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明框玻璃幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)：校對(duì)：審核：批準(zhǔn)：山東雄獅建筑裝飾工程有限公司二〇一〇年七月二十六日

目錄TOC\f\h\z\t"標(biāo)題2,1,標(biāo)題3,2"1計(jì)算引用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及資料 11.1幕墻設(shè)計(jì)規(guī)范： 11.2建筑設(shè)計(jì)規(guī)范： 11.3鋁材規(guī)范： 11.4金屬板及石材規(guī)范： 11.5玻璃規(guī)范： 11.6鋼材規(guī)范： 11.7膠類及密封材料規(guī)范： 21.8門窗及五金件規(guī)范： 21.9相關(guān)物理性能等級(jí)測(cè)試方法： 21.10《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》(第二版) 31.11土建圖紙： 32基本參數(shù) 32.1幕墻所在地區(qū) 32.2地面粗糙度分類等級(jí) 32.3抗震設(shè)防 33幕墻承受荷載計(jì)算 33.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法 33.2計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 43.3計(jì)算面板材料時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 43.4垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 43.5作用效應(yīng)組合 44幕墻立柱計(jì)算 44.1立柱型材選材計(jì)算 44.2確定材料的截面參數(shù) 54.3選用立柱型材的截面特性 54.4立柱的抗彎強(qiáng)度計(jì)算 54.5立柱的撓度計(jì)算 64.6立柱的抗剪計(jì)算 65幕墻橫梁計(jì)算 65.1橫梁型材選材計(jì)算 65.2確定材料的截面參數(shù) 75.3選用橫梁型材的截面特性 75.4幕墻橫梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算 85.5橫梁的撓度計(jì)算 85.6橫梁的抗剪計(jì)算 86玻璃板塊的選用與校核 96.1玻璃板塊荷載計(jì)算： 96.2玻璃的強(qiáng)度計(jì)算： 96.3玻璃最大撓度校核： 107連接件計(jì)算 107.1橫梁與角碼間連接 107.2角碼與立柱連接 117.3立柱與主結(jié)構(gòu)連接 118幕墻埋件計(jì)算(土建預(yù)埋) 128.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 128.2埋件計(jì)算 128.3錨板總面積校核 138.4錨筋長(zhǎng)度計(jì)算： 139幕墻焊縫計(jì)算 139.1受力分析 139.2焊縫特性參數(shù)計(jì)算 139.3焊縫校核計(jì)算 1310明框玻璃幕墻伸縮及緊固計(jì)算 1410.1立柱連接伸縮縫計(jì)算 1410.2玻璃鑲嵌槽緊固螺釘抗拉強(qiáng)度計(jì)算 1410.3玻璃邊緣到邊框槽底間隙計(jì)算 1411附錄常用材料的力學(xué)及其它物理性能 15明框玻璃幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書計(jì)算引用的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及資料幕墻設(shè)計(jì)規(guī)范：《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003《點(diǎn)支式玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)程》CECS127-2001《點(diǎn)支式玻璃幕墻支承裝置》JG138-2001《吊掛式玻璃幕墻支承裝置》JG139-2001《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ113-2009《建筑瓷板裝飾工程技術(shù)規(guī)范》CECS101：98《建筑幕墻》GB/T21086-2007《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001《小單元建筑幕墻》JG/T216-2008 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gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002《建筑防水材料老化試驗(yàn)方法》GB/T18244-2000《建筑幕墻氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測(cè)方法》GB/T15227-2007《建筑幕墻抗震性能振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法》GB/T18575-2001《建筑幕墻平面內(nèi)變形性能檢測(cè)方法》GB/T18250-2000《建筑外門窗保溫性能分級(jí)及檢測(cè)方法》GB/T8484-2008《建筑外窗采光性能分級(jí)及檢測(cè)方法》GB/T11976-2002《建筑門窗空氣隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法》GB/T8485-2008《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)方法》GB/T7106-2008《建筑裝飾裝修工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50210-2001《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》GB/T228-2002《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》(第二版)土建圖紙：基本參數(shù)幕墻所在地區(qū)泰安地區(qū)；地面粗糙度分類等級(jí)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?？拐鹪O(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(gè)抗震設(shè)防類別：1.特殊設(shè)防類：指使用上有特殊設(shè)施，涉及國(guó)家公共安全的重大建筑工程和地震時(shí)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(jiǎn)稱甲類；2.重點(diǎn)設(shè)防類：指地震時(shí)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(shí)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(jiǎn)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(jiǎn)稱丙類；4.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(jiǎn)稱丁類；在維護(hù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)，應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)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(shí)，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(guó)家規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-20012008版)，泰安地區(qū)地震基本烈度為：6度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，由于本工程是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，因此實(shí)際抗震計(jì)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?。害羗ax=0.04；幕墻承受荷載計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-20012006年版)計(jì)算：wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]上式中：wk：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；Z：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：17.4m；βgz：瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)；根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)算(高度不足5m按5m計(jì)算)：βgz=K(1+2μf)其中K為地面粗糙度調(diào)整系數(shù)，μf為脈動(dòng)系數(shù)A類場(chǎng)地：βgz=0.92×(1+2μf)其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12B類場(chǎng)地：βgz=0.89×(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)-0.16C類場(chǎng)地：βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)-0.22D類場(chǎng)地：βgz=0.80×(1+2μf)其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3對(duì)于B類地形，17.4m高度處瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)：βgz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.16))=1.7045μz：風(fēng)壓高度變化系數(shù)；根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)算：A類場(chǎng)地：μz=1.379×(Z/10)0.24當(dāng)Z>300m時(shí)，取Z=300m，當(dāng)Z<5m時(shí)，取Z=5m；B類場(chǎng)地：μz=(Z/10)0.32當(dāng)Z>350m時(shí)，取Z=350m，當(dāng)Z<10m時(shí)，取Z=10m；C類場(chǎng)地：μz=0.616×(Z/10)0.44當(dāng)Z>400m時(shí)，取Z=400m，當(dāng)Z<15m時(shí)，取Z=15m；D類場(chǎng)地：μz=0.318×(Z/10)0.60當(dāng)Z>450m時(shí)，取Z=450m，當(dāng)Z<30m時(shí)，取Z=30m；對(duì)于B類地形，17.4m高度處風(fēng)壓高度變化系數(shù)：μz=1.000×(Z/10)0.32=1.1939μs1：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(shí)，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1：一、外表面1.正壓區(qū)按表7.3.1采用；2.負(fù)壓區(qū)-對(duì)墻面，取-1.0-對(duì)墻角邊，取-1.8二、內(nèi)表面對(duì)封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2。本計(jì)算點(diǎn)為大面位置。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(guó)外的有關(guān)資料，在上述區(qū)域風(fēng)吸力系數(shù)可取-1.8，其余墻面可考慮-1.0，由于維護(hù)結(jié)構(gòu)有開啟的可能，所以還應(yīng)考慮室內(nèi)壓-0.2。對(duì)無開啟的結(jié)構(gòu)，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》條文說明第7.3.3條指出“對(duì)封閉建筑物，考慮到建筑物內(nèi)實(shí)際存在的個(gè)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(guó)外規(guī)范，大多取±(0.2-0.25)的壓力系數(shù)，現(xiàn)取±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)μs1(1)是適用于圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A小于或等于1m2的情況，當(dāng)圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A大于或等于10m2時(shí)，局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1(10)可乘以折減系數(shù)0.8，當(dāng)構(gòu)件的從屬面積小于10m2而大于1m2時(shí)，局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1(A)可按面積的對(duì)數(shù)線性插值，即：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA在上式中：當(dāng)A≥10m2時(shí)取A=10m2；當(dāng)A≤1m2時(shí)取A=1m2；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(guó)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，泰安地區(qū)取0.0004MPa；計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算支撐結(jié)構(gòu)時(shí)的構(gòu)件從屬面積：A=0.525×4.2=2.205m2LogA=0.343μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.931μs1=0.931+0.2=1.131wk=βgzμzμs1w0=1.7045×1.1939×1.131×0.0004=0.000921MPa因?yàn)閣k<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.計(jì)算面板材料時(shí)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算面板材料時(shí)的構(gòu)件從屬面積：A=1.05×1.05=1.1025m2LogA=0.042μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.992μs1=0.992+0.2=1.192wk=βgzμzμs1w0=1.7045×1.1939×1.192×0.0004=0.00097MPa因?yàn)閣k<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；βE：動(dòng)力放大系數(shù),取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；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)；作用效應(yīng)組合荷載和作用效應(yīng)按下式進(jìn)行組合：S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]上式中：S：作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)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；γG、γw、γE：各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；ψw、ψE：分別為風(fēng)荷載，地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)。上面的γG、γw、γE為分項(xiàng)系數(shù)，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]規(guī)定如下：進(jìn)行幕墻構(gòu)件強(qiáng)度、連接件和預(yù)埋件承載力計(jì)算時(shí)：重力荷載：γG：1.2；風(fēng)荷載：γw：1.4；地震作用：γE：1.3；進(jìn)行撓度計(jì)算時(shí)；重力荷載：γG：1.0；風(fēng)荷載：γw：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)ψw為1.0；地震作用的組合系數(shù)ψE為0.5；幕墻立柱計(jì)算基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：17.4m；2：力學(xué)模型：?jiǎn)慰绾?jiǎn)支梁；3：立柱跨度：L=4200mm；4：立柱左分格寬：1050mm；立柱右分格寬：0mm；5：立柱計(jì)算間距：B=525mm；6：板塊配置：中空玻璃6+6mm；7：立柱材質(zhì)：6063-T5；8：安裝方式：偏心受拉；本處幕墻立柱按單跨簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：立柱型材選材計(jì)算(1)風(fēng)荷載作用的線荷載集度(按矩形分布)：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：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)；qwk=wkB=0.001×525=0.525N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×0.525=0.735N/mm(2)水平地震作用線荷載集度(按矩形分布)：qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；βE：動(dòng)力放大系數(shù)，取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；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(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.04×0.0005=0.0001MPaqEk：水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)；qEk=qEAkB=0.0001×525=0.053N/mmqE：水平地震作用線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.053=0.069N/mm(3)幕墻受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=0.735+0.5×0.069=0.77N/mm用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=0.525N/mm(4)立柱在組合荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值：Mx：彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)；Mw：風(fēng)荷載作用下立柱產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；ME：地震作用下立柱產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；L：立柱跨度(mm)；采用Sw+0.5SE組合：Mw=qwL2/8ME=qEL2/8Mx=Mw+0.5ME=qL2/8=0.77×42002/8=1697850N·mm確定材料的截面參數(shù)(1)立柱抵抗矩預(yù)選值計(jì)算：Wnx：立柱凈截面抵抗矩預(yù)選值(mm3)；Mx：彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)；γ：塑性發(fā)展系數(shù)：對(duì)于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對(duì)于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，取1.00； fa：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)，對(duì)6063-T5取90MPa；Wnx=Mx/γfa=1697850/1.00/90=18865mm3(2)立柱慣性矩預(yù)選值計(jì)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(duì)6063-T5取70000MPa；Ixmin：材料需滿足的繞X軸最小慣性矩(mm4)；L：計(jì)算跨度(mm)；df,lim：按規(guī)范要求，立柱的撓度限值(mm)；df,lim=5qkL4/384EIxminL/180=4200/180=23.333mm按[5.1.1.2]《建筑幕墻》GB/T21086-2007的規(guī)定，對(duì)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(duì)撓度限制）：當(dāng)跨距≤4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于20mm；當(dāng)跨距＞4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于30mm；對(duì)本例?。篸f,lim=20mmIxmin=5qkL4/384Edf,lim=5×0.525×42004/384/70000/20=1519382.812mm4選用立柱型材的截面特性按上一項(xiàng)計(jì)算結(jié)果選用型材號(hào)：XS-1201型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fa=90MPa型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τa=55MPa型材彈性模量：E=70000MPa繞X軸慣性矩：Ix=1852020mm4繞Y軸慣性矩：Iy=574290mm4繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx1=30574mm3繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx2=31165mm3型材凈截面面積：An=949.3mm2型材線密度：γg=0.025631N/mm型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：t=5mm型材受力面對(duì)中性軸的面積矩：Sx=18920mm3塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.00立柱的抗彎強(qiáng)度計(jì)算(1)立柱軸向拉力設(shè)計(jì)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(mm2)；B：幕墻立柱計(jì)算間距(mm)；L：立柱跨度(mm)；Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0005×525×4200=1102.5NN：立柱軸向拉力設(shè)計(jì)值(N)；N=1.2Nk=1.2×1102.5=1323N(2)抗彎強(qiáng)度校核：按單跨簡(jiǎn)支梁(受拉)立柱抗彎強(qiáng)度公式，應(yīng)滿足：N/An+Mx/γWnx≤fa……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：N：立柱軸力設(shè)計(jì)值(N)；Mx：立柱彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；An：立柱凈截面面積(mm2)；Wnx：在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩(mm3)；γx：塑性發(fā)展系數(shù)：對(duì)于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對(duì)于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，取1.00；fa：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取90MPa；則：N/An+Mx/γWnx=1323/949.3+1697850/1.00/30574=56.926MPa≤90MPa立柱抗彎強(qiáng)度滿足要求。立柱的撓度計(jì)算因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計(jì)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=1852020mm4預(yù)選值為：Ixmin=1519382.812mm4實(shí)際撓度計(jì)算值為：df=5qkL4/384EIx=5×0.525×42004/384/70000/1852020=16.408mm而df,lim=20mm所以，立柱撓度滿足規(guī)范要求。立柱的抗剪計(jì)算校核依據(jù)：τmax≤τa=55MPa(立柱的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)(1)Vwk：風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：Vwk=wkBL/2=0.001×525×4200/2=1102.5N(2)Vw：風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：Vw=1.4Vwk=1.4×1102.5=1543.5N(3)VEk：地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：VEk=qEAkBL/2=0.0001×525×4200/2=110.25N(4)VE：地震作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：VE=1.3VEk=1.3×110.25=143.325N(5)V：立柱所受剪力設(shè)計(jì)值組合：采用Vw+0.5VE組合：V=Vw+0.5VE=1543.5+0.5×143.325=1615.162N(6)立柱剪應(yīng)力校核：τmax：立柱最大剪應(yīng)力(MPa)；V：立柱所受剪力(N)；Sx：立柱型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)；Ix：立柱型材截面慣性矩(mm4)；t：型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τmax=VSx/Ixt=1615.162×18920/1852020/5=3.3MPa3.3MPa≤55MPa立柱抗剪強(qiáng)度滿足要求!幕墻橫梁計(jì)算基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：17.4m；2：橫梁跨度：B=1050mm；3：橫梁上分格高：1050mm；橫梁下分格高：1050mm；4：橫梁計(jì)算間距：H=1050mm；5：力學(xué)模型：三角荷載簡(jiǎn)支梁；6：板塊配置：中空玻璃6+6mm；7：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(jiǎn)支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：橫梁型材選材計(jì)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=wkB=0.001×1050=1.05N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×1.05=1.47N/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)；βE：動(dòng)力放大系數(shù)，取5.0；αmax：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04；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=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.04×0.0004=0.00008MPaqEk：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=0.00008×1050=0.084N/mmqE：橫梁受水平地震作用線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.084=0.109N/mm(3)幕墻橫梁受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=1.47+0.5×0.109=1.524N/mm用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.05N/mm(4)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(jì)值(N·mm)；Mw：風(fēng)荷載作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N·mm)；ME：地震作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N·mm)；B：橫梁跨度(mm)；Mw=qwB2/12ME=qEB2/12采用Sw+0.5SE組合：My=Mw+0.5ME=qB2/12=1.524×10502/12=140017.5N·mm(5)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(duì)掛式結(jié)構(gòu)取橫梁下分格高，對(duì)非掛式結(jié)構(gòu)取橫梁上分格高；Gk=0.0004×H1=0.0004×1050=0.42N/mmG：橫梁自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；G=1.2Gk=1.2×0.42=0.504N/mmMx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；B：橫梁跨度(mm)；Mx=GB2/8=0.504×10502/8=69457.5N·mm確定材料的截面參數(shù)(1)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(jì)值(N·mm)；My：風(fēng)荷載及地震作用彎矩組合設(shè)計(jì)值(N·mm)；γx，γy：塑性發(fā)展系數(shù)：對(duì)于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,均取1.05；對(duì)于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，均取1.00； fa：型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)，對(duì)6063-T5取90；按下面公式計(jì)算：Wnx=Mx/γxfa=69457.5/1.00/90=771.75mm3Wny=My/γyfa=140017.5/1.00/90=1555.75mm3(2)橫梁慣性矩預(yù)選：df1,lim：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,lim：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(duì)撓度不應(yīng)大于L/250，鋁材橫梁的相對(duì)撓度不應(yīng)大于L/180；《建筑幕墻》GB/T21086-2007還有如下規(guī)定：按[5.1.1.2]，對(duì)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(duì)撓度限制）：當(dāng)跨距≤4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于20mm；當(dāng)跨距＞4500mm時(shí)，絕對(duì)撓度不應(yīng)該大于30mm；按[5.1.9，b]，自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下?lián)隙炔粦?yīng)超過其跨度的1/500，并且不應(yīng)大于3mm；B/180=1050/180=5.833mmB/500=1050/500=2.1mm對(duì)本例?。篸f1,lim=5.833mmdf2,lim=2.1mmqk：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(duì)6063-T5取70000MPa；Iymin：繞Y軸最小慣性矩(mm4)；B：橫梁跨度(mm)；df1,lim=qkB4/120EIymin……(受風(fēng)荷載與地震作用的撓度計(jì)算)Iymin=qkB4/120Edf1,lim=1.05×10504/120/70000/5.833=26048.051mm4Ixmin：繞X軸最小慣性矩(mm4)；Gk：橫梁自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；df2,lim=5GkB4/384EIxmin……(自重作用下產(chǎn)生的撓度計(jì)算)Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim=5×0.42×10504/384/70000/2.1=45219.727mm4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(hào)：XS-02C型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：90MPa型材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：55MPa型材彈性模量：E=70000MPa繞X軸慣性矩：Ix=352000mm4繞Y軸慣性矩：Iy=164900mm4繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx1=12067mm3繞X軸凈截面抵抗矩：Wnx2=12067mm3繞Y軸凈截面抵抗矩：：Wny1=6556mm3繞Y軸凈截面抵抗矩：：Wny2=8293mm3型材凈截面面積：An=690.2mm2型材線密度：γg=0.018635N/mm橫梁與立柱連接時(shí)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=2.5mm型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞X軸)：Sx=4986mm3型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞Y軸)：Sy=7507mm3塑性發(fā)展系數(shù)：γx=γy=1.00幕墻橫梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算按橫梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式，應(yīng)滿足：Mx/γxWnx+My/γyWny≤fa……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Mx：橫梁繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；My：橫梁繞Y軸方向(垂直于幕墻平面方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；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)；γx，γy：塑性發(fā)展系數(shù)：對(duì)于鋼材龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05；對(duì)于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50429-2007，取1.00；fa：型材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取90MPa。采用SG+Sw+0.5SE組合，則：Mx/γxWnx+My/γyWny=69457.5/1.00/12067+140017.5/1.00/6556=27.113MPa≤90MPa橫梁抗彎強(qiáng)度滿足要求。橫梁的撓度計(jì)算因?yàn)閼T性矩預(yù)選是根據(jù)撓度限值計(jì)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=352000mm4Iy=164900mm4預(yù)選值為：Ixmin=45219.727mm4Iymin=26048.051mm4橫梁撓度的實(shí)際計(jì)算值如下：df1=qkB4/120EIy=1.05×10504/120/70000/164900=0.921mmdf2=5GkB4/384EIx=5×0.42×10504/384/70000/352000=0.27mmdf1,lim=5.833mmdf2,lim=2.1mm所以，橫梁撓度滿足規(guī)范要求。橫梁的抗剪計(jì)算校核依據(jù)：τmax≤τa=55MPa(型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)(1)Vwk：風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：Vwk=qwkB/4=1.05×1050/4=275.625N(2)Vw：風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：Vw=1.4Vwk=1.4×275.625=385.875N(3)VEk：地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(N)：VEk=qEkB/4=0.084×1050/4=22.05N(4)VE：地震作用下剪力設(shè)計(jì)值(N)：VE=1.3VEk=1.3×22.05=28.665N(5)Vx：水平總剪力(N)；Vx：橫梁受水平總剪力(N)：采用Vw+0.5VE組合：Vx=Vw+0.5VE=385.875+0.5×28.665=400.208N(6)Vy：垂直總剪力(N)：Vy=1.2×0.0004×BH1/2=1.2×0.0004×1050×1050/2=264.6N(7)橫梁剪應(yīng)力校核：τx：橫梁水平方向剪應(yīng)力(MPa)；Vx：橫梁水平總剪力(N)；Sy：橫梁型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞Y軸)；Iy：橫梁型材截面慣性矩(mm4)；ty：橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度(mm)；τx=VxSy/Iyty……6.2.5[JGJ102-2003]=400.208×7507/164900/2.5=7.288MPa7.288MPa≤55MPaτy：橫梁垂直方向剪應(yīng)力(MPa)；Vy：橫梁垂直總剪力(N)；Sx：橫梁型材受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞X軸)；Ix：橫梁型材截面慣性矩(mm4)；tx：橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τy=VySx/Ixtx……6.2.5[JGJ102-2003]=264.6×4986/352000/5=0.75MPa0.75MPa≤55MPa橫梁抗剪強(qiáng)度能滿足!玻璃板塊的選用與校核基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：17.4m；2：玻璃板尺寸：寬×高=B×H=1050mm×1050mm；3：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(jiǎn)圖為：玻璃板塊荷載計(jì)算：(1)外片玻璃荷載計(jì)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)；γg1：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)；qk1：分配到外片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；q1：分配到外片玻璃上的荷載組合設(shè)計(jì)值(MPa)；GAk1=γg1t1=0.0000256×6=0.000154MPaqEAk1=βEαmaxGAk1=5×0.04×0.000154=0.000031MPawk1=1.1wkt13/(t13+t23)=1.1×0.001×63/(63+63)=0.00055MPaqk1=wk1+0.5qEAk1=0.00055+0.5×0.000031=0.000566MPaq1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1=1.4×0.00055+0.5×1.3×0.000031=0.00079MPa(2)內(nèi)片玻璃荷載計(jì)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)；GAk2：內(nèi)片玻璃單位面積自重標(biāo)準(zhǔn)值(僅指玻璃)(MPa)qEAk2：內(nèi)片玻璃地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)γg2：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(jì)值(MPa)；GAk2=γg2t2=0.0000256×6=0.000154MPaqEAk2=βEαmaxGAk2=5×0.04×0.000154=0.000031MPawk2=wkt23/(t13+t23)=0.001×63/(63+63)=0.0005MPaqk2=wk2+0.5qEAk2=0.0005+0.5×0.000031=0.000516MPaq2=1.4wk2+0.5×1.3qEAk2=1.4×0.0005+0.5×1.3×0.000031=0.00072MPa(3)玻璃板塊整體荷載組合計(jì)算：用于強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，采用Sw+0.5SE設(shè)計(jì)值組合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4wk+0.5×1.3(qEAk1+qEAk2)=1.4×0.001+0.5×1.3×(0.000031+0.000031)=0.00144MPa用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：……5.4.1[JGJ102-2003]wk=0.001MPa玻璃的強(qiáng)度計(jì)算：校核依據(jù)：σ≤[fg](1)外片校核：θ1：外片玻璃的計(jì)算參數(shù)；η1：外片玻璃的折減系數(shù)；qk1：作用在外片玻璃上的荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；a：分格短