幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、*大廈幕墻工程計(jì)算書設(shè)計(jì)單位： 日 期： 目 錄 第一章：工程概況 第二章：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和標(biāo)準(zhǔn) 第三章：幕墻材料的物理特性及力學(xué)性能 第四章：荷載和作用計(jì)算 第五章：框支承玻璃幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算第六章：鋁板幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算第七章：玻璃肋點(diǎn)支承玻璃幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算第八章：全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算第九章：石材幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算第一章 工程概況1.1 工程名稱： *大廈1.2 工程地點(diǎn)： *市1.3 幕墻高度： 83.800米1.4 抗震設(shè)防烈度：幕墻按七度設(shè)防烈度設(shè)計(jì)1.5 幕墻防火等級(jí)：二級(jí)1.6 隔聲減噪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)：三級(jí)1.7 防雷分類： 二類1.8 荷載及其組合：幕墻系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮以下荷載及其組合 風(fēng)荷載 雪

2、荷載 幕墻自重 施工荷載 地震作用1.9 構(gòu)件驗(yàn)算：幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)驗(yàn)算如下節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件 面材板塊的強(qiáng)度驗(yàn)算和撓度控制 結(jié)構(gòu)膠的寬度和厚度 骨架的強(qiáng)度驗(yàn)算和撓度控制 幕墻系統(tǒng)與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接 連接配件強(qiáng)度驗(yàn)算第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和標(biāo)準(zhǔn)2.1 本結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程均遵循如下規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)：2.1.1 建筑幕墻 JG3035-19962.1.2 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范 JGJ102-20032.1.3 金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范 JGJ133-20012.1.4 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-20012.1.5 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-20012.1.6 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017-2003

3、2.1.7 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范 GBJ50018-20022.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)均遵守如下理論和標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的計(jì)算方法:2.2.1 玻璃幕墻、金屬與石材幕墻等均按圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要桿件懸掛在主體結(jié)構(gòu)上，層與層之間設(shè)置豎向伸縮縫。2.2.2 玻璃幕墻、金屬與石材幕墻各構(gòu)件及連接件均具有承載力、剛度和相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)的位移能力，并均采用螺栓連接。2.2.3 幕墻均按7度設(shè)防，并遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則，在設(shè)防烈度地震作用下經(jīng)修理后幕墻仍可使用，在罕遇地震作用下幕墻骨架不脫落。2.2.4 幕墻構(gòu)件在重力荷載風(fēng)荷載雪荷載、地震作用和主體結(jié)構(gòu)位移影響下均具有安全性。2.2.5 幕

4、墻構(gòu)件內(nèi)力采用彈性方法計(jì)算，其截面最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值應(yīng)不超過(guò)材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： 式中： 荷載和作用產(chǎn)生的截面最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.2.6 進(jìn)行幕墻構(gòu)件、連接件和錨固件承載力計(jì)算時(shí)，荷載和作用的分項(xiàng)系數(shù)按下列數(shù)值采用： 重力荷載： :1.2 風(fēng)荷載： :1.4 地震作用： :1.32.2.7 幕墻構(gòu)件進(jìn)行位移和撓度計(jì)算時(shí)，荷載和作用分項(xiàng)系數(shù)按下列數(shù)據(jù)取值： 重力荷載： :1.0 風(fēng)荷載： :1.0 地震作用： :1.02.2.8 當(dāng)兩個(gè)及以上的可變荷載或作用（風(fēng)荷載、地震作用）效應(yīng)參加組合時(shí)，第一個(gè)可變荷載或作用效應(yīng)的組合系數(shù)按1.0采用；第二個(gè)可變荷載或作用效應(yīng)的組合系數(shù)按0.5采用；

5、第三個(gè)可變荷載或作用效應(yīng)的組合系數(shù)按0.2采用。2.2.9 荷載或作用效應(yīng)按下列方式進(jìn)行組合： (21) 式中： 荷載和作用效應(yīng)組合后的設(shè)計(jì)值； 重力荷載作為不變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)； 為風(fēng)荷載、地震作用作為可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)； 為重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用的分項(xiàng)系數(shù)，按或取值； 為風(fēng)荷載、地震作用的組合系數(shù)，按取值。2.2.10 幕墻桿件及連接件按各效應(yīng)組合件的最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2.11 符號(hào)代表意義 截面最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值 材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基本風(fēng)壓 陣風(fēng)系數(shù) 風(fēng)壓高度變化系數(shù) 風(fēng)荷載體型系數(shù) 玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 鋁合金屬?gòu)?qiáng)度設(shè)計(jì)值 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 材料線膨脹系數(shù)

6、材料彈性模量 玻璃短邊邊長(zhǎng)b 玻璃長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)t 玻璃的厚度 彎曲系數(shù)c 玻璃邊緣至邊框之間的距離 結(jié)構(gòu)硅硐密封膠粘結(jié)寬度 結(jié)構(gòu)硅硐密封膠粘結(jié)厚度 玻璃單位重量標(biāo)準(zhǔn)值 立柱彎矩設(shè)計(jì)值；預(yù)埋件彎矩設(shè)計(jì)值 繞x軸的彎矩設(shè)計(jì)值 繞y軸的彎矩設(shè)計(jì)值 對(duì)x軸的凈截面彈性抵抗矩 對(duì)y軸的凈截面彈性抵抗矩 截面塑性發(fā)展系數(shù)N 立柱軸力設(shè)計(jì)值；預(yù)埋件軸力設(shè)計(jì)值 立柱凈截面面積 混凝土軸心受壓強(qiáng)設(shè)計(jì)值V 預(yù)埋件剪力設(shè)計(jì)值W 凈截面彈性抵抗矩L 跨度第三章 幕墻材料的物理特性及力學(xué)性能3.1 幕墻結(jié)構(gòu)材料的重力體積密度按下表采用： 表31序號(hào)材 料 名 稱密 度 KN/m3密 度 N/mm31普通玻璃、夾層玻璃、鋼化

7、玻璃25.62.56×10-52鋁合金27.02.70×10-53鋼 材78.57.85×10-54單層鋁板27.0 2.70×10-5 5花崗石28.02.70×10-53.2 板材單位面積重量按下列數(shù)值采用： 表32序號(hào)材 料 名 稱單位面積重量（KN/m2）單位面積重量（N/mm2）16mm厚單片玻璃0.313.1 ×10-426+1.14PVB+6夾膠玻璃0.313.1 ×10-438+1.14PVB+8夾膠玻璃0.414.1 ×10-443mm厚單層鋁板0.0818.1 ×10-5530mm厚花

8、崗石0.848.4 ×10-43.3 玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f按下表采用： 表33 玻璃類型厚 度(mm)強(qiáng)度計(jì)算(N/mm2)大面積上的強(qiáng)度直邊緣強(qiáng)度普通玻璃528.019.5浮法玻璃51228.019.515920.014.0鋼化玻璃51284.058.8151972.050.42059.041.33.4 鋁合金強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f ( N / mm2)按下表采用： 表34合 金狀 態(tài)合金壁厚(mm)抗拉、抗壓 強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部承壓6063T5不區(qū)分85.549.6120.0T6不區(qū)分140.081.2161.03.5 幕墻連接件用鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f( N / mm2 )按下表采用： 表35 鋼材

9、類別抗拉、抗壓和抗彎 f抗 剪 fVQ2352151253.6 焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f( N / mm2)按下表采用： 表36 焊接方法和焊條型號(hào)構(gòu)件鋼材對(duì)接焊縫(三級(jí))角焊縫抗拉、抗彎、抗剪抗壓抗拉抗彎抗剪手工焊E43XX型Q2352151851251603.7 螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f( N / mm2)按下表采用： 表37 螺栓鋼號(hào)和物件鋼號(hào)C級(jí)抗拉抗剪普通螺栓Q235170130不銹鋼螺栓奧氏體A2-7003202453.8材料彈性模量E按下表采用： 表38序號(hào)材 料彈性模量E(N/mm2)1玻 璃0.72×1052鋁合金0.70×1053Q235鋼2.06×10

10、54單層鋁板0.70×1055花崗石0.80×1053.9 幕墻材料的線膨脹系數(shù)按下表采用： 表39序號(hào)材 料線膨脹系數(shù)(×10-5)1混凝土1.002鋼 材1.203鋁合金2.354玻 璃1.005單層鋁板2.356花崗石0.83.10鋼板和鋁板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fg 按下表采用： 表310(N/mm2)序號(hào)板 材 類 型受彎強(qiáng)度受剪強(qiáng)度13mm單層鋁板(3003)81472不銹鋼板（奧氏體）180100第四章 荷載和作用計(jì)算4.1 作用在幕墻上的風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： (41) (42) 式中：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2 ）； 風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值（kN/m2

11、）； 高度Z處的陣風(fēng)系數(shù)，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001規(guī)定取值； 風(fēng)荷載體形系數(shù)，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001規(guī)定取值。大面體型系數(shù)取-1.2，墻角邊部取-2.0，檐口、雨蓬、遮陽(yáng)板等突出構(gòu)件，取-2.0； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001規(guī)定取值； 基本風(fēng)壓，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001及JGJ3-2002規(guī)定取值，中山地區(qū)50年一遇基本風(fēng)壓取0.70kN/m2； 風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4; 綜上所述， （地面粗糙度按C類地區(qū)取） 根據(jù)（41）及（42）公式，各層風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計(jì)值如表41示。4.2 垂直于幕墻

12、平面的分布水平地震作用按下式計(jì)算： (43) 式中： 垂直于幕墻平面的分布地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）； 動(dòng)力放大系數(shù)，取5.0； 水平地震影響系數(shù)最大值，7度抗震設(shè)計(jì)時(shí)取0.08； 幕墻構(gòu)件(包括板材和框架)的重量（kN）； 幕墻構(gòu)件的面積（m2）； 幕墻單元的單位面積重量玻璃、金屬幕墻取0.5kN/m2；石材幕墻取1.0 kN/m2；） 則垂直于幕墻平面的分布水平地震作用為： =5.0×0.08×0.5=0.2kN/m2 （玻璃幕墻與金屬幕墻） =5.0×0.08×1.0=0.4kN/m2 （30mm厚石材幕墻）4.3 平行于幕墻平面的集中地震作用，

13、按下式計(jì)算： (44) 式中： - 平行于幕墻平面的集中地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）； - 動(dòng)力放大系數(shù)，取5.0； - 水平地震影響系數(shù)最大值，7度抗震設(shè)計(jì)時(shí)取0.08； - 幕墻單元構(gòu)件(包括板材和框架)的重量，（KN）； - 幕墻單元構(gòu)件最大分格寬度； - 幕墻單元構(gòu)件高度；則平行于幕墻平面的分布水平地震作用為： =5.0×0.08×0.5×=0.2（玻璃幕墻與金屬幕墻） =5.0×0.08×1.0×=0.4（30mm厚石材幕墻） 4.4 水平荷載及作用效應(yīng)組合（最不利組合），按下式計(jì)算； 式中： =1.0， =0.5 進(jìn)行強(qiáng)度

14、計(jì)算時(shí)： = 1.4， = 1.3， 則 (45) 進(jìn)行撓度計(jì)算時(shí)：= 1.0 , = 1.0 , 則 (46)4.5 垂直荷載及作用效應(yīng)組合（最不利組合），按下式計(jì)算；式中：重力荷載： =1.2 地震作用： =1.3 組合系數(shù)：= 0， = 0.5， 則： =1.2=1.2×=0.6(kN) (47) =1.0 =1.0×=0.5 (kN) (48) 荷載與作用的計(jì)算結(jié)果見表4-1 (S用于強(qiáng)度計(jì)算，S用于撓度計(jì)算)第五章 框支承玻璃幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算本工程主樓八個(gè)面框支承玻璃幕墻風(fēng)格一致，故可取最不利的典型單元驗(yàn)算。綜合比較，取119軸立面進(jìn)行驗(yàn)算，荷載位置取大面位置荷載組合

15、效應(yīng)值?？蛑С胁Ａ粔Σ捎?mm厚單片鋼化玻璃，本章分別驗(yàn)算玻璃面板強(qiáng)度和撓度、結(jié)構(gòu)硅酮膠寬度和厚度及立柱、橫梁的強(qiáng)度和撓度。5.1 玻璃面板強(qiáng)度和撓度驗(yàn)算5.1.1 強(qiáng)度和撓度計(jì)算公式單片玻璃在垂直于玻璃幕墻平面的風(fēng)荷載和地震力作用下，玻璃截面最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： ； 或 式中： 、分別為垂直玻璃幕墻平面的風(fēng)荷載或地震作用下，玻璃的最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（ N/mm2 ）；、分別為垂直玻璃幕墻平面的風(fēng)荷載或地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（ N/mm2 ）； 玻璃短邊長(zhǎng)（mm）； 玻璃的厚度（mm）； 彎曲系數(shù)，可由短邊與長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)之比按表5-1選用；參數(shù)；折減系數(shù)，可由參數(shù)按表5-2采用；E玻璃彈性模量，取0.

16、72×105 N/mm2。 四邊支承玻璃板的的彎曲系數(shù) 表 51a/b0.000.250.330.400.500.550.600.650.12500.12300.11800.11150.10000.09340.08680.0804a/b0.700.750.800.850.900.951.000.07420.06830.06280.05760.05280.04830.0442折減系數(shù) 表 525.010.020.040.060.080.0100.01.000.960.920.840.780.730.68120.0150.0200.0250.0300.0350.0400.00.650.6

17、10.570.540.520.510.50單片玻璃的跨中撓度按下式計(jì)算：=0.95式中 在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下?lián)隙茸畲笾担╩m）；玻璃的剛度（N·mm）；玻璃的短邊邊長(zhǎng)（mm）；風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）；板的撓度系數(shù)，按表5-3采用；折減系數(shù)，可按表5-2采用；玻璃彈性模量，取0.72×105 N/mm2；玻璃的厚度（mm）；泊松比，取0.2四邊支承板的撓度系數(shù) 表5-3a/b0.000.200.250.330.500.013020.012970.012820.012230.01013a/b0.550.600.650.700.750.009400.008670.007960

18、.007270.00663a/b0.800.850.900.951.000.006030.005470.004960.004490.00406 取119軸立面最不利的十九層最大分格為1280×2200mm的玻璃板塊進(jìn)行驗(yàn)算，若該最不利板塊能滿足要求，則其余大面玻璃板塊均能滿足要求。玻璃選用8mm厚單片鋼化玻璃 取建筑標(biāo)高87.20米處大面風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：標(biāo)準(zhǔn)值： =2.92 kN/m2 短邊：a=1280mm長(zhǎng)邊：b=2200mm由短長(zhǎng)邊比a/b=0.58，查得彎曲系數(shù)=0.08944，撓度系數(shù)=0.008962（1） 在垂直于玻璃平面的風(fēng)荷載和地震力標(biāo)準(zhǔn)值作用下，單片玻璃驗(yàn)算（按四邊

19、簡(jiǎn)支板計(jì)算）：該片玻璃所承受風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：= 2.92kN/m2=26.6 ， 查表5-2得：=0.8936風(fēng)荷載作用下玻璃截面最大應(yīng)力計(jì)算：=35.8 N/mm2地震作用下玻璃截面最大應(yīng)力計(jì)算：=2.05 N/mm2玻璃截面最大應(yīng)力組合：=1.4×35.81.3×0.5×2.05=51.584.0 N/mm2 （安全）(其中，84.0 N/mm2為8mm厚單片鋼化玻璃大面強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)（2）撓度驗(yàn)算：玻璃剛度： =3.20×106 N·mm玻璃撓度： =19.6mm 1280/60=21.3 mm （滿足要求）5.2 玻璃結(jié)構(gòu)硅酮密封膠寬度及

20、厚度計(jì)算: 結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)力由所受的短期或長(zhǎng)期荷載和作用計(jì)算，并應(yīng)分別符合下列條 件： 或 或 式中： 、 短期荷載或作用在結(jié)構(gòu)硅酮密封膠中產(chǎn)生的拉應(yīng)力或 剪應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)； 、 長(zhǎng)期荷載或作用在結(jié)構(gòu)硅酮密封膠中產(chǎn)生的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)； 結(jié)構(gòu)硅酮密封膠短期強(qiáng)度允許值，按 0.20 N/mm2采用； 結(jié)構(gòu)硅酮密封膠長(zhǎng)期強(qiáng)度允許值，按0.01 N/mm2采用。 玻璃與鋁合金框粘結(jié)的結(jié)構(gòu)硅酮密封膠寬度計(jì)算：取119軸立面最不利的十九層分格為1280×2200mm的玻璃板塊進(jìn)行計(jì)算。(1) 在風(fēng)荷載和水平地震作用下，結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的粘結(jié)寬度Cs按下式計(jì)算： 式中： C

21、s1 結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的粘結(jié)寬度（mm）； K 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (kN/m2)； 玻璃短邊長(zhǎng)度 （mm）； f1 膠的短期強(qiáng)度允許值，取f1 = 0.20 ( N/mm2)。取建筑標(biāo)高77.700米處大面風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： =2.92 kN/m2 = =9.7 mm (2) 在玻璃自重作用下，結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的粘結(jié)寬度Cs按下式計(jì)算： 式中： Cs2 結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的粘結(jié)寬度（mm）； q玻璃單位面積重量標(biāo)準(zhǔn)值， 25.6×0.008=0.2048kN/m ； 玻璃的短邊和長(zhǎng)邊長(zhǎng)度（mm）； f2 膠的長(zhǎng)期強(qiáng)度允許值，取f2=0.01 N/mm2。 =8.3 mm 綜上，結(jié)構(gòu)硅酮密封膠粘結(jié)寬度

22、取10 mm。 結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的粘結(jié)厚度按下式計(jì)算hg 式中： ts 結(jié)構(gòu)硅酮膠的粘結(jié)厚度 (mm) s幕墻玻璃的相對(duì)與鋁合金框的相對(duì)位移量 (mm) 結(jié)構(gòu)硅酮膠的變位承受能力（%） 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下主體結(jié)構(gòu)的樓層彈性層間位移角限值 hg 玻璃面板高度（mm） hg 22002.75 mm取=25% = 3.7 mm 故結(jié)構(gòu)膠厚度取6mm滿足要求。 玻璃與鋁合金框粘結(jié)的結(jié)構(gòu)硅酮密封膠規(guī)格為10×6mm。 5.3 幕墻立柱計(jì)算：幕墻立柱均按懸掛在主體結(jié)構(gòu)上的拉彎構(gòu)件設(shè)計(jì)，立柱處于拉彎狀態(tài)，不驗(yàn)算其穩(wěn)定性，僅計(jì)算其截面承載力和撓度。立柱與主體結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)按鉸結(jié)計(jì)算，立柱在分段處采用鋁芯

23、套連接，設(shè)置伸縮縫，以保證能上下伸縮以適應(yīng)溫差變形。 計(jì)算公式： 幕墻立柱截面承載力按下式計(jì)算： < f 簡(jiǎn)支梁按下式計(jì)算： 雙跨連續(xù)梁按下式計(jì)算： 式中： N 垂直荷載和作用效應(yīng)組合（N）； M 在水平荷載組合值作用下立柱彎矩設(shè)計(jì)值（N·mm）； 立柱凈截面面積 （mm2）； 在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩（mm3）； 塑性發(fā)展系數(shù)， 取1.05 ； 彎矩系數(shù)，由a / h查表5-4求得； 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鋁型材取85.5N/mm2，鋼型材取215N/mm2 。.2 撓度計(jì)算：幕墻立柱在水平荷載和作用效應(yīng)組合條件下的撓度按下式計(jì)算： 雙跨連續(xù)梁的彎矩和撓度系數(shù)表 表5-4序號(hào)中支座

24、最大彎矩M(×qkh2)長(zhǎng)跨最大撓度0(×10-3)10.10-0.091253.797320.15-0.077183.205630.20-0.065002.653940.25-0.054692.094650.30-0.046251.634860.35-0.039691.244370.40-0.035000.875880.45-0.032180.564590.50-0.031250.3128=a/h a-短跨跨度 h-雙跨連梁總長(zhǎng)度 按簡(jiǎn)支梁計(jì)算： 按雙跨連續(xù)梁計(jì)算： 式中： 撓度允許值，鋁型材取取，鋼型材取取； 水平組合荷載的標(biāo)準(zhǔn)值； 撓度系數(shù)，由a / h查表5-4求得

25、； 層高（mm）； E彈性模量，鋁型材取0.70×105N/mm2，鋼型材取2.06×105N/mm2 ； 幕墻立柱截面對(duì)x軸(垂直于作用力方向)的慣性矩。.3 局部抗壓計(jì)算：式中： 局部抗壓設(shè)計(jì)值。 圖5-1 簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖5-2 雙跨連續(xù)梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 玻璃幕墻立柱驗(yàn)算： 本工程主樓八個(gè)面框支承玻璃幕墻風(fēng)格一致，故可取最不利的典型單元驗(yàn)算。綜合比較，取119軸立面立柱進(jìn)行驗(yàn)算。.1 四十七層（層高3800mm）玻璃幕墻立柱驗(yàn)算： 取十六層頂標(biāo)高68.200m位置大面荷載及作用組合值，立柱按雙跨連續(xù)梁驗(yàn)算：設(shè)計(jì)值： =3.97 kN/m2 (用于強(qiáng)度驗(yàn)算) 標(biāo)準(zhǔn)值： =2

26、.84 kN/m2 (用于撓度驗(yàn)算) （1）內(nèi)力計(jì)算： 立柱受荷寬度：左邊b左=1280mm ，右邊b右=700mm b=(1280+700)/2=990mm 立柱高度： a=600mm(支座間距)； h= 3800mm 軸向拉力： N=0.6bh=0.6×0.99×3.80=2.26 kN 線荷載： q = S·b =3.97×0.99=3.93 kN/m q= S·b =2.84×0.99=2.81 kN/m 由 = 0.16，查表得 m=0.07910，=3.11849最大彎矩：0.07910×3.93×3.

27、802=4.47 kN·m由結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求得支座反力： R上x =-6.20 kN R上y =2.26 kN R中x =16.08 kN R中y =0 R下x =4.79 kN R下y =0選用大明M120-3鋁主梁(120×75×3)，截面特性： 面積: A= 1420.5 mm2 慣性矩： x = 3.172×106 mm4 y = 1.195×106 mm4 截面抵抗矩： x =5.255×104 mm3 y =3.187×104 mm3 （2） 強(qiáng)度驗(yàn)算： + =82.6 N/mm2 < f=85.5N/mm2

28、(滿足要求)（3）撓度驗(yàn)算： =8.3 mm < = 17.8 mm（滿足要求）（4）局部承壓驗(yàn)算： 孔壁的最大作用力Nmax16.08 kN （中間支座反力）由兩個(gè)M12不銹鋼螺栓的4個(gè)螺栓孔來(lái)共同承受，鋁主梁的壁厚為3mm滿足局部承壓要求。.2 十八十九層玻璃幕墻立柱驗(yàn)算： 取最不利的十九層頂標(biāo)高77.700m位置大面荷載及作用組合值，立柱按雙跨連續(xù)梁驗(yàn)算：設(shè)計(jì)值： = 4.10 kN/m2 (用于強(qiáng)度驗(yàn)算) 標(biāo)準(zhǔn)值： = 2.93 kN/m2 (用于撓度驗(yàn)算)（1）內(nèi)力計(jì)算： 立柱受荷寬度：左邊b左=1280mm ，右邊b右=700mm b=(1280+700)/2=990mm 立

29、柱高度： a=1200mm(支座間距)； h= 5000mm 軸向拉力： N=0.6bh=0.6×0.99×5.0=2.97 kN 線荷載： q = S·b =4.10×0.99=4.07 kN/m q= S·b =2.93×0.99=2.90 kN/m 由 = 0.24，查表得 m=0.05675，f=2.20646最大彎矩：0.05675×4.07×5.02=5.76 kN·m由結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求得： R上x =-2.32 kN R上y =2.97 kN R中x =16.19kN R中y =0 R下x =

30、6.34 kN R下y =0選用大明M150-3鋁主梁(150×75×3)，截面特性： 面積: A= 1669 mm2 慣性矩： x = 5.694×106 mm4 y = 1.455×106 mm4 截面抵抗矩： x =7.552×104 mm3 y =3.880×104 mm3 （2） 強(qiáng)度驗(yàn)算： + =78.1 N/mm2 < f=85.5N/mm2(滿足要求)（3）撓度驗(yàn)算： =10.0 mm < = 21.1 mm（滿足要求）（4）局部承壓驗(yàn)算： 孔壁的最大作用力Nmax16.19 kN （中間支座反力）由兩個(gè)M

31、12不銹鋼螺栓的4個(gè)螺栓孔來(lái)共同承受，鋁主梁的壁厚為3mm滿足局部承壓要求。.3 角碼與立柱連接螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算：對(duì)比.1條的計(jì)算結(jié)果，知條計(jì)算的立柱受力最不利，取該立柱受力最大的中間支座，該支座僅受水平荷載作用，螺栓處于受剪狀態(tài)。選用2個(gè)M12不銹鋼螺栓(A2-70) 螺栓承受的最大剪力： Vmax=16.19 kN單個(gè)M12螺栓應(yīng)力截面積：A0=84.3 mm2 = =47.9 N/mm2 < f=245 N/mm2 故2個(gè)M12不銹鋼螺栓滿足設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求。.4 連接鋼角碼驗(yàn)算：對(duì)比.1條的計(jì)算結(jié)果，知條計(jì)算的立柱受力最不利，取該立柱受力最大的中間支座，該支座僅受水平荷載作用：R=16

32、.19 kN，采用雙鋼角碼固定，按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算a. 平面外長(zhǎng)厚比計(jì)算：L=120mm t=6mm h=90mm ， b. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算：查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附錄三，3號(hào)鋼b類軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)=0.755， =19.9 N/mm2 < 215 N/mm2 .5 角碼與預(yù)埋件連接焊縫驗(yàn)算：對(duì)比.1條的計(jì)算結(jié)果，知條計(jì)算的立柱受力最不利，取該立柱受力最大的中間支座，該支座僅受水平荷載作用：N=16.19 kN。取直角焊縫最小焊腳高度hf =5mm，最小所需的焊縫長(zhǎng)度為： 29.4 mm故實(shí)際施工時(shí)，角碼與預(yù)埋件連接焊縫長(zhǎng)度大于30mm即可滿足要求。.6 預(yù)埋件驗(yàn)算：采用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)埋件，滿足預(yù)埋件

33、設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求，在這里只驗(yàn)算預(yù)埋件錨筋的面積。預(yù)埋件在水平荷載作用下，其錨筋的面積應(yīng)同時(shí)滿足下列兩各公式：式中：錨筋直徑d =10mm ； 錨板厚度t =8mm； 外層錨筋中心線的距離z = 40 mm。 鋼筋層數(shù)影響系數(shù) =1.0(兩層)； 錨板彎曲變形折減系數(shù) = 0.6+0.25×8÷10=0.8； 錨筋受剪承載力系數(shù) = = 0.913>0.7； 取av=0.7 fc =15N/mm2 (C30混凝土軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)； fy =210N/mm2 (I級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)；對(duì)比.1條的計(jì)算結(jié)果，知條計(jì)算的立柱受力最不利，取該立柱受力最大的中間支座，該支座僅

34、受水平荷載作用：N=16.19 kN。N=16.19 kN，V=0附加彎距M= V·e=0預(yù)埋件錨筋410 AS=314mm2 120.5 mm2 ，滿足要求。 綜上，四十七層玻璃幕墻立柱選用M120-3鋁型材； 十八十九層玻璃幕墻立柱選用M150-3鋁型材。5.4 幕墻橫梁計(jì)算：計(jì)算公式：（1） 幕墻橫梁截面承載力應(yīng)滿足： < f 圖 5-2 橫梁示意圖 圖5-3 橫梁計(jì)算示意圖 (以水平方向受三角形荷載為例) 式中：、橫梁截面繞x軸（幕墻平面內(nèi)方向）和繞y軸（幕墻平面外方向）的彎矩設(shè)計(jì)值； 、橫梁截面繞x軸（幕墻平面內(nèi)方向）和繞y軸（幕墻平面外方向）的截面抵抗矩； 塑性發(fā)展

35、系數(shù)，取1.05； 材料彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2） 橫梁截面繞x軸（垂直荷載作用下）彎矩設(shè)計(jì)值：橫梁截面繞y軸（水平荷載作用下）彎矩設(shè)計(jì)值： 梯形荷載（）： 或(偏于安全) 三角形荷載（）： 幕墻橫梁撓度應(yīng)滿足下式：（2）幕墻橫梁在水平荷載及作用效應(yīng)組合下的撓度按下式計(jì)算： 梯形荷載： 或 (偏于安全) 三角形荷載： （3）幕墻橫梁在垂直荷載（均布荷載）及作用效應(yīng)組合下的撓度按下式計(jì)算： 式中： ux 、uy 為橫梁繞x軸，y軸方向的最大撓度； qx、qyi 為各分項(xiàng)系數(shù)取1.0時(shí)荷載及作用效應(yīng)組合；l0 幕墻橫梁的計(jì)算跨度；幕墻橫梁驗(yàn)算：本工程主樓八個(gè)面框支承玻璃幕墻風(fēng)格一致，故可取最不利

36、的典型單元驗(yàn)算。綜合比較，取119軸立面橫梁進(jìn)行驗(yàn)算。.1 取119軸立面最不利的頂部位置橫梁，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算：（1） 內(nèi)力計(jì)算：取87.200m標(biāo)高位置大面荷載及作用組合值：設(shè)計(jì)值： =4.21 kN/m2 (用于強(qiáng)度驗(yàn)算) 標(biāo)準(zhǔn)值： = 3.02 kN/m2 (用于撓度驗(yàn)算)計(jì)算跨度： L=1280 mm板塊高度： h=1800 mm h=1700 mm自重產(chǎn)生的豎直線荷載： qx =1.2×0.5×（1.8/2+1.7/2）=1.05 kN/m qx= 0.5×（1.8/2+1.7/2）=0.875 kN/m水平線荷載： qY上 =4.21×0.64

37、=2.69 kN/m (三角形荷載) qY上=3.02×0.64=1.93 kN/m (三角形荷載)qy下 =4.21×0.64=2.69 kN/m (三角形荷載) qY下=3.02×0.64=1.93 kN/m (三角形荷載)豎直線荷載產(chǎn)生的彎矩： Mx =qxL2= ×1.05×1.282 =0.22 kN·m水平線荷載產(chǎn)生的彎矩：My上 =qy上L2=×2.69×1.282=0.28 kN·mMy下 =qy下L2=×2.69×1.282=0.28 kN·mMy = My

38、上 + My下 =0.28+0.28=0.56 kN·m支座反力： R左x0.67 kN R左y1.73 kN R右x=0.67 kN R右y1.73 kN 選用大明M140-4鋁橫梁，其截面特性： 面積: A=765 mm2 慣性矩： x = 0.56×106 mm4 y = 0.29×106 mm4 截面抵抗矩： x =1.53×104 mm3 y =1.16×104 mm3 （2）強(qiáng)度驗(yàn)算：=+=59.7 N/mm2 < f=85.5 N/mm2 (滿足要求)（3）撓度驗(yàn)算： x=0.8 mmy上 =2.2 mmy下 =2.2 mm

39、y =y上+y下 =2.2+2.2=4.4 mm=4.5 mm < =7.1 mm （滿足要求）（4）幕墻橫梁固定角塊及固定其M6螺栓的驗(yàn)算：橫梁角塊選用4mm厚鋁質(zhì)角塊，2支M6不銹鋼螺栓與立柱連接，每個(gè)支座處承受最大剪力為（考慮自重、風(fēng)荷載和地震作用的效應(yīng)組合）VMAX=0.93 kN 橫梁固定角塊局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算： = =12.2 N/mm2 120.0 N/mm2滿足局部承壓要求。 M6不銹鋼螺栓（A2-70）強(qiáng)度驗(yàn)算：V= =46.2 N/mm2 245 N/mm2故每個(gè)支座兩支M6不銹鋼螺栓滿足強(qiáng)度要求。 綜上，玻璃幕墻橫梁選用M140-4鋁型材能滿足要求。第六章 鋁板幕墻結(jié)

40、構(gòu)計(jì)算本工程主樓八個(gè)面鋁板幕墻風(fēng)格一致，故可取最不利的典型單元驗(yàn)算。綜合比較，取1/1111軸立面進(jìn)行驗(yàn)算，荷載位置取大面位置荷載組合效應(yīng)值。鋁板幕墻采用3mm厚單層鋁板（3003系列），鋁板背后按長(zhǎng)寬尺寸分別布置一道或多道加強(qiáng)肋骨，肋骨間距不大于700mm。本章分別驗(yàn)算鋁板面板、立柱及橫梁的強(qiáng)度和撓度。6.1 鋁板面板強(qiáng)度和撓度驗(yàn)算：6.1.1 鋁板在風(fēng)荷載和地震作用下的最大彎曲應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： <f （61）式中 ： 風(fēng)荷載及垂直于板面方向的地震作用產(chǎn)生的板中最大彎曲應(yīng)力設(shè)計(jì)值（N/mm2）； 風(fēng)荷載和地震作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值（N/mm2）；鋁板區(qū)格的邊長(zhǎng)(mm)； 板的彎矩系數(shù)

41、，按表6-1取值； 鋁板的厚度（mm）； 應(yīng)力折減系數(shù)，按式（62）計(jì)算查表6-2取值。 板的最大彎矩系數(shù)m 表6-1三邊固定， 簡(jiǎn)支三邊簡(jiǎn)支，固定鄰邊簡(jiǎn)支，鄰邊固定0.50-0.0836-0.1212-0.11790.55-0.0827-0.1187-0.11400.60-0.0814-0.1158-0.10950.65-0.0796 -0.1124-0.10450.70-0.0774-0.1087-0.09920.75-0.0750-0.1048-0.09380.80-0.0722-0.1007-0.08830.85-0.0693-0.0965-0.08290.90-0.0663-0.09

42、22-0.07760.95-0.0631-0.0880-0.07261.00-0.0600-0.0839-0.0677注：1、系數(shù)前負(fù)號(hào)，表示最大彎矩在固定邊； 2、取 應(yīng)力折減系數(shù)，按下式計(jì)算查表6-2： （62）式中： 風(fēng)荷載及地震作用效應(yīng)組合標(biāo)準(zhǔn)值； 鋁板區(qū)格較小的邊長(zhǎng)（mm）； 鋁板厚度（mm）； 鋁板的彈性模量，取0.7×105N/mm2。 應(yīng)力撓度折減系數(shù) 表6-251020406080100 1.000.950.900.810.740.690.641201502002503003504000.610.540.500.460.430.410.406.1.2 鋁板面板驗(yàn)算：

43、取1/1111軸立面頂部標(biāo)高87.200m位置分格為1315×5000mm 板塊驗(yàn)算，沿長(zhǎng)度方向設(shè)7道加強(qiáng)肋，沿寬度方向設(shè)1道加強(qiáng)肋 ，鋁板長(zhǎng)度方向被分成625×8的區(qū)格，寬度方向被分成657.5×2的區(qū)格。.1 面板強(qiáng)度驗(yàn)算: 取頂部標(biāo)高87.200m位置大面荷載及作用組合值：設(shè)計(jì)值： S=4.21 kN/m2標(biāo)準(zhǔn)值： S=3.02 kN/m2lxD=625，lyD=657.5（鄰邊簡(jiǎn)支，鄰邊固定）lxE=625，lyE=657.5（三邊固定，一邊簡(jiǎn)支）lxD/ lyD=0.95，lxE/ lyE=0.95，查表6-1得D板固端最大彎矩mD=-0.0726查表6-1得E板固端最大彎矩mE=-0.0631因D半板和E板區(qū)格固定方式不同,故需對(duì)D板和E板的彎矩系數(shù)進(jìn)行平衡m=-(0.0726+0.0631)/2=-0.06785=81， 查表得=0.69=0.69×=51.3 N/mm2 81.0 N/mm2 （滿足要求） .2 面板撓度驗(yàn)算：剛度系數(shù)： Bc =1.77&