幕墻橫豎框的手算計算方法

*《幕墻橫豎框的手算計算方法》

*二、幕墻所受的力及傳遞形式三、荷載的計算方法四、荷載組合方法五、計算公式及結果校核六、總結七、計算實例一、概述*一、概述

在我們的日常工作中，使用《遠大幕墻計算書》（以下簡稱《計算書》）來進行幕墻設計是很方便的，所以我們每個人都應該熟練掌握《計算書》的使用方法。但是，僅僅會使用《計算書》還是不夠的，我們還要掌握幕墻中荷載的取值、受力方式、計算公式以及校核標準。如果這些東西我們掌握了，一方面提高了我們的工作效率，另一方面也體現了我們的能力?；谏厦娴目紤]就引出了我今天要講的內容-----《幕墻橫豎框的手算計算方法》*二、幕墻所受的力及傳遞形式

（一）幕墻所受的力：通常我們所接觸的幕墻主要承受以下荷載：①維護面材及支撐龍骨的重力荷載（豎直向下）；②垂直于幕墻表面的風荷載；③垂直于幕墻表面的水平地震作用；④平行于幕墻表面的地震作用。注：一般來講，當在兩豎框間設有橫框，并且豎框的跨度不是很大時，我們認為上面的第④項荷載不予考慮。*

（二）幕墻中荷載的傳遞形式面板自重兩點集中力明框幕墻幕墻橫框幕墻橫框均布荷載轉為豎框軸力埋件通過轉接件以彎矩和剪力形式傳遞主體結構（2）垂直于幕墻表面的荷載（風+地震）風+地震維護面材三角形荷載如圖橫框梯形荷載豎框橫框以集中力形式傳給豎框豎框通過轉接件以拉力形式埋件主體結構（1）豎直荷載（面板及框的自重）*三、荷載的計算方法假設北京某地區(qū)：幕墻的分格寬為B（m），層間高度為L（m），玻璃的最大分格高為L0（m），并且L>B，玻璃的總厚度為t（mm），危險標高為Z（m），C類地區(qū)，體型系數取1.2。（1）橫框所受荷載標準值的計算（2）豎框所受荷載標準值的計算*（1）橫框所受荷載標準值的計算1.重力荷載標準值計算（SGK）qhgk＝（t/1000×2560×10×1.1）×L0/1000---單位為N/mm2.風荷載標準值計算（SWK）qhwk＝WK×B/1000(WK的算法這里不作說明)---單位為N/mm3.水平地震作用標準值計算（SEK）qhek＝（t/1000×2560×10×1.1）×0.8×B/1000注意如圖---單位為N/mm*（2）豎框所受荷載標準值的計算1.重力荷載標準值計算（SGK）qsgk＝（t/1000×2560×10×1.1）×B/1000---單位為N/mm2.風荷載標準值計算（SWK）qswk＝WK×B/1000(WK的算法這里不作說明)---單位為N/mm3.水平地震作用標準值計算（SEK）qsek＝（t/1000×2560×10×1.1）×0.8×B/1000---單位為N/mm*四、荷載組合方法一般來講，當我們驗算橫豎框時，只采用兩種組合即可：①承載能力極限狀態(tài)下荷載組合（我們常說的強度組合）②正常使用極限狀態(tài)下荷載組合（我們常說的撓度組合）下面分別介紹這兩種組合：*（1）承載能力極限狀態(tài)下荷載組合上式中：風荷載標準值；地震作用標準值；風荷載的組合值系數，取1.0；地震荷載組合值系數，玻璃幕墻取0.5，金屬與石材幕墻取0.6重力荷載標準值；重力荷載分項系數，取1.2；風荷載分項系數，取1.4；地震作用分項系數取1.3；注意：上式給出的是矢量組合，實際上SGK,SWK和SEK*（2）正常使用極限狀態(tài)下荷載組合風荷載的組合值系數，取1.0；重力荷載分項系數，取1.0；風荷載分項系數，取1.0；地震作用分項系數，玻璃幕墻取0，金屬與石材幕墻取1.0；注意：上式給出的是矢量組合，實際上SGK,SWK和SEK上式中：地震荷載組合值系數，玻璃幕墻取0，金屬與石材幕墻取0.6。*五、計算公式及結果校核本文給出的計算公式為單跨簡支梁計算公式，雙跨梁和連續(xù)梁的計算相對比較復雜，一般需要借助計算機來完成。（一）承載能力極限狀態(tài)下計算公式（強度計算）（1）豎框強度計算公式（吊掛式）(5-1)*豎框所受重力荷載設計值（N）；豎框材料的橫截面面積（mm2）；豎框在風+地震荷載設計值作用下產生的彎矩（N*mm）；具體算法在下節(jié)的計算實例中詳細講解。豎框在強軸方向上的截面抵抗矩（mm3）；豎框在強軸方向上的截面塑性發(fā)展系數，取1.05；豎框材料的抗彎強度設計值（N/mm2）。具體見《玻璃幕墻工程技術規(guī)范（JGJ102-2003）》表5.2.2和5.2.3表上式中：*(5.2)重力荷載設計值在橫框上產生的彎矩（N*mm）；風+地震荷載設計值在橫框上產生的彎矩（N*mm）；在抵抗風+地震荷載方向上的截面抵抗矩（mm3）；截面塑性發(fā)展系數，取1.05；橫框材料的抗彎強度設計值（N/mm2）。上式中：（2）橫框強度計算公式

在抵抗重力荷載方向上的截面抵抗矩（mm3）；截面塑性發(fā)展系數，取1.05；**（二）正常使用極限狀態(tài)下計算公式（撓度計算）

（1）豎框撓度計算公式（吊掛式）垂直于幕墻表面作用的荷載標準值（N/mm）；對于玻璃幕墻僅為風荷載，對于金屬與石材幕墻為風+0.5地震荷載。(5.3)豎框的跨度（mm）；豎框材料的彈性模量（N/mm2）；鋁合金取0.7×10^5,鋼型材取2.06×10^5；豎框繞強軸方向的慣性矩（mm4）；豎框的撓度許用設計值。玻璃幕墻依據JGJ102中6.3.10，金屬與石材幕墻依據JGJ133中5.7.10。表*（2）橫框撓度計算公式1.自重荷載標準值下橫框撓度計算公式a.自重荷載標準值（均布荷載）作用下橫框撓度計算公式(5.4)b.自重荷載標準值（集中荷載）下橫框撓度計算公式(5.5)*2.風荷載（或風+地震荷載）載標準值作用下橫框撓度計算公式橫框在抵抗風荷載方向上的慣性矩（mm4）；橫框撓度許用設計值。玻璃幕墻依據JGJ102中6.2.7，金屬與石材幕墻依據JGJ133中5.6.5。表垂直于橫框表面作用的荷載標準值（N/mm）；對于玻璃幕墻僅為風荷載，對于金屬與石材幕墻為風+0.5地震荷載。橫框所受的風荷載（或風+地震荷載），按照三角形荷載分布，撓度計算公式如下：(5.6)*玻璃幕墻豎框撓度設計值（玻璃幕墻工程技術規(guī)范JGJ102-2003）金屬與石材幕墻豎框撓度設計值（金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范JGJ133-2001）*玻璃幕墻橫框撓度設計值（玻璃幕墻工程技術規(guī)范JGJ102-2003）金屬與石材幕墻橫框撓度設計值（金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范JGJ133-2001）*地震荷載5.0×0.16＝0.8*六、總結

綜上所述，我們已經把《幕墻橫豎框的手算計算方法》介紹完了，讓我們再回憶一下幕墻橫豎框設計的步驟：確定幕墻的類型是玻璃幕墻還是金屬與石材幕墻第一步確定面材的厚度第二步確定豎框支座單跨梁、雙跨梁還是等跨鉸接梁第三步確定分格尺寸第四步強度與撓度計算用相應的規(guī)范校核第五步第六步優(yōu)化，使材料利用率最高第七步*七、計算實例

北京某工程，層間高為L＝3.3米，風格寬度B＝1.2米。面材為6+12A+6mm的中空鋼化玻璃。危險點標高為He＝100米，C類，50年一遇。玻璃采用兩墊塊作用到橫框上，墊塊到橫框邊緣的距離為B/4。橫豎框選用6063-T5鋁合金型材。試驗算圖中給出的橫豎框是否合理？*（1）豎框計算：步驟一：荷載標準值的計算：①重力荷載標準值的計算：＝0.012×2560×10×1.1×1.2＝406N/m＝0.406N/mm②風荷載標準值的計算：＝1.468×1.2＝1.7616N/mm③水平地震標準值的計算：＝0.406×0.8＝0.325N/mm步驟二：荷載組合：承載能力極限狀態(tài)組合（強度組合）：＝1.2×0.406＝0.4872N/mm＝1.4×1.0×1.7616+1.3×0.5×0.325＝2.68N/mm正常使用極限狀態(tài)組合（撓度組合）：＝1.0×0.406＝0.406N/mm＝1.0×1.0×1.7616＝1.7616N/mm

0.8的解釋*步驟三：強度計算及校核：步驟四：撓度計算及校核：＝1/8×2.68×3300^2＝3648150N*mm＝0.4872×3300＝1608N＝1608/1082.86+3648150/（1.05×27.4×10^3）＝126.8N/mm2<[σ]＝140N/mm2。強度滿足要求！＝5×1.7616×3300^4/(384×70000×215.96×10^4)＝17.99<[f]＝3300/180＝18.3mm撓度滿足要求！步驟五：信息反饋：從步驟四及步驟五的結果可知，豎框材料的利用率比較高，因此斷面無需調整！設計比較合理！*（2）橫框計算：步驟一：荷載標準值的計算：①重力荷載標準值的計算：＝0.012×2560×10×1.1×2.3＝777N/m＝0.777N/mm②風荷載標準值的計算：(三角形荷載分布)③水平地震標準值的計算:(三角形荷載分布)步驟二：荷載組合：承載能力極限狀態(tài)組合（強度組合）：＝1.4×1.0×1.7616+1.3×0.5×0.325＝2.68N/mm正常使用極限狀態(tài)組合（撓度組合）：＝1.0×466＝466N

0.8的解釋0.777×1200/2＝466N如圖＝0.012×2560×10×1.1×1.2×0.8＝0.325N/mm＝466×1.2＝560N＝1.0×1.0×1.7616＝1.7616N/mm＝1.468×1.2＝1.7616N/mm*步驟三：強度計算及校核:步驟四：撓度計算及校核：＝560×1200/4＝168000N*mm＝2.68×3300^2/12＝2432100N*mm＝168000/(1.05×15.31×10^3)+2432100/(1.05×19.98×10^3)＝126.4N/mm2<[σ]＝140N/mm2。強度滿足要求?。?.7616×1200^4/(120×70000×112.63×10^4)＝0.39