建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)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(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(dān)主體結(jié)構(gòu)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(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1.2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(fēng)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(dān)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(zāi)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(gòu)件式幕墻（框架式）1.3幕墻的種類按幕墻結(jié)構(gòu)形式分分1）框支承幕墻2）全玻幕墻3）點支承玻璃幕墻墻幕墻類型分述－明框明框玻璃幕墻的要要點1）框支承幕墻2）金屬框架構(gòu)件顯顯露于面板外表面面3）應(yīng)用最早，性能能穩(wěn)定可靠4）外露構(gòu)件與龍骨骨之間可能需要斷斷熱幕墻類型分述－全隱框全隱框玻璃幕墻的的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構(gòu)件全全不顯露于面板外外表面3）結(jié)構(gòu)膠是關(guān)鍵，，須進行相容性試試驗?zāi)粔︻愋头质觯腚[框半隱框玻璃幕墻的的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構(gòu)件兩兩對邊顯露于面板板外表面；另兩對對邊不顯露于面板板外表面3）半隱框分：橫明明豎隱；橫隱豎明明4）結(jié)構(gòu)膠仍很關(guān)鍵鍵，須進行相容性性試驗?zāi)粔︻愋头质觯c支式玻璃幕墻墻點支式玻璃幕墻的的要點1）由玻璃面板、點點支承裝置及支承承結(jié)構(gòu)構(gòu)成2）通透性也很好，，常用于建筑大跨跨度空間3）點支承裝置：駁駁接爪；騎縫夾板板等4）支承結(jié)構(gòu)有多種種形式：拉索；拉拉桿；單管；鋼桁桁架；單層索網(wǎng)；；玻璃肋等幕墻類型分述－點支式玻璃幕墻墻豎向拉索結(jié)構(gòu)幕墻類型分述－點支式玻璃幕墻墻水平拉索結(jié)構(gòu)幕墻類型分述－點支式玻璃幕墻墻自平衡結(jié)構(gòu)體系幕墻類型分述－點支式玻璃幕墻墻拉桿結(jié)構(gòu)幕墻類型分述－點支式玻璃幕墻墻單管（桿）結(jié)構(gòu)玻璃肋支撐的點式式玻璃幕墻幕墻類型分述－點支式玻璃幕墻墻幕墻類型分述－點點支式玻璃幕墻玻璃肋支撐的玻璃璃幕墻幕墻類型分述－點點支式玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐的點式式玻璃幕墻幕墻類型分述－點點支式玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)支撐的點式式玻璃幕墻幕墻類型分述－石材幕墻石材幕墻的要點1）不是石材貼面墻墻2）獨立于實墻之外外3）石材面板金金屬掛件金金屬骨骨架4）按面板材料分：：天然石材幕墻（（如花崗巖石材幕幕墻和洞石幕墻等等）；人造石材幕幕墻（如微晶玻璃璃幕墻、瓷板幕墻墻和陶土板幕墻））按金屬掛件形式分分：背栓式；背槽槽式；L型掛件式；T型掛件式按板縫是否打膠分分：封閉式；開縫縫式幕墻類型分述－石材幕墻開縫式石材幕墻1）無膠污染，外觀觀漂亮2）石材后須設(shè)二次次防水板，造價較較高幕墻類型分述－金屬板幕墻金屬板幕墻的要點點1）通過承重骨架懸懸掛于主體結(jié)構(gòu)上上2）按面板材料：鋁鋁單板幕墻；鋁塑塑板幕墻；鋁瓦楞楞板幕墻；銅板幕幕墻；彩鋼板幕墻墻；鈦板幕墻；鈦鈦鋅板幕墻按板縫是否打膠分分：封閉式；開縫縫式幕墻類型分述－金屬板幕墻開縫式金屬板幕墻墻的要點1）無膠污染2）面板后面須設(shè)二二次防水板2.結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計一般原則則：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(yīng)組合2.3荷載和作用效應(yīng)組合2.4荷載與作用荷載分類2.4荷載與作用2.4.1風(fēng)荷載2.4.2自重荷載2.4荷載與作用GK=rg·Trg：材料的重力密度度T：材料的厚度2.4.3雪荷載2.4荷載與作用2.4.4活荷載2.4荷載與作用活荷載一般按不上上人屋面S=0.5kN/m222.4.5溫度作用2.4荷載與作用幕墻設(shè)計時應(yīng)考慮慮年溫度變化ΔT，年溫度變化ΔT由當(dāng)?shù)貧夂驐l件、、幕墻的顏色和反反射性能決定，當(dāng)當(dāng)缺乏必要資料時時，ΔT可取為80℃.2.4.6地震荷載2.4荷載與作用3.幕墻材料的力學(xué)性能3.1材料強度設(shè)計值3.2玻璃玻璃的定義玻璃是一種均質(zhì)質(zhì)的材料，一種種固化的液體，，分子完全任意意排列，不具有有晶體的結(jié)構(gòu)。。玻璃沒有熔點點，當(dāng)他被加熱熱時，會追加從從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變變?yōu)榫哂兴苄缘牡酿べ|(zhì)狀態(tài)。玻玻璃是各向同性性的。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(dǎo)熱率λ1

W/(mxK)玻璃的基本物理理性能3.2玻璃玻璃主要是由硅硅（Si）和氧（O）構(gòu)成的一個不規(guī)規(guī)則的三維結(jié)構(gòu)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MgO0~6%氧化鋁Al2O30~3%3.2.1玻璃的種類主要用于建筑幕幕墻的玻璃種類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玻璃的種類浮法玻璃浮法玻璃市已溶溶化的玻璃浮在在錫床上，靠自自重和表面張力力的作用而形成成平滑表面。其其特點是表面平平整、無波紋。。倒入原材料熔窯1600°C熔融物流進錫槽槽600°C在退火窯中退火火200°C檢查切割阿3.2.1玻璃的種類鋼化玻璃和半鋼鋼化玻璃將浮法玻璃加熱熱至軟化點，然然后用常溫空氣氣均勻地噴涂驟驟然冷卻而成。。鋼化玻璃表面形形成壓應(yīng)力，比比同厚度的浮法法玻璃強度提高高3~5倍。半鋼化玻璃的生生產(chǎn)與鋼化玻璃璃相似，但是冷冷卻的速度要慢慢得多。半鋼化化玻璃的強度一一般為浮法玻璃璃的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玻璃的種類玻璃的破碎形式式浮法玻璃半鋼化玻璃鋼化玻璃表面無應(yīng)力表面壓應(yīng)力小表面壓應(yīng)力大破碎成大塊放射性裂痕，無無大塊碎片脫落落碎裂成小顆粒3.2.1玻璃的種類夾層玻璃兩片或多片玻璃璃（浮法玻璃、、鋼化玻璃、半半鋼化玻璃），，可以被一層或或多層聚乙烯醇醇縮丁醛樹脂(PVB)內(nèi)夾層粘在一起起，再經(jīng)過電熱熱高壓器加熱到到140°C，在12Pa的壓力下維持6小時，以消除玻玻璃之間的空氣氣。在沖擊荷載下，，玻璃可能會破破碎，但碎片會會粘在夾層上，，所以夾層玻璃璃是真正的安全全玻璃。放置玻璃原片和和PVB層擠壓加熱+壓力完成3.2.1玻璃的種類中空玻璃中空玻璃由兩片片、有時是三片片玻璃，通過邊邊緣處的間隔條和密封膠相互連接接而成。第一層層的密封位于間間隔條和玻璃面面板之間，以防防止潮氣進入面面板之間的空間間；第二層的密密封設(shè)置在間隔隔條之后的玻璃璃面板之間，同同時將間隔條和和玻璃面板粘成成一體。3.2.2玻璃的力學(xué)性能能玻璃的強度設(shè)計計值fg(N/mm2)——見《玻璃幕墻工程技技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第5.2.1條之規(guī)定3.3鋼材鋼材的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鋼材鋼材的強度設(shè)計計值3.3鋼材焊縫的強度設(shè)計計值3.3鋼材螺栓連接的強度度設(shè)計值3.3鋼材螺栓連接的強度度設(shè)計值3.4鋁合金鋁合金的基本物物理性能性能符號值密度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鋁合金的牌號１．鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)材料型材宜采采用5xxx系列和6xxx系列鋁合金。２．板材宜采用用3xxx系列和5xxx系列鋁合金。3.4鋁合金鋁合金型材的強強度設(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)代代號狀態(tài)１．經(jīng)常用的鋁鋁合金結(jié)構(gòu)材料料型材為6063T5及6063T6。２．經(jīng)常用的板板材為3003H14及5005H14。3.4鋁合金鋁合金型材表面面處理：１．陽極氧化；；２．電泳噴涂；；3．粉末噴涂；4．氟碳噴涂。表面處理的厚度度應(yīng)滿足表3.2.2的要求——見《玻璃幕墻工程技技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第3.2.2條之規(guī)定3.4鋁合金斷熱鋁型材：１．穿條式——PA66GF25(聚酰胺66+25玻璃纖維）２．注膠式——PUR(聚氨基甲酸乙脂脂）3.5花崗石板3.6其他力學(xué)性能4.幕墻面板結(jié)構(gòu)計算力學(xué)模型4.幕墻面板結(jié)構(gòu)計算計算方法面材撓度控制4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算單片玻璃在垂直直于玻璃幕墻平平面的風(fēng)荷載和和地震作用下，，最大應(yīng)力應(yīng)符符合下列規(guī)定：：1最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值值——見《玻璃幕墻工程技技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.2條之規(guī)定4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算單片玻璃在風(fēng)荷荷載作用下的跨跨中撓度——見《玻璃幕墻工程技技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.3條之規(guī)定1單片玻璃的剛度度D按下式計算2玻璃跨中撓度按按按下式計算：：4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算夾層玻璃在荷載載作用下的變形形和應(yīng)力分布4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算夾層及中空玻璃荷載載分配4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算PVB膜夾層玻璃按下下列規(guī)定計算：——見《玻璃幕墻工程技技術(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(fēng)風(fēng)荷載和地震作作用按下列公式式分配至兩片玻玻璃4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算2PVB夾層玻璃撓度計計算4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算中空玻璃按下列列規(guī)定計算——見《玻璃幕墻工程技技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.5條之規(guī)定4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算玻璃在不同類型型的支撐形式下下的變形和應(yīng)力力分布4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算在垂直于幕墻平平面的風(fēng)荷載和和地震作用下，，四點支承玻璃璃面板的應(yīng)力和和撓度應(yīng)符合下下列規(guī)定——見《玻璃幕墻工程技技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第8.1.5條之規(guī)定4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算全玻璃單肋公式式來歷：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(jié)構(gòu)計算算[例題1]鋼化玻璃1500mm××1500mm，T=10mm，四角孔距邊125mm，WK=2000N/m2，qEK=74N/m2，驗算玻璃強度及及撓度是否滿足足要求。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故玻璃強度滿足足要求！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故玻璃撓度也滿滿足要求！4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計算算[例題2]全玻璃幕墻，層層高4m，兩玻璃肋間距距1.5m，面玻采用t=15mm鋼化玻璃，肋玻玻采用t=19mm鋼化玻璃，肋寬寬取為350mm，WK=3500Pa，qEK=135N/m2，驗算面玻璃、、玻璃肋強度及及撓度是否滿足足要求。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）=3.58mmdf/L=3.58/4000=1/1117＜1/200，故肋玻玻璃撓度度也滿足足要求?。?.2、石材計計算1）荷載類類型2）構(gòu)造形形式（復(fù)復(fù)雜、簡簡單、造造