1、建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計1.幕墻基本介紹什么是幕墻？由面板與玻璃支撐結(jié)構(gòu)體系（支撐裝置與支撐結(jié)構(gòu)）組成的、可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外維護墻。-建筑幕墻 GB/T 21086-20071.幕墻基本介紹什么是幕墻？1.1幕墻的定義幕墻龍骨幕墻的龍骨：支撐面板的結(jié)構(gòu)。1.1幕墻的定義幕墻龍骨幕墻的龍骨：支撐面板的結(jié)構(gòu)。1.1幕墻的定義主體結(jié)構(gòu)幕墻主體結(jié)構(gòu)：混凝土梁、混凝土樓板、混凝土柱、鋼梁、鋼柱、混凝土墻。1.1幕墻的定義主體結(jié)構(gòu)幕墻主體結(jié)構(gòu)：1.1幕墻的定義幕墻伸縮縫幕墻連接件幕墻可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力1.1

2、幕墻的定義幕墻伸縮縫幕墻連接件幕墻可相對主體結(jié)構(gòu)有一定1.1幕墻的定義案例1面板材料：玻璃支撐體系：鋁合金龍骨主體結(jié)構(gòu)：混凝土樓板相對位移：有，伸縮縫1.1幕墻的定義案例11.1幕墻的定義案例2面板材料：石材支撐體系：鋼橫梁主體結(jié)構(gòu)：混凝土梁相對位移：有，石材縫1.1幕墻的定義案例21.2幕墻的特點幕墻的特點1）具有完整的結(jié)構(gòu)體系2）自身能承受風荷載、地震荷載和溫差作用，并將它們傳遞到主體結(jié)構(gòu)上3）能承受較大的自身平面內(nèi)和平面外的變形，并具有相對于主體結(jié)構(gòu)較大的變位能力4）不分擔主體結(jié)構(gòu)所承受的荷載和作用5）抵抗溫差作用能力強6）抵抗地震災害能力強7）節(jié)省基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)的費用8）可用于舊建筑的

3、更新改造9）安裝速度快，施工周期短10）維修更換方便11）建筑效果好1.2幕墻的特點幕墻的特點1.3幕墻的種類幕墻有哪些種類？（按面板材料分）1）玻璃幕墻2）石材幕墻3）鋁板幕墻4）金屬板幕墻5）其他板材幕墻（陶土板，GRC，陶瓷板）1.3幕墻的種類幕墻有哪些種類？（按面板材料分）1.3幕墻的種類按幕墻安裝施工方法分1）單元式幕墻2）構(gòu)件式幕墻（框架式）1.3幕墻的種類按幕墻安裝施工方法分1.3幕墻的種類按幕墻結(jié)構(gòu)形式分1）框支承幕墻2）全玻幕墻3）點支承玻璃幕墻1.3幕墻的種類按幕墻結(jié)構(gòu)形式分 幕墻類型分述明框明框玻璃幕墻的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構(gòu)件顯露于面板外表面3）應用最早，性能

4、穩(wěn)定可靠4）外露構(gòu)件與龍骨之間可能需要斷熱 幕墻類型分述明框明框玻璃幕墻的要點 幕墻類型分述全隱框全隱框玻璃幕墻的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構(gòu)件全不顯露于面板外表面3）結(jié)構(gòu)膠是關(guān)鍵，須進行相容性試驗 幕墻類型分述全隱框全隱框玻璃幕墻的要點 幕墻類型分述半隱框半隱框玻璃幕墻的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構(gòu)件兩對邊顯露于面板外表面；另兩對邊不顯露于面板外表面3）半隱框分：橫明豎隱；橫隱豎明4）結(jié)構(gòu)膠仍很關(guān)鍵，須進行相容性試驗 幕墻類型分述半隱框半隱框玻璃幕墻的要點 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻點支式玻璃幕墻的要點1）由玻璃面板、點支承裝置及支承結(jié)構(gòu)構(gòu)成2）通透性也很好，常用于建筑大跨度空間3）

5、點支承裝置：駁接爪；騎縫夾板等4）支承結(jié)構(gòu)有多種形式：拉索；拉桿；單管；鋼桁架；單層索網(wǎng)；玻璃肋等 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻點支式玻璃幕墻的要點 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻豎向拉索結(jié)構(gòu) 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻豎向拉索結(jié)構(gòu) 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻水平拉索結(jié)構(gòu) 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻水平拉索結(jié)構(gòu) 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻自平衡結(jié)構(gòu)體系 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻自平衡結(jié)構(gòu)體系 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻拉桿結(jié)構(gòu) 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻拉桿結(jié)構(gòu) 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻單管（桿）結(jié)構(gòu) 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻單管（桿）結(jié)構(gòu)玻璃肋支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻玻

6、璃肋支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻玻璃肋支撐的玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻玻璃肋支撐的玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述石材幕墻石材幕墻的要點1）不是石材貼面墻2）獨立于實墻之外3）石材面板 金屬掛件 金屬骨架4）按面板材料分：天然石材幕墻（如花崗巖石材幕墻和洞石幕墻等）；人造石材幕墻（如微晶玻璃幕墻、瓷板幕墻和陶土板幕墻）按金屬掛件形式分：背栓式；

7、背槽式；L型掛件式；T型掛件式按板縫是否打膠分：封閉式；開縫式 幕墻類型分述石材幕墻石材幕墻的要點 幕墻類型分述石材幕墻開縫式石材幕墻1）無膠污染，外觀漂亮2）石材后須設(shè)二次防水板，造價較高 幕墻類型分述石材幕墻開縫式石材幕墻 幕墻類型分述金屬板幕墻金屬板幕墻的要點1）通過承重骨架懸掛于主體結(jié)構(gòu)上2）按面板材料：鋁單板幕墻；鋁塑板幕墻；鋁瓦楞板幕墻；銅板幕墻；彩鋼板幕墻；鈦板幕墻；鈦鋅板幕墻按板縫是否打膠分：封閉式；開縫式 幕墻類型分述金屬板幕墻金屬板幕墻的要點 幕墻類型分述金屬板幕墻開縫式金屬板幕墻的要點1）無膠污染2）面板后面須設(shè)二次防水板 幕墻類型分述金屬板幕墻開縫式金屬板幕墻的要點2.

8、結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計一般原則：2.結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計一般原則：2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計方法2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計方法2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計方法2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計方法2.3荷載和作用效應組合2.3荷載和作用效應組合2.3荷載和作用效應組合2.3荷載和作用效應組合2.4荷載與作用荷載分類2.4荷載與作用荷載分類2.4荷載與作用2.4.1 風荷載2.4荷載與作用2.4.1 風荷載建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計2.4.2 自重荷載2.4荷載與作用GK=rgT rg：材料的重力密度 T：材料的厚度2.4.2 自重荷載2.4荷載與作用GK=rgT2.4.3 雪荷載

9、2.4荷載與作用2.4.3 雪荷載2.4荷載與作用建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計2.4.4 活荷載2.4荷載與作用活荷載一般按不上人屋面 S=0.5kN/m2.4.4 活荷載2.4荷載與作用活荷載一般按不上人屋面 S2.4.5 溫度作用2.4荷載與作用幕墻設(shè)計時應考慮年溫度變化T，年溫度變化T由當?shù)貧夂驐l件、幕墻的顏色和反射性能決定，當缺乏必要資料時， T可取為80.2.4.5 溫度作用2.4荷載與作用幕墻設(shè)計時應考慮年溫度變2.4.6 地震荷載2.4荷載與作用2.4.6 地震荷載2.4荷載與作用3.幕墻材料的力學性能3.1 材料強度設(shè)計值3.幕墻材料的力學性能3.1 材料強度設(shè)計值3.2玻璃玻璃的定義玻璃

10、是一種均質(zhì)的材料，一種固化的液體，分子完全任意排列，不具有晶體的結(jié)構(gòu)。玻璃沒有熔點，當他被加熱時，會追加從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兴苄缘酿べ|(zhì)狀態(tài)。玻璃是各向同性的。性能符號值密度25.6 kN/m3彈性模量E72000 N/mm2泊松比0.2比熱容C0.72 x103 J/(kg x K)線膨脹系數(shù)1x 10-5 K-1導熱率1 W/(m x K)玻璃的基本物理性能3.2玻璃玻璃的定義性能符號值密度25.6 kN/m3彈3.2玻璃玻璃主要是由硅（Si）和氧（O）構(gòu)成的一個不規(guī)則的三維結(jié)構(gòu)。玻璃的成分成分分子式百分比二氧化硅SiO269%74%氧化鈣CaO5%12%氧化鈉Na2O12%16%氧化鎂Mg

11、O06%氧化鋁Al2O303%3.2玻璃成分分子式百分比二氧化硅SiO269%74%氧3.2.1玻璃的種類主要用于建筑幕墻的玻璃種類浮法玻璃熱處理玻璃鋼化玻璃半鋼化玻璃夾層玻璃PVB夾層SGP夾層中空玻璃充空氣充惰性氣體鍍膜玻璃反射膜Low-E 膜3.2.1玻璃的種類主要用于建筑幕墻的玻璃種類3.2.1玻璃的種類浮法玻璃浮法玻璃市已溶化的玻璃浮在錫床上，靠自重和表面張力的作用而形成平滑表面。其特點是表面平整、無波紋。倒入原材料熔窯 1600C熔融物流進錫槽 600C在退火窯中退火200C檢查切割 阿3.2.1玻璃的種類浮法玻璃倒入原材料熔窯 熔融物流進錫3.2.1玻璃的種類鋼化玻璃和半鋼化玻璃

12、將浮法玻璃加熱至軟化點，然后用常溫空氣均勻地噴涂驟然冷卻而成。鋼化玻璃表面形成壓應力，比同厚度的浮法玻璃強度提高35倍。半鋼化玻璃的生產(chǎn)與鋼化玻璃相似，但是冷卻的速度要慢得多。半鋼化玻璃的強度一般為浮法玻璃的1.52倍。玻璃原片加熱 640C冷卻鋼化玻璃/半鋼化玻璃3.2.1玻璃的種類鋼化玻璃和半鋼化玻璃玻璃原片加熱 643.2.1玻璃的種類玻璃的破碎形式浮法玻璃半鋼化玻璃鋼化玻璃表面無應力表面壓應力小表面壓應力大破碎成大塊放射性裂痕，無大塊碎片脫落碎裂成小顆粒3.2.1玻璃的種類玻璃的破碎形式浮法玻璃半鋼化玻璃3.2.1玻璃的種類夾層玻璃兩片或多片玻璃（浮法玻璃、鋼化玻璃、半鋼化玻璃），可以

13、被一層或多層聚乙烯醇縮丁醛樹脂(PVB)內(nèi)夾層粘在一起，再經(jīng)過電熱高壓器加熱到140C，在12Pa的壓力下維持6小時，以消除玻璃之間的空氣。在沖擊荷載下，玻璃可能會破碎，但碎片會粘在夾層上，所以夾層玻璃是真正的安全玻璃。放置玻璃原片和PVB層擠壓加熱+壓力完成3.2.1玻璃的種類夾層玻璃放置玻璃原片和PVB層擠壓加熱3.2.1玻璃的種類中空玻璃中空玻璃由兩片、有時是三片玻璃，通過邊緣處的間隔條和密封膠相互連接而成。第一層的密封位于間隔條和玻璃面板之間，以防止潮氣進入面板之間的空間；第二層的密封設(shè)置在間隔條之后的玻璃面板之間，同時將間隔條和玻璃面板粘成一體。3.2.1玻璃的種類中空玻璃3.2.2

14、玻璃的力學性能玻璃的強度設(shè)計值 fg (N/mm2)見玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ-2003第5.2.1條之規(guī)定3.2.2玻璃的力學性能玻璃的強度設(shè)計值 fg (N/mm3.3 鋼材鋼材的基本物理性能性能符號值密度78.5 kN/m3彈性模量E206000 N/mm2泊松比0.3線膨脹系數(shù)1.2x 10-5 K-13.3 鋼材鋼材的基本物理性能性能符號值密度78.5 kN3.3 鋼材鋼材的強度設(shè)計值3.3 鋼材鋼材的強度設(shè)計值3.3 鋼材焊縫的強度設(shè)計值3.3 鋼材焊縫的強度設(shè)計值3.3 鋼材螺栓連接的強度設(shè)計值3.3 鋼材螺栓連接的強度設(shè)計值3.3 鋼材螺栓連接的強度設(shè)計值3.3 鋼材螺栓連接

15、的強度設(shè)計值3.4 鋁合金鋁合金的基本物理性能性能符號值密度28.0 kN/m3彈性模量E70000 N/mm2泊松比0.33線膨脹系數(shù)2.35x 10-5 K-1鋁合金的牌號鋁合金結(jié)構(gòu)材料型材宜采用5xxx系列和6xxx系列鋁合金。板材宜采用3xxx系列和5xxx系列鋁合金。3.4 鋁合金鋁合金的基本物理性能性能符號值密度28.0 3.4 鋁合金鋁合金型材的強度設(shè)計值3.4 鋁合金鋁合金型材的強度設(shè)計值3.4 鋁合金鋁合金板材的強度設(shè)計值3.4 鋁合金鋁合金板材的強度設(shè)計值3.4 鋁合金鋁合金的基礎(chǔ)代號狀態(tài)經(jīng)常用的鋁合金結(jié)構(gòu)材料型材為6063T5及6063T6。經(jīng)常用的板材為3003H14及

16、5005H14 。3.4 鋁合金鋁合金的基礎(chǔ)代號狀態(tài)經(jīng)常用的鋁合金結(jié)構(gòu)材料3.4 鋁合金鋁合金型材表面處理：陽極氧化；電泳噴涂； 3粉末噴涂； 4氟碳噴涂。表面處理的厚度應滿足表3.2.2的要求見玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ-2003第3.2.2條之規(guī)定3.4 鋁合金鋁合金型材表面處理：陽極氧化；表面處理的厚3.4 鋁合金斷熱鋁型材：穿條式PA66GF25(聚酰胺66+25玻璃纖維）注膠式PUR(聚氨基甲酸乙脂）3.4 鋁合金斷熱鋁型材：穿條式PA66GF25(聚3.5 花崗石板3.5 花崗石板3.6 其他力學性能3.6 其他力學性能4.幕墻面板結(jié)構(gòu)計算力學模型4.幕墻面板結(jié)構(gòu)計算力學模型4.幕

17、墻面板結(jié)構(gòu)計算計算方法4.幕墻面板結(jié)構(gòu)計算計算方法建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計面材撓度控制面材撓度控制4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算單片玻璃在垂直于玻璃幕墻平面的風荷載和地震作用下，最大應力應符合下列規(guī)定：1最大應力標準值 見玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ-2003第6.1.2條之規(guī)定4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算單片玻璃在垂直于玻璃幕墻平面的風荷載4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算單片玻璃在風荷載作用下的跨中撓度見玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ-2003第6.1.3條之規(guī)定1單片玻璃的剛度D按下式計算2玻璃跨中撓度按按下式計算：4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算單片玻璃在風荷載作用下的跨中撓度4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算夾層玻璃在荷載作用下的變形和應力分布

18、4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算夾層玻璃在荷載作用下的變形和應力分布4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算夾層及中空玻璃荷載分配4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算夾層及中空玻璃荷載分配建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算PVB膜夾層玻璃按下列規(guī)定計算： 見玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ-2003第6.1.4條之規(guī)定1作用于PVB膜夾層玻璃的風荷載和地震作用按下列公式分配至兩片玻璃4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算PVB膜夾層玻璃按下列規(guī)定計算： 4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算2PVB夾層玻璃撓度計算4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算2PVB夾層玻璃撓度計算4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算中空玻璃按下列規(guī)定計算見玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ-2003第6.1.5條之規(guī)定4.1

19、玻璃的結(jié)構(gòu)計算中空玻璃按下列規(guī)定計算見玻璃幕4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算玻璃在不同類型的支撐形式下的變形和應力分布4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算玻璃在不同類型的支撐形式下的變形和應4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算在垂直于幕墻平面的風荷載和地震作用下，四點支承玻璃面板的應力和撓度應符合下列規(guī)定見玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ-2003第8.1.5條之規(guī)定4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算在垂直于幕墻平面的風荷載和地震作用下4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算全玻璃單肋公式來歷：=M / WM=q線h2/8= wl h2/8 , 式中q線=wlW=thr2/6=fg= (

20、wl h2/8) / (thr2/6)=3 wlh2/4thr2hr=(3 wlh2/4fgt) 1/24.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算全玻璃單肋公式來歷：4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算例題1鋼化玻璃1500mm1500mm，T=10mm，四角孔距邊125mm，WK=2000N/m2，qEK=74N/m2，驗算玻璃強度及撓度是否滿足要求。解：W=1.4WK=1.42000=2800N/m2 qE=1.3qEK=1.374=96N/m2 q=W+0.5qE=2800+0.596=2848N/m2 LX/LY=1.25/1.25=1 查表得m=0.154，=0.02603qk=WK+0.5qEK=2000+0.57

21、4=2037N/m2 = (wk+0.5qEk)b4/Et4 = (2.03710-312504)/(0.72105104)=6.9，查表6.1.2-2得 =0.985=(6mqb2/t2)=（60.1542.84810-312502/102）0.985=40.5N/mm284N/mm2 故玻璃強度滿足要求！WK=2000N/m2 =wkb4/Et4= (210-312504)/(0.72105104)=6.8 =0.986 D=Et3/12(1-2)= 0.72105103/12（1-0.22）=6250000Nmmd f =wkb4/D=（0.02603210-312504）/625000

22、0 0.986=20.05mm d f /L=20.05/1250=1/62.31/60 故玻璃撓度也滿足要求！4.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算例題1鋼化玻璃1500mm1504.1 玻璃的結(jié)構(gòu)計算例題2全玻璃幕墻，層高4m，兩玻璃肋間距1.5m，面玻采用t=15mm鋼化玻璃，肋玻采用t=19mm鋼化玻璃，肋寬取為350mm， WK=3500Pa，qEK=135N/m2，驗算面玻璃、玻璃肋強度及撓度是否滿足要求。解：（1）面玻璃 W=1.4WK=1.43500=4900N/m2 (另據(jù)規(guī)范7.2.2條, m=0.125, =0.013) qE=1.3qEK=1.3135=176N/m2 q面=W+0.5

23、qE=4900+0.5176=4988N/m2 qK=WK+0.5qEK=3500+0.5135=3568N/m2=3.56810-3N/m2 = (wk+0.5qEk)b4/Et4 = (3.56810-315004)/(0.72105154)=4.95 =1 = (6mqa2/t2)= (0.754.98810-3 15002/152 ）1=37.4N/mm284N/mm2 故面玻璃強度滿足要求！ = wka4/Et4=(3.510-315004)/(0.72105154)=4.86 =1 d f =（0.0133.510-315004）/0.72105153/12（1-0.22） 1=10.9mm d f /L=10.9/1500=1/1381/60，故面玻璃撓度也滿足要求?。?）玻璃肋A初選r =（3WLh2 /4fgt）1/2=（34.98810-3150040002 /450.419）1/2=306mm 取為350mmB校核=0.754.98810-3150040002/（350219）=38.6N/mm250.4N/mm2故肋玻璃強度滿足要求！ I=(19*3503)/12=67885417mm4 qk=35001.5