建筑幕墻結構設計主講人：李叢杉QQ:33226023手機：187018824621.幕墻基本介紹什么是幕墻？

由面板與玻璃支撐結構體系（支撐裝置與支撐結構）組成的、可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外維護墻。----建筑幕墻GB/T21086-20071.1幕墻的定義幕墻龍骨幕墻的龍骨：支撐面板的結構。1.1幕墻的定義主體結構幕墻主體結構：混凝土梁、混凝土樓板、混凝土柱、鋼梁、鋼柱、混凝土墻。。。1.1幕墻的定義幕墻伸縮縫幕墻連接件幕墻可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力1.1幕墻的定義案例1面板材料：玻璃支撐體系：鋁合金龍骨主體結構：混凝土樓板相對位移：有，伸縮縫1.1幕墻的定義案例2面板材料：石材支撐體系：鋼橫梁主體結構：混凝土梁相對位移：有，石材縫1.2幕墻的特點幕墻的特點1）具有完整的結構體系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構上3）能承受較大的自身平面內和平面外的變形，并具有相對于主體結構較大的變位能力4）不分擔主體結構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)省基礎和主體結構的費用8）可用于舊建筑的更新改造9）安裝速度快，施工周期短10）維修更換方便11）建筑效果好1.3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幕墻的種類按幕墻安裝施工方法分1）單元式幕墻2）構件式幕墻（框架式）1.3幕墻的種類按幕墻結構形形式分1）框支承幕墻墻2）全玻幕墻3）點支承玻璃璃幕墻幕墻類型分述述－明框明框玻璃幕墻墻的要點1）框支承幕墻墻2）金屬框架構構件顯露于面面板外表面3）應用最早，，性能穩(wěn)定可可靠4）外露構件與與龍骨之間可可能需要斷熱熱幕墻類型分述述－全隱框全隱框玻璃幕幕墻的要點1）框支承幕墻墻2）金屬框架構構件全不顯露露于面板外表表面3）結構膠是關關鍵，須進行行相容性試驗驗幕墻類型分述述－半隱框半隱框玻璃幕幕墻的要點1）框支承幕墻墻2）金屬框架構構件兩對邊顯顯露于面板外外表面；另兩兩對邊不顯露露于面板外表表面3）半隱框分：：橫明豎隱；；橫隱豎明4）結構膠仍很很關鍵，須進進行相容性試試驗幕墻類型分述述－點支式玻璃璃幕墻點支式玻璃幕幕墻的要點1）由玻璃面板板、點支承裝裝置及支承結結構構成2）通透性也很很好，常用于于建筑大跨度度空間3）點支承裝置置：駁接爪；；騎縫夾板等等4）支承結構有有多種形式：：拉索；拉桿桿；單管；鋼鋼桁架；單層層索網；玻璃璃肋等幕墻類型分述述－點支式玻璃璃幕墻豎向拉索結構構幕墻類型分述述－點支式玻璃璃幕墻水平拉索結構構幕墻類型分述述－點支式玻璃璃幕墻自平衡結構體體系幕墻類型分述述－點支式玻璃璃幕墻拉桿結構幕墻類型分述述－點支式玻璃璃幕墻單管（桿）結結構玻璃肋支撐的的點式玻璃幕幕墻幕墻類型型分述－點支式式玻璃幕幕墻幕墻類型型分述－－點支式式玻璃幕幕墻玻璃肋支支撐的玻玻璃幕墻墻幕墻類型型分述－－點支式式玻璃幕幕墻鋼結構支支撐的點點式玻璃璃幕墻幕墻類型型分述－－點支式式玻璃幕幕墻鋼結構支支撐的點點式玻璃璃幕墻幕墻類型型分述－石材幕幕墻石材幕墻墻的要點點1）不是石石材貼面面墻2）獨立于于實墻之之外3）石材面面板金金屬屬掛件金金屬屬骨架4）按面板板材料分分：天然然石材幕幕墻（如如花崗巖巖石材幕幕墻和洞洞石幕墻墻等）；；人造石石材幕墻墻（如微微晶玻璃璃幕墻、、瓷板幕幕墻和陶陶土板幕幕墻）按金屬掛掛件形式式分：背背栓式；；背槽式式；L型掛件式式；T型掛件式式按板縫是是否打膠膠分：封封閉式；；開縫式式幕墻類型型分述－石材幕幕墻開縫式石石材幕墻墻1）無膠污污染，外外觀漂亮亮2）石材后后須設二二次防水水板，造造價較高高幕墻類型型分述－金屬板板幕墻金屬板幕幕墻的要要點1）通過承承重骨架架懸掛于于主體結結構上2）按面板板材料：：鋁單板板幕墻；；鋁塑板板幕墻；；鋁瓦楞楞板幕墻墻；銅板板幕墻；；彩鋼板板幕墻；；鈦板幕幕墻；鈦鈦鋅板幕幕墻按板縫是是否打膠膠分：封封閉式；；開縫式式幕墻類型型分述－金屬板板幕墻開縫式金金屬板幕幕墻的要要點1）無膠污污染2）面板后后面須設設二次防防水板2.結構設計計2.1結構設計計一般原原則：2.2結構設計計方法2.2結構設計計方法2.3荷載和作用效效應組合合2.3荷載和作用效效應組合合2.4荷載與作用荷載分類類2.4荷載與作用2.4.1風荷載2.4.2自重荷載載2.4荷載與作作用GK=rg·Trg：材料的的重力密密度T：材料的的厚度2.4.3雪荷載2.4荷載與作作用2.4.4活荷載2.4荷載與作作用活荷載一一般按不不上人屋屋面S=0.5kN/m22.4.5溫度作用用2.4荷載與作作用幕墻設計計時應考考慮年溫溫度變化化ΔT，年溫度度變化ΔT由當?shù)貧鈿夂驐l件件、幕墻墻的顏色色和反射射性能決決定，當當缺乏必必要資料料時，ΔT可取為80℃.2.4.6地震荷載載2.4荷載與作作用3.幕墻材料的力力學性能能3.1材料強度設計計值3.2玻璃玻璃的定定義玻璃是一一種均質質的材料料，一種種固化的的液體，，分子完完全任意意排列，，不具有有晶體的的結構。。玻璃沒沒有熔點點，當他他被加熱熱時，會會追加從從固體狀狀態(tài)轉變變?yōu)榫哂杏兴苄缘牡酿べ|狀狀態(tài)。玻玻璃是各各向同性性的。性能符號值密度ρ25.6

kN/m3彈性模量E72000N/mm2泊松比μ0.2比熱容C0.72x103J/(kgxK)線膨脹系數(shù)α1x10-5K-1導熱率λ1

W/(mxK)玻璃的基基本物理理性能3.2玻璃玻璃主要要是由硅硅（Si）和氧（（O）構成的一一個不規(guī)規(guī)則的三三維結構構。玻璃的成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MgO0~6%氧化鋁Al2O30~3%3.2.1玻璃的種種類主要用于于建筑幕幕墻的玻玻璃種類類浮法玻璃璃熱處理玻玻璃鋼化玻璃璃半鋼化玻玻璃夾層玻璃璃PVB夾層SGP夾層中空玻璃璃充空氣充惰性氣氣體鍍膜玻璃璃反射膜Low-E膜3.2.1玻璃的種種類浮法玻璃璃浮法玻璃璃市已溶溶化的玻玻璃浮在在錫床上上，靠自自重和表表面張力力的作用用而形成成平滑表表面。其其特點是是表面平平整、無無波紋。。倒入原材材料熔窯1600°C熔融物流流進錫槽槽600°C在退火窯窯中退火火200°C檢查切割阿3.2.1玻璃的種種類鋼化玻璃璃和半鋼鋼化玻璃璃將浮法玻玻璃加熱熱至軟化化點，然然后用常常溫空氣氣均勻地地噴涂驟驟然冷卻卻而成。。鋼化玻璃璃表面形形成壓應應力，比比同厚度度的浮法法玻璃強強度提高高3~5倍。半鋼化玻玻璃的生生產與鋼鋼化玻璃璃相似，，但是冷冷卻的速速度要慢慢得多。。半鋼化化玻璃的的強度一一般為浮浮法玻璃璃的1.5~2倍。玻璃原片加熱640°C冷卻鋼化玻璃/半鋼化玻璃3.2.1玻璃的種種類玻璃的破破碎形式式浮法玻璃璃半鋼化玻玻璃鋼化玻璃璃表面無應應力表面壓應應力小表面壓應應力大破碎成大大塊放射性裂裂痕，無無大塊碎碎片脫落落碎裂成小小顆粒3.2.1玻璃的種種類夾層玻璃璃兩片或多多片玻璃璃（浮法法玻璃、、鋼化玻玻璃、半半鋼化玻玻璃），，可以被被一層或或多層聚聚乙烯醇醇縮丁醛醛樹脂(PVB)內夾層粘粘在一起起，再經經過電熱熱高壓器器加熱到到140°C，在12Pa的壓力下下維持6小時，以以消除玻玻璃之間間的空氣氣。在沖擊荷荷載下，，玻璃可可能會破破碎，但但碎片會會粘在夾夾層上，，所以夾夾層玻璃璃是真正正的安全全玻璃。。放置玻璃璃原片和和PVB層擠壓加熱+壓力完成3.2.1玻璃的種種類中空玻璃璃中空玻璃璃由兩片片、有時時是三片片玻璃，，通過邊邊緣處的的間隔條和和密封膠相相互連接接而成。。第一層層的密封封位于間間隔條和和玻璃面面板之間間，以防防止潮氣氣進入面面板之間間的空間間；第二二層的密密封設置置在間隔隔條之后后的玻璃璃面板之之間，同同時將間間隔條和和玻璃面面板粘成成一體。。3.2.2玻璃的力力學性能能玻璃的強強度設計計值fg(N/mm2)——見《玻璃幕墻墻工程技技術規(guī)范范》JGJ-2003第5.2.1條之規(guī)定定3.3鋼材鋼材的基基本物理理性能性能符號值密度ρ78.5

kN/m3彈性模量E206000N/mm2泊松比μ0.3線膨脹系數(shù)α1.2x10-5K-13.3鋼材鋼材的強強度設計計值3.3鋼材焊縫的強強度設計計值3.3鋼材螺栓連接接的強度度設計值值3.3鋼材螺栓連接接的強度度設計值值3.4鋁合金鋁合金的的基本物物理性能能性能符號值密度ρ28.0

kN/m3彈性模量E70000N/mm2泊松比μ0.33線膨脹系數(shù)α2.35x10-5K-1鋁合金的的牌號１．鋁合合金結構構材料型型材宜采采用5xxx系列和6xxx系列鋁合合金。２．板材材宜采用用3xxx系列和5xxx系列鋁合合金。3.4鋁合金鋁合金型型材的強強度設計計值3.4鋁合金鋁合金板板材的強度設設計值3.4鋁合金鋁合金的的基礎代代號狀態(tài)態(tài)１．經常常用的鋁鋁合金結結構材料料型材為為6063T5及6063T6。２．經常常用的板板材為3003H14及5005H14。3.4鋁合金鋁合金型型材表面面處理：：１．陽極極氧化；；２．電泳泳噴涂；；3．粉末噴噴涂；4．氟碳噴噴涂。表面處理理的厚度度應滿足足表3.2.2的要求——見《玻璃幕墻墻工程技技術規(guī)范范》JGJ-2003第3.2.2條之規(guī)定定3.4鋁合金斷熱鋁型型材：１．穿條條式——PA66GF25(聚酰胺66+25玻璃纖維維）２．注膠膠式——PUR(聚氨基甲甲酸乙脂脂）3.5花崗石板板3.6其他力學性能能4.幕墻面板結構構計算力學模型型4.幕墻面板結構構計算計算方法法面材撓度度控制4.1玻璃的結結構計算算單片玻璃璃在垂直直于玻璃璃幕墻平平面的風風荷載和和地震作作用下，，最大應應力應符符合下列列規(guī)定：：1最大應力力標準值值——見《玻璃幕墻墻工程技技術規(guī)范范》JGJ-2003第6.1.2條之規(guī)定定4.1玻璃的結結構計算算單片玻璃璃在風荷荷載作用用下的跨跨中撓度度——見《玻璃幕墻墻工程技技術規(guī)范范》JGJ-2003第6.1.3條之規(guī)定定1單片玻璃璃的剛度度D按下式計計算2玻璃跨中中撓度按按按下式式計算：：4.1玻璃的結結構計算算夾層玻璃璃在荷載載作用下下的變形形和應力力分布4.1玻璃的結結構計算算夾層及中空玻玻璃荷載載分配4.1玻璃的結結構計算算PVB膜夾層玻玻璃按下下列規(guī)定定計算：——見《玻璃幕墻墻工程技技術規(guī)范范》JGJ-2003第6.1.4條之規(guī)定定1作用于PVB膜夾層玻玻璃的風風荷載和和地震作作用按下下列公式式分配至至兩片玻玻璃4.1玻璃的結結構計算算2PVB夾層玻璃撓撓度計算4.1玻璃的結構構計算中空玻璃按按下列規(guī)定定計算——見《玻璃幕墻工工程技術規(guī)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.5條之規(guī)定4.1玻璃的結構構計算玻璃在不同同類型的支支撐形式下下的變形和和應力分布布4.1玻璃的結構構計算在垂直于幕幕墻平面的的風荷載和和地震作用用下，四點點支承玻璃璃面板的應應力和撓度度應符合下下列規(guī)定——見《玻璃幕墻工工程技術規(guī)規(guī)范》JGJ-2003第8.1.5條之規(guī)定4.1玻璃的結構構計算全玻璃幕墻墻結構設計計4.1玻璃的結構構計算全玻璃單肋肋公式來歷歷：σ=M/WM=q線h2/8=wlh2/8,式中q線=wlW=thr2/6σ=fg=(wlh2/8)/(thr2/6)=3wlh2/4thr2hr=(3wlh2/4fgt)1/24.1玻璃的結構構計算[例題1]鋼化玻璃1500mm×1500mm，T=10mm，四角孔距邊邊125mm，WK=2000N/m2，qEK=74N/m2，驗算玻璃強強度及撓度度是否滿足足要求。解：W=1.4×WK=1.4××2000=2800N/m2qE=1.3××qEK=1.3××74=96N/m2q=W+0.5×qE=2800+0.5×96=2848N/m2LX/LY=1.25/1.25=1查表得m=0.154，μ=0.02603qk=WK+0.5××qEK=2000+0.5×74=2037N/m2θ=[(wk+0.5qEk)]b4/Et4=(2.037××10-3×12504)/(0.72×105×104)=6.9，查表6.1.2-2得η=0.985σ=(6mqb2/t2)η=（6×0.154×2.848×10-3×12502/102）×0.985=40.5N/mm2＜84N/mm2故玻璃強度度滿足要求求！WK=2000N/m2θ=wkb4/Et4=(2×10-3×12504)/(0.72×105×104)=6.8ηη=0.986D=Et3/[12(1-ν2)]=0.72××105×103/[12××（1-0.22）]=6250000Nmmdf=[μwkb4/D]η=[（0.02603×2×10-3×12504）/6250000]×0.986=20.05mmdf/L=20.05/1250=1/62.3<1/60故玻璃撓度度也滿足要要求！4.1玻璃的結構構計算[例題2]全玻璃幕墻墻，層高4m，兩玻璃肋肋間距1.5m，面玻采用用t=15mm鋼化玻璃，，肋玻采用用t=19mm鋼化玻璃，，肋寬取為為350mm，WK=3500Pa，qEK=135N/m2，驗算面玻玻璃、玻璃璃肋強度及及撓度是否否滿足要求求。解：（1）面玻璃W=1.4×WK=1.4××3500=4900N/m2(另據(jù)規(guī)范7.2.2條,m=0.125,μ=0.013)qE=1.3××qEK=1.3××135=176N/m2q面=W+0.5×qE=4900+0.5×176=4988N/m2qK=WK+0.5××qEK=3500+0.5×135=3568N/m2=3.568×10-3N/m2θ=[(wk+0.5qEk)]b4/Et4=(3.568××10-3×15004)/(0.72×105×154)=4.95ηη=1σ=(6mqa2/t2)η=(0.75×4.988×10-3×15002/152）×1=37.4N/mm2＜84N/mm2故面玻璃璃強度滿滿足要求求！θ=wka4/Et4=(3.5×10-3×15004)/(0.72×105×154)=4.86ηη=1df={（0.013×3.5××10-3×15004）/[0.72××105×153/12××（1-0.22）]}××1=10.9mmdf/L=10.9/1500=1/138＜1/60，故面玻玻璃撓度度也滿足足要求?。。?）玻璃肋肋A．初選ｈｈr=[（3WLh2/4fgt）]1/2=[（3×4.988×10-3×1500×40002/4×50.4×19）]1/2=306mm取為350mmB．校核σ=0.75××4.988××10-3×1500×40002/（3502×19）=38.6N/mm2＜50.4N/mm2故肋玻璃璃強度滿滿足要求求！I=(19*3503)/12=67885417mm4qk=3500×1.5=5250N/m=5.250N/mmdf=5qk×h4/（384××E×I）=5×5.25×40004/（384××0.72×105×67885417）=3.58