大学城校区扩建工程（9号学生宿舍及室内体育用房）设计计算书.docx

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1、医药高等专科学大学城校区扩建工程（9号学生宿舍及室内体育用房）设计计算书目录第一部分、明框玻璃幕墙6一、计算依据及说明61、工程概况说明62、设计依据63、基本计算公式8二、荷载计算101、风荷载标准值计算102、风荷载设计值计算133、水平地震作用计算134、荷载组合计算14三、水密性指标值计算141、水密性计算14四、玻璃计算151、玻璃面积152、玻璃板块自重153、玻璃强度计算154、玻璃跨中挠度计算17五、立柱计算181、立柱荷载计算182、立柱型材特性213、立柱强度计算224、立柱的刚度计算235、立柱抗剪计算23六、阳角转角立柱计算241、立柱荷载计算242、立柱有限元分析计算

2、结果28七、阴角转角立柱计算391、立柱荷载计算392、立柱有限元分析计算结果41八、立柱与主结构连接计算511、立柱与主结构连接计算51九、横梁计算521、选用横梁型材的截面特性522、横梁的强度计算533、横梁的刚度计算574、横梁的抗剪强度计算575、横梁的各种强度校核及构造58十、横梁与立柱连接件计算581、横梁与角码连接计算582、角码与立柱连接计算59十一、幕墙固定压块强度计算601、固定压块计算信息602、压块强度计算623、压块刚度计算624、螺栓抗拉强度计算62十二、端接构件强度计算631、端接构件受力基本情况632、端接构件断面特性633、端接构件强度计算64十三、端部连接

3、焊缝强度计算661、端接焊缝基本信息662、焊缝强度计算67十四、化学锚栓计算681、锚栓计算信息描述682、锚栓承受拉力计算703、锚栓承受剪力计算714、锚栓受拉承载力校核725、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核736、混凝土劈裂破坏承载力校核767、锚栓钢材受剪破坏校核788、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核799、混凝土剪撬破坏承载能力计算8210、拉剪复合受力承载力计算82Ih锚栓构造要求校核83十五、伸缩缝计算841、立柱伸缩缝设计计算84第二部分、铝板幕墙85一、计算依据及说明851、工程概况说明852、设计依据853、基本计算公式87二、荷载计算891、风荷载标准值计算892、

4、风荷载设计值计算923、水平地震作用计算924、荷载组合计算93三、水密性指标值计算931、水密性计算93四、单层铝板强度计算941、面板荷载计算942、铝板强度计算943、加强肋强度计算964、角码抗剪强度校核995、钾钉抗拉强度计算100五、4.2m立柱计算1001、立柱荷载计算1002、立柱型材特性1043、立柱强度计算1054、立柱的刚度计算1065、立柱抗剪计算107六、3.6m立柱计算1081、立柱荷载计算1082、立柱型材特性1113、立柱强度计算1124、立柱的刚度计算1125、立柱抗剪计算113七、框架柱计算信息1141、框架柱分析参数说明1142、框架柱分析结果118八、立

5、柱与主结构连接计算1561、立柱与主结构连接计算156九、横梁计算1581、选用横梁型材的截面特性1582、横梁的强度计算1593、横梁的刚度计算1624、横梁的抗剪强度计算1635、横梁的各种强度校核及构造164十、横梁与立柱连接件计算1641、横梁与角码连接计算1642、角码与立柱连接计算165十一、横梁连接焊缝强度计算1661、连接焊缝基本信息1662、焊缝强度计算167十二、端接构件强度计算1681、端接构件受力基本情况1682、端接构件断面特性1693、端接构件强度计算170十三、端部连接焊缝强度计算1721、端接焊缝基本信息1722、焊缝强度计算173十四、化学锚栓计算1741、锚

6、栓计算信息描述1742、锚栓承受拉力计算1763、锚栓承受剪力计算1774、锚栓受拉承载力校核1785、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核1796、混凝土劈裂破坏承载力校核1827、锚栓钢材受剪破坏校核1848、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核1859、混凝土剪撬破坏承载能力计算18710、拉剪复合受力承载力计算188Ih锚栓构造要求校核189十五、伸缩缝计算1901、立柱伸缩缝设计计算190第三部分、水平格栅191一、计算依据及说明1911、工程概况说明1912、设计依据1913、基本计算公式193二、荷载计算1951、风荷载标准值1952、风荷载设计值196三、格栅强度计算1971、格栅截面

7、特性1972、格栅强度计算1983、格栅刚度计算1994、格栅抗剪强度计算2005、各种强度校核及构造2016、连接螺栓强度计算201第四部分、竖向格栅203一、计算依据及说明2031、工程概况说明2032、设计依据2033、基本计算公式205二、荷载计算2071、风荷载标准值2072、风荷载设计值208三、格栅计算2091、格栅选材计算2092、格栅选定材料2093、格栅强度计算有限元2104、格栅挠度计算有限元2135、格栅剪力计算2146、连接螺栓强度计算215第五部分、点式变截面雨蓬216一、计算依据及说明2161、工程概况说明2162、设计依据2163、基本计算公式218二、荷载计算

8、2201、风荷载标准值计算2202、风荷载设计值计算2213、雪荷载标准值计算2214、雪荷载设计值计算2215、自重荷载设计值2216、竖向均布地震作用计算2227、荷载组合计算222三、点式玻璃计算2231、玻璃面积2232、玻璃板块自重2243、玻璃强度计算2244、玻璃跨中挠度计算225四、变截面雨蓬杆件计算2261、变截面雨蓬截面特性2262、变截面雨蓬荷载计算2283、变截面雨蓬杆件强度校核2304、变截面雨蓬杆件剪切强度校核2315、变截面雨蓬杆件挠度校核2336、雨蓬杆件在施工和检修荷载作用下的校核235五、横向杆件计算2381、选用型材的截面特性2382、杆件强度计算2393

9、、杆件剪力计算2414、杆件刚度计算241六、端部连接焊缝强度计算2421、端接焊缝基本信息2422、焊缝强度计算243七、化学锚栓计算2441、锚栓计算信息描述2442、锚栓承受拉力计算2463、锚栓承受剪力计算2474、锚栓受拉承载力校核2485、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核2496、混凝土劈裂破坏承载力校核2527、锚栓钢材受剪破坏校核2548、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核2559、混凝土剪撬破坏承载能力计算25810、拉剪复合受力承载力计算259Ik锚栓构造要求校核260第一部分、明框玻璃幕墙一、计算依据及说明1、工程概况说明工程名称:医药高等专科学大学城校区扩建工程（9号学生

10、宿舍及室内体育用房）工程所在城市：工程建筑物所在地地面粗糙度类别:B类工程所在地区抗震设防烈度：六度工程基本风压：0.4kNm22、设计依据序号标准名称标准号1平板玻璃GB11614-20222工程结构通用规范GB55001-20213建筑与市政工程抗震通用规范GB55002-20214钢结构通用规范GB55006-20215铝合金门窗GB/T8478-20206建筑外门窗保温性能分级及检测方法GB/T8484-20207玻璃幕墙工程质量检验标准JGJ/T139-20208绿色建筑评价标准GB/T50378-20199建筑玻璃采光顶技术要求JG/T231-201810建筑结构可靠性设计统一标准

11、GB50068-201811铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求YS/T437-201812铝合金建筑型材第1部分：基材GB/T5237.1-201713铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材GB/T5237.2-201714铝合金建筑型材第3部分：电冰涂漆型材GB/T5237.3-201715铝合金建筑型材第4部分：喷粉型材GB/T5237.4-201716铝合金建筑型材第5部分：喷漆型材GB/T5237.5-201717铝合金建筑型材第6部分：隔热型材GB/T5237.6-201718吊挂式玻璃幕墙用吊夹JG/T139-201719建筑幕墙抗震性能振动台试验方法GB/T18575-2017

12、20钢结构设计标准GB50017-201721混凝土用机械锚栓JG/T160-201722冷弯型钢通用技术要求GB/T6725-201723混凝土接缝用建筑密封胶JC/T881-201724普通装饰用铝塑复合板GB/T22412-201625紧固件机械性能自攻螺钉GB3098.5-201626热轧型钢GB/T706-201627民用建筑热工设计规范GB50176-201628建筑幕墙平面内变形性能检测方法GB/T18250-201529建筑玻璃应用技术规程JGJ113-201530建筑物防雷装置检测技术规范GB/T21431-201531公共建筑节能设计标准GB50189-201532紧固件机

13、械性能螺母GB/T3098.2-201533建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条JG/T174-201434紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱GB3098.6-201435紧固件机械性能不锈钢螺母GB3098.15-201436建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条JG/T174-201437混凝土结构加固设计规范（附条文说明）GB50367-201338混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-201339中空玻璃用弹性密封胶GB/T29755-201340一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分：一般要求GB/T3880.1-201241中空玻璃GB/T11944-201242建筑陶瓷薄板应用技术规程JGJ/T1

14、72-201243建筑结构荷载规范GB50009-201244一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分：力学性能GB/T3880.2-201245一般工业用铝及铝合金板、带材第3部分：尺寸偏差GB/T3880.3-201246建筑工程用索JG/T330-201147干挂空心陶瓷板GB/T27972-201148建筑用隔热铝合金型材JG175-201149铝合金门窗工程技术规范JGJ214-201050建筑抗震设计规范（2016年版）GB50011-201051建筑制图标准GB/T50104-201052建筑玻璃点支承装置JG/T138-201053紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB3098.1-2

15、01054混凝土结构设计规范（2015版）GB50010-201055陶瓷板GB/T23266-200956天然花岗石建筑板材GB/T18601-200957建筑抗震加固技术规程JGJ/T116-200958公共建筑节能改造技术规范JGJ176-200959夹层玻璃GB15763.3-200960建筑用安全玻璃防火玻璃GB15763.1-200961石材用建筑密封胶GB/T23261-200962建筑用金属面绝热夹芯板GB/T23932-200963耐候结构钢GB/T4171-200864半钢化玻璃GB/T17841-200865中国地震烈度表GB/T17742-200866搪瓷用冷轧低碳钢板

16、及钢带GB/T13790-200867塑料门窗工程技术规程JGJ103-200868中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测定GB/T22476-200869建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T151-200870不锈钢棒GB/T1220-200771建筑幕墙GB/T21086-200772铝合金结构设计规范GB50429-200773建筑幕墙用诧板JG/T217-200774民用建筑能耗数据采集标准JGJ/T154-200775建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法JG/T211-200776不锈钢和耐热钢牌号及化学成分GB/T20878-200777百页窗用铝合金带材YS/T621-2

17、00778小单元建筑幕墙JG/T216-200779中空玻璃用复合密封胶条JC/T1022-200780干挂饰面石材及其金属挂件JC8308302-200581钢化玻璃GB15763.2-200582建筑隔声评价标准GB/T50121-200583建筑结构用冷弯矩形钢管JG/T178-200584玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-200385幕墙玻璃接缝用密封胶JC/T882-20013、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；C类指有密集建筑群的城市市区；D类指有密集

18、建筑群且房屋较高的城市市区；重庆医药高等专科学大学城校区扩建工程(9号学生宿舍及室内体育用房)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风荷载计算公式：Wk=BgZXKlXXUSIXUZXWO其中：叫-作用在幕墙上的风荷载标准值(kN11)2)Bgz一瞬时风压的阵风系数根据不同场地类型,按以下公式计算：BgZ=I+2gho哈)3其中g为峰值因子取为2.5JlO为10米高名义湍流度，为地面粗糙度指数A类场地：Iio=O.12,=0.12B类场地：I10=O.14,a=0.15C类场地：I10=O.23,a=0.22D类场地：I10=O.39,a=0.30z-风压高度变化系数,

19、按建筑结构荷载规范GB50009-2012取定，根据不同场地类型,按以下公式计算：A类场地：Uz=l284x(V)aB类场地：UZ=LoOx(V)3C类场地：=0.544x尉MD类场地：UZ=O262x(V)6木工程属于B类地区sl-一风荷载体型系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012取定肥-基本风压,按全国基本风压图,重庆市地区取为0.4kNm2K1:地形修正系数K2:风向影响系数(3) .地震作用计算：QEAk=BEXFaXanIaXiiXGAk其中：QEAk一一水平地震作用标准值BE-一动力放大系数,按5.0取定Fsdo3(a)-一场地地震动峰值加速度调正系数maxii-水平地震

20、影响系数最大值,按相应设防烈度取定：6 度(0.05g):maxii=0.047 度(0.lg):maxii=0.088 度(0.15g):maxj=0.129 度(0.2g):maxii=0.1610 度(0.3g):naxii=02411 度(0.4g):maxjj=O.32重庆市地区设防烈度为六度,根据本地区的情况,故取max=l0.04=0.04GAk一一幕墙构件的自重（Nm2）（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：YG+YWewSw+丫E*E+YT巾TST各项分别为永久荷载：重力

21、；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用：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1.3b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.5二、荷载计算1、风荷载标准值计算收：作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/）z:计算高度47.5mz:47.5m高处风压高度变化系数（按B类区计算）:（GB50009-2012条文说明8.2.1）z=l03=l.595909110：10米高名义湍流度,对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.

22、14、0.23、0.39t,（GB50009-2012条文说明8.4.6）z:阵风系数；BgZ=I+2XgXIloX向S475=1+2x2.5x0.14x（噎严闻=1.554107O7按照工程结构通用规范要求不小于1+i=l.554107f符合要求。N spi：局部正风压体型系数snl：局部负风压体型系数，通过计算确定 sz：建筑物表面正压区体型系数，按照（GB50009-20128.3.3）取1.第IO页.Usf：建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3-2)(-1.4对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，取-0.2或0.2Ay：立柱构件从属面积取3.78m2Af横梁构

23、件从属面积取2.2015m2Usa：维护构件面板的局部体型系数SlZ=Psz+2=L2slf=Psf-02=T6维护构件从属面积大于或等于25而的体型系数计算s25z=sz0.8+0.2=1(GB50009-20128.3.4)s25f=sf0.8-0.2=-1.32(GB50009-20128.3.4)对于直接承受荷载的面板而言，不需折减有同样，取立柱面积对数线性插值计算得到log(Av)USaVZ-口sz+(szX8-USZ)X-+?z、0.577492=l(0.8-l)-0.2=1.117501log(Av)USaVf=USf+(USfX08IISf)02“、，、0577492=-1.4

24、+(-1.12)-(-1.4)0.2=-1.484502同样，取横梁面积对数线性插值计算得到log(Ah)USahZ=Usz+(UszX0-8-口sz)L4+0-2z、0.342719=l(0.8-l)0.2=1.15104log(Ah)USahf=Usf+(UsfX8-USf)l402zz、/、0.342719=-1.4+(-1.12)-(-1.4)-0.2=-1.531456按照以上计算得到对于面板有：USPI=I2PSnLL6对于立柱有：svpl=l.117501svnl=-l.484502对于横梁有：UShPl=LI5104PShnLL531456K1:地形修正系数,取1K2:风向影响

25、系数,取1面板正风压风荷载标准值计算如下WkP=gz12PSPIXUZXWo=1.554107lll.21.5959090.4=1.190503Wm面板负风压风荷载标准值计算如下Wkn=BgZXKIX叼X口SnlX口ZXWo=1.554107ll(-1.6)l.5959090.4=T.587337Wm同样，立柱正风压风荷载标准值计算如下WkVP=BgZXKlXK?XUSVPlXMZXWo=1.554107lll.117501l.5959090.4=1.108657Wm立柱负风压风荷载标准值计算如下Wkvn=BgZXKlX%XUSVnlXPZXWO=-1.472753kNm2同样，横梁正风压风荷

26、载标准值计算如下WkhP=BgZXKlX%XUShPlXPZXWO=1.14193Wm横梁负风压风荷载标准值计算如下wkhn=gzi2PShnlXIiZXWO=-1.519336kNm2当前幕墙抗风压等级为2级2、风荷载设计值计算W:风荷载设计值：WmYw：风荷载作用效应的分项系数：1.5面板风荷载作用计算WP=YWXWkP=L5x1.190503=1.785754kNm2Wn=wWkn=l.5(-1.587337)=-2.381005kNm2立柱风荷载作用计算Wvp=YWXWkvP=L5x1.108657=1.662985kNm2Wvn=wWkvn=l.5(-1.472753)=-2.209

27、129kNm2横梁风荷载作用计算Whp=wWkhp=l.51.14193=1.712895kNm2Whn=wWkhn=l.5(-1.519336)=-2.279003kNm23、水平地震作用计算GAk:面板平米重量取0.3072kN112maxii：II类场地水平地震影响系数最大值04Fa：场地地震动峰值加速度调整系数，取1InaX=FaXamaXii=1XO04=004qEk：分布水平地震作用标准值（kN/iiOQEk=BEXamaxXGAk=5x0.040.3072=0.06144kNmYe：地震作用分项系数：I.4qEA：分布水平地震作用设计值（kN/iiOqEA=丫EXqEk=L40.

28、06144=0.086016kNmj4、荷载组合计算幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震作用组合：Szkp=Wkp=I.190503kNm2SZP=WkPXYw+kYeX*E=1.190503l.5+0.06144l.40.5=1.828762kNm2考虑负风压、地震作用组合：Szkn=Wkn=-L587337kNm2SZn=WknXYwkYeE=-1.5873371.5-0.06144l.40.5=-2.4240BkNZm2综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算采用面板荷载组合标准值为1.587337kNm2面板荷载组合设计值为2.424013kNm2立柱承受风荷载标

29、准值为1.472753kNm2横梁承受风荷载标准值为1.519336kNm2三、水密性指标值计算1、水密性计算根据建筑幕墙GB/T21086-20075.1.2.1要求,水密性能指标应按照如下方法确定,对于HIA和IVA地区，即热带风暴和台风多发地区，水密性能指标P按照下面公式计算：P=1000zcGB/T2108620075.1.2.1z:计算高度47.5mHZ：47.5m高处风压高度变化系数（按B类区计算）：（GB50009-2012条文说明8.2.1）HZ=IX编严=L595909c:风力系数，可取1.20:重庆市地区基本风压，取0.4kNm2,重庆市地区所属气候区域为HIB类气候所以有

30、：P=1000zc=1000l.595909l.20.4=766.036248Pa由于该地区所属气候区域为InB类气候,根据GB/T21086-20075.1.2.1(b)规定,实际水密性能按照上式的75%进行设计，即P0.75=574.527186Pa四、玻璃计算Ix玻璃面积B：该处玻璃幕墙分格宽：1.124mH：该处玻璃幕墙分格高：3.1mA:该处玻璃板块面积：A=BxlI=1.1243.1=3.4844m22、玻璃板块自重GsaM中空玻璃板块平均自重(不包括铝框)：玻璃的体积密度为：25.6(kN)(JGJ102-20035.3.1)t1:外层玻璃厚度6mmt2:内层玻璃厚度6mm+12

31、GSAk=25.615=0.3072kNm2G=1.30.30723.4844=1.39153kN3、玻璃强度计算选定面板材料为：6(TP)+12+6(TP)中空玻璃校核依据：oBrcIek-20.1x1.05+0.1x1.05=2=0.105kNm=1.40.105=0.147kNm(3)立柱荷载组合立柱所受组合荷载标准值为:q=qw=l.54639kNm立柱所受组合荷载设计值为:q=Qw+e%=2.319585+0.50.147=2.393085kNm立柱计算简图如下：ooqNC*3立柱计算简图1bql=2.393kNmq2=0.683kNm立柱受力简图(4)立柱弯矩：通过有限元分析计算得

32、到立柱的弯矩图如下:立柱弯矩图立柱弯矩分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.4630.9251.3871.8502.3122.7753.2383.700弯矩(kN.m)0.0001.7923.0713.8394.0953.8393.0711.7920.000最大弯矩发生在1.85m处M：幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN.m)M=4.095167kNm立柱在荷载作用下的轴力图如下：Nl=2.525kN立柱轴力图立柱在荷载作用下的支座反力信息如下表:支座编号X向反力(kN)Y向反力(kN)转角反力(kN.m)n-4.427nl-4.4272.5252、立柱型材特性

33、选定立柱材料类别：铝-6063-T6选用立柱型材名称：65X118X2.5螺栓锁头立柱型材强度设计值：140Nmm2型材弹性模量：E=70000Nmm2X轴惯性矩：k=295.069CdY轴惯性矩：Iy=68.1303cmX轴上部抵抗矩：Wl=37.2634cm3X轴下部抵抗矩：W2=36.5115cm3Y轴左部抵抗矩：Wyl=20.9632cm3Y轴右部抵抗矩：Wy2=20.9632cm3型材截面积：A=12.4044cm2型材计算校核处抗剪壁厚：t=2.5mm型材截面面积矩：Ss=28.2539cm3塑性发展系数：Y=I.05Xl18X2.5螺栓锁头立3、立柱强度计算校核依据：卜太WfaB

34、l:幕墙左分格宽：1.05mBr:幕墙右分格宽：1.05mHv:立柱长度GAkl:幕墙左分格自重：0.5kNm2GAKr:幕墙右分格自重：0.5kNm2幕墙自重线荷载：GAklxBRGAkrxBrGk-0.5x1.05+0.5x1.05=2=0.525kNmrG:结构自重分项系数：1.3G:幕墙自重线荷载设计值0.6825kNmf:立柱计算强度(NW)A:立柱型材截面积：12.4044cNl:当前杆件最大轴拉力(kN)Ny:当前杆件最大轴压力(kN)Mmax:当前杆件最大弯矩(kN.m)Wz:立柱截面抵抗矩(Cm3)Y：塑性发展系数：1.05立柱通过有限元计算得到的应力校核数据表格如下:编号N

35、lNyMmaxWzAfzb2.5250.0004.09536.511512.4044108.856通过上面计算可知,立柱杆件b的应力最大,为108.855795Nmm2fa=140Nmm2,所以立柱承载力满足要求4、立柱的刚度计算校核依据：DfmaXW急且DfnIaXW20mmDfmaX：立柱最大允许挠度:通过有限元分析计算得到立柱的挠度图如下:立柱位移图立柱挠度分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.4630.9251.3871.8502.3122.7753.2383.700挠度(mm)0.0007.09413.01816.91418.27016.91413.0187.0940.000最大挠度发生在1.85m处,最大挠度为18.270194mm20mmHvmaxDfinaX=75xl00037=忘XlOOo=20.555556mm立柱最大挠度Umax为：18.270194mm20.555556mn挠度满足要求5、立柱抗剪计算校核依据：TmaxT=81.2Nmm1通过有限元分析计算得到立柱的剪力图如下: