半隱框玻璃幕墻計(jì)算書▲設(shè)計(jì)：▲校對(duì)：▲審核：裝飾有限公司2016-01

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 半隱框玻璃幕墻設(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》JGJ113-2003《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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3448-2006《鋼結(jié)構(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)變形性能檢測方法》GB/T18250-2000《建筑外門窗保溫性能分級(jí)及檢測方法》GB/T8484-2008《建筑外窗采光性能分級(jí)及檢測方法》GB/T11976-2002《建筑門窗空氣隔聲性能分級(jí)及檢測方法》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)：太倉地區(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。抗震烈度：根據(jù)國家規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-20012008版)，太倉地區(qū)地震基本烈度為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.1g，水平地震影響系數(shù)最大值為：αmax=0.08。幕墻承受荷載計(jì)算幕墻傾斜后荷載分析一、計(jì)算簡圖二、參數(shù)輸入幕墻情況類型：計(jì)算簡圖情況二幕墻自重：G=0.5kN/m2幕墻傾斜角度：α=97.0度三、荷載分析垂直幕墻自重分量G1計(jì)算：G1=G×Sin（α-90°）=0.061kN/m2平行幕墻自重分量G2計(jì)算：G2=G×Cos（α-90°）=0.496kN/m2四、荷載分析結(jié)論1.情況一：G1垂直于幕墻所在平面且面向室內(nèi)，當(dāng)計(jì)算書中負(fù)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值≥正風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值+G1時(shí)，計(jì)算結(jié)果安全，滿足要求。情況二：G1垂直于幕墻所在平面且面向室外，可采用增加負(fù)風(fēng)荷載標(biāo)注值的方法進(jìn)行模擬，當(dāng)計(jì)算書中所增加的負(fù)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值≥G1，計(jì)算結(jié)果安全，滿足要求。（注：由于G1分項(xiàng)系數(shù)是1.2，風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)是1.4，所以以上標(biāo)準(zhǔn)值改為設(shè)計(jì)值仍然符合要求）2.G2平行于幕墻所在平面，且小于實(shí)際自重G，計(jì)算書中采用G進(jìn)行施加，計(jì)算結(jié)果更安全，所以不進(jìn)行修正。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：24.3m；βgz：瞬時(shí)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(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類場地：βgz=0.92×(1+2μf)其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12B類場地：βgz=0.89×(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)-0.16C類場地：βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)-0.22D類場地：βgz=0.80×(1+2μf)其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3對(duì)于B類地形，24.3m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))=1.6621μz：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(jì)算：A類場地：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，24.3m高度處風(fēng)壓高度變化系數(shù)：μz=1.000×(Z/10)0.32=1.3286μs1：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。由于大部分幕墻都有開啟，按[5.3.2]JGJ102-2003條文說明，幕墻結(jié)構(gòu)一般的體型系數(shù)取1.2(大面區(qū)域)、2.0(轉(zhuǎn)角區(qū)域)。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1m2μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA在上式中：當(dāng)A≥10m2時(shí)取A=10m2；當(dāng)A≤1m2w0：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，太倉地區(qū)取0.00054MPa；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=2.7×4.85=13.095mLogA=1μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.8μs1=0.8+0.2=1wk=βgzμzμs1w0=1.6621×1.3286×1×0.00054（增大后）=0.001192Mpa>1.6621×1.3286×1×0.0005=0.001104Mpa（增大前）注：0.001192MPa-0.001104Mpa=0.000088Mpa>G1=0.000061Mpa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=2.7×1.2=3.24mLogA=0.511μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.898μs1=0.898+0.2=1.098wk=βgzμzμs1w0=1.6621×1.3286×1.098×0.00054（增大后）=0.001309Mpa>1.6621×1.3286×1.098×0.0005=0.001212Mpa（增大前）注：0.001309-0.001212=0.000097Mpa>G1=0.000061Mpa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0.08；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)；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：24.3m；2：力學(xué)模型：雙跨梁；3：立柱跨度：L=4850mm，其中短跨長為L1=513mm，長跨長為L2=4337mm；4：立柱左分格寬：2700mm；立柱右分格寬：2700mm；5：立柱計(jì)算間距：B=2700mm；6：板塊配置：中空玻璃6+6mm；7：立柱材質(zhì)：鋼鋁結(jié)合，6063-T5+Q235；8：安裝方式：偏心受拉；本處幕墻立柱按雙跨梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：選用立柱材料的截面特性：(1)鋁框參數(shù)：選用型材號(hào)：包鋼鋁材鋁框的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fa=90MPa鋁框的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τa=55MPa鋁框彈性模量：Ea=70000MPa鋁框繞X軸慣性矩：Iax=2183890mm4鋁框繞Y軸慣性矩：Iay=1197670mm4鋁框繞X軸凈截面抵抗矩：Wanx1=25746mm3鋁框繞X軸凈截面抵抗矩：Wanx2=37316mm鋁框凈截面面積：Aan=960.844mm2鋁框線密度：γg=0.025943N/mm鋁框截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：ta=2.5mm鋁框受力面對(duì)中性軸的面積矩：Sax=20329mm3塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.00(2)鋼框參數(shù)：選用鋼框號(hào)：矩形鋼管140×60×6鋼框的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fs=215MPa鋼框的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τs=125MPa鋼框彈性模量：Es=206000MPa鋼框繞X軸慣性矩：Isx=5294260mm4鋼框繞Y軸慣性矩：Isy=1333700mm4鋼框繞X軸凈截面抵抗矩：Wsnx1=75632mm3鋼框繞X軸凈截面抵抗矩：Wsnx2=75632mm3鋼框凈截面面積：Asn=2248.274mm2鋼框線密度：γg=0.17649N/mm鋼框截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：ts=12mm鋼框受力面對(duì)中性軸的面積矩：Ssx=48428mm3塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.05立柱荷載計(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=0.001192×2700=3.218N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×3.218=4.505N/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0.08；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(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.08×0.0005=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(jì)算間距(mm)；qEk=qEAkB=0.0002×2700=0.54N/mmqE：水平地震作用線荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.54=0.702N/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=4.505+0.5×0.702=4.856N/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=3.218N/mm幕墻立柱荷載分配：按照等撓度原則，進(jìn)行荷載分配，對(duì)于雙跨梁：qak：分布在鋁框上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；qsk：分布在鋼框上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；qa：分布在鋁框上的線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；qs：分布在鋼框上的線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；Ea：鋁框的彈性模量(MPa)；Es：鋼框的彈性模量(MPa)；Iax：鋁框的繞X軸慣性矩(mm4)；Isx：鋼框的繞X軸慣性矩(mm4)；因?yàn)椋害藂akL4/24EaIax=λqskL4/24EsIsxqak+qsk=qk所以：qak=qk×EaIax/(EaIax+EsIsx)=3.218×70000×2183890/(70000×2183890+206000×5294260)=0.396N/mmqsk=qk×EsIsx/EaIax+EsIsx=3.218×206000×5294260/(70000×2183890+206000×5294260)=2.822N/mmqa=q×EaIax/(EaIax+EsIsx)=4.856×70000×2183890/(70000×2183890+206000×5294260)=0.597N/mmqs=q×EsIsx/EaIax+EsIsx=4.856×206000×5294260/(70000×2183890+206000×5294260)=4.259N/mm彎矩分配：由雙跨梁彎矩圖可知，兩支點(diǎn)0，2處彎矩為零，中支點(diǎn)彎矩最大為M1，而在均布荷載作用下，最大撓度在長跨內(nèi)出現(xiàn)。(1)鋁框在組合荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值：L：立柱跨度(mm)；L1：立柱短跨長(mm)；L2：立柱長跨長(mm)；Ma1：分配到鋁框上的中支座彎矩(N·mm)；Ma1=-qa(L13+L23)/8L=-0.597×(5133+43373)/8/4850=-1257271.329N·mm(2)鋼框在組合荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值：L：立柱跨度(mm)；L1：立柱短跨長(mm)；L2：立柱長跨長(mm)；Ms1：分配到鋼框上的中支座彎矩(N·mm)；Ms1=-qs(L13+L23)/8L=-4.259×(5133+43373)/8/4850=-8969377.87N·mm幕墻立柱軸力分配：(1)立柱軸向拉力設(shè)計(jì)值總值：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=0.0005×2700×4850=6547.5NN：立柱軸向拉力設(shè)計(jì)值(N)；N=1.2Nk=1.2×6547.5=7857N(2)由于軸力相對(duì)材料的抗彎強(qiáng)度影響較小，這里近似的平均分配，即：Na：鋁框承擔(dān)的軸向拉力設(shè)計(jì)值(N)；Ns：鋼框承擔(dān)的軸向拉力設(shè)計(jì)值(N)；Na=Ns=N/2=7857/2=3928.5N立柱的抗彎強(qiáng)度計(jì)算：(1)鋁框抗彎強(qiáng)度校核：按雙跨梁(受拉)立柱抗彎強(qiáng)度公式，應(yīng)滿足：Na/Aan+Max/γWanx≤fa……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：Na：鋁框受軸力設(shè)計(jì)值(N)；Ma1：鋁框彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Aan：鋁框凈截面面積(mm2)；Wanx：鋁框在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性發(fā)展系數(shù)，取1.00；fa：鋁框的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取90MPa；則：Na/Aan+Ma1/γWanx=3928.5/960.844+1257271.329/1.00/25746=52.922MPa≤90MPa立柱鋁框部分抗彎強(qiáng)度可以滿足要求.(2)鋼框抗彎強(qiáng)度校核：按雙跨梁(受拉)立柱抗彎強(qiáng)度公式，應(yīng)滿足：Ns/Asn+Msx/γWsnx≤fs……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：Ns：鋼框軸力設(shè)計(jì)值(N)；Ms1：鋼框彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Asn：鋼框凈截面面積(mm2)；Wsnx：鋼框在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05；fs：鋼框的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取215MPa；則：Ns/Asn+Ms1/γWsnx=3928.5/2248.274+8969377.87/1.05/75632=114.692MPa≤215MPa立柱鋼框部分抗彎強(qiáng)度可以滿足要求.立柱的撓度計(jì)算：因?yàn)榻M合材料是在等撓度原理下計(jì)算的，在此僅以鋁框?yàn)槔M(jìn)行計(jì)算：k2=0k1=ABS(4Ma1/(qaL22))=ABS(4×(-1257271.329)/(0.597×43372))=0.448查《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》第二版表3-9附注說明：x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)其中：A=2+k1-k2=2.448R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.058θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=2x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)=2.448/4+2×0.0581/3cos(26.499+240)=0.565λa=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03)=0.1482代入df=λaqakL24/24EaIax上式中：df：立柱的撓度計(jì)算值(mm)；qak：鋁框在風(fēng)荷載作用下的線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；L2：長跨長度(mm)；Ea：鋁框的彈性模量(MPa)，取70000MPa；Iax：鋁框的的繞X軸慣性矩(mm4)；df=λaqakL24/24EaIax=0.1482×0.396×43374/24/70000/2183890=5.659mm按規(guī)范，對(duì)于鋼框，撓度限值為跨度的1/250，對(duì)于鋁框?yàn)槠淇缍鹊?/180，組合時(shí)應(yīng)取其小值：同時(shí)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)本例取：df,lim=17.348mm因?yàn)?.659mm≤17.348mm，所以，組合后撓度可以滿足設(shè)計(jì)要求。立柱的抗剪計(jì)算：(1)鋁框的抗剪計(jì)算：校核依據(jù)：τamax≤τa=55MPa(鋁框的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)a.求中支座剪力設(shè)計(jì)值：Vw1左=-(qaL1/2-Ma1/L1)=-(0.597×513/2-(-1257271.329/513))=-2603.952NVw1右=qaL2/2-Ma1/L2=0.597×4337/2-(-1257271.329/4337)=1584.489N取Va=2603.952Nb.鋁框的剪應(yīng)力校核：τamax：鋁框最大剪應(yīng)力(MPa)；Va：鋁框所受剪力(N)；Sax：鋁框受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)；Iax：鋁框型材截面慣性矩(mm4)；ta：鋁框截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τamax=VaSax/Iaxta=2603.952×20329/2183890/2.5=9.696MPa9.696MPa≤55MPa鋁框抗剪強(qiáng)度可以滿足要求!(2)鋼框的抗剪計(jì)算：校核依據(jù)：τsmax≤τs=125MPa(鋼框的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)a.求中支座剪力設(shè)計(jì)值：Vw1左=-(qsL1/2-Ms1/L1)=-(4.259×513/2-(-8969377.87/513))=-18576.601NVw1右=qsL2/2-Ms1/L2=4.259×4337/2-(-8969377.87/4337)=11303.748N取Vs=18576.601Nb.鋼框的剪應(yīng)力校核：τsmax：鋼框最大剪應(yīng)力(MPa)；Vs：鋼框所受剪力(N)；Ssx：鋼框受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)；Isx：鋼框型材截面慣性矩(mm4)；ts：鋼框截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τsmax=VsSsx/Isxts=18576.601×48428/5294260/12=14.16MPa14.16MPa≤125MPa鋼框抗剪強(qiáng)度可以滿足要求!幕墻橫梁計(jì)算基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：24.3m；2：橫梁跨度：B=2700mm；3：橫梁上分格高：1200mm；橫梁下分格高：1200mm；4：橫梁計(jì)算間距：H=1200mm；5：力學(xué)模型：梯形荷載簡支梁；6：板塊配置：中空玻璃6+6mm；7：橫梁材質(zhì)：鋼鋁結(jié)合，6063-T5+Q235；因?yàn)锽>H，所以本處幕墻橫梁按梯形形荷載簡支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下：選用橫梁材料的截面特性：(1)鋁框參數(shù)：選用型材號(hào)：橫桿包鋼鋁框鋁框的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fa=90MPa鋁框的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τa=55MPa鋁框彈性模量：Ea=70000MPa鋁框繞X軸慣性矩：Iax=905040mm4鋁框繞Y軸慣性矩：Iay=953860mm4鋁框繞X軸凈截面抵抗矩：Wanx1=22651mm3鋁框繞X軸凈截面抵抗矩：Wanx2=22601mm3鋁框繞Y軸凈截面抵抗矩：Wany1=13795mm3鋁框繞Y軸凈截面抵抗矩：Wany2=21123mm3鋁框凈截面面積：Aan=767.049mm2鋁框線密度：γg=0.02071N/mm鋁框截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：tax=5mm鋁框截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度：tay=2.5mm鋁框受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞X軸)：Sax=12610mm3鋁框受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞Y軸)：Say=12019mm3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；此處取：γx=γy=1.00(2)鋼框參數(shù)：選用鋼框號(hào)：80×60×4鋼框的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fs=205MPa鋼框的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：τs=120MPa鋼框彈性模量：Es=206000MPa鋼框繞X軸慣性矩：Isx=560800mm4鋼框繞Y軸慣性矩：Isy=825350mm4鋼框繞X軸凈截面抵抗矩：Wsnx1=19151mm3鋼框繞X軸凈截面抵抗矩：Wsnx2=18256mm3鋼框繞Y軸凈截面抵抗矩：Wsny1=20005mm3鋼框繞Y軸凈截面抵抗矩：Wsny2=21599mm3鋼框凈截面面積：Asn=1013.635mm2鋼框線密度：γg=0.07957N/mm鋼框截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：tsx=8mm鋼框截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度：tsy=8mm鋼框受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞X軸)：Ssx=11044mm3鋼框受力面對(duì)中性軸的面積矩(繞Y軸)：Ssy=13116mm3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；此處?。害脁=γy=1.05橫梁荷載計(jì)算：(1)橫梁在風(fēng)荷載作用下的線荷載集度(按梯形形分布)：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)；H：橫梁高度(mm)；qwk=wkH=0.001192×1200=1.43N/mmqw：風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×1.43=2.002N/mm(2)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用的線荷載集度(按梯形形分布)：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0.08；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=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.08×0.0004=0.00016MPaqEk：橫梁受水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；H：橫梁高度(mm)；qEk=qEAkH=0.00016×1200=0.192N/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=1.3×0.192=0.25N/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=2.002+0.5×0.25=2.127N/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=1.43N/mm幕墻橫梁水平荷載分配：按照等撓度原則，進(jìn)行荷載分配，對(duì)于梯形形荷載簡支梁：qak：分布在鋁框上的水平作用線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；qsk：分布在鋼框上的水平作用線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；qa：分布在鋁框上的水平作用線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；qs：分布在鋼框上的水平作用線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；Ea：鋁框的彈性模量(MPa)；Es：鋼框的彈性模量(MPa)；Iay：鋁框的繞Y軸慣性矩(mm4)；Isy：鋼框的繞Y軸慣性矩(mm4)；B：橫梁跨度(mm)；因?yàn)椋簈akB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EaIay=qskB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EsIsyqak+qsk=qk所以：qak=qk×EaIay/(EaIay+EsIsy)=1.43×70000×953860/(70000×953860+206000×825350)=0.403N/mmqsk=qk×EsIsy/EaIay+EsIsy=1.43×206000×825350/(70000×953860+206000×825350)=1.027N/mmqa=q×EaIay/(EaIay+EsIsy)=2.127×70000×953860/(70000×953860+206000×825350)=0.6N/mmqs=q×EsIsy/EaIay+EsIsy=2.127×206000×825350/(70000×953860+206000×825350)=1.527N/mm幕墻橫梁重力荷載分配：(1)橫梁在自重作用下的荷載計(jì)算(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=0.0004×1200=0.48N/mmG：橫梁自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；G=1.2Gk=1.2×0.48=0.576N/mm(2)按照等撓度原則，進(jìn)行荷載分配，對(duì)于橫梁為矩形荷載：Gak：分布在鋁框上的自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；Gsk：分布在鋼框上的自重線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；Ga：分布在鋁框上的自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；Gs：分布在鋼框上的自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；Ea：鋁框的彈性模量(MPa)；Es：鋼框的彈性模量(MPa)；Iax：鋁框的繞X軸慣性矩(mm4)；Isx：鋼框的繞X軸慣性矩(mm4)；B：橫梁跨度(mm)；因?yàn)椋?GakB4/384EaIax=5GskB4/384EsIsxGak+Gsk=Gk所以：Gak=Gk×EaIax/(EaIax+EsIsx)=0.48×70000×905040/(70000×905040+206000×560800)=0.17N/mmGsk=Gk×EsIsx/EaIax+EsIsx=0.48×206000×560800/(70000×905040+206000×560800)=0.31N/mmGa=G×EaIax/(EaIax+EsIsx)=0.576×70000×905040/(70000×905040+206000×560800)=0.204N/mmGs=G×EsIsx/EaIax+EsIsx=0.576×206000×560800/(70000×905040+206000×560800)=0.372N/mm彎矩計(jì)算：(1)鋁框在組合荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值：May：鋁框在水平方向的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Maw：風(fēng)荷載作用下鋁框產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；MaE：地震作用下鋁框產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；B：橫梁跨度(mm)；采用Sw+0.5SE組合：Maw=qawB2(3-(H/B)2)/24MaE=qaEB2(3-(H/B)2)/24May=Maw+0.5MaE=qaB2(3-(H/B)2)/24=0.6×27002×(3-(1200/2700)2)/24=510750N·mmMax：鋁框在自重作用下的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Ga：分布在鋁框上的自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；B：橫梁跨度(mm)；Max=GaB2/8=0.204×27002/8=185895N·mm(2)鋼框在組合荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值：Msy：鋼框在水平方向的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Msw：風(fēng)荷載作用下鋼框產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；MsE：地震作用下鋼框產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；B：橫梁跨度(mm)；采用Sw+0.5SE組合：Msw=qswB2(3-(H/B)2)/24MsE=qsEB2(3-(H/B)2)/24Msy=Msw+0.5MsE=qsB2(3-(H/B)2)/24=1.527×27002×(3-(1200/2700)2)/24=1299858.75N·mmMsx：鋼框在自重作用下的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Gs：分布在鋼框上的自重線荷載設(shè)計(jì)值(N/mm)；B：橫梁跨度(mm)；Msx=GsB2/8=0.372×27002/8=338985N·mm幕墻橫梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算：(1)鋁框的抗彎強(qiáng)度計(jì)算：按橫梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式，應(yīng)滿足：Max/γxWanx+May/γyWany≤fa……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Max：鋁框繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；May：鋁框繞Y軸方向(垂直于幕墻平面方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Wanx：鋁框繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的凈截面抵抗矩(mm3)；Wany：鋁框繞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)，取1.00；fa：鋁框抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取90MPa。采用SG+Sw+0.5SE組合，則：Max/γxWanx+May/γyWany=185895/1.00/22601+510750/1.00/13795=45.249MPa≤90MPa鋁框的抗彎強(qiáng)度可以滿足要求.(2)鋼框的抗彎強(qiáng)度計(jì)算：按橫梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式，應(yīng)滿足：Msx/γxWsnx+Msy/γyWsny≤fs……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Msx：鋼框繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Msy：鋼框繞Y軸方向(垂直于幕墻平面方向)的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；Wsnx：鋼框繞X軸方向(幕墻平面內(nèi)方向)的凈截面抵抗矩(mm3)；Wsny：鋼框繞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)，取1.05；fs：鋼框抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取205MPa。采用SG+Sw+0.5SE組合，則：Msx/γxWsnx+Msy/γyWsny=338985/1.05/18256+1299858.75/1.05/20005=79.567MPa≤205MPa鋼框的抗彎強(qiáng)度可以滿足要求.橫梁的撓度計(jì)算：因?yàn)榻M合材料是在等撓度原理下計(jì)算的，在此僅以鋁框?yàn)槔M(jìn)行計(jì)算：(1)水平力作用下的撓度計(jì)算qak：分配到鋁框上的風(fēng)荷載作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；Ea：鋁框的彈性模量(MPa)，取70000MPa；Iay：鋁框繞Y軸慣性矩(mm4)；B：橫梁跨度(mm)；dfy：鋁框在水平荷載作用下的撓度計(jì)算值(mm)；df1,lim：按規(guī)范要求，在水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下橫梁的撓度限值(mm)；dfy=qakB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EaIay=0.403×27004×(25/8-5×(1200/2/2700)2+2×(1200/2/2700)4)/240/70000/953860=3.853mm按規(guī)范，對(duì)于鋼框，撓度限值為跨度的1/250，對(duì)于鋁框?yàn)槠淇缍鹊?/180，組合時(shí)應(yīng)取其小值：同時(shí)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f1,lim=10.8mm因?yàn)?.853mm≤10.8mm，所以，組合后水平向撓度可以滿足設(shè)計(jì)要求。(2)自重作用下的撓度計(jì)算Gak：分配到鋁框上的自重作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；Ea：鋁框的彈性模量(MPa)，取70000MPa；Iax：鋁框繞X軸慣性矩(mm4)；B：橫梁跨度(mm)；dfx：鋁框在自重作用下的撓度計(jì)算值(mm)；df2,lim：按規(guī)范要求，自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下橫梁的撓度限值(mm)：除按GB/T21086-2007[5.1.1.2]限制條件外，按《建筑幕墻》[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/500=2700/500=5.4mm對(duì)本例?。篸f2,lim=3mmdfx=5GakB4/384EaIax=5×0.17×27004/384/70000/905040=1.857mm因?yàn)?.857mm≤3mm，所以，組合后自重方向撓度可以滿足設(shè)計(jì)要求。型材的抗剪計(jì)算：(梯形荷載作用下)(1)鋁框的抗剪計(jì)算：校核依據(jù)：τmax≤τa=55MPa(型材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)a.橫梁鋁框剪力計(jì)算：Vax：橫梁鋁框受水平總剪力(N)：采用Vw+0.5VE組合：Vax=qaB(1-H/2B)/2=0.6×2700×(1-1200/2/2700)/2=630NVay：橫梁鋁框垂直總剪力(N)：Vay=Ga×B/2=0.204×2700/2=275.4Nb.橫梁剪應(yīng)力校核：τax：橫梁鋁框水平方向剪應(yīng)力(MPa)；Vax：橫梁鋁框水平總剪力(N)；Say：橫梁鋁框受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞Y軸)；Iay：橫梁鋁框截面慣性矩(mm4)；tay：橫梁鋁框垂直于Y軸腹板的截面總寬度(mm)；τax=VaxSay/Iaytay……6.2.5[JGJ102-2003]=630×12019/953860/2.5=3.175MPa3.175MPa≤55MPaτay：橫梁鋁框垂直方向剪應(yīng)力(MPa)；Vay：橫梁鋁框垂直總剪力(N)；Sax：橫梁鋁框受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞X軸)；Iax：橫梁鋁框截面慣性矩(mm4)；tax：橫梁鋁框垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τay=VaySax/Iaxtax……6.2.5[JGJ102-2003]=275.4×12610/905040/5=0.767MPa0.767MPa≤55MPa鋁框橫梁抗剪強(qiáng)度可以滿足!(2)鋼框的抗剪計(jì)算：校核依據(jù)：τmax≤τs=120MPa(鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)a.橫梁鋼框剪力計(jì)算：Vsx：橫梁鋼框受水平總剪力(N)：采用Vw+0.5VE組合：Vsx=qsB(1-H/2B)/2=1.527×2700×(1-1200/2/2700)/2=1603.35NVsy：橫梁鋼框垂直總剪力(N)：Vsy=Gs×B/2=0.372×2700/2=502.2Nb.橫梁剪應(yīng)力校核：τsx：橫梁鋼框水平方向剪應(yīng)力(MPa)；Vsx：橫梁鋼框水平總剪力(N)；Ssy：橫梁鋼框受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞Y軸)；Isy：橫梁鋼框截面慣性矩(mm4)；tsy：橫梁鋼框垂直于Y軸腹板的截面總寬度(mm)；τsx=VsxSsy/Isytsy……6.2.5[JGJ102-2003]=1603.35×13116/825350/8=3.185MPa3.185MPa≤120MPaτsy：橫梁鋼框垂直方向剪應(yīng)力(MPa)；Vsy：橫梁鋼框垂直總剪力(N)；Ssx：橫梁鋼框受力面對(duì)中性軸的面積矩(mm3)(繞X軸)；Isx：橫梁鋼框截面慣性矩(mm4)；tsx：橫梁鋼框垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；τsy=VsySsx/Isxtsx……6.2.5[JGJ102-2003]=502.2×11044/560800/8=1.236MPa1.236MPa≤120MPa鋼框橫梁抗剪強(qiáng)度可以滿足!玻璃板塊的選用與校核基本參數(shù)：1：計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：24.3m；2：玻璃板尺寸：寬×高=B×H=2700mm×1200mm；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=5×0.08×0.000154=0.000062MPawk1=1.1wkt13/(t13+t23)=1.1×0.001309×63/(63+63)=0.00072MPaqk1=wk1+0.5qEAk1=0.00072+0.5×0.000062=0.000751MPaq1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1=1.4×0.00072+0.5×1.3×0.000062=0.001048MPa(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)；