辦公檢測試驗(yàn)綜合樓幕墻工程設(shè)計計算書

1、辦公檢測試驗(yàn)綜合樓幕墻工程設(shè)計計算書目錄（一）規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及幕墻承受荷載計算31計算引用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及資料3（二）全隱框玻璃幕墻設(shè)計計算書41基本參數(shù)42幕墻承受荷載計算53幕墻立柱計算74幕墻橫梁計算105玻璃板塊的選用與校核146連接件計算177幕墻埋件計算（后錨固結(jié)構(gòu)）208幕墻焊縫計算279全隱框玻璃幕墻膠類及伸縮縫計算2810幕墻板塊壓板計算30（三）全隱框玻璃采光頂設(shè)計計算書312采光頂荷載計算323選取計算荷載組合344單坡采光頂立柱計算355單坡采光頂橫梁計算376采光頂玻璃的計算39（四）幕墻后切式螺栓拉拔試驗(yàn)計算43（一）規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及幕墻承受荷載計算1計算引用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及資

2、料1.1幕墻設(shè)計規(guī)范:玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程建筑幕墻JGJ102-2003JGJ113-2003GB/T21086-20071.2建筑設(shè)計規(guī)范：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程混凝土用膨脹型、擴(kuò)孔型建筑錨栓建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑設(shè)計防火規(guī)范建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50017-2003GB50045-2001GB50189-2005JGJ145-2004JG160-2004JGJ81-2002GB50223-2004GB50009-2001（20

3、06修訂版）GB50068-2001GB50011-2001（2008修訂版）GB50016-2006GB50057-94（2000修訂版）1.3鋁材規(guī)范:建筑用鋁型材、鋁板氟碳涂層鋁合金建筑型材第1部分基材JC133-2000GB5237.1-2004鋁合金建筑型材第2部分陽極氧化、著色型材GB5237.2-2004鋁合金建筑型材第鋁合金建筑型材第鋁合金建筑型材第GB5237.3-2004GB5237.4-2004GB5237.5-20043部分電泳涂漆型材4部分粉末噴涂型材5部分氟碳漆噴涂型材鋁合金建筑型材第6部分隔熱型材GB5237.6-2004鋁合金建筑型材鋁及鋁合金彩色噴涂層鋁及鋁合

4、金彩色涂層板、帶材有色電泳涂漆鋁合金建筑型材GB/T5237-2004YS/T431-2000YS/T431-2000YS/T459-2003GB/T18915.2-2002GB/T18915.1-2002JC693-1998GB11614-1999GB/T9963-1998GB9962-1999GB/T11944-20021.4玻璃規(guī)范:鍍膜玻璃第二部分低輻射鍍膜玻璃鍍膜玻璃第一部分陽光控制鍍膜玻璃熱反射玻璃浮法玻璃鋼化玻璃夾層玻璃中空玻璃1.5鋼材規(guī)范:不銹鋼棒GB/T1220-1992不銹鋼和耐熱鋼冷扎帶鋼不銹鋼冷加工鋼棒不銹鋼冷扎鋼板不銹鋼熱扎鋼板不銹鋼熱扎鋼帶不銹鋼絲不銹鋼絲繩低合金

5、鋼焊條低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼絲繩鋁合金壓制接頭結(jié)構(gòu)用無縫鋼管GB/T4239-1991GB/T4226-1984GB/T3280-1992GB/T4237-1992GB/T5090-1985GB/T4240-93GB9944-88GB/T5118-1995GB/T1591-1994GB6946-1993JBJ102JC484-1992JC/T882-2001JC/T942-2004GB/T5574-1994GB/T14683-2003GB/14683-2003JC/T881-2001JC485-1992GB16776-2005GB/T19686-2005JC/T973-2005JC/T482-2

6、003JC483-1992GB/T11835-98GB/T529-1999JC/T882-2001JC/T486-2001JC/T914-2003金屬覆蓋層鋼鐵制品熱鍍鋅層技術(shù)要求GB/T13912-1992碳鋼焊條GB/T5117-1995碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700-1988優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T699-19991.6膠類及密封材料規(guī)范:丙烯酸酯建筑密封膏玻璃幕墻接縫用密封膠丁基橡膠防水密封膠粘帶工業(yè)用橡膠板硅酮建筑密封膏硅酮建筑密封膠混凝土接縫用密封膠建筑窗用彈性密封劑建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠建筑用巖棉、礦渣棉絕熱制品建筑裝飾用天然石材防護(hù)劑聚氨酯建筑密封膠聚硫建筑密封膠絕熱用巖棉、礦棉及其制品

7、硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測定幕墻玻璃接縫用密封膠中空玻璃用彈性密封膠中空玻璃用丁基熱熔密封膠建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊（第二版）土建圖紙（二）全隱框玻璃幕墻設(shè)計計算書1基本參數(shù)1.1帛墻所在地區(qū)某地區(qū)；1.2地面粗糙度分類等級幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）A類：指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類：指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類：指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類：指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)；依照上面分類標(biāo)準(zhǔn)，本工程按B類地形考慮。1.3抗震設(shè)防按建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)，建筑工程應(yīng)分為以下四個抗震設(shè)防類別：1.

8、特殊設(shè)防類：指使用上有特殊設(shè)施，涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等特別重大災(zāi)害后果，需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑，簡稱甲類；2. 重點(diǎn)設(shè)防類：指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑，以及地震時可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果，需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑，簡稱乙類；3. 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類：指大量的除1、2、4款以外按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)防的建筑，簡稱丙類；適度設(shè)防類：指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑，簡稱丁類；在維護(hù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計算中：1. 特殊設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，同時，應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性

9、評價的結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其地震作用；2. 重點(diǎn)設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，同時，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用；3. 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用；4. 適度設(shè)防類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用；根據(jù)國家規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-20012008版)，某地區(qū)地震基本烈度為：7度，地震動峰值加速度為0.1g,由于本工程是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，因此實(shí)際抗震計算中的水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度選取，也就是取：a心0.08;2幕墻承受荷載計算2.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算方法幕墻屬于外

10、圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-20012006年版)計算:wk=6gz卬zgs1W),7.1.1-2GB50009-20012006年版上式中：wZk：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa);:計算點(diǎn)標(biāo)高：30.1m；6gz：瞬時風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)；根據(jù)不同場地類型，按以下公式計算(高度不足5m按5m計算):6gz=K(1+2卬f)其中K為地面粗糙度調(diào)整系數(shù)，類場地：6gz=0.923(1+2B類場地：3gz=0.893類場地：6gz=0.853(1+2D類場地：3gz=0.803卬f為脈動系數(shù)lif)其中：(1+2私f)gf)其中：(1+2卬f)_-012婦=0.3873(Z/10

11、)其中：卬f=0.5(Z/10)-0.16卬f=0.734(Z/10)-0.22>-03其中：f=1.2248(Z/10)對于B類地形，30.1m高度處瞬時風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)：pgz=0.893(1+23(0.5(Z/10)-0.16)=1.6361卬z：風(fēng)壓高度變化系數(shù)；根據(jù)不同場地類型，按以下公式計算：A類場地：卬z=1.3793(Z/10)0.24當(dāng)Z>300m時，取Z=300m當(dāng)Z<5m時，取Z=5mB類場地：z=(Z/10)0.32當(dāng)Z>350m時，取Z=350m當(dāng)Z<10m時，取Z=10m；C類場地：卬z=0.6163(Z/10)0.44當(dāng)Z>400

12、m時，取Z=400m當(dāng)Z<15m時，取Z=15m；D類場地：z=0.3183(Z/10)0.60當(dāng)Z>450m時，取Z=450m當(dāng)Z<30m時，取Z=30m；對于B類地形，30.1m高度處風(fēng)壓高度變化系數(shù)：卬z=1.0003（Z/10）0.32=1.4228卬S1：局部風(fēng)壓體型系數(shù)；按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）第7.3.3條：驗(yàn)算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強(qiáng)度時，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)卬S1:一、外表面1.2.按表7.3.1采用;正壓區(qū)負(fù)壓區(qū)取-1.0取-1.8對墻面，對墻角邊，二、內(nèi)表面對封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2。

13、本計算點(diǎn)為大面位置。-1.8，其余墻面可考慮-1.0,由于建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范條文說明第按JGJ102-2003第5.3.2條文說明：風(fēng)荷載在建筑物表面分布是不均勻的，在檐口附近、邊角部位較大。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果和國外的有關(guān)資料，在上述區(qū)域風(fēng)吸力系數(shù)可取維護(hù)結(jié)構(gòu)有開啟的可能，所以還應(yīng)考慮室內(nèi)壓-0.2o對無開啟的結(jié)構(gòu)，7.3.3條指出“對封閉建筑物，考慮到建筑物內(nèi)實(shí)際存在的個別洞口和縫隙，以及機(jī)械通風(fēng)等因素，室內(nèi)可能存在正負(fù)不同的氣壓，參照國外規(guī)范，大多取土（0.2-0.25）的壓力系數(shù)，現(xiàn)取土0.2即不論有無開啟扇，均要考慮內(nèi)表面的局部體型系數(shù)。另注：上述的局部體型系數(shù)卬s1（1）是適用于圍護(hù)構(gòu)件

14、的從屬面積A小于或等于1宿的情況，當(dāng)圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A大于或等于10渚時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)卬s1（10）可乘以折減系數(shù)0.8，當(dāng)構(gòu)件的從屬面積小于10m而大于1書時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)卬s1（A）可按面積的對數(shù)線性插值，即：卬s1（A）=卬s1（1）+卬s1（10）-卬s1（1）logA在上式中：當(dāng)AA10m時取A=10rfi;當(dāng)AV1畝時取A=1n2i;w0：基本風(fēng)壓值（MPa），根據(jù)現(xiàn)行<<建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范>>GB50009-2001附表D.4（全國基本風(fēng)壓分布圖）中數(shù)值采用，但不小于0.3KN/m2,按重現(xiàn)期50年，某地區(qū)取0.0003MPa；2.2計算支撐結(jié)構(gòu)時

15、的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算支撐結(jié)構(gòu)時的構(gòu)件從屬面積：A=1.0133.45=3.4845m2LogA=0.54211s1(A)=號1(1)+號1(10)-號1(1)logA=0.89211s1=0.892+0.2=1.092Wk=&gzflzfls1W=1.636131.422831.09230.0003=0.000763MPa因?yàn)閣<<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.2.3計算面板材料時的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算面板材料時的構(gòu)件從屬面積：A=1.0132.05=2.0705m2LogA=0.316卬s1(A)=號1(1)+卬s1(10)-卬s1(

16、1)logA=0.93711s1=0.937+0.2=1.137Wk=&gzp,zp,s1W=1.636131.422831.13730.0003=0.000794MPa因?yàn)閣<<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.2.4垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值qEAk=3EamaxG/A,5.3.4JGJ102-2003qe*：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;6 E：動力放大系數(shù)，取5.0;amax:水平地震影響系數(shù)最大值，取0.08；Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N）;A:幕墻構(gòu)件的面積（mm2）;2.5作用效應(yīng)組

17、合荷載和作用效應(yīng)按下式進(jìn)行組合:S=丫oSGk+pwYwSwk+WETeSek,5.4.1JGJ102-2003上式中：S:作用效應(yīng)組合的設(shè)計值；SGk：重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；Swk、Sek：分別為風(fēng)荷載，地震作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；Yg、丫w丫E：各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；WWWE：分別為風(fēng)荷載，地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)。規(guī)定如下:上面的丫g、丫w、丫e為分項(xiàng)系數(shù)，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003進(jìn)行幕墻構(gòu)件強(qiáng)度、連接件和預(yù)埋件承載力計算時：重力荷載：丫G：1.2;風(fēng)荷載：丫w：1.4;地震作用：丫E：1.3;進(jìn)行撓度計算時；重力荷載：丫G：1.0；

18、風(fēng)荷載：丫w：1.0；地震作用：可不做組合考慮；上式中，風(fēng)荷載的組合系數(shù)Ww為1.0；地震作用的組合系數(shù)We為0.5;3幕墻立柱計算基本參數(shù)：1 :計算點(diǎn)標(biāo)高：30.1m；2 :力學(xué)模型：單跨簡支梁；3 :立柱跨度：L=3450mm4 :立柱左分格寬：1010mm立柱右分格寬：1010mm5 :立柱計算間距：B=1010mm6 :板塊配置：中空玻璃6+6mm；7 :立柱材質(zhì)：6063-T5;:安裝方式：偏心受拉；本處幕墻立柱按單跨簡支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計計算，受力模型如下:叫iniiu川川川川II川川HiniTwn土K>-3.1立柱型材選材計算（1）風(fēng)荷載作用的線荷載集度（按矩形分布）：q

19、wk：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）;wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;B:幕墻立柱計算間距（mm）;qwk=wB=0.00131010=1.01N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計值（N/mm）;qw=1.4qwk=1.431.01=1.414N/mm（2）水平地震作用線荷載集度（按矩形分布）：q冰：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;6E：動力放大系數(shù)，取5.0;amax:水平地震影響系數(shù)最大值，取0.08；Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N）,（含面板和框架）；A:幕墻構(gòu)件的面積（mn2）;qEAk=3EamaxG/A,5.3.4JGJ102-2003=5.0

20、30.0830.0005=0.0002MPaqEk：水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）;B:幕墻立柱計算間距（mm）;qEk=qEAkB=0.000231010=0.202N/mmqe：水平地震作用線荷載集度設(shè)計值（N/mm）;qE=1.3qEk=1.330.202=0.263N/mm（3）幕墻受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計算時，采用Sw+0.5Se設(shè)計值組合：,5.4.1JGJ102-2003q=qw+0.5qe=1.414+0.530.263=1.545N/mm用于撓度計算時，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：，5.4.1JGJ102-2003qk=qwk=1.01N/mm（4）立柱在組合荷載作用下的彎矩

21、設(shè)計值：Mx：彎矩組合設(shè)計值（N2mm）Mw：風(fēng)荷載作用下立柱產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值（N2mm）Me：地震作用下立柱產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值（N2mm）;L:立柱跨度（mm）;采用Sw+0.5Se組合：2Mw=q«L/8ME=qEL2/8Mx=M+0.5Me=qL2/8=1.545334502/8=2298670.312N2mm3.2確定材料的截面參數(shù)（1）立柱抵抗矩預(yù)選值計算：Wnx:立柱凈截面抵抗矩預(yù)選值（mn3）；Mx：彎矩組合設(shè)計值（N2mm）丫:塑性發(fā)展系數(shù)：對于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范，取1.05;對于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50429-2007，取1

22、.00;fa：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計值（MPa）,對6063-T5取85.5MPa；Wnx=M/丫fa=2298670.312/1.00/90=25540.781mm3（2）立柱慣性矩預(yù)選值計算：qk：風(fēng)荷載線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）;E:型材的彈性模量（MPa），對6063-T5取70000MPaIxmin：材料需滿足的繞X軸最小慣性矩（mn4）；L:計算跨度（mm）；df,hm:按規(guī)范要求，立柱的撓度限值（mm）；df,hm=5qkL4/384EIxminL/180=3450/180=19.167mm按建筑幕墻GB/T21086-2007的規(guī)定，對于構(gòu)件式玻璃幕墻或單元幕墻（其它

23、形式幕墻或外維護(hù)結(jié)構(gòu)無絕對撓度限制）：當(dāng)跨距4500mnfi寸，絕對撓度不應(yīng)該大于20mm當(dāng)跨距4500mnfi寸，絕對撓度不應(yīng)該大于30mm對本例?。篸f,lim=19.167mmIxmin=5qkL4/384Ed"im=531.01334504/384/70000/19.167=1388622.99mm43.3選用立柱型材的截面特性按上一項(xiàng)計算結(jié)果選用型材號：SX-14505型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值：fa=85.5MPa型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值：ta=55MPa型材彈性模量：E=70000MPa繞X軸慣性矩：Ix=1723170mm繞Y軸慣性矩：Iy=616750mm繞X軸凈截面抵抗矩：

24、W1=29907mm繞X軸凈截面抵抗矩：W=32895mm型材凈截面面積：A=1037.75mn1型材線密度：丫g=0.028019N/mm型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：t=6mm型材受力面對中性軸的面積矩：&=19050mm塑性發(fā)展系數(shù)：丫=1.003.4立柱的抗彎強(qiáng)度計算（1）立柱軸向拉力設(shè)計值：Nk：立柱軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值（N）;qGAk：幕墻單位面積的自重標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;A:立柱單元的面積（mn2）;B:幕墻立柱計算間距（mm）;L:立柱跨度（mm）；Nk=qGAA=qGAkBL=0.00053101033450=1742.25NN:立柱軸向拉力設(shè)計值（N）;N=1.2Nk

25、=1.231742.25=2090.7N（2）抗彎強(qiáng)度校核：按單跨簡支梁（受拉）立柱抗彎強(qiáng)度公式，應(yīng)滿足：N/An+M/丫W(wǎng)xWfa,6.3.7JGJ102-2003上式中：N:立柱軸力設(shè)計值（N）;Mx：立柱彎矩設(shè)計值（N2mm）An：立柱凈截面面積（mn2）;Wnx：在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩（mm）；丫x：塑性發(fā)展系數(shù)：對于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05;對于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50429-2007，取1.00;fa：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值，取85.5MPa；則:N/An+Mx/丫W(wǎng)nx=2090.7/1037.75+2298670.312/1

26、.00/29907=78.875MPa<85.5MPa立柱抗彎強(qiáng)度滿足要求。3.5立柱的撓度計算因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計算的，所以只要選擇的立柱慣性矩大于預(yù)選值，撓度就滿足要求:實(shí)際選用的型材慣性矩為：Ix=1723170mm預(yù)選值為：Ixmin=1388622.99mni實(shí)際撓度計算值為：df=5qkL4/384EIx=531.01334504/384/70000/1723170=15.446mm而df,hm=19.167mm所以，立柱撓度滿足規(guī)范要求。4幕墻橫梁計算基本參數(shù):計算點(diǎn)標(biāo)高：30.1m；23456橫梁跨度：B=1010mm橫梁上分格高：1650mm橫梁下分格高：20

27、50mm橫梁計算間距：H=1850mm力學(xué)模型：三角荷載簡支梁；板塊配置：中空玻璃6+6mm；橫梁材質(zhì)：6063-T5;因?yàn)锽<H,所以本處幕墻橫梁按三角形荷載簡支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計計算，受力模型如下:q'Ann：-IIpflTlTlIIII1:iIIIJ11914.1橫梁型材選材計算（1）橫梁在風(fēng)荷載作用下的線荷載集度（按三角形分布）：qwk：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）;wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;B:橫梁跨度（mm）;qwk=wB=0.00131010=1.01N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計值（N/mm）;qw=1.4qwk=1.431.01=1

28、.414N/mm（2）垂直于幕墻平面的分布水平地震作用的線荷載集度（按三角形分布）:qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用（MPa）;6E：動力放大系數(shù)，取5.0;amax:水平地震影響系數(shù)最大值，取0.08；Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N），（主要指面板組件）；A:幕墻平面面積（mm2）;qEAk=3EamaxG/A,5.3.4JGJ102-2003=5.030.0830.0004=0.00016MPaqEk：橫梁受水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）;B:橫梁跨度（mm）;qEk=qEAkB=0.0001631010=0.162N/mmqe：橫梁受水平地震作用線荷載集度設(shè)計值（

29、N/mm）;qE=1.3qEk=1.330.162=0.211N/mm（3）幕墻橫梁受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計算時，采用Sw+0.5Se設(shè)計值組合：,5.4.1JGJ102-2003q=qw+0.5qe=1.414+0.530.211=1.519N/mm用于撓度計算時，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：，5.4.1JGJ102-2003qk=qwk(4) =1.01N/mm橫梁在風(fēng)荷載及地震組合作用下的彎矩值(按三角形分布)：My：橫梁受風(fēng)荷載及地震作用彎矩組合設(shè)計值(N2mm)Mw：風(fēng)荷載作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N2mm);Me：地震作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N2mm)B:橫梁跨度(mm);Mw=qE/12ME=q

30、EB2/12采用Sw+0.5Se組合：My=M+0.5Me=qB2/12=1.519310102/12(5) =129127.658N2mm橫梁在自重荷載作用下的彎矩值(按矩形分布):Gk：橫梁自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm);H1：橫梁自重荷載作用高度(mm),對掛式結(jié)構(gòu)取橫梁下分格高，對非掛式結(jié)構(gòu)取橫梁上分格高；Gk=0.00043Hi=0.000431650=0.66N/mmG:橫梁自重線荷載設(shè)計值(N/mm);G=1.2Gk=1.230.66=0.792N/mmMx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩設(shè)計值(N2mm)B:橫梁跨度(mm);Mx=GB/8=0.792310102/8(1) =100

31、989.9N2mm4.2確定材料的截面參數(shù)橫梁抵抗矩預(yù)選：Wnx:繞X軸橫梁凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3);Wny：繞Y軸橫梁凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3);Mx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩設(shè)計值(N2mm)My：風(fēng)荷載及地震作用彎矩組合設(shè)計值(N2mm);丫x,丫y：塑性發(fā)展系數(shù)：對于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范，均取1.05;對于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50429-2007，均取1.00;fa：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計值(MPa),對6063-T5取90;按下面公式計算：Wnx=M/丫xfa=100989.9/1.00/903=1122.11mmWny=M/丫yfa=12

32、9127.658/1.00/90(2) =1434.752mm3橫梁慣性矩預(yù)選：dfuim:按規(guī)范要求，橫梁在水平力標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度限值(mm)；df2,iim:按規(guī)范要求，橫梁在自重力標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度限值(mm)；B：橫梁跨度(mm);按相關(guān)規(guī)范，鋼材橫梁的相對撓度不應(yīng)大于L/250，鋁材橫梁的相對撓度不應(yīng)大于L/180;建筑幕墻GB/T21086-2007還有如下規(guī)定：按,對于構(gòu)件式玻璃幕墻或單元幕墻(其它形式幕墻或外維護(hù)結(jié)構(gòu)無絕對撓度限制)當(dāng)跨距4500mnfi寸，絕對撓度不應(yīng)該大于20mm當(dāng)跨距4500mnfi寸，絕對撓度不應(yīng)該大于30mm按5.1.9,b,自重標(biāo)準(zhǔn)值

33、作用下?lián)隙炔粦?yīng)超過其跨度的1/500,并且不應(yīng)大于3mmB/180=1010/180=5.611mmB/500=1010/500=2.02mm對本例取：dfum=5.611mmdf2,lim=2.02mmqk：風(fēng)荷載作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）;E:型材的彈性模量（MPa），對6063-T5取70000MPaIymin：繞Y軸最小慣性矩（mn4）;B:橫梁跨度（mm）;dfum=qkB4/120EIymin,（受風(fēng)荷載與地震作用的撓度計算）4Iymin=qkB/120Edf1,lim=1.01310104/120/70000/5.611=22299.099mm4Ixmin：繞X軸最小慣性矩

34、（mm4）；Gk：橫梁自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）;df2,lim=5GB4/384EIxmin,（自重作用下產(chǎn)生的撓度計算）_4._.Ixmin=5GkB/384Edf2,lim=530.66310104/384/70000/2.02=63243.923mm44.3選用橫梁型材的截面特性按照上面的預(yù)選結(jié)果選取型材：選用型材號：SX-14501A型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計值：85.5MPa型材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值：55MPa型材彈性模量：E=70000MPa繞X軸慣性矩：Ix=255620mm繞丫軸慣性矩：Iy=101670mm繞X軸凈截面抵抗矩：W1=8072mm繞X軸凈截面抵抗矩：W2=7668mm繞丫軸

35、凈截面抵抗矩：W1=4778mm繞丫軸凈截面抵抗矩：W2=5580mm型材凈截面面積：A=506.84mm型材線密度：丫g=0.013685N/mm橫梁與立柱連接時角片與橫梁連接處橫梁壁厚：t=2.5mm橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：tx=5mm橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度：ty=5mm型材受力面對中性軸的面積矩（繞X軸）：S=5023mm型材受力面對中性軸的面積矩（繞Y軸）：Sy=3375mm塑性發(fā)展系數(shù)：丫x=丫y=1.004.4幕墻橫梁的抗彎強(qiáng)度計算按橫梁抗彎強(qiáng)度計算公式，應(yīng)滿足：Mx/丫xVU+M/丫yWVfa,6.2.4JGJ102-2003上式中：Mx：橫梁繞X軸方向（

36、幕墻平面內(nèi)方向）的彎矩設(shè)計值（N2mm）;My：橫梁繞Y軸方向（垂直于幕墻平面方向）的彎矩設(shè)計值（N2mm）;Wnx：橫梁繞X軸方向（幕墻平面內(nèi)方向）的凈截面抵抗矩（mm3）；Wny：橫梁繞Y軸方向（垂直于幕墻平面方向）的凈截面抵抗矩（mm3）；丫x,丫y：塑性發(fā)展系數(shù)：對于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05;對于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50429-2007，取1.00;fa：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值，取85.5MPa。采用Sg+S+0.5Se組合，則：Mx/丫xWnx+My/丫yWny=100989.9/1.00/7668+129127.658/1.00/47

37、78=40.196MPa<85.5MPa橫梁抗彎強(qiáng)度滿足要求。4.5橫梁的撓度計算因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計算的，所以只要選擇的橫梁慣性矩大于預(yù)選值，撓度就滿足要求:實(shí)際選用的型材慣性矩為：Ix=255620mrriIy=101670mrm預(yù)選值為：4Ixmin=63243.923mmIymin=22299.099mm橫梁撓度的實(shí)際計算值如下：dfi=qkB4/120EIy=1.01310104/120/70000/101670=1.231mmdf2=5GB4/384EIx=530.66310104/384/70000/255620=0.5mmdfnim=5.611mmdf2,lim

38、=2.02mm所以，橫梁撓度滿足規(guī)范要求。5玻璃板塊的選用與校核基本參數(shù)：:計算點(diǎn)標(biāo)高：30.1m；:玻璃板尺寸：寬3高=B3H=1010mm2050mm:玻璃配置：中空玻璃，外片鋼化玻璃6mm內(nèi)片鋼化玻璃6mm模型簡圖為：四邊簡支板5.1玻璃板塊荷載計算：（1）外片玻璃荷載計算：t1：外片玻璃厚度（mm）；t2：內(nèi)片玻璃厚度（mm）；wk：作用在板塊上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；GAk1：外片玻璃單位面積自重標(biāo)準(zhǔn)值（僅指玻璃）（MPa）;qEAk1：外片玻璃地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;Tg1：外片玻璃的體積密度（N/mm3）;wk1：分配到外片上的風(fēng)荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;q心分配到外片玻璃上

39、的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;qi：分配到外片玻璃上的荷載組合設(shè)計值（MPa）;GAk1=Ygit1=0.000025636=0.000154MPaqEAki=6EamaxGki=530.0830.000154=0.000062MPaaaj.3，/土3._t3wki=1.iwkti/（ti+t2）=1.130.00i363/（63+63）=0.00055MPaqki=wi+0.5qEAki=0.00055+0.530.000062=0.000581MPaqi=1.4Wki+0.531.3qEAki=1.430.00055+0.531.330.000062=0.00081MPa（2）內(nèi)片玻璃荷載計

40、算：ti：外片玻璃厚度（mm）；t2：內(nèi)片玻璃厚度（mm）；wk：作用在板塊上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;GAk2：內(nèi)片玻璃單位面積自重標(biāo)準(zhǔn)值（僅指玻璃）（MPa）qea0內(nèi)片玻璃地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）丫g2：內(nèi)片玻璃的體積密度（N/mm3）;wk2：分配到內(nèi)片上的風(fēng)荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;qk2：分配到內(nèi)片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;q2：分配到內(nèi)片玻璃上的荷載組合設(shè)計值（MPa）;GAk2=了g2t2=0.000025636=0.000154MPaqEAk26EamaxGk2=530.0830.000154=0.000062MPa_i_3,/土3.j_3、wk2=wkt2/（t1+

41、t2）=0.001363/（63+63）=0.0005MPaqk2=w&+0.5qEAk2=0.0005+0.530.000062=0.000531MPaq2=1.4wk2+0.531.3qEAk2=1.430.0005+0.531.330.000062=0.00074MPa（3）玻璃板塊整體荷載組合計算：用于強(qiáng)度計算時，采用Sw+0.5Se設(shè)計值組合：,5.4.1JGJ102-2003q=1.4wk+0.531.3（qEAki+qEAk2）=1.430.001+0.531.33（0.000062+0.000062）=0.001481MPa用于撓度計算時，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：，5.4.1J

42、GJ102-2003wk=0.001MPa5.2玻璃的強(qiáng)度計算：校核依據(jù)：bVfg（1）外片校核：9i：外片玻璃的計算參數(shù)；鳥1：外片玻璃的折減系數(shù)；qki：作用在外片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;a:分格短邊長度（mm）；E:玻璃的彈性模量（MPa）;ti：外片玻璃厚度（mm）；9i=qkia4/Eti4,6.1.2-3JGJ102-2003=0.000581310104/72000/64=6.479按系數(shù)91,查表6.1.2-2JGJ102-2003,”1=0.988;b1：外片玻璃在組合荷載作用下的板中最大應(yīng)力設(shè)計值（MPa）;q1：作用在板塊外片玻璃上的荷載組合設(shè)計值（MPa）;a

43、:玻璃短邊邊長（mm）；b:玻璃長邊邊長（mm）；t1：外片玻璃厚度（mm）；m1：外片玻璃彎矩系數(shù)，按邊長比a/b查表6.1.2-1JGJ102-2003得m=0.1008;b1=6mq1a1/t12,6.1.2JGJ102-2003=630.100830.0008131010230.988/62=13.715MPa13.715MPa<fg1=84MPa鋼化玻璃）外片玻璃的強(qiáng)度滿足要求！內(nèi)片校核：92：內(nèi)片玻璃的計算參數(shù)；鳥2：內(nèi)片玻璃的折減系數(shù)；q作用在內(nèi)片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）;a:分格短邊長度（mm）；E:玻璃的彈性模量（MPa）;t2：內(nèi)片玻璃厚度（mm）；92=qw

44、a4/Et24,6.1.2-3JGJ102-2003=0.000531310104/72000/64=5.922按系數(shù)92,查表6.1.2-2JGJ102-2003,門2=0.993b2：內(nèi)片玻璃在組合荷載作用下的板中最大應(yīng)力設(shè)計值（MPa）;q2：作用在板塊內(nèi)片玻璃上的荷載組合設(shè)計值（MPa）;a:玻璃短邊邊長（mm）；b:玻璃長邊邊長（mm）；t2：內(nèi)片玻璃厚度（mm）；m2：內(nèi)片玻璃彎矩系數(shù)，按邊長比a/b查表6.1.2-1JGJ102-2003得m=0.1008;b2=6mq2a2/t22,6.1.2JGJ102-2003=630.100830.0007431010230.993/62

45、=12.593MPa12.593MPa<fg2=84MPa鋼化玻璃）內(nèi)片玻璃的強(qiáng)度滿足要求！5.3玻璃最大撓度校核：校核依據(jù)：df=711wa4/D<dfm,6.1.3-2JGJ102-2003上面公式中：df：玻璃板撓度計算值（mm）；r:玻璃撓度的折減系數(shù)；11:玻璃撓度系數(shù)，按邊長比a/b查表6.1.3JGJ102-2003得卬=0.01022;wk：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）a:玻璃板塊短邊尺寸（mm）；D:玻璃的彎曲剛度（N2mm）df,lim:許用撓度，取短邊長的1/60,為16.833mm；其中：D=Ete3/（12（1-u2）,6.1.3-1JGJ102-2003上式中

46、：E:玻璃的彈性模量（MPa）;te：玻璃的等效厚度（mm）;U:玻璃材料泊松比，為0.2;te=0.953(ti3+t23)1/3,6.1.5-3JGJ102-2003=0.953(63+63)1/3=7.182mmD=Ete3/(12(1-u2)=7200037.1823/(123(1-0.22)=2315347.704N2mm9:玻璃板塊的計算參數(shù)；9=wa4/Ete4,6.1.2-3JGJ102-2003=0.001310104/72000/7.1824=5.432按參數(shù)9，查表6.1.2-2JGJ102-2003,門=0.997df=T)gwka4/D=0.99730.0102230

47、.001310104/2315347.704=4.579mm4.579mm<dfm=16.833mm(中空玻璃)玻璃撓度能滿足要求！基本參數(shù)：123456789101112136連接件計算計算點(diǎn)標(biāo)高：30.1m；立柱計算間距：B1=1010mm橫梁計算分格尺寸：寬3高=B3H=1010mm1850mm幕墻立柱跨度：L=3450mm板塊配置：中空玻璃；龍骨材質(zhì)：立柱為：6063-T5;橫梁為：6063-T5;8mm12mm5mm6mm6mm立柱與主體連接鋼角碼壁厚：立柱與主體連接螺栓公稱直徑：立柱與橫梁連接處鋁角碼厚度：橫梁與角碼連接螺栓公稱直徑：立柱與角碼連接螺栓公稱直徑：立柱受力模型：

48、單跨簡支；連接形式：螺栓連接；因?yàn)锽<H,所以本處幕墻橫梁按三角形荷載模型進(jìn)行設(shè)計計算:(1) 6.1橫梁與角碼間連接風(fēng)荷載作用下橫梁剪力設(shè)計值(按三角形分布)：因?yàn)锽<H,所以本處幕墻橫梁按三角形荷載模型進(jìn)行設(shè)計計算:V w=1.4WkB2/4=1.430.001310102/4(2) =357.035N地震作用下橫梁剪力標(biāo)準(zhǔn)值(按三角形分布):一一一_2.V Ek=8E1%maxGk/A3B/4=5.030.0830.0004310102/4(3) =40.804N地震作用下橫梁剪力設(shè)計值：V E=1.3VEk=1.3340.804(4) =53.045N連接部位總剪力N:采用

49、Sw+0.5Se組合：N1=Vw+0.5Ve=357.035+0.5353.045(5) =383.558N連接螺栓計算：Nv：:螺栓受剪承載能力設(shè)計值（N）;nvi：剪切面數(shù)：取1;d:螺栓桿直徑：6mmfvib：螺栓連接的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值，對普通碳鋼（C級）取140MPab|2工bNvi=nvi兀dfvi/4=133.i43623i40/4=3956.4NNnumi：螺栓個數(shù)：Nnumi=Ni/Nvib=383.558/3956.4=0.097個實(shí)際取2個（6）連接部位橫梁型材壁抗承壓能力計算：Nci:連接部位幕墻橫梁型材壁抗承壓能力設(shè)計值（N）;Nnumi：橫梁與角碼連接螺栓數(shù)量：2個；d

50、:螺栓公稱直徑：6mmti：連接部位橫梁壁厚：2.5mm；fci：型材抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，對6063-T5取i85MPaNci=Numidtifci=23632.53i85=5550N5550N法383.558N強(qiáng)度可以滿足!6.2角碼與立柱連接（i）自重荷載計算：N2k：自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N）:B:橫梁寬度（mm）;Hg：橫梁受自重荷載分格高（mm）;N2k=0.00043B3H/2=0.00043i0i03i650/2=333.3NN2：自重荷載（N）:N2=i.23N2k=i.23333.3(2) =399.96N連接處組合荷載N:采用Sg+Sw+0.5SeN=(Ni2+N22)0.5=(38

51、3.5582+399.962)0.5=554.i52N（3）連接處螺栓強(qiáng)度計算：Nv2b：螺栓受剪承載能力設(shè)計值（N）;nv2：剪切面數(shù)：取i；d:螺栓桿直徑：6mmfv2b：螺栓連接的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值，對普通碳鋼（C級）取i40MPaNv2b=nv2兀d2fv2b/4=i33.i43623i40/4=3956.4NNnum2：螺栓個數(shù)：Nnum2=N/Nv2b=554.i52/3956.4=0.i4個實(shí)際取2個（4）連接部位立柱型材壁抗承壓能力計算：Nc2:連接部位幕墻立柱型材壁抗承壓能力設(shè)計值（N）;Nnum2：連接處螺栓個數(shù)；d:螺栓公稱直徑：6mmt2：連接部位立柱壁厚：3mmfc2：型

52、材的承壓強(qiáng)度設(shè)計值，對6063-T5取185MPaNc2=Num2dt2fc2=236333185=6660N6660N>554.152N強(qiáng)度可以滿足!（5）連接部位鋁角碼壁抗承壓能力計算：Nc3：連接部位鋁角碼壁抗承壓能力設(shè)計值（N）;Nnum2：連接處螺栓個數(shù)；d:螺栓公稱直徑：6mmt3：角碼壁厚：5mmfc3：型材的承壓強(qiáng)度設(shè)計值，對6063-T5取185MPaNc3=Num2dt3fc3=236353185=11100N11100NA554.152N強(qiáng)度可以滿足!6.3立柱與主結(jié)構(gòu)連接（1）連接處風(fēng)荷載設(shè)計值計算：Nwk：連接處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N）:B1：立柱計算間距（mm）;L

53、:立柱跨度（mm）;Nwk=wB1L=0.0013101033450=3484.5NNw：連接處風(fēng)荷載設(shè)計值（N）:Nw=1.4Nwk=1.433484.5=4878.3N（2）連接處地震作用設(shè)計值：NEk：連接處地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（N）:B1：立柱計算間距（mm）;L:立柱跨度（mm）;NEk=6Ea,maG/A3BiL=530.0830.00053101033450=696.9NNe：連接處地震作用設(shè)計值（N）:NE=1.3NEk=1.33696.9=905.97N（3）連接處水平剪切總力：N1：連接處水平總力（N）:采用Sw+0.5Se組合：Ni=N+0.5Ne=4878.3+0.53905

54、.97=5331.285N（4）連接處重力總力：NGk：連接處自重總值標(biāo)準(zhǔn)值（N）:B1：立柱計算間距（mm）;L:立柱跨度（mm）；NGk=0.00053BiL=0.00053101033450=1742.25NNg：連接處自重總值設(shè)計值（N）:NG=1.2NGk=1.231742.25(5) =2090.7N連接處總剪力：N:連接處總剪力(N):N=(Ni2+Ng2)0.5=(5331.2852+2090.72)0.5(6) =5726.572N螺栓承載力計算：Nv3b：螺栓受剪承載能力設(shè)計值(N);nv3：剪切面數(shù)：取2;d:螺栓桿直徑：12mmfv3b：螺栓連接的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值，對奧氏體不銹鋼(A50)取185.5MPa；b.2bNv3=nv3兀dfv3/4=233.1431223190/4=42955.2NNnum3：螺栓個數(shù)：(7) Nnum3=N/Nv3b=5726.572/42955.2=0.133個實(shí)際取2個立柱型材壁抗承壓能力計算：Nc4：立柱型材壁抗承壓能力(N):Nnum3：連接處螺栓個數(shù)；d:螺栓公稱直徑：12mmt2：連接部位立柱壁厚：3mmfc4：型材的承壓強(qiáng)度設(shè)計值，對6063-T5取185MPaNc4=23Num3dt2fc4=232312333185=26640N26640N>5726.572N強(qiáng)度