抵抗矩2：Wy2=25cm3Y轴面积矩2：Sy=10.4cm3幕墙分格宽度1.2幕墙分格高度1.3塑性发展系
15、数：=1.051、荷载计算GAK：计算自重标准值：0.4KN/m2GK：自重荷载线分布标准值(KN/m)GK=0.4H =0.41.3 =0.52KN/mG：自重荷载线分布设计值(KN/m)G=1.2Gk =1.20.52 =0.624KN/m风荷载线分布最大荷载标准值(KN/m)qWK=WkH =11.3 =1.3KN/m风荷载线分布最大荷载设计值(KN/m)qW=1.4qWK =1.41.3 =1.82KN/mqEAK：横梁平面外地震荷载标准值(KN/m)E：动力放大系数：5max：地震影响系数最大值：0.16qEAK=EmaxGk =50.160.4 =0.32KN/m2qEx：水平地震
16、荷载线分布最大荷载标准值(KN/m)qEx=qEKH =0.321.3 =0.416KN/mqE：水平地震荷载线分布最大荷载设计值(KN/m)qE=EqEx =1.30.416 =0.582KN/m2、幕墙横梁的抗弯强度计算校核依据：(Mx/Wx+My/Wy)/fa=85.5N/mm2(1)横梁在自重作用下的弯矩(KNm)MG：横梁在自重荷载作用下的弯矩(KNm)MG=GB2/12 =0.6241.22/12 =0.112KNm(2)横梁在风荷载作用下的弯矩(KNm，三角形分布)Mw：横梁在风荷载作用下的弯矩(KNm)Mw=qwB2/12 =1.821.22/12 =0.218KNm(3)横梁
17、在地震作用下的弯矩(KNm，三角形分布)ME：横梁在地震作用下的弯矩(KNm)ME=qEB2/12 =0.5821.22/12 =0.07KNm(4)横梁强度(N/mm2)：=(GMxG/Wx+WMyW/Wy+EMyE/wy)/1.05 =(0.112/25+10.218/25+0.60.07/25)/1.05 =14.196N/mm214.196N/mm2fa=85.5N/mm2横梁正应力强度满足要求!3、幕墙横梁的抗剪强度计算校核依据：maxfv=49.6N/mm2(1)Qw：风荷载作用下横梁剪力设计值(KN,三角形分布)Qw=qwb/4 =1.821.2/4 =0.546KN(2)QE：
18、地震作用下横梁剪力设计值(KN,三角形分布)QE=qEb/4 =0.5821.2/4 =0.175KN(3)Q：横梁所受总水平剪力(KN)Q=WQw+EQE =1.00.546+0.60.175 =0.651KN(4)：横梁剪应力(N/mm2)=QSy/(Iyt) =0.651100010.41000/(52.55100002.3) =5.6N/mm25.6N/mm2fv=49.6N/mm2横梁剪应力强度满足要求!4、幕墙横梁的刚度计算校核依据：Umax/L180(1)水平线分布最大荷载总设计值qy：qy=WQwk+EQEx =1.01.3+0.60.416 =1.55KN/m(2)水平合力产
19、生的弯曲U1(三角形荷载分布)：U1=qyb4/(120EI)108 =1.551.24/(1200.7E552.55)108 =0.728mm(3)自重产生的弯曲U2：U2=5GKb4/(384EI)108 =50.521.24/(3840.7E552.55)108 =0.382mm(4)总挠度：U=(U12+U22)0.5 =(0.7282+0.3822)0.5 =0.822mm0.822/(1.21000)1/180挠度满足要求!横梁与立柱连接计算：第1处1横梁与角码连接计算Q：连接部位受水平总剪力(KN,风荷载与地震作用)：Q=WQw+EQE =1.00.546+0.60.175 =0
20、.651KNNv:剪切面数：1D1:螺栓公称直径：6mmD01:螺栓有效直径：5.06mmNvb1:螺栓受剪承载能力计算：Nvb1=Nv(D012/4)130 =13.145.062/4130 =2614.173NNum1：横梁与角码连接的螺栓数量Num1=Q/Nvb =651/2614.173 =0.249取2个Ncb：连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压能力计算：t：幕墙横梁壁厚：2.3mmNcb=D1t1120Num1 =62.31202 =3312N3312N651N强度满足要求!2立柱与角码连接计算由自重产生的剪力QG(KN)：QG=GB/2 =0.6241.2/2 =0.374KN连接处
21、组合剪力Qzh(KN)：Qzh=(Q2+QG2)0.5 =(0.6512+0.3742)0.5 =0.751KNNv:剪切面数：1D2:螺栓公称直径：6mmD02:螺栓有效直径：5.06mmNvb2:螺栓受剪承载能力计算：Nvb2=Nv(D022/4)130 =13.145.062/4130 =2614.173NNum2：立柱与角码连接的螺栓数量Num2=Qzl/Nvb2 =751/2614.173 =0.287取2个Ncbj：连接部位铝角码抗承压能力计算：Lct1：铝角码壁厚：4mmNcbj=D2t2120Num2 =641202 =5760N5760N751N强度满足要求!中空玻璃验算一、
22、基本参数基本风压：0.40 KN/m计算标高：21.0 m地面粗糙度：C类抗震设防烈度：8度二、荷载计算风荷载体型系数S：1.2瞬时风压的阵风系数gz：1.910 风压高度变化系数Z：0.854 风荷载标准值：WK=gzzsW0=1.91*0.854*1.2*0.4=1.00 KN/m2风荷载组合系数w：1.0 风荷载分项系数w：1.4 风荷载设计值W：1.40 KN/m自重荷载分项系数G：1.20 幕墙面密度标准值GAK：0.50 KN/m幕墙面密度设计值GA：0.60 KN/m动力放大系数E：5.0 水平地震影响系数最大值max：0.16水平地震作用标准值：qEK=EmaxGAK=5*0.
23、16*0.5=0.4KN/m2水平地震作用组合系数E：0.5水平地震作用分项系数E：1.3水平荷载标准值：qHK=WWK+EqEK=1*1+0.5*0.4=1.20 KN/m2水平荷载设计值：qH=WWWK+EWqEK=1*1.4*1+0.5*1.3*0.4=1.66 KN/m2第二章、面板及结构胶校核一、面板强度校核面板材料选用：6+12 +6 mm钢化中空玻璃面板计算尺寸：a(min)*b(max)=1300*1200 mm大面上强度设计值fg：84N/mm面板边界条件：四边简支玻璃短边尺寸a/玻璃长边尺寸b:0.923 查表可得弯矩系数m：a/b=0.90 时：0.0528 a/b=0.
24、95时：0.0483a/b=0.923 时：0.0507 作用于外片玻璃的荷载设计值qH1=1.66*1.1*63/(63+63)=0.91 KN/m2外片玻璃折减系数1的确定：=0.91*10-3*13004/(72000*64)=27.9 查表可得折减系数1：=20.0 时：0.92=40.0 时：0.84=27.9 时：0.888 外片玻璃在水平荷载作用下的强度校核：=6*0.0507*0.91*10-3*13002*0.888/62=11.59 N/mm284N/mm2外片玻璃面板强度满足要求！作用于内片玻璃的荷载设计值qH2=1.66*63/(63+63)=0.83 KN/m2内片玻
25、璃折减系数2的确定：=0.83*10-3*13004/(72000*64)=25.4 查表可得折减系数2：=20.0 时：0.92=40.0 时：0.84=25.4 时：0.898 内片玻璃在水平荷载作用下的强度校核：=6*0.0507*0.83*10-3*13002*0.898/62=10.65 N/mm284N/mm2内片玻璃面板强度满足要求！二、面板挠度校核校核标准：计算挠度dfa/60=20.00 mm挠度系数的确定：玻璃短边尺寸a/玻璃长边尺寸b:0.923 查表可得挠度系数u：a/b=0.90 时：0.00496 a/b=0.95时：0.00449a/b=0.923 时：0.004
26、74 中空玻璃的等效厚度te：=0.95*(63+63)1/3=7.18 mm中空玻璃面板的刚度D：=72000*7.183/(12*(1-0.22)=2313413.95 中空玻璃折减系数的确定：=1.2*10-3*13004/(72000*7.184)=17.9 查表可得折减系数：=10.0 时：0.96=20.0 时：0.92=17.9 时：0.928 面板在水平载荷作用下的挠度校核：=0.00474*1.2*10-3*13004*0.928/2313413.95=6.52 mm20mm玻璃面板挠度满足要求！预埋钢板计算一、拉弯剪预埋件计算:预埋件计算依据:JGJ102-2003设计支座
27、拉力N:8.5 KN设计支座剪力V:8.2 KN固定点至埋件的距离d：0.5 m支座承受的弯矩M:M=dV =0.58.20.82 KNm外层钢筋中心间距Z:110 mm钢筋等级:HRB335钢筋抗拉强度设计值fy:300 N/mm2混凝土强度等级:C30混凝土轴心抗压强度设计值fC:14.3 N/mm2钢筋直径d:12 mm锚板厚度t:8 mm钢筋层数n:2钢筋层数影响系数ar:1.0钢筋受剪承载力系数 =(4.0-0.0812)(14.3/300)0.50.664锚板弯曲变形系数 =0.6+0.258/120.767 =8.21000/(10.664300)+8.51000/(0.80.767300) +0.82106/(1.310.767300110)112.3 mm2 =8.51000/(0.80.767300)+ 0.82106/(0.410.767300110)127.2 mm2钢筋实际数量:4钢筋实际面积A:452 mm2锚筋强度校核:满足要求！