玻璃幕墙开启扇锁点及位置计算方法

明框玻璃幕墙（开启扇锁点）设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 二二年五月目录1 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：11.2 建筑设计规范：11.3 铝材规范：11.4 金属板及石材规范：21.5 玻璃规范：21.6 钢材规范：21.7 胶类及密封材料规范：31.8 五金件规范：31.9 相关物理性能等级测试方法：41.10 建筑结构静力计算手册(第二版)41.11 土建图纸：42 基本参数42.1 幕墙所在地区42.2 地面粗糙度分类等级42.3 抗震设防43 幕墙承受荷载计算53.1 风荷载标准值的计算方法53.2 计算支承结构时的风荷载标准值63.3 计算面板材料时的风荷载标准值63.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值63.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值63.6 作用效应组合74 开启扇锁点数量计算75 开启扇锁点布置计算8明框玻璃幕墙（开启扇锁点）设计计算书 明框玻璃幕墙（开启扇锁点）设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003人造板材幕墙工程技术规范 JGJ336-2016建筑幕墙 GB/T21086-2007金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001小单元建筑幕墙 JG/T216-2007建筑幕墙工程技术规范 DGJ08-56-20121.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB17740-2017中国地震动参数区划图 GB18306-2015钢结构设计标准 GB50017-2017高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010高处作业吊篮 GB/T19155-2017工程抗震术语标准 JGJ/T97-2011工程网络计划技术规程 JGJ/T121-2015混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2013混凝土结构加固设计规范 GB50367-2013混凝土结构设计规范 GB50010-2010(2015年版)混凝土用机械锚栓 JG/T160-2017建筑材料放射性核素限量 GB6566-2010建筑防火封堵应用技术规程 CECS154-2003钢结构焊接规范 GB50661-2011建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑结构荷载规范 GB50009-2012建筑结构可靠性设计统一标准 GB50068-2018建筑抗震设计规范 GB50011-2010(2016年版)建筑设计防火规范 GB50016-2014(2018年版)建筑物防雷设计规范 GB50057-2010冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002民用建筑设计通则 GB50352-2005擦窗机 GB/T19154-2017钢结构工程施工规范 GB50755-20121.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-2008建筑用隔热铝合金型材 JG175-2011铝合金建筑型材 第1部分基材 GB5237.1-2017铝合金建筑型材 第2部分阳极氧化、着色型材GB5237.2-2017铝合金建筑型材 第3部分电泳涂漆型材 GB5237.3-2017铝合金建筑型材 第4部分喷粉型材 GB5237.4-2017铝合金建筑型材 第5部分喷漆型材 GB5237.5-2017铝合金建筑型材 第6部分隔热型材 GB5237.6-2017铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2009铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-2009变形铝及铝合金牌号表示方法 GB/T16474-20111.4 金属板及石材规范：干挂饰面石材及其金属挂件 JC830-2005建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-2000建筑幕墙用瓷板 JG/T217-2007建筑装饰用搪瓷钢板 JG/T234-2008微晶玻璃陶瓷复合砖 JC/T994-2006超薄天然石材复合板 JC/T1049-2007铝幕墙板 第1部分：板基 YS/T429.1-2014铝幕墙板 第2部分：有机聚合物喷涂铝单板 YS/T429.2-2012建筑幕墙用铝塑复合板 GB/T17748-2016建筑幕墙用陶板 JG/T324-2011建筑装饰用石材蜂窝复合板 JG/T328-2011建筑幕墙用氟碳铝单板制品 JG331-2011纤维增强水泥外墙装饰挂板 JC/T2085-2011建筑用泡沫铝板 JG/T359-2012金属装饰保温板 JG/T360-2012外墙保温用锚栓 JG/T366-2012聚碳酸酯（PC）中空板 JG/T116-2012聚碳酸酯（PC）实心板 JG/T347-2012铝塑复合板用铝带 YS/T432-2000天然板石 GB/T18600-2009天然大理石荒料 JC/T202-2011天然大理石建筑板材 GB/T19766-2016天然花岗石荒料 JC/T204-2011天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2009天然石材统一编号 GB/T17670-2008 天然石材术语 GB/T13890-20081.5 玻璃规范：镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2013镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2013防弹玻璃 GB17840-1999平板玻璃 GB11614-2009建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃 GB15763.3-2009建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 第1部分：防火玻璃 GB15763.1-2009半钢化玻璃 GB/T17841-2008热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-20121.6 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-2009不锈钢冷轧钢板和钢带 GB/T3280-2015不锈钢热轧钢板和钢带 GB/T4237-2015不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000彩色涂层钢板及钢带 GB/T12754-2006热强钢焊条 GB/T5118-2012低合金高强度结构钢 GB/T1591-2018建筑幕墙用钢索压管接头 JG/T201-2007耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T096-2015合金结构钢 GB/T3077-2015冷拔异形钢管 GB/T3094-2012非合金钢及细晶粒钢焊条 GB/T5117-2012碳素结构钢 GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带 GB/T3274-2017优质碳素结构钢 GB/T699-2015建筑钢结构防火技术规范 GB51249-2017建筑钢结构防腐蚀技术规程 JGJ/T251-2011钢结构防腐蚀涂装技术规程 CECS343-2013建筑用钢结构防腐涂料 JG/T224-20071.7 胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封胶 JC/T484-2006幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001金属板用建筑密封胶 JC/T884-2016丁基橡胶防水密封胶粘带 JC/T942-2004干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887-2001工业用橡胶板 GB/T5574-2008混凝土接缝用建筑密封胶 JC/T881-2017建筑窗用弹性密封胶 JC/T485-2007建筑用防霉密封胶 JC/T885-2016建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2005建筑用岩棉绝热制品 GB/T19686-2015建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条 JG/T174-2014建筑装饰用天然石材防护剂 JC/T973-2005聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-2003聚硫建筑密封胶 JC/T483-2006绝热用岩棉、矿渣棉及其制品 GB/T11835-2016硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-2008石材用建筑密封胶 GB/T23261-2009修补用天然橡胶胶粘剂 HG/T3318-2002中空玻璃用弹性密封胶 GB/T29755-2013中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-2014建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002钢结构防火涂料 GB14907-20021.8 五金件规范：封闭型沉头抽芯铆钉 GB/T12616-2004封闭型平圆头抽芯铆钉 GB/T12615-2004紧固件螺栓和螺钉通孔 GB/T5277-1985紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母 GB/T3103.1-2002紧固件机械性能不锈钢螺母 GB/T3098.15-2014紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.6-2014紧固件机械性能抽芯铆钉 GB/T3098.19-2004紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹 GB/T3098.2-2015紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.1-2010紧固件机械性能 自攻螺钉 GB/T3098.5-2016紧固件术语盲铆钉 GB/T3099.2-2004螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T16823.1-1997十字槽盘头螺钉 GB/T818-2016铜及铜合金铸件 GB/T13819-2013锌合金压铸件 GB/T13821-2009铝合金压铸件 GB/T15114-2009铸件 尺寸公差、几何公差与机械加工余量 GB/T6414-2017电动采光排烟天窗 JG/T189-20061.9 相关物理性能等级测试方法：玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T139-2001玻璃幕墙光热性能 GB/T18091-2015彩色涂层钢板及钢带试验方法 GB/T13448-2006钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2015建筑防水材料老化试验方法 GB/T18244-2000建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法 GB/T15227-2007建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T18575-2017建筑幕墙层间变形性能分级及检测方法 GB/T18250-2015建筑装饰装修工程质量验收标准 GB50210-2018金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法 GB/T228.1-2010 1.10 建筑结构静力计算手册(第二版)1.11 土建图纸：2 基本参数2.1 幕墙所在地区 湖北宜昌地区地区；2.2 地面粗糙度分类等级 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 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； 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B类地形考虑。2.3 抗震设防 按建筑工程抗震设防分类标准，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别： 1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类； 2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类； 3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类； 4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类； 在围护结构抗震设计计算中： 1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用； 2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用； 3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 根据建筑抗震设计规范GB50011-2010(2016年版)及中国地震动参数区划图GB18306-2015的要求，本工程所在地湖北宜昌地区地区地震基本烈度为：6度，地震动峰值加速度为0.05g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：max=0.06； 本工程场地类型为：类场地，查表E.1GB18306-2015，场地地震动峰值加速度调整系数Fa=1；因此： max=Famax =10.06 =0.063 幕墙承受荷载计算3.1 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(GB50009-2012)计算： wk=gzs1zw0 8.1.1-2GB50009-2012上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：15.5m； gz：高度z处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2gI10(z/10)- 条文说明部分8.6.1GB50009-2012 其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m； 也就是： 对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=0.652 则： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 =1.4+1.12-1.40.652/1.4 =1.27 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用： 1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物： -当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4s1； -当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6s1； -当开洞率大于0.30时，取0.8s1； 3 其它情况，应按开放式建筑物的s1取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比； 2：s1应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支承结构时的局部风压体型系数为： s1=1.27+0.2 =1.47 而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： s1=1.4+0.2 =1.6 w0：基本风压值(MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，湖北宜昌地区地区取0.0003MPa；3.2 计算支承结构时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.65551.14051.470.0003 =0.000833MPa 因为wk0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。3.3 计算面板材料时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.65551.14051.60.0003 =0.000906MPa 因为wk0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qEk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.06； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；3.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 PEk=EmaxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.06； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； 按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。3.6 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003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； 玻璃自重标准值：Gak=1*t*Gk=1*0.012*25.6=0.3072KN/，考虑到玻璃自重+型材重量+其他辅材重量，故，窗扇自重标准值SGk取：0.60KN/，同Gk：幕墙构件的重力荷载标准值；Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；根据3.3条，Swk=gzzs1w0=0.001MPa=1*1000*0.0001KN/m=0.1KN/m 计算式：Swk=1.65551.14051.60.0003 =0.000906MPa 因为Swk1KPa，而按JGJ102-2003，wk不应小于1.0KPa(即1KN/m)； 故；Swk取1KN/m；根据3.4条，SEk=EmaxGk/A （开启扇宽0.8m、高1.3m）=5.0*0.06*0.60/0.8*1.3=0.18/1.04=0.1731KN/m； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。 上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003及表8.2.10GB50068-2018规定如下：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：G：1.3； 风 荷 载：w：1.5； 地震作用：E：1.3；进行挠度计算时； 重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；故,窗扇所受荷载组合S=GSGk+wwSwk+EESEk=1.3*0.60+1.0*1.5*1+0.5*1.3*0.1731=2.3925KN/m4 开启扇锁点数量计算4.1. 开启扇锁点数量计算：根据锁点性能标准要求，锁点承受垂直于锁块、锁点轴线方向F剪切力时（见图）不应变形、损坏、松动，该幕墙最不利位置及最大开启扇面积A1(宽0.8m*高1.3m)；故F=S*0.8*1.3=2.3925*0.8*1.3=2.4882KN=2488.2N。4.1.1.本工程平开窗每扇开启扇选用：两个锁点+两个滑撑, 开启扇整体考虑窗四个锁点承受F剪切力（如图5-52）;单个锁点应承受的剪切力为：2488.2/4622.05N锁点材质：S30408不锈钢；锁点直径: 5mm；不锈钢锁点安全系数K=1.4;单个锁点抗剪切力为:Q1=AA为锁点横截面面积,A=r=3.142.5=19.625mm.为剪切应力,查表计算得知=175Mpa(即175N/mm)（JGJ102-2003表B.0.3奥氏体不锈钢螺栓A2组别） Q1=A=19.625*175=3434.375N单个锁点抗剪切力Q1除以安全系数1.4=实际抗剪力（Q2）单个锁点的实际抗剪力Q2= 3434.375/ 1.42453.125N622.05N故，开启扇锁点数量、受力满足设计要求。4.1.2 .本工程平开窗每扇有两滑撑，每个滑撑有四个ST4.8螺钉固定（如图5-52）;ST4.8螺钉直径为:3.433.58mm ，材质为:S30408不锈钢；单颗螺钉抗剪切力为:Q3=AA为横截面积,A=r=3.141.722=9.29mm.为剪切应力,查表计算得知=175Mpa(即175N/mm)（JGJ102-2003表B.0.3奥氏体不锈钢螺栓A2组别） Q3=A=9.29*175=1625.75N单颗螺钉抗剪切力Q3除以安全系数1.4=实际抗剪力（Q4）单颗螺钉的实际抗剪力Q4= 1625.75/ 1.41161.25N622.05/4=155.51N；故，开启扇滑撑固定螺钉数量、受力满足设计要求。 4.2 开启扇锁点布置计算：该幕墙最不利位置及最大平开窗开启扇尺寸：0.8m(扇宽L）*1.3m(扇宽H）；两个锁点时的位置确定，验算如下：为了充分利用扇料型材，同时保持各项性能优良，应该使各个最大挠度位置 的挠度值接近或相等，所以将两式联立，解方程得： b = 0.22*L=0.22*1300=286mm此关系说明，当传动锁闭器存在两个锁柱时，锁柱对称分布传动器的两边，距离端部为传动器总长的0.22倍；故：距平开窗开启扇上下两边边距b=286mm时受力最佳。综上，开启扇锁点、滑撑固定螺钉数量，受力均满足设计要求。 9