某大廈幕墻工程計(jì)算書

第一部分、工程概況

工程名稱：國(guó)際投資大廈

工程地點(diǎn)：北京市西城區(qū)阜成門北大街

建設(shè)單位（業(yè)主）：北京亞華房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司

建筑設(shè)計(jì)單位：北京建筑設(shè)計(jì)研究院

建筑總承包單位：待定

建設(shè)監(jiān)理單位：北京雙圓工程咨詢監(jiān)理公司

建筑概況：本工程一類公共建筑，耐火等級(jí)為一級(jí)，抗震設(shè)防烈

度為8度，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)層高：3.800M

地面粗糙度類型：D類

基本風(fēng)壓：0.45KN/m2

第二部分、設(shè)計(jì)依據(jù)

業(yè)主提供建施圖、效果圖和技術(shù)設(shè)計(jì)。

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ17-88

《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96

《建筑幕墻》JG3035-96

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001

《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93

《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ118-88

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94

《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》（第二版）

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ10-89

《鋼筋硅高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ3-91

《建筑幕墻物理性能分級(jí)》GB/T15225-94

《鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化、陽(yáng)極氧化膜的總規(guī)范》GB8013

《鋁及鋁合金加工產(chǎn)品的化學(xué)成分》GB/T3190

《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700-88

《硅酮建筑密封膠》GB/T14683-93

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87(修訂本)

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045

《鋁合金建筑型材》GB/T5237-2000

《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ113-97

《浮法玻璃》GB11614-99

《鋼化玻璃》GB9963-98

《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》GB17841-1999

《普通平板玻璃》GB4871-85

《中空玻璃》GB11944-89

《聚硫建筑密封膠》JC483-92

《中空玻璃用彈性密封劑》JC486-92

《建筑幕墻空氣滲透性能測(cè)試方法》GB/T15226-94

《建筑幕墻風(fēng)壓變形性能測(cè)試方法》GB/T15227-94

《建筑幕墻雨水滲透性能測(cè)試方法》GB/T15228-94

《鋁及鋁合金軋制板材》GB3880-97

《不銹鋼熱軋鋼棒》GB4237-92

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87

《金屬、石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ133-2001)

《高層民用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98

《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB16776-1997

《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)程》DBJ08-56-96

《北京市建筑工程安全玻璃使用規(guī)定》京建法(2001)2號(hào)

《鋁合金平開(kāi)門》GB8478-87

《鋁合金平開(kāi)窗》GB8479-87

《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB1597

《建筑玻璃工程技術(shù)規(guī)范》JGJ113-97

《普通鋁合金門窗工程設(shè)計(jì)與施工規(guī)定》DBJ15-6-92

《建筑裝飾工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》JGJ73-91

《建筑外窗雨水滲漏性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》GB7108-86

《建筑外窗保溫性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》GB8484-87

《建筑外窗空氣聲隔聲性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》GB8485-87

《建筑外門的空氣滲透性能和雨水滲漏性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》

GB13686-92

《建筑外門的保溫性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》GB16729-1997

建筑幕墻抗震性能分級(jí)及其檢測(cè)方法XJC001-94

第三部分、荷載計(jì)算

1.作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：

Wk=B逐pspzWo

式中：Wk：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2)

3gz：考慮瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)：

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.5.1

us：風(fēng)荷載體型系數(shù)：±1.2

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.3.1

uz：風(fēng)荷載高度變化系數(shù)

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.2.1

查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001附表D.4得（按50年一

遇，D類地區(qū)），北京市地區(qū)風(fēng)壓W°=0.45kN/m-

2.地震作用荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算

垂直于幕墻平面的分布水平地震作用

&研*?GAK

QEK：垂直于幕墻平面水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值

BE：動(dòng)力放大系數(shù)：可取5.0,

amax：水平地震影響系數(shù)最大值：0.160,

按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》居h02-96第5.2.4條規(guī)定采用

GAK：幕墻構(gòu)件的面積重量

3.荷載和作用效應(yīng)組合的分項(xiàng)系數(shù)，按下列規(guī)定采用：

①進(jìn)行幕墻構(gòu)件、連接件和預(yù)埋件承載力計(jì)算時(shí)：

重力荷載：YG=1.2

風(fēng)荷載：Yw=1.4

地震作用：VE=1.3

溫度作用：VT=1.2

②進(jìn)行位移和撓度計(jì)算時(shí)

重力荷載：YG=1.0

風(fēng)荷載：Yw=1.0

地震作用：YE=1.0

溫度作用：YT=L0

③當(dāng)兩個(gè)及以上的可變荷載或作用(風(fēng)荷載、地震作用和溫度作

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)可按

1.0采用；第二個(gè)可變荷載或作用的效應(yīng)系數(shù)可按0.6采用；第三個(gè)

可變荷載或作用效應(yīng)組合系數(shù)可按0.2采用。

④荷載和作用效應(yīng)可按下式進(jìn)行組合：

S=YGSG+U)wYwSw+WEYESE+3TYTST

式中：s—荷載和作用效應(yīng)組合后的設(shè)計(jì)值；

So一重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)；

Sw、SE、ST一分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用作為可

變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)；按不同的組合情況，三者可分別作為第一個(gè)、第

二個(gè)和第三個(gè)可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)；

YG>Yw、、YE、YT—各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；

%，、%、叫一分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用效

應(yīng)的組合系數(shù)。

⑤玻璃幕墻應(yīng)按各效應(yīng)組合中的最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.關(guān)于本次計(jì)算中需要查表的數(shù)值和公式，力學(xué)方面均來(lái)自《建筑

結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》。熱工方面均來(lái)自《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50176-93o

第四部分、玻璃、鋁板、石材幕墻材料的力學(xué)性能

1.玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/(N/mm2)

強(qiáng)度設(shè)計(jì)值北

類型厚度(mm)

大面上的強(qiáng)度邊緣強(qiáng)度

普通玻璃528.019.5

浮法玻璃5?1228.019.5

15?1920.014.0

5~1284.058.8

鋼化玻璃

15?1959.041.3

2.鋁合金型材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm?）

強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

鋁合金牌號(hào)狀態(tài)

受拉、受壓受剪

T585.549.6

6063

T614081.2

T5W10mm124.471.8

6063A

T5>10mm116.667.3

3.單層鋁板設(shè)計(jì)值/〃（N/mn?）

牌號(hào)試樣狀態(tài)厚度t(mm)抗拉強(qiáng)度以抗剪強(qiáng)度分

tW2.5171.599.5

2A12T42(MCZ)

2.5VtW10.0185.5107.6

tW2.5129.575.1

2A11T42(MCZ)

2.5<t^l0.0136.579.2

tW2.5273.158.4

7A04T62(MCZ)

2.5<t^l0.0287.0166.5

tW2.5273.0158.4

7A09T62(MCZ)

2.5VtW10.0287166.5

H14、H24

30031.2ctW6.08147

(Y2)

4.花崗石板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值人（N/mm2）

抗折強(qiáng)度試驗(yàn)值

抗拉強(qiáng)度f(wàn)抗剪強(qiáng)度力

瓢g

178.04.0

167.53.8

157.03.5

146.53.3

136.13.0

125.62.8

115.12.6

104.72.3

94.22.1

83.71.9

注：抗折強(qiáng)度設(shè)計(jì)值小于8N/mm?花崗巖板材不得用于幕墻。

5、鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值/（N/mm2）

鋼材抗拉、抗彎、抗壓抗剪/

3號(hào)鋼板tW20mm215125

3號(hào)鋼棒直徑小于40mm215125

3號(hào)鋼型材厚度小于15mm215125

6.結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的強(qiáng)度（/、f2）

結(jié)構(gòu)硅酮密封膠短期強(qiáng)度允許值力0.14N/mm2

2

結(jié)構(gòu)硅酮密封膠長(zhǎng)期強(qiáng)度允許值f20.007N/mm

7.不銹鋼螺栓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm?）

組別性能等級(jí)

類別ob抗拉抗剪

A150500230175

A（奧氏

A270700320245

體）

A480800370280

50500230175

C170700320245

C（馬氏

800

體）C380370280

50500230175

C470700320245

F（鐵素45450210160

體）F160600275210

第五部分、幕墻結(jié)構(gòu)最不利位置的詳細(xì)計(jì)算

第一章、標(biāo)高69.9m處玻璃幕墻的設(shè)計(jì)計(jì)算

A、玻璃幕墻面板計(jì)算

一、基本參數(shù)

玻璃幕墻計(jì)算標(biāo)高：69.9m

玻璃幕墻計(jì)算軸線位置：⑨?⑩軸

玻璃計(jì)算分格：BXH=1025X1775mm

B：玻璃寬度

H：玻璃高度

玻璃厚度:r=6Xl.2=7.2mm

層高：3.800m

設(shè)計(jì)地震烈度：8度

地面粗糙度類別：D類

二、荷載計(jì)算

A、69.9m處的荷載取值

1.風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：

WK：作用在玻璃上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

w°：當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓

W?=0.45KN/m-

6歐：瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)：取L89

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.5.1取值

uz：風(fēng)荷載高度系數(shù)，D類地區(qū)高度69.9m,取1.02

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.2.1取值

us：風(fēng)荷載體形系數(shù)，取±1.2

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.3.1取值

WK=BzXUsXUZXWO

=1.89X1.2X1.02X0.45

=1.041KN/m2>1.0KN/m2

WK=1.041KN/m2

2.風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：

W：風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：

rw：風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1.4

W=r?XWK

=1.4X1.041

=1.457KN/m-

3.地震作用

6+12+6mm厚中空玻璃單位面荷載標(biāo)準(zhǔn)值

(6+6)X25.6=307N/m2

立柱鋁合金型材的面荷載標(biāo)準(zhǔn)值

-6

2185.6x3800x2.7x10x9.8=56.46N/m2

1.025x3.800

橫梁m鋁合金型材的面荷載標(biāo)準(zhǔn)值

2x915x1025x2.7x10^x9.8［二2

=22oo.15N/vm/

1.025x1.775

考慮各種零部件面荷載標(biāo)準(zhǔn)值10N/m2

GAK=307+56.46+22.15+10

=395.61N/m2

取GAK=0.40N/m2

GK：玻璃幕墻自重

GK=GAK*B組

1000

_400x1,025x1,775

1000

=0.728KN

QEK：垂直于幕墻平面水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值

BE：動(dòng)力放大系數(shù)：可取5.0,

amax：水平地震影響系數(shù)最大值：0.16（按8度抗震）

垂直于幕墻平面的分布水平地震作用

QEK=BE?amax,GAK

=5X0.16X0.40

=0.32KN/m-

垂直于玻璃幕墻平面的分布水平地震作用設(shè)計(jì)值

qE=l.3X0.32

=0.416KN/m2

4.荷載組合

風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計(jì)值

q=wYwWK+?EYEqEK

=1.OX1.4X1.041+0.6X1.3X0.32

=1.707KN/m2

風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標(biāo)準(zhǔn)值

QK=1wWK+aEqi：K

=1.0X1.041+0.6X0.32

=1.233KN/m2

三、玻璃強(qiáng)度校核

采用6+12+6mm鋼化中空玻璃，內(nèi)、外片使用鋼化LOW-E玻

璃，厚度均為6mm,這里僅驗(yàn)算外片的強(qiáng)度。

1.強(qiáng)度校核（依據(jù)卓些）

由且=股=0.58,查《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-

H1.775

96表5.4.1得，彎矩系數(shù)限0.0894

_6X0.0894X1,707x1Q-3x10252

7.22

=18.6N/mm2<八=84.0N/mm~

玻璃強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

2.玻璃在溫度變化影響下，玻璃邊緣與邊框之間的擠壓時(shí)在玻璃

中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力

0ti=E（（x^T）

式中。口—由溫度變化在玻璃中產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，當(dāng)計(jì)算值

為負(fù)時(shí)，擠壓應(yīng)力取為零；

C—玻璃邊緣與邊框間的空隙，取5mm；

De—施工誤差，取3mm；

b—玻璃長(zhǎng)邊尺寸，取6=1775mm；

△T一玻璃幕墻年溫度變化(℃),按80(??；

a—玻璃線膨脹系數(shù)，取1.0X105；

按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.5條規(guī)

定采用

E—玻璃彈性模量，取0.72X1()5N/mm、

按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條

規(guī)定采用

2x53

貝UOti=0.72X1()5X(1.0X10。X80—-^

(1775)

=-226.3N/mm-<0(負(fù)數(shù)表示無(wú)擠壓溫度應(yīng)力)

3.玻璃中央與邊緣溫差產(chǎn)生的應(yīng)力

。t2=O.74Ea〃|〃2〃3〃4&一4)

式中。12—溫度應(yīng)力；

a—玻璃線膨脹系數(shù)，取1.0義1。5;

按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.5條規(guī)定

采用

E—玻璃彈性模量，取0.72X1(/N/mn?；

按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定

采用

M?—陰影系數(shù)，取為1.7；

U2-窗簾系數(shù)，取為1.3;

U3—玻璃面積系數(shù)，取為1.06；

U4—嵌縫材料系數(shù)，取為0.40；

按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.3.4條規(guī)定

采用

Tc-Ts—玻璃中央和邊緣的溫差，取為30℃

則。12=0.74X0.72X105X1,OX10-5X1.7X1.3X1.06X0.4

X30

=15.0N/mm~<fs=84.0N/mm~

四、玻璃撓度計(jì)算

校核依據(jù)：u[U]=—=17.75mm

100

E：玻璃的彈性模量7.2X10"N/mm?

v：玻璃的泊松比0.2

U：四邊支承玻璃面板的撓度系數(shù)

B：玻璃短邊長(zhǎng)度

由邊長(zhǎng)比0=些=0.58,查表得：N=0.00896

H1775

玻璃剛度

D=Et'

12(13)

_0.72X105X7.23

12(1-0.22)

=2.333X106N?mm

由。二父4

_1.233xIO-3x10254

0.72X105X7.24

=7.0

查表的撓度折減系數(shù)T]=0.99

7

1.233xl0~3x10254

=0.00896xxO.99

2.333x106

=5.2mm<[u]=—=17.75mm

100

玻璃撓度滿足設(shè)計(jì)要求。

五、結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度計(jì)算：

2

膠的長(zhǎng)期強(qiáng)度允許值f2=0.007N/mm

膠的短期強(qiáng)度允許值fi=O.14N/mm"

2

水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值qK=l.233KN/m

3

玻璃單位面積重量qGK=25.6X(6+6)X10

=0.307KN/m2

玻璃的短邊長(zhǎng)度B=1025mm

玻璃的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度H=1775mm

1.膠在風(fēng)荷載和地震荷載作用下的粘結(jié)寬度

r-，1津

VS1

2000/

1.233x1025

2000x0.14

=4.5mm

2.膠在自重作用下的粘結(jié)寬度

Q_QGKBH

2000(8+H)/2

0.307x1025x1775

-2000(1025+1775)x0.007

=14.2mm

取Cs=15mm

3.膠的粘結(jié)厚度

(1)年溫差作用下結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)厚度的計(jì)算

ts：結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)厚度：mm

8：結(jié)構(gòu)硅酮密封膠在年溫差作用下的變位承受能力：

12.5%

△T：年溫差：80℃

口：玻璃板塊在年溫差作用下玻璃與鋁型材相對(duì)位移量:

mm

鋁型材線膨脹系數(shù)：a尸2.35X10-5

5

玻璃線膨脹系數(shù)：a2=lX10

Us=HAT(a-a2)

=1775X80X(2.35X10-IXIO-5)

=1.92mm

按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-96第5.6.6.1條

'迎(2+一)

1.92

JO.125(2+0.125)

=3.72mm

(2)地震作用下結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)厚度的計(jì)算

ts：結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)厚度：mm

5：結(jié)構(gòu)硅酮密封膠在地震作用下的變位承受能力：25%

V：最大層間角變位：1/650

Us:玻璃板塊在地震作用下玻璃與鋁型材相對(duì)位移量：mm

H：玻璃板塊的最大高度，H=1775mm

US=Hy

=1775X1/650

=2.73mm

U

ts='

川2+一）

_2.73

70.25（2+0.25）

=3.64mm

取ts=8mm（推薦使用）

玻璃、結(jié)構(gòu)膠的選用滿足設(shè)計(jì)要求。

B、玻璃幕墻立柱計(jì)算

選用6063-T5鋁型材，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，幕墻立柱懸掛在

主體結(jié)構(gòu)上，綜合考慮幕墻標(biāo)高、幕墻橫向分格寬度、所選立柱

型材、樓層高度以及對(duì)立柱的固定方式，下列情況為最不利，須

對(duì)立柱進(jìn)行強(qiáng)度和撓度校核。

一、部位要素

該處玻璃幕墻，最大計(jì)算標(biāo)高按69.9m計(jì)，幕墻結(jié)構(gòu)自重按

2

GAK=400N/m,幕墻橫向計(jì)算分格寬度B=l.150mo

二、力學(xué)模型

采用簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型，荷載按均布荷載計(jì)算，立柱最大跨高

H=3.800mo

三、荷載確定

1.立柱承受豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值

2

GAK：玻璃的平均自重：400N/m

H=3.800m

B=1.150m

G.=GAKXBXH

1000

_400x1,150x3.800

1000

=1.748KN

2.立柱承受豎向荷載設(shè)計(jì)值

G=YGGK

=1.2X1.748

=2.098KN

3.風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標(biāo)準(zhǔn)值

QK~3WSw+3ESE

=1.OX1.041+0.6X0.32

=1.233kN/m2

4.風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計(jì)值

q=小“YwSw+?EYESE

=1.0X1.4X1.041+0.6X1.3X0.32

=1.707kN/m2

5.作用于立柱上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值

QE=qEXB=l.233X1.150=1.418KN/m

作用于立柱上的線荷載設(shè)計(jì)值

Q=qXB=l.707X1.150=1.963KN/m

四、幕墻立柱參數(shù)

75.0040

62.8981

centroid:

I:2507717.9733along[0.0002-1,0000]

J:6034698.6319along[1.00000.0002]

立柱截面積：A=2185.6mm2

立柱對(duì)中性軸的慣性矩：lx=6034698.5mm4

中性軸到立柱最外緣的距離：Yx=92mm

材料截面抵抗矩:

W=Ix/Yx

=6034698.5/92

=65594.5mm,

五、立柱強(qiáng)度校核

依據(jù)bmax=；+4；W￡,=85.5N/mm2

A)W

立柱承受的拉力設(shè)計(jì)值

N=G

=2.098KN

立柱承受的彎矩設(shè)計(jì)值

M=0.125<27/2

=0.125x1.963X3.8002

=3.543KN?m

NM

Max=丁+工

A)Yw

_2.098x1033.543x106

1

2185.6-1.05x65594.5

=51.5N/mm~</a=85.5N/mm~

立柱強(qiáng)度滿足要求

六、立柱撓度校核

校核依據(jù)U皿=[U]=%n=21.1mm,且小于20mm按簡(jiǎn)支梁

/1O8Uo

進(jìn)行計(jì)算。

=5QE

-384”

_5x1.418x3800」

384x0.7xl05x6034698.5

=9.1mm<20mm

n—"max

°~~ir

—__9_._1_—___1_1<71___

3800417180

立柱撓度滿足要求

由上述計(jì)算結(jié)果可知所選型材符合要求。

C、玻璃幕墻橫梁計(jì)算

綜合考慮橫梁所處位置的標(biāo)高、幕墻的橫向分格寬度、所選

橫梁型材6063T5,以下情況最不利，須作橫梁強(qiáng)度和撓度校核。

一、部位基本參數(shù)

橫梁的計(jì)算的標(biāo)高為69.9m,飾面材料為玻璃，所受重力

2

GK/A=400N/mm,橫梁的計(jì)算長(zhǎng)度取B=1150mm,幕墻的縱向分格

高度H=1775mmo

二、力學(xué)模型

橫梁與立柱相接，計(jì)算模型相當(dāng)于兩端簡(jiǎn)支，承受三角形水平

荷載，高度hi=575mm,承受均布豎向自重荷載，h2=l775mm0

三、荷載計(jì)算

1、在平行幕墻平面內(nèi)，橫梁承受飾面材料的重力作用，可

看作均布線荷載

標(biāo)準(zhǔn)值QGK=GAK*hz

=0.400X1.775

=0.71KN/m

設(shè)計(jì)值pG-1.2qGK

=1.2X0.71

=0.852KN/m

2、在垂直幕墻平面，橫梁受到風(fēng)荷載和地震荷載的作用，其

承受三角形荷載，如上圖所示，其中橫梁承受的線荷載

風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用標(biāo)準(zhǔn)值

2

qK=l.233KN/m

風(fēng)荷載和地震荷載的水平分布作用設(shè)計(jì)值

q=l.707KN/m2

作用于橫梁上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值

QK=QKXP12

=1.233X0.575

=0.709KN/m

作用于橫梁上的線荷載設(shè)計(jì)值

Q=qXh2

=1.707X0.575

=0.982KN/m

3、在風(fēng)荷載作用下，橫梁承受上下三角形荷載的最大彎矩

,12

_0.982x1.1502

12

=0.109KN?m

4、自重荷載作用下，橫梁承受的均布荷載的最大彎矩

2

Mx=OA25qGB

=0.125x0.852x1.1502

=0.141KN?m

四、幕墻橫梁截面參數(shù):

REGIONS

Areo:915.0381

Perimeter:663.9398

Boundingbox:X:-71.1681—49.5194

Y:-28.7361--22.0760

Centroid:X:0.0000

Y:0.0000

Momentsofinertia:X:242792.0351

Y:1059784.2506

Productofinertia：XY：219024.4857

Radiiofgyration:X:16.2891

Y:34.0321

PrincipalmomentsandX-Ydirectionsaboutcentroid：

I:187778.9246along[0.96990.2436]

J:1114797.3611along[-0.24360.9699]

橫梁截面積:A=915mm'

中性軸的慣性矩:lx=242792mm1

中性軸到立柱最外緣的距離:Yx=28.7mm

X軸彈性抵抗矩Wx=Ix/Yx=8459.7mm3

中性軸的慣性矩：ly=1059784mm1

中性軸到立柱最外緣的距離:Yy=71mm

Y軸彈性抵抗矩Wx=Iy/Yy=14926.5mm3

塑性發(fā)展系數(shù):u=1.05

五、橫梁強(qiáng)度校核

依據(jù)=85.5N/mm，

上+旦

則bmax

陷yWy

.0.141xlO60.109xlO6

1

1.05x8459.71.05x14926.5

=22.8N/mm2V—=85.5N/mm2

所選型材強(qiáng)度滿足要求。

六、橫梁剛度校核

該處幕墻橫梁最大撓度是NX、uy兩部分的矢量和:

1、由自重引起的撓度（按均布荷載）

5x0.71x11504

384x0.7xIO5x242792

=0.95mm

2、由風(fēng)荷載和地震荷載引起的撓度（按三角形荷載）

uy=———

12OE7V

0.709x11504

120x0.7xl05x1059784

=0.14mm

口皿-+4y

=70.952+0.142

=0.96mm

[n]=B/180=6.0mm,umax<[u]

橫梁剛度符合設(shè)計(jì)要求。

D、玻璃幕墻連接件計(jì)算

一、橫梁與立柱連接計(jì)算

綜合考慮幕墻所處的位置的標(biāo)高、分格尺寸等因素，對(duì)下列

最不利處進(jìn)行計(jì)算，該處幕墻標(biāo)高為69.9m,幕墻自重GK/A=O.4

KN/m2,設(shè)計(jì)荷載q=l.707KN/m2,幕墻分格寬度B=1150mm,橫

梁上下分格高度為H=1775mm。

立柱材料為鋁合金，局部壁厚4mm,橫梁為鋁合金，局部壁

厚3mmo角碼材料為鋁合金，壁厚為4mm,采用2個(gè)M6不銹鋼

螺釘與轉(zhuǎn)接件連接承受水平荷載，用M8沉頭螺栓承受豎向自重荷

載。

1.計(jì)算模型

M8觸轆

自或甑

2.荷載計(jì)算

a.橫梁端部支點(diǎn)承受的水平荷載

N2=qXBXH/4

=1.707X1.115X1.775/4

=0.845KN

b.橫梁端部支點(diǎn)承受的垂直荷載

Ni=0.5xl.2xGAKxBxH

=0.5X1.2x0.400x1.150x1.775

=0.490KN

3.與半單元轉(zhuǎn)接件連接的螺釘個(gè)數(shù)山，承受水平荷載，立柱局

部承壓校核：

a、每個(gè)螺釘?shù)某休d力

=2413N

N2

HI——工

_845

一2413

=0.35個(gè)

取螺釘1=2(個(gè))

b、立柱局部承壓能力

N%=〃|xdxtx120

=2X6X4X120

=5760N>N2=845N

c、角碼局部承壓能力

N%-n{xdxtx120

=2X6X4X120

=5760N>N2=845N

可見(jiàn)，橫梁與立柱的連接滿足要求。

4.與鋁合金連接的M8沉頭螺栓個(gè)數(shù)山，承受垂直荷載,

1個(gè)螺栓的承載力

^=3.142X6.92-X12()

4

=4513N

n=—

2N.

_490

4513

=0.10個(gè)

取M8螺栓ri2=l（個(gè)）

二、立柱與支座連接計(jì)算

a、計(jì)算模型，計(jì)算寬度B=1.150m,高度H=3.800mo

H/I12不銹制爆槍

200*200*100*詢角符

立柱材料為鋁合金，局部承壓強(qiáng)度為120N/mm2,立柱壁厚

t=4mm,角碼為鋼材，200*200*100*8mm,局部承壓強(qiáng)度為320

N/mm2,壁厚為弓=8mm。用2個(gè)M12不銹鋼螺栓，M12螺栓僅承受

豎向荷載，有效面積A=84.6mm?。

a、單個(gè)M12螺栓的荷載計(jì)算

水平荷載XBXH/4

=1.707X1.150X3.800/4

=1.865KN

垂直荷載M=%'8X”/4

=0.6X1.150X3.800/4

=0.656KN

b、Ml2螺栓應(yīng)力計(jì)算

剪應(yīng)力T,=絲

A

_656

846

=7.75N/mn12Vl20N/mm2

正應(yīng)力外,=”

A

_1865

84Z

=22N/mm2<245N/mm2

M12螺栓滿足設(shè)計(jì)要求。

c、立柱孔壁局部承壓能力

N3=〃]xdx0x120

=1X12X4X120

=5760N>N2=656N

d、鋼連接件局部承壓能力

死=xdxx320

=1X12X8X320

=30720N>N2=645N

立柱與支座連接設(shè)計(jì)符合要求。

三、鋼角碼連接螺栓計(jì)算

標(biāo)高取69.9m,自重荷載且=0.400KN/m2,水平荷載為

1.707KN/m2,幕墻分格寬度B=l.150m,高度為3.800m,垂直

荷載與連接螺栓的中心距離5=300mm,水平荷載與連接螺栓距離

2

d2=55mm,M12螺栓的抗剪應(yīng)力130N/mm,抗拉應(yīng)力170

N/mm2,有效面積A=84.6mm：模型如下圖所示：

單個(gè)螺栓水平剪力N^O.5XqXBXH/2

=0.5X1.707X1.150X3.800/2

=1.865KN

單個(gè)螺栓垂直拉力N2=0.5XqcXBXH/2

=0.5X0.6X1.150X3.800/2

=0.655KN

單個(gè)螺栓所受的彎矩為：

M=N2Xd1+N1Xd2

=0.655X0.30+1.865X0.055

=0.299KN?m

單個(gè)螺栓所受的軸向拉力

M

Ns=+N

0.0602

0.299

+0.655

0.060

=5.638KN

2.螺栓校核

抗拉應(yīng)力（T,=—

A

5638

-84.6

=68.3N/mm2<170N/mm2

抗剪應(yīng)力工=叢

A

_1.865

-84.6

=22.05N/mm2<130N/mm2

l（—）2+（―）2=J（—）2+（^7

rz4V170130

=0.525<1

螺栓設(shè)計(jì)滿足要求。

四、幕墻預(yù)埋件計(jì)算

主體結(jié)構(gòu)采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30,標(biāo)高取為69.9m,

且=0.400KN/m2,水平荷載為1.707KN/mm2,幕墻分格寬度

A

1.150m,高度為3.800m。

錨筋選用H級(jí)鋼筋，直徑12mm,共4根分2層，錨筋間距

為120mm,錨板尺寸采用300X180X8mm的Q235鋼板。受力形

式如下圖

垂直拉力為

N=2X5.638

=11.276KN

水平剪力為

V=2X1.865

=3.730KN

彎矩為

M=2X0.299

=0.598KN?m

2.錨筋最小截面積計(jì)算

當(dāng)有剪力、法向拉力、彎矩共同作用時(shí),錨筋面積按下式計(jì)

算，并應(yīng)大于其最大值：

，VNM

Aq=11

4,劭-fy0.8%-fyar-ab-fy-Z

，NM

4=1

O.8a"QAarabfyZ

其中，錨筋層數(shù)影響系數(shù)，a=l

錨板彎曲變形折系數(shù)

%=0.6+0.25—

=0.6+0.25—

12

=0.77

錨板受剪承載力系數(shù)(劭>0.7,取0.7)

av=(4.0-0.08d)行

二(4.0-0.08X12)

V31O

=0.67

取即=0.67

“VNM

=11

%叫力0-8即￡a,.-ab-fy-z

3.73xlQ311.276x1()30.598x1()6

-1x0.67x310+0.8x0.77x310+1x0.77x310x120

=97.9mm2

“NM

4=1

0.8^.4OAar-ah-fy-Z

11.276xlO30.598x106

1

0.8x0.77x3100.4x1x0.77x310x120

=111.2mm"

所需錨筋最小截面積為111.2mm2

3.法向拉力校核

法向拉力NVO.5/c-A，即

11276N<0.5X15X54000=405000N

4.預(yù)埋件錨筋確定(選擇4@_12)

錨筋總面積為

4X&SN1=452.4mm2>lll.2mm2

4

預(yù)埋件錨筋截面積滿足要求。

第二章、標(biāo)高24.6m處玻璃幕墻的設(shè)計(jì)計(jì)算

A、玻璃幕墻面板計(jì)算

一、基本參數(shù)

玻璃幕墻計(jì)算標(biāo)高：24.6m

玻璃幕墻計(jì)算軸線位置：⑥?0軸

玻璃計(jì)算分格：BXH=1700X1800mm

B：玻璃寬度

H：玻璃高度

玻璃厚度：z=6X1.2=7.2mm

層高：3.800m

設(shè)計(jì)地震烈度：8度

地面粗糙度類別：D類

二、荷載計(jì)算

A、24.6m處的荷載取值

1.風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算：

WK：作用在玻璃上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

W。：當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓

Wo=0.45KN/m~

3gz：瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)：取2.30

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.5.1取值

L：風(fēng)荷載高度系數(shù)，D類地區(qū)高度24.6m,取0.62

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.2.1取值

Ms：風(fēng)荷載體形系數(shù)，取±1.2

按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001表7.3.1取值

WK=MXu，uzXW0

=2.30X1.2X0.62X0.45

=0.770KN/m2<1.0KN/m2

2

WK=1.000KN/m

2.風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：

W：風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：

rw：風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1.4

W=r.XWK

=1.4X1.000

=1.400KN/m~

3.地震作用

6+12+6mm厚中空玻璃單位面荷載標(biāo)準(zhǔn)值

(6+6)X25.6=30