幕墻計算與支撐鋼結構設計

培訓教材幕墻計算及幕墻支撐鋼結構的設計PAGE第X章幕墻計算及幕墻墻后支撐鋼鋼結構的設設計目錄：第一節(jié)、幕墻計計計算一、荷載作用二、荷載作用效效效應組合合三、材料的力學學學性能四、面材的計算算算五、立柱及橫梁梁梁的計算算六、連接節(jié)點的的的計算第二節(jié)、幕墻后后后支撐鋼鋼結構構設計一、幕墻后支撐撐撐鋼結構構體系系分類二、常用鋼材的的的分類及及其力力學性能能三、幕墻支撐鋼鋼鋼結構的的計算算四、焊接節(jié)點的的的設計五、高強度螺栓栓栓連接節(jié)節(jié)點的的設計與與計算算六、普通螺栓連連連接節(jié)點點的設設計與計計算七、柱腳節(jié)點連連連接的設設計與與計算第六章幕墻計計計算及幕幕墻后后支撐鋼鋼結構構的設計計第一節(jié)、幕墻計計計算一、荷載作用1、幕墻所承受受受荷載的分分類類幕墻所承受的荷荷荷載隨時時間的的變異分分類可可分為下下列三三類：永久荷載，例如如如結構的的自重重、靜水水壓力力、預應應力等等可變荷載，例如如如風荷載載、屋屋面活荷荷載、雪雪荷載等等、施施工及檢檢修荷荷載偶然荷載，地震震震作用、爆爆炸炸力、撞撞擊力力等2、風荷載標準準準值的計算算：：式中：—風荷載標標準準值（N/mmm2）；—陣風系數(shù)?！L荷載體形系系系數(shù)?！L壓高度變化化化系數(shù)?！撅L壓?；撅L壓壓壓是根據(jù)全全國國各氣象象臺歷歷年來的的最大大風速記記錄，按按基本風風壓的的標準要要求，將將不同風風儀高高度和時時次時時距的年年最大大風速，統(tǒng)統(tǒng)一一換算為為離地地10m高，自記10miin平均年最最大大風速（m/s）。然后后根根據(jù)貝努努利公公式確定基基本本風壓。在在《建建筑結構構荷載載規(guī)范》附附錄錄D中給出了了全全國各個個地區(qū)區(qū)的經過過換算算的基本本風壓壓。在幕幕墻結結構的設設計中中如果無無特殊殊要求，基基本本風壓取50年一遇。風壓高度度度變化系系數(shù)主主要考慮慮的是是風壓隨隨著建建筑物高高度變變化的變變化。其其主要決決定兩兩個因素素，一一個是建建筑物物的高度度；另另外一個個就是是地面粗粗糙度度類別，目目前前《建筑筑結構構荷載規(guī)規(guī)范》考考慮了四四類地地面類別別：—A類指近海海海面面和海島、海海岸、湖岸及及沙漠地區(qū)；；—B類指田野、鄉(xiāng)鄉(xiāng)鄉(xiāng)村、叢林林、丘丘陵以及及房屋屋比較稀稀疏的的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和和城市市郊區(qū)；；—C類指有密集集建建筑群的城城城市市區(qū)區(qū)；—D類指有密集集建建筑群而且且且房屋較較高的的城市市市區(qū)；；風荷載體體體形系數(shù)數(shù)是指指風作用用在建建筑物表表面上上所引起起的實實際壓力力或吸吸力與來來流風風的速度度壓的的比值。對對于于墻面幕幕墻的的體形系系數(shù)，正正壓按照照《建建筑結構構荷載載規(guī)范》表表7.3..1取；而負負壓壓，對墻墻面取取-1.2，墻角取-2.0。墻角邊邊指指房屋寬寬度的的0.1或房屋平平均均高度的0.4，取其小小者者，但不不小于于1.5m。陣風系數(shù)數(shù)數(shù)是考慮由由于于風的脈脈動引引起局部部風壓壓瞬時增增大，同同樣與高高度及及地面粗粗糙度度類別有有關。它它區(qū)別于于高層層建筑的的風振振系數(shù)。對于表面面面形狀復復雜的的幕墻結結構或或者有風風洞實實驗資料料的工工程，應應該按按照實驗驗資料料進行計計算。3、地震作用：：：幕墻的地地地震計算算主要要方法為為簡化化的等效效靜力力方法，這這種種方法等等同于于《建筑筑結構構抗震設設計規(guī)規(guī)范》中中的底底部剪力力法。但但是對于于某些些特殊的的幕墻墻，如單單索幕幕墻等僅僅僅用用等效的的靜力力方法不不足以以準確分分析幕幕墻在地地震作作用下的的效應應，考慮慮結構構動力特特性需需要采用用時程程分析方方法既既瞬態(tài)分分析。彈彈性時程程分析析的基本本方程程如下：：對于動力分析方方方法這里里不做做講解。垂直于幕幕幕墻表面面的水水平地震震作用用按照下下式計計算：式中：—垂直于幕墻表表表面的水平平地地震作用用標準準值）；；—動力放大系數(shù)數(shù)數(shù)，取5；—水平地震影響響響系數(shù)最大大值值，對于于抗震震設防烈烈度為為6度的地區(qū)區(qū)取0.04，7度的地區(qū)區(qū)取0.08（0.12），8度的地區(qū)區(qū)取0.16（0.24）。括號號中中的數(shù)值值是用用于基本本地震震加速度度為0.15和0.3gg的地區(qū)?！粔γ姘宓闹刂刂亓浚黄叫行行杏谀粔Ρ砻婷娴募兄兴狡降卣鹱髯饔脴藰藴手蛋窗凑障孪率接嬎闼悖哼@里主要要要是計算算立柱柱（豎框框）的的抗震能能力。二、荷載作用效效效應組合合建筑結構構構設計應應根據(jù)據(jù)使用過過程中中在結構構上可可能同時時出現(xiàn)現(xiàn)的荷載載，按按承載能能力極極限狀態(tài)態(tài)和正正常使用用極限限狀態(tài)分分別進進行荷載載（效效應）組組合，并并應根據(jù)據(jù)下列列設計表表達式式進行設設計：：式中：—結構重要要性性系數(shù)；；—荷載效應組合合合的設計值值，對對于幕墻墻結構構如無特特殊要要求一般般取1；—結構構件抗力力力的設計值值，。應應按照各各有關關建筑結結構設設計規(guī)范范的規(guī)規(guī)定確定定1、幕墻結構在在在構件承載載力力極限狀狀態(tài)時時荷載作作用效效應組合合：CASE1、無無無地震作作用效效應組合合CASE2、有有地震作作用效效應組合合上兩式中：—作用效應組合合合的設計值值；；—永久荷載效應應應標準值；；—風荷載效應標標標準值；—地震作用效應應應標準值；；—永久荷載分項項項系數(shù)；—風荷載分項系系系數(shù)；—地震作用分項項項系數(shù)；—風荷載的組合合合值系數(shù)；；—地震作用的組組組合值系數(shù)數(shù)；；2、幕墻在正常常常使用狀態(tài)態(tài)的的荷載作作用效效應組合合主要要為如下下兩種種組合：：幕墻構件件件在正常常使用用狀態(tài)下下，其其構件的的變形形驗算時時，一一般不考考慮作作用效應應的組組合。因因地震震的作用用效應應相對風風荷載載作用效效應較較小，一一般不不單獨進進行地地震作用用下變變形驗算算。在在風荷載載或永永久荷載載作用用下幕墻墻的撓撓度應符符合要要求，而而且在在計算時時，作作用分項項系數(shù)數(shù)取1.0。三、材料的力學學學性能幕墻結構構構在計算算時我我們主要要需要要了解的的是幕幕墻結構構常用用幾種材材料的的力學性性能。以以下就各各種材材料的力力學性性能做詳詳細的的闡述：：玻璃玻璃是典型的的的脆性材料料，其其破壞的的特征征是：幾幾乎所所有的玻玻璃都都是由于于拉應應力產生生的表表面裂縫縫而破破碎，一一直到到破壞為為止玻玻璃的應應力應應變都呈呈線性性關系。玻璃種類玻璃厚度t（mm）大面強度(N///mm2)側面強度(N///mm2)彈性模量E(N/mm2)))泊松比ν普通玻璃52819.50.72e50.2浮法玻璃5-122819.515-192417.0≥202014.0鋼化玻璃5-128458.815-197250.4≥205941.3其中大面強度度度顧名思義義是是指玻璃璃大面面上的強強度，一一般玻璃璃在荷荷載作用用下都都是按照照這個個強度來來校核核玻璃的的強度度。但是是由于于玻璃的的側面面由于經經過切切割、打打磨加加工而產產生應應力集中中，強強度有所所降低低，因此此規(guī)范范上有給給出了了側面強強度，一一般側面面強度度強度取取大面面強度的70%。在驗算算玻玻璃的局局部強強度、連連接強強度以及及玻璃璃肋的承承載力力時會采采用玻玻璃側面面強度度設計值值。單層鋁合金板單層鋁合金板俗俗俗稱鋁單單板。主主要力學學性能能如下：：牌號試樣狀態(tài)厚度(mm)抗拉強度(N///mm2)抗剪強度(N///mm2)彈性模量E(N/mm2)))泊松比ν2A11T420.5-2.999129.575.10.70e50.33>2.9-1000136.579.22A12T420.5-2.999171.599.5>2.9-1000185.5107.67A04T620.5-2.999273.0158.4>2.9-1000287.0166.57A09T620.5-2.999273.0158.4>2.9-1000287.0166.5鋁塑復合板俗稱鋁塑板，由由由兩邊的的鋁合合金板與與中間間聚乙烯烯層復復合而成成。主主要力學學性能能如下：：厚度(mm)抗拉強度(N///mm2)抗剪強度(N///mm2)彈性模量E(N/mm2)))泊松比ν470200.2e50.256廠家提供廠家提供0.3e50.25花崗巖石板花崗巖石板的抗抗抗彎強度度設計計值，應應依據(jù)據(jù)其彎曲曲強度度實驗的的彎曲曲強度平平均值值Fgm決定，抗抗彎彎強度設設計值值、抗剪剪強度度設計值值應按按下列公公式計計算：Fg1=Fgmmm/2..155—抗彎強度度設設計值Fg2=Fgmmm/4..300—抗剪強度度設設計值當彎曲強度實驗驗驗中任一一試件件彎曲強強度實實驗值低低于8Mpa時，該批批的的花崗巖巖石板板不得用用于幕幕墻?；◢弾r石板的彈彈彈性模量量為0.8ee55(N//mmm2)，泊松比比為0.1225。鋁合金牌號狀態(tài)厚度(mm)抗拉(N/mmmm2)抗剪(N/mmmm2)局部承壓(N///mm2)彈性模量E(N/mm2)))泊松比ν6061T4不區(qū)分85.549.61330.70e50.33T6190.5110.51996063T585.549.6120T614081.21616063AT5≤10124.472.2150>10116.667.6141T6≤10147.785.7172>10140.081.2163四、面板的計算算算力學模型面材的計算就是是是力學中中板的的計算，力力學學模型可可以根根據(jù)板的的支撐撐方式來來區(qū)分分。幕墻墻面材材常用下下幾種種力學模模型：：四邊支撐簡支板板板、三邊邊支撐撐簡支板板、對對邊支撐撐簡支支板、四四點支支撐簡支支板、三三點支撐撐簡支支板、六六點支支撐簡支支板其中：框支承幕墻————四邊支承承簡簡支板點式幕墻——四四四點、三三點、六六點支承承簡支支板全玻璃幕墻（櫥櫥櫥窗）——對邊支承承簡簡支板在某些面材長寬寬寬比大于2時的四邊邊支支承簡支支板也也可以簡簡化成成對邊支支承簡簡支板來來進行行計算。計算的方法面材的計算可以以以根據(jù)簡簡化的的力學模模型分分別采用用解析析法和有有限單單元法來來進行行計算。對對于于支承形形式和和形狀規(guī)規(guī)則的的矩形板板可以以采用解解析方方法來進進行計計算，而而對于于支承形形式和和形狀復復雜的的板可以以采用用有限單單元法法來進行行計算算。解析析法即即采用經經典解解析公式式來進進行計算算。以下是四邊支承承承力學模模型的的彈性小小撓度度解析公公式。四邊支承簡支板板板：板的應力：板的最大撓度：：：上式中：—彎矩系數(shù)，由由由玻璃的短短邊邊與長邊邊的比比值，按按照《玻玻璃幕墻墻工程程技術規(guī)規(guī)范》表6.1..2-1選??；—撓度系數(shù)，由由由玻璃的短短邊邊與長邊邊之比比的比值，按按按照《玻玻璃幕幕墻工程程技術術規(guī)范》表表6.1..3選取；—玻璃的剛度（NN.mm）但是對于在在荷荷載作用下下下變形比比較大大的面材材，譬譬如玻璃璃、鋁鋁單板、鋁鋁塑塑板要考考慮大大變形幾幾何非非線性的的影響響。當變變形較較大時玻玻璃抵抵抗變形形不只只是由板板的彎彎曲剛度度來抵抵抗，還還要考考慮在變變形后后板的拉拉伸剛剛度也對對抵抗抗變形起起到很很大的貢貢獻。如如下圖所所示，在在板發(fā)生生變形形后在兩兩側產產生平衡衡力p，大變形形計計算中就就是考考慮了平平衡力力p的影響。因此在幕墻的計計計算中，對對于于玻璃、鋁鋁單單板、鋁鋁塑板板等面材材的計計算中，都都考考慮了大大變形形幾何非非線性性的影響響。上上面彈性性小撓撓度解析析公式式在考慮慮大撓撓度的影影響后后變成：：板的應力：板的最大撓度：：：式中為考慮了大大大變形后后的折折減系數(shù)數(shù)。具具體取值值可以以參見《玻玻璃璃幕墻工工程技技術規(guī)范范（JGJ11002-220003）》中相相關關章節(jié)。如如果果按照小小撓度度公式來來進行行計算的的變形形會比實實際值值相差30%~~550%。當采用有限單元元元法來計計算時時對于大大變形形的面材材同樣樣要采用用大變變形幾何何非線線性來進進行計計算。因因此在在選擇有有限元元軟件來來進行行計算時時必須須要了解解軟件件是否具具有非非線性的的功能能。對邊支承簡支板板板依然采采用上上面四邊邊簡支支板的計計算公公式來計計算，只只是，彎彎矩系系數(shù)和撓撓度系系數(shù)分別別取0.1225和0.0113，并且a為跨度。四點支撐玻璃的的的計算基基本形形式與四四邊支支撐相同同，但但是彎矩矩系數(shù)數(shù)和撓度度系數(shù)數(shù)取值不不同，見見《玻璃璃幕墻墻規(guī)范》。而對于不同支撐撐撐方式石石板的的計算與與相同同支撐方方式的的玻璃的的計算算是一樣樣的，只只是不考考慮大大變形的的影響響，因此此公式式中不考考慮折折減系數(shù)數(shù)，并并且彎矩矩系數(shù)數(shù)、撓度度系數(shù)數(shù)應按照照《金金屬與石石材幕幕墻工程程技術術規(guī)范》中中的的有關內內容來來取值。中空及夾層玻璃璃璃的荷載載分配配對于夾層及中空空空玻璃，在在承承受風荷荷載及及地震作作用時時在計算算前必必須要進進行荷荷載分配配。主主要是依依據(jù)是是材料力力學中中層合板板荷載載荷載分分配的的理論，既既所所分配的的荷載載的大小小與各各層板的的彎曲曲剛度成成正比比。以夾層玻璃為例例例，如下下圖所所示：忽略膠層層層的作用用，則則層1及層2所被分配配的的荷載q1及q2分別為：：、上式中D11、D2分別為層1和層2的彎曲剛剛度度。單板板的彎彎曲剛度D按照下式式計計算：由于層1和層222的彈性模模量E及泊松比比是相相同的因因此，每每層玻璃璃的剛剛度取決決于厚厚度的立立方，既既。因此可可以以得到如如下關關于厚度t來進行分分配配的公式式：；。中空玻璃兩塊玻玻玻璃之間間有氣氣體層，直直接接承受荷荷載的的玻璃撓撓度一一般略大大于間間接承受受荷載載的玻璃璃，因因此為了了安全全起見，將將直直接承受受荷載載的玻璃璃再乘乘以1.1的系數(shù)，則則則，外層層直接接承受何何在的的玻璃荷荷載分分配公式式變成成：這就是《玻璃幕幕幕墻工程程技術術規(guī)范》中中夾夾層及中中空玻玻璃荷載載分配配公式的的來由由。面板變形的控制制制框支撐玻璃在風風風荷載作作用下下的變形形不宜宜大于其其短邊邊邊長的1/60；全玻璃幕墻櫥窗窗窗玻璃的的變形形不宜大大于其其跨度的1/60；點支撐玻璃的變變變形不宜宜大于于支撐點點間長長邊邊長長的1/60；五、立柱及橫梁梁梁的計算算立柱和橫橫橫梁既幕幕墻中中俗稱的的豎框框及橫框框立柱橫梁所采用用用的力學學模型型立柱的計算模型型型一般采采用的的是簡支支梁或或雙跨梁梁，對對于特殊殊的可可采用多多跨連連續(xù)梁。而橫梁一般采用用用的力學學模型型為簡支支梁。簡支梁及雙跨梁梁梁的力學學模型型如下：：計算的方法簡支梁及雙跨梁梁梁都有經經典的的小撓度度線彈彈性解析析公式式來求解解在均均布荷載q作用下最最大大彎矩及及撓度度。（1）、彎矩及及變變形的計算算算對于簡支梁及雙雙雙跨梁都都有經經典的力力學公公式如下下：簡支梁在受均布布布荷載q作用下的的公公式如下下：最大彎矩——最大變形——I為梁截面的慣慣慣性矩。雙跨梁在受均布布布荷載q作用下的的公公式如下下：A的彎矩——O、A、B三點點的支反力分分分別為：圖中L1為長跨跨，則最最大變變形發(fā)生生在L1跨上，L1上的撓度度方方程為：：但是對于多跨連連連續(xù)梁很很難找找到公式式來進進行計算算，如如果采用用力法法和位移移法手手算又特特別麻麻煩，不不太適適合于工工程當當中。因因此必必須要采采用軟軟件應用用有限限單元法法來進進行計算算。需需要注意意的是是如果我我們想想得到詳詳細的的位移分分布必必須要保保證單單元劃分分時的的合理性性。對對于特殊殊的梁梁與梁的的連接接要注意意節(jié)點點之間自自由度度的傳遞遞。（2）、承載力力的的驗算當我們采用上述述述的方法法計算算得到彎彎矩后后，必須須要進進行拉壓壓及剪剪切承載載力的的驗算。橫梁的驗算：橫梁截面面受受彎承載載力必必須符合合下式式要求：：式中：、——橫梁繞截截面XX軸及Y軸的彎矩矩設設計值。在在幕幕墻中X軸為平行行幕幕墻平面面的方方向，Y軸為垂直直于于幕墻平平面的的方向。、——橫梁截面面繞XX軸、Y軸的凈截截面面抵抗矩矩（抗抗彎模量量）?！苄园l(fā)展系系數(shù)數(shù)，取1.05；f——型材抗彎彎強強度設計計值。橫梁截面面受受剪承載載力必必須符合合下式式要求：：、式中：、——分別為橫橫梁XX軸和Y軸的剪力力設設計值；；、——分別為距距形心心軸Y、X處橫線以以外外面積對對形心心軸的面面積矩矩；、——分別為對對應形形心軸X、Y處截面的的寬寬度。f——型型型材抗剪剪強度度設計值值。立柱的驗算算：：立柱不僅僅僅承承受彎矩的的的作用還還承受受軸力的的作用用。軸力力主要要由重力力產生生。如果果軸力力為壓力力，則則要驗算算立柱柱的壓彎彎穩(wěn)定定性能，為為了了避免出出現(xiàn)失失穩(wěn)，一一般是是把立柱柱設計計成軸心心受拉拉構件，即即立立柱的上上支點點設為固固定鉸鉸，而下下端設設為滑動動鉸。如如下圖所所示：：則立柱在承承受受拉力和彎彎彎矩作用用下，其其承載力力應符符合下式式要求求：式中：N——立柱的軸軸力設設計值；；M——立柱的彎彎矩設設計值；；A——立柱的凈凈截面面面積；；W——立柱截面面的抗抗彎模量量；f——型材抗彎彎強度度設計值值；——截面塑性發(fā)發(fā)展展系數(shù)，取取取1.05。（3）、正常使使用用狀態(tài)變形形形的驗算算立柱和橫橫橫梁在正正常使使狀態(tài)的的變形形要求應應符合合如下：：對鋁合金金金型材，構構件件的撓度度應小小于跨度度的1/1880；對鋼型材材材，構件件的撓撓度應小小于跨跨度的1/2550。玻璃肋的計算玻璃肋作為櫥窗窗窗玻璃的的支撐撐構件起起著抵抵抗面板板玻璃璃所傳遞遞的荷荷載。玻玻璃肋肋的基本本受力力模型采采用的的是簡支支梁力力學模型型。由由于玻璃璃肋截截面為矩矩形，因因此在一一定厚厚度下我我們主主要是考考核在在承載力力極限限狀態(tài)下下的玻玻璃肋的的最小小高度，玻玻璃璃肋的截截面厚厚度不得得小于于12mm。（1）、全玻璃璃幕幕墻玻璃肋肋肋的截面面高度度hr（下圖）可可可按下列列公式式計算：：ｈr=（33WWLh2/8fgt）1/2（雙雙肋）（6-3）ｈr=（33WWLh2/4fgt）1/2（單單肋）（6-4）式中：ｈr————玻璃肋截截面面高度（mm）w——風荷荷荷載設計計值（N/mmm2）L——兩肋之之間的玻玻璃面面板跨度度（mm）fg——玻璃璃璃側面強強度設設計值（N/mmm2）t——玻璃璃璃肋截面面厚度度（mm）h——玻璃肋肋上、下下支點點的距離離，即即計算跨跨度（mm）。（2）、全玻幕墻墻玻玻璃肋在在風荷荷載設計計值作作用下的的應力力可按下下式計計算：σ=0.75WWWLh22/hhrr2t≤fg（單肋）（6-5）σ=0.37555WLhh2/hhr2t≤fg（雙肋）（6-6）（3）、全玻玻幕幕墻玻璃璃肋在在風荷載載標準準值作用用下的的撓度df可按下式式計計算：df=555/32（wkLh4/Ethhr3）（單肋）（6-7）df=555/64（wkLh4/Ethhr3）（雙肋）（6-8）式中：wk————風荷載標標準準值(N/mmm2)E——玻璃彈性性模量量（N/mmm2）在風荷載標準值值值作用下下，玻玻璃肋的的撓度度限值df，lim宜取取其其計算跨跨度1/2000。六、連接節(jié)點的的的計算立柱與主體的連連連接計算算立柱與主體連接接接主要通通過L形鋼角碼碼來來連接，如如下下圖：上圖中鋼角碼與與與預埋板板相焊焊接，在在這個個連接中中我們們主要計計算螺螺栓、鋼鋼角碼碼、焊縫縫的承承載能力力、豎豎框局部部承壓壓承載力力及預預埋件的的計算算。豎框框傳遞遞給每個個鋼角角碼的力力水平平方向為N、垂直方方向向為V，見下圖圖。（1）、鋼角碼碼與與預埋件焊焊焊縫的計計算：：鋼角碼與預埋件件件間采用用三邊邊圍焊連連接，每每個水平平焊縫縫長度為b,豎向焊縫縫長長度為h,焊腳尺寸hf，則焊縫縫的的計算厚厚度為為：hE＝0.7××hhf根據(jù)規(guī)范對圍焊焊焊在計算算時需需在端點點減去去hf，則實際際計計算焊縫縫的寬寬度為b0=b-hf，鋼角碼及焊縫所所所圍成的的區(qū)域域如上圖圖所示示，其中：豎框與鋼角碼連連連接螺栓栓距離離焊縫形形心點點距離為為；e、ef=b00-b0×b0//(2bbb0+h)++hf焊縫所圍城區(qū)域域域的幾何何特性性為：面積：A=hhhE×(h++22b0)對形心點慣性矩矩矩和極慣慣性矩矩為:Ix=h×h×××h×hhE/12++b0×h×hh××hE/2Iy=2×hEEE×((eef-hf)3+(bb--ef)3)/3++hh×hE×(b--eef)2Ip=Ix+IIIy把與豎框連接螺螺螺栓點部部位所所受的反反力移移到形心心點,則形心點點所所受內力力為:N=V=Mx=V×e===My=N×efff=Mz=V×efff=根據(jù)分析認為焊焊焊縫最危危險點點如圖中A、B兩點A點所受正應力力力和剪應力力分分別為：：——A點到形心心的距距離B點所受正應力力力和剪應力力分分別為：：——B點到形心心的距距離這里認為剪力主主主要由向向焊縫縫承擔焊縫所采用的焊焊焊條為E43型手工焊焊條條，則角角焊縫縫的抗拉拉、抗抗壓和抗抗剪強強度為160MMppa。因此（2）、鋼角碼碼根根部計算：：：鋼角碼根部截面面面形狀為為矩形形，矩形形截面面的寬度度為鋼鋼角碼的的厚度度為t=7mmm，長度為h。則矩形截面的的的的面積A=h××tt截面的抗彎模量量量Wx=hh××h×tt/66把與豎框連接螺螺螺栓點部部位所所受的反反力移移到根部部則鋼鋼角碼根根部所所受內力力為：：N=N、V=VVV、M=V××ee則截面所受正應應應力和剪剪應力力分別為為：（3）、與豎框框連連接的螺栓栓栓抗剪承承載力力的驗算算。螺栓所承受的剪剪剪力為豎豎框傳傳遞給連連接件件的兩個個力N及V的平方和和開開根，既既：（4）、豎框局局部部承壓的計計計算：豎框壁局部承壓壓壓能力為為：NBc=d·tt總··fBc=6×××12××1333×110--3=9...5766KNN其中：t總————型材承壓壓壁壁的總厚厚度d——螺栓直直徑fBc——鋁鋁鋁型材承承壓強強度設計計值當NBc大于螺螺栓所承承受的的剪力時時，豎豎框壁局局部承承壓能力力滿足足要求。（5）、預埋件件與與主體混凝凝凝土連接接錨栓栓的計算算此部分的計算和和和鋼結構構設計計中的柱柱腳的的計算是是一樣樣的，詳詳細可可見后面面的鋼鋼結構設設計中中柱腳的的計算算，這里里就不不做講解解。橫梁與立柱連接接接的計算算橫框與豎框連接接接主要通通過螺螺釘來連連接，連連接也主主要是是計算螺螺釘?shù)牡目辜舫谐休d力力。假設設橫框框傳遞給給連接接部位的的剪力力為V，則根據(jù)據(jù)螺螺釘?shù)臄?shù)數(shù)量及及面積我我們可可以得到到螺釘釘總的抗抗剪面面積A，則V/A就是螺釘釘?shù)牡募羟袘獞?，從從而與許許用抗抗剪強度度設計計值相比比較就就可以知知道螺螺釘?shù)某谐休d能能力是否否符合合要求。膠縫的計算（1）、隱框幕幕墻墻結構硅酮酮密封膠膠的強強度驗算算幕墻玻璃在風荷荷荷載作用用下的的受力狀狀態(tài)相相當于承承受均均布荷載載下的的雙向板板，如如下圖所所示：：在支撐邊緣緣的的最大線均均均布拉力力為aω/2，由結構構膠膠的粘結結力承承受。則則結構構膠的最最小粘粘結寬度度為：：Ｃs＝W·a／／（22·f1）式中：Ｃsss——結構硅酮酮密密封膠的的最小小粘結寬度；a————玻璃的短短邊邊長度；；f1————結構膠在在風風荷載或或地震震作用下下的強強度設計計值，取0.2MMPa；W——風風風荷載設設計值值；當抗震設計時時時，W應換成（W+0..55qe），qe為作用在在玻玻璃上地地震作作用標準準值。在重力荷載載作作用下豎向向向玻璃幕幕墻的的結構膠膠承受受長期的的剪應應力作用用，平平均剪應應力可可按照下下式進進行計算算：剪應力不得超過過過結構膠膠在永永久荷載載作用用下的強強度設設計值，取取0.011MMPa。（2）、全玻璃璃幕幕墻玻璃肋肋肋與面板板的膠膠縫計算算面玻璃支承在玻玻玻璃肋上上的形形式，有有后置置式、騎騎縫式式、平齊齊式、突突出式。后置式（見圖666--1）。玻璃璃肋肋置于面面玻璃璃的后部部，用用密封膠膠與面面玻璃粘粘接成成一個整整體。騎縫式（見圖666--2）。玻璃璃肋肋位于面面玻璃璃后部的的兩塊塊面玻璃璃接縫縫處，用用密封封膠將三三塊玻玻璃連接接在一一起，并并將兩兩塊面玻玻璃之之間的縫縫隙密密封起來來。圖666--11622平齊式（見圖666--3）。玻璃璃肋肋位于兩兩塊面面玻璃之之間，玻玻璃肋的的一邊邊與面玻玻璃表表面平齊齊，玻玻璃肋與與兩塊塊面玻璃璃間用用密封膠膠粘接接并密封封起來來。這種種型式式由于面面玻璃璃與玻璃璃肋側側面透光光厚度度不一樣樣，會會在視覺覺上產產生色差差。突出式（見圖666--4）。玻璃璃肋肋位于兩兩塊面面玻璃之之間，兩兩側均突突出大大片玻璃璃表面面，玻璃璃肋與與面玻璃璃間用用密封膠膠粘接接并密封封。圖63圖6--44全玻幕墻膠縫承承承載力應應符合合下列要要求：：A．．．與玻璃璃面板板平齊或或突出出的玻璃璃肋：：qL/200000t1≤f1B．．．后置或騎騎縫縫的玻璃璃肋：：qL/100000t2≤f1式中：ｑ——垂垂垂直于玻玻璃面面板的分分布荷荷載設計計值（ＮＮ／ｍｍｍ２），抗震震設設計時應應包含含地震作作用計計算的分分布荷荷載設計計值；；L——兩兩兩肋之間間的玻玻璃面板板跨度度（ｍｍｍ）；；ｔ１——膠膠縫寬度度，取取玻璃面面板截截面厚度度（ｍｍｍ）；；ｔ２——膠膠縫寬度度，取取玻璃肋肋截面面厚度（ｍｍｍｍ）；ｆ１——硅硅酮結構構密封封膠在風風荷載載作用下下的強強度設計計值，取0.2NN/mm22；膠縫厚度應符合合合規(guī)范第5.6..5條的要求求，并并不應小小于6mm；第二節(jié)、幕墻支支支撐鋼結結構的的設計一、幕墻支撐鋼鋼鋼結構體體系分分類幕墻的支支支撐鋼結結構形形式多樣樣、千千變萬化化。從從受力機機理上上來區(qū)分分，大大致可以以分為為剛架結結構、桁桁架結構構及預預應力索索桿結結構三種種，或或者由這這三種種結構組組合而而成。（1）、剛架結結構構體系在剛架結結結構體系系中桿桿件與桿桿件之之間都采采用剛剛性連接接。因因此結構構整體體剛度比比較大大，抵抗抗變形形能力強強，在在幕墻中中得到到很廣泛泛的應應用。但但是為為了保證證構件件之間連連接能能夠很好好的傳傳遞彎矩矩，節(jié)節(jié)點連接接構造造比較復復雜，而而且質量量要求求很高。（2）、桁架結結構構體系桁架結構構構體系是是指在在體系中中構件件與構件件之間間采用鉸鉸接的的結構，因因此此構件只只產生生拉壓軸軸力，而而不產生生彎矩矩。這種種結構構的特點點是結結構受力力簡單單清晰，節(jié)節(jié)點點構造容容易實實現(xiàn)。某某些結結構采用用手工工就可以以計算算。缺點點是整整體剛度度不如如剛架結結構，抵抵抗變形形性能能不是太太好。（3）、預拉力力索索桿結構預應力索桿桿結結構，顧名名名思義，是是在在細桿或或者索索構件中中灌注注預應力力，從從而使結結構產產生剛度度以抵抵抗結構構的變變形。預預拉力力索桿結結構由由于其結結構體體系輕盈盈、形形式千變變萬化化、通透透性強強、藝術術表現(xiàn)現(xiàn)力強，因因此此得到廣廣大建建筑師和和投資資者的喜喜愛。但是其結構構剛剛度受其內內內力的影影響很很大，屬屬于幾幾何非線線性結結構。分分析和和設計很很復雜雜。因此此在這這里就不不做詳詳細的介介紹，只只介紹幾幾個基基本概念念給大大家了解解。形——預應應力結構在某某某狀態(tài)下的的幾幾何形狀狀態(tài)——預應力結結構在在某狀態(tài)態(tài)下的內內力分分布對于預應力力結結構的分析析析是從三三個階階段來考考慮的的：始態(tài)——沒有施施加預應應力前前結構的的狀態(tài)態(tài)。初態(tài)——施加完完預應力力之后后結構在在自重重或其它它恒載載作用下下的平平衡狀態(tài)態(tài)。終態(tài)——在初態(tài)態(tài)的基礎礎上考考慮了外外部可可變荷載載作用用下的平平衡狀狀態(tài)。對于復雜結結構構，這三種種種狀態(tài)的的確定定是很重重要的的。二、常用鋼材的的的分類及及其力力學性能能鋼材的分類在幕墻后支撐鋼鋼鋼結構中中常用用的鋼材材可分分為碳素素結構構鋼、低低合金金鋼、不不銹鋼鋼。（1）、碳素結結構構鋼碳素結構鋼是最最最普遍的的工程程有鋼，按按照照其含碳碳量的的多少又又可分分為低碳碳鋼、中中碳鋼和和高碳碳鋼三種種。通通常把含含碳量量為0.033~~0.225%%稱為低碳碳鋼鋼，0.266~~0.66%稱為中碳碳鋼鋼，0.6~~22.0%稱為高碳碳鋼鋼。而在在建筑筑中最常常用的的是Q235牌號的低低碳碳鋼及優(yōu)優(yōu)質碳碳素結構構鋼20#鋼。Q235鋼在質質質量上可可分為為A、B、C、D四個等級級。從從脫氧方方法上上可分為為沸騰騰鋼F、半鎮(zhèn)靜靜鋼b、鎮(zhèn)靜鋼Z、特殊鎮(zhèn)鎮(zhèn)靜靜鋼TZ。不同厚度鋼材的的的抗彎曲曲強度度是不一一樣的的，厚度度越大大的鋼材材其強強度越不不好。（2）、低合金金高高強度結構構構鋼低合金高高高強度結結構鋼鋼是指在在煉鋼鋼過程中中增添添一些合合金元元素，其其總量量不超過5%的鋼材，加加加入合金金元素素后剛才才的強強度可明明顯提提高，在在建筑筑幕墻支支撐結結構中比比較常常用的低低合金金鋼為Q345牌號。Q23555鋼在質量量上上可分為A、B、C、D、E五個等級級。不同厚度鋼材的的的抗彎曲曲強度度是不一一樣的的，厚度度越大大的鋼材材其強強度越不不好。（3）、鋼材牌牌號號的表示方方方法由代表屈服點的的的Q、屈服點點數(shù)數(shù)值、質質量等等級符號號、脫脫氧方法法等四四部分組組成。例如：Q23555-A、F在牌號的組成表表表示中“Z”和“TZ”符號予以以省省略。鋼材的選擇為保證承重結構構構的承載載能力力和防止止在一一定條件件下出出現(xiàn)脆性性破壞壞，應根根據(jù)結結構的重重要性性、荷載載特征征、結構構形式式、應力力狀態(tài)態(tài)、連接接方法法、鋼材材厚度度和工作作環(huán)境境等因素素綜合合考慮，選選用用合適的的鋼材材牌號和和材性性。承重結構的鋼材材材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼，其質質量量應分別別符合合現(xiàn)行國國家標標準《碳碳素結結構鋼》GB/TT7700和《低合合金金高強度度結構構鋼》GB/TT11591的規(guī)定。當當當采用其其他牌牌號的鋼鋼材時時，尚應應符合合有關標標準的的規(guī)定和和要求求。下列情況的承重重重結構和和構件件不應采采用Q235沸騰鋼：：焊接結構。直接承受動力荷荷荷載或振振動荷荷載且需需要驗驗算疲勞勞的結結構。工作溫度低于－－－20℃時的直接接承承受動力力荷載載或振動動荷載載但可不不驗算算疲勞的的結構構以及承承受靜靜力荷載載的受受彎及受受拉的的重要承承重結結構。工作溫度等于或或或低于－30℃的所有承承重重結構。非焊接結構。工工工作溫度度等于于或低于于－20℃的直接承承受受動力荷荷載且且需要驗驗算疲疲勞的結結構。承重結構采用的的的鋼材應應具有有抗拉強強度、伸伸長率、屈屈服服強度和和硫、磷磷含量的的合格格保證，對對焊焊接結構構尚應應具有碳碳含量量的合格格保證證。焊接接承重重結構以以及重重要的非非焊接接結構承承重結結構采用用的鋼鋼材還應應具有有冷彎試試驗的的合格證證。對于需要驗算疲疲疲勞的焊焊接結結構的鋼鋼材。應應具有常常溫沖沖擊韌性性的合合格保證證，當結構工工作作溫度不不高于于0℃但高于－20℃時，Q235鋼和Q345鋼應具有0℃沖擊韌性性的的合格保保證；；當結構構工作作溫度不不高于于－20℃時，對Q235鋼和Q345鋼應具有有－20℃沖擊韌性性的的合格保保證；；對于需要驗算疲疲疲勞的非非焊接接結構的的鋼材材，也應應具有有常溫沖沖擊韌韌性的合合格保保證當結結構工工作溫度度不高高于，當當結構構工作溫溫度不不高于-20℃時，對Q235鋼和Q345鋼應具有0℃的沖擊韌韌性性的合格格保證證。三、幕墻后支撐撐撐鋼結構構的計計算幕墻后支撐撐鋼鋼結構的計計計算一般般采用用有限元元軟件件來進行行計算算。計算算主要要分析結結構在在以下三三方面面的性能能：（1）、強度的的驗驗算主要是計算在承承承載能力力極限限狀態(tài)作作用下下構件的的強度度。在計計算時時應把各各種工工況考慮慮全面面。（2）、變形的的驗驗算不同同同形式的的結構構，不同同使用用功能的的結構構其變形形的控控制都不不一樣樣，詳細細的大大家可以以看《鋼鋼結構設設計規(guī)規(guī)范》附附錄部部分。對對于幕幕墻中的的剛架架或者桁桁架結結構，在在風荷荷載作用用下的的撓度限限值為為其跨度度的1/2550，對于懸懸挑挑結構跨跨度取取其懸挑挑長度度的2倍。而而而對于張張拉結結構取其其跨度度的1/2000。（3）、穩(wěn)定定的計計算對對對于構件件的穩(wěn)穩(wěn)定計算算可以以按照《鋼鋼結結構設計計規(guī)范范》中相相關規(guī)規(guī)定來進進行計計算。對對于復復雜的結結構可可以采用用軟件件進行幾幾何非非線性屈屈曲分分析。對于構件穩(wěn)定相相相關內容容見《鋼鋼結構設設計規(guī)規(guī)范》四、焊接節(jié)點的的的設計焊縫連接是是幕幕墻中比較較較常用的的連接接形式，以以下下從幾個個方面面來對焊焊縫的的設計和和計算算來進行行講解解。焊縫的分類及質質質量等級級常用的焊縫主要要要包括對對接焊焊縫、角角焊縫縫、對接接焊縫縫與角焊焊縫的的組合焊焊縫。其其中對接接焊縫縫與角焊焊縫的的組合焊焊縫的的計算與與角焊焊縫相同同。對接焊縫質量上上上分為1、2、3三個等級級，其其中1級和2級與母材材等等強度，1級焊縫探探傷傷比例為100%，2級焊縫的的探探傷比例例為20%，而三級級焊焊縫由于于不需需要無損損探傷傷，因此此焊縫縫的內部部質量量不易控控制，因因此焊縫縫的設設計強度度需要要折減。角焊縫由于其形形形狀的原原因，在在受力后后應力力分布比比較復復雜，尤尤其是是焊接后后殘余余應力的的存在在。因此此角焊焊縫設計計強度度要低于于三級級對接焊焊縫。焊縫應根據(jù)結構構構的重要要性、荷荷載特性性、焊焊縫形式式、工工作環(huán)境境以及及應力狀狀態(tài)等等情況，按按照照下列原原則來來分別選選用不不同質量量等級級的焊縫縫：（1）、在需要要進進行疲勞計計計算的構構件中中，凡對對接焊焊縫均應應焊透透，其質質量等等級為：：作用力垂垂垂直于焊焊縫長長度防哪哪個鄉(xiāng)鄉(xiāng)的橫向向對接接焊縫或T形對接焊焊縫縫與角焊焊縫的的組合焊焊縫，受受拉時應應為一一級，受受壓時時宜為二二級；；作用力力平行行于焊縫縫長度度方向的的縱向向對接焊焊縫應應為二級級。（2）、不需要要計計算疲勞的的的構件中中，凡凡要求與與母材材等強的的對接接焊縫均均應焊焊透，對對于受受拉構件件，焊焊縫質量量等級級不得小小于2級，受壓壓宜宜為2級。（3）、不要求求焊焊透的T形接頭采采用用的角焊焊縫或或部分焊焊透的的對接焊焊縫與與角焊縫縫的組組合焊縫縫，以以及搭接接連接接采用的的角焊焊縫，其其質量量等級為為：對直接承承承受動力力荷載載且需要要計算算疲勞的的結構構，焊縫縫的外外觀質量量應符符合二級級；對對于其它它結構構外觀質質量應應符合三三級。焊接焊條的選用用用對應鋼材選用合合合適的焊焊條是是設計人人員應應該掌握握的基基礎知識識。下下面給出出常用用鋼材的的對應應焊條型型號：：不同強度鋼材之之之間的焊焊接，一一般應該該選擇擇與低強強度鋼鋼材相適適應的的焊條。也也就就是就低低不就就高的原原則。鋼材牌號號號質量等級選用焊條型號Q235A*E4303B*E4303、E432288E4315、EEE4166CDQ345A*E5003B*E5003、E50115、E50116、E501188CE5015、EEE50116、E501188DE表中*表表表示用于于一般般結構、非非重重大結構構。E——表表表示焊條條43————表示熔敷敷金金屬抗拉拉強度度最小值值0——表表表示焊接接的位位置3——與與與前位數(shù)數(shù)字組組合表示示焊接接電流種種類及及藥皮類類型。常用焊縫標注作為設計人員不不不可能完完全跟跟蹤施工工中焊焊接的每每個環(huán)環(huán)節(jié)，因因此圖圖紙中對對焊接接的技術術要求求必須要要詳細細和準確確，不不僅僅要要把焊焊縫的質質量要要求及選選用焊焊條型號號要表表述明白白，而而且對于于每個個焊接位位置具具體焊縫縫的形形式和尺尺寸要要求也要要表達達清晰和和準確確。詳細細的焊焊縫符號號表達達方式可可以查查看《焊焊縫符符號表示示法》（GB3324）中的規(guī)規(guī)定，以及及查看《建建筑結構制制圖標準》中中的相關內內容。角焊縫的設計與與與計算由于角焊縫施工工工簡便，因因此此角焊縫縫是工工程中最最常用用的焊縫縫。下下面介紹紹常用用直角角角焊縫縫的計算算。角焊縫計算中首首首先是其其計算算高度的的確定定，見下下圖：：he為直直直角腳焊焊縫的的計算高高度，等等于0.7hhf，hf為焊腳尺尺寸寸。正面角焊焊焊縫（作作用力力垂直于于焊縫縫長度的的方向向）的強強度要要滿足下下式要要求：側面角焊焊焊縫（作作用力力平行于于焊縫縫長度方方向）的的強度滿滿足下下式要求求：在各種力綜合合合作用下，和和共同作用處處的強度應滿滿足下式要求求：式中：——按焊縫有效效截截面（he*llw）計算，垂垂垂直于焊焊縫長長度方向向的應應力；——按焊縫有效效截截面計算，沿沿焊縫長度方方向的剪應力力；——角焊縫的計計算算高度；——角焊縫的計計算算長度，對對對每條焊焊縫取取其實際際長度度減去2hf；f——角焊焊焊縫的強強度設設計值；；——正面角焊縫縫的的強度設計計計值增大大系數(shù)數(shù)；對承承受靜靜載和間間接承承受動載載的結結構取1.22，對直接接承承受動力力荷載載的結構構取1.0。對接焊縫的設計計計與計算算：在對接接頭和TTT形接頭中中垂垂直于軸軸心拉拉力或壓壓力方方向的對對接焊焊縫，其其強度度應按照照下式式計算：：式中：f————為對接焊焊縫縫的抗拉拉或抗抗剪強度度設計計值。t——為連接件件的最最小板厚厚。部分焊透的對接接接焊縫及及角接接與T形對接的的組組合焊縫縫設計計與計算算。部分焊透的的對對接焊縫及及及角接與T形對接的的組組合焊縫縫設計計與計算算與角角焊縫是是相同同的，常常用組組合焊縫縫的計計算高度度如下下：計算高度度度為：he=SS--3（mm）五、高強度螺栓栓栓連接節(jié)節(jié)點的的設計與與計算算高強度螺栓的種種種類及性性能高強度螺栓從外外外形上可可以分分為大六六角頭頭和扭剪剪型兩兩種；目目前我我們國家家大六六角頭螺螺栓性性能等級級有8.8級和10.9級兩種，扭扭扭剪型只只有10.9級一種，而而而目前在在幕墻墻工程中中常用用的為大大六角角頭高強強度螺螺栓。每個高強度螺栓栓栓的設計計預拉拉力如下下：螺栓的性能等級級級螺栓的公稱直徑徑徑M16M20M22M24M27M308.8級8012515017523028010.9級100155190225290355高強度螺栓的連連連接機理理分類類高強度螺栓按照照照其受力力狀況況，可分分為摩摩擦型連連接、摩摩擦-承壓型連連接接、承壓壓型連連接及張張拉型型連接。目目前前摩擦型型連接接是普遍遍使用用的連接接方式式。（1）、摩擦型型連連接：這種連接接頭處處處高強度度螺栓栓緊固，使使連連接板層層夾緊緊，利用用由此此產生于于連接接板層之之間的的摩擦力力來傳傳遞外荷荷載。高高強度螺螺栓在在連接接接頭中中不受剪剪只受受拉。這這種連連接應力力傳遞遞圓滑、接接頭頭剛性好好，破破壞形式式為連連接接頭頭滑移移。通常常所指指的高強強度螺螺栓連接接都指指這種連連接。（2）、承壓型型連連接：對于高強度螺栓栓栓連接接接頭，當當外力超超過摩摩擦力后后，接接頭發(fā)生生明顯顯的滑移移，螺螺桿與連連接板板孔壁接接觸并并受力，其其破破壞形式式為螺螺栓桿被被剪斷斷或連接接板被被破壞。（3）、摩擦--承承壓型連接接接高