《幕墻風(fēng)荷載計(jì)算》課件

幕墻風(fēng)荷載計(jì)算幕墻是現(xiàn)代建筑的重要組成部分，在設(shè)計(jì)中需要充分考慮風(fēng)荷載的影響。本課件將深入探討幕墻風(fēng)荷載計(jì)算方法，幫助您更好地理解風(fēng)荷載對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的影響。課程內(nèi)容介紹1風(fēng)荷載計(jì)算方法介紹常用風(fēng)荷載計(jì)算方法，如簡(jiǎn)化方法、數(shù)值模擬方法等。2幕墻結(jié)構(gòu)分析分析幕墻結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的力學(xué)行為，包括應(yīng)力、變形、穩(wěn)定性等。3設(shè)計(jì)案例分析結(jié)合實(shí)際工程案例，講解幕墻風(fēng)荷載計(jì)算的具體應(yīng)用和設(shè)計(jì)方法。4規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)解讀解讀相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009、《幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102等。幕墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)幕墻結(jié)構(gòu)主要由玻璃、金屬構(gòu)件和連接系統(tǒng)組成。玻璃作為主要材料，賦予幕墻良好的采光性能和通透性。金屬構(gòu)件，如鋁型材、鋼結(jié)構(gòu)，用于支撐玻璃，并確保幕墻的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。連接系統(tǒng)，如密封條、固定件等，負(fù)責(zé)將玻璃和金屬構(gòu)件牢固地連接在一起，保證幕墻的整體密封性。風(fēng)荷載作用原理1風(fēng)壓風(fēng)力作用于建筑物表面，產(chǎn)生壓力。2風(fēng)向風(fēng)力的方向?qū)毫Ξa(chǎn)生影響。3建筑形狀建筑形狀影響風(fēng)力分布。4建筑高度高度影響風(fēng)力強(qiáng)度。建筑物受到風(fēng)力作用，產(chǎn)生風(fēng)壓和風(fēng)吸力。風(fēng)壓的大小取決于風(fēng)速、風(fēng)向、建筑形狀、高度和周圍環(huán)境的影響。風(fēng)壓是影響幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素之一，需要根據(jù)不同情況進(jìn)行計(jì)算和分析。風(fēng)壓系數(shù)計(jì)算風(fēng)壓系數(shù)形狀風(fēng)向數(shù)值正面風(fēng)壓系數(shù)矩形垂直0.8-1.2側(cè)面風(fēng)壓系數(shù)圓形水平0.4-0.7風(fēng)壓系數(shù)是風(fēng)壓與風(fēng)速平方的比值，表示風(fēng)力對(duì)建筑物的沖擊力。風(fēng)壓系數(shù)的數(shù)值取決于建筑物的形狀、尺寸、表面光滑度以及風(fēng)向。外墻正壓力計(jì)算外墻正壓力是風(fēng)荷載作用在建筑物外墻表面上產(chǎn)生的壓力。它是幕墻設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)安全的重要考量因素。外墻正壓力會(huì)影響幕墻的穩(wěn)定性、承載能力以及變形控制指標(biāo)。正壓力的計(jì)算方法主要取決于風(fēng)荷載作用原理和風(fēng)壓系數(shù)的確定。外墻正壓力的計(jì)算公式：P=1/2ρV2Cp式中：P為外墻正壓力，單位為帕斯卡（Pa）；ρ為空氣密度，單位為千克/立方米（kg/m3）；V為風(fēng)速，單位為米/秒（m/s）；Cp為風(fēng)壓系數(shù)，無(wú)量綱。計(jì)算外墻正壓力時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際建筑情況，確定風(fēng)速、空氣密度和風(fēng)壓系數(shù)。風(fēng)速可以通過(guò)氣象數(shù)據(jù)或風(fēng)洞試驗(yàn)獲得，空氣密度一般取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的值，風(fēng)壓系數(shù)則需要根據(jù)建筑物形狀、高度和周圍環(huán)境進(jìn)行計(jì)算或查閱相關(guān)規(guī)范。外墻負(fù)壓力計(jì)算外墻負(fù)壓力是指由于風(fēng)力作用于建筑物表面，在建筑物背風(fēng)面產(chǎn)生的負(fù)壓，負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致幕墻受到吸力作用，對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生影響。負(fù)壓大小與風(fēng)速、風(fēng)向、建筑物形狀等因素有關(guān)，計(jì)算負(fù)壓需要考慮風(fēng)壓系數(shù)、信號(hào)傳遞系數(shù)、外墻的形狀和尺寸等參數(shù)。計(jì)算外墻負(fù)壓力時(shí)，通常需要根據(jù)規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定負(fù)壓系數(shù)，并結(jié)合建筑物周邊環(huán)境因素進(jìn)行修正。內(nèi)墻風(fēng)壓力計(jì)算內(nèi)墻風(fēng)壓力是指風(fēng)荷載作用于建筑物內(nèi)墻表面產(chǎn)生的壓力。內(nèi)墻風(fēng)壓的大小和方向取決于建筑物的外形、風(fēng)荷載的大小和方向以及內(nèi)墻的開口面積和位置。內(nèi)墻風(fēng)壓計(jì)算主要考慮以下因素：風(fēng)壓系數(shù)、開口面積、開口位置、內(nèi)墻材料和結(jié)構(gòu)等。1.5風(fēng)壓系數(shù)根據(jù)建筑物的外形、風(fēng)荷載的方向和內(nèi)墻的開口位置確定。2.0開口面積內(nèi)墻的開口面積越大，內(nèi)墻風(fēng)壓力越小。0.8開口位置內(nèi)墻開口的位置越高，內(nèi)墻風(fēng)壓力越大。0.5材料強(qiáng)度內(nèi)墻材料的強(qiáng)度越高，內(nèi)墻風(fēng)壓力越小。風(fēng)力計(jì)算方法比較簡(jiǎn)化計(jì)算方法簡(jiǎn)化計(jì)算方法適用于早期設(shè)計(jì)階段，快速估算風(fēng)荷載。簡(jiǎn)化計(jì)算方法忽略一些細(xì)節(jié)，例如風(fēng)壓系數(shù)和信號(hào)傳遞系數(shù)。數(shù)值模擬方法數(shù)值模擬方法更精確，可以模擬更復(fù)雜的建筑形狀和風(fēng)環(huán)境。數(shù)值模擬方法需要更高的計(jì)算資源，且需要專業(yè)的軟件和人員操作。信號(hào)傳遞系數(shù)參數(shù)描述影響風(fēng)荷載傳遞系數(shù)反映風(fēng)荷載由外墻傳遞到內(nèi)墻的比例影響內(nèi)墻風(fēng)壓大小剛度比外墻剛度與內(nèi)墻剛度之比剛度比越大，傳遞系數(shù)越小開口率外墻開口面積占總面積的比例開口率越大，傳遞系數(shù)越小風(fēng)向角度風(fēng)向與建筑物方向的夾角不同角度下，傳遞系數(shù)不同幕墻剛度影響整體剛度影響幕墻的剛度直接影響建筑整體的剛度。剛度不足，會(huì)導(dǎo)致建筑變形過(guò)大，影響安全性和舒適性。節(jié)點(diǎn)剛度影響節(jié)點(diǎn)連接是幕墻的關(guān)鍵，節(jié)點(diǎn)剛度直接影響幕墻的抗風(fēng)性能。結(jié)構(gòu)剛度影響幕墻結(jié)構(gòu)的剛度直接影響其承載能力和抗風(fēng)能力。外墻正壓力案例外墻正壓力是風(fēng)荷載對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的主要影響因素之一，在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別關(guān)注。案例展示了不同建筑高度和形狀的幕墻結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的正壓力分布情況。建筑高度越高，風(fēng)荷載作用越強(qiáng)，正壓力值也隨之增大。不同建筑形狀也會(huì)對(duì)正壓力分布產(chǎn)生顯著影響，例如，高層建筑的正壓力值會(huì)集中在建筑的迎風(fēng)面。通過(guò)案例分析，可以更好地理解外墻正壓力對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的影響，為幕墻設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確的參考依據(jù)。外墻負(fù)壓力案例玻璃幕墻負(fù)壓高層建筑外墻玻璃幕墻，負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致玻璃幕墻發(fā)生形變，甚至脫落，影響建筑安全。風(fēng)荷載作用強(qiáng)風(fēng)作用下，建筑外墻負(fù)壓會(huì)增大，導(dǎo)致玻璃幕墻承受更大的負(fù)荷，存在安全隱患。設(shè)計(jì)規(guī)范要求設(shè)計(jì)規(guī)范要求，外墻負(fù)壓計(jì)算需考慮風(fēng)荷載、建筑形狀、材料性能等因素，確保建筑結(jié)構(gòu)安全。內(nèi)墻風(fēng)壓力案例內(nèi)墻風(fēng)壓力的計(jì)算方法與外墻有所不同。由于內(nèi)墻通常沒(méi)有直接暴露在風(fēng)中，因此需要考慮風(fēng)荷載的傳遞過(guò)程。內(nèi)墻風(fēng)壓力通常由外墻風(fēng)壓力的傳遞系數(shù)來(lái)計(jì)算。傳遞系數(shù)取決于內(nèi)墻的位置、外墻的形狀和材料等因素。風(fēng)荷載計(jì)算流程1確定風(fēng)壓根據(jù)建筑所在地區(qū)的風(fēng)壓系數(shù)和風(fēng)速確定風(fēng)壓值，這是計(jì)算風(fēng)荷載的基礎(chǔ)。2計(jì)算風(fēng)壓系數(shù)根據(jù)建筑物形狀、高度、周圍環(huán)境等因素計(jì)算風(fēng)壓系數(shù)，該系數(shù)反映了建筑物表面受到的風(fēng)力大小。3計(jì)算風(fēng)荷載將風(fēng)壓值乘以風(fēng)壓系數(shù)得到風(fēng)荷載，它是作用在建筑物上的風(fēng)力大小，用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。載重組合設(shè)計(jì)荷載組合規(guī)范幕墻載重組合設(shè)計(jì)需遵循相關(guān)規(guī)范，例如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009。荷載類型包括恒載、活載、風(fēng)荷載、雪荷載、地震荷載等。組合系數(shù)根據(jù)荷載類型和作用情況，應(yīng)用不同的組合系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以結(jié)構(gòu)安全和使用功能為目標(biāo)，確保結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。材料受力性能強(qiáng)度材料抵抗外力破壞的能力，如抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。決定構(gòu)件的承載能力和安全性能。剛度材料抵抗變形的能力，如彈性模量，反映材料在受力時(shí)變形的大小。延性材料在斷裂前發(fā)生塑性變形的程度，反映材料的韌性，影響結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。疲勞材料在反復(fù)荷載作用下，強(qiáng)度逐漸降低，最終發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。影響結(jié)構(gòu)的耐久性。結(jié)構(gòu)承載能力幕墻結(jié)構(gòu)承載能力直接影響著整個(gè)建筑物的安全性和穩(wěn)定性。幕墻結(jié)構(gòu)需要承受來(lái)自風(fēng)荷載、地震荷載、自重荷載等多種荷載，并保證在這些荷載作用下保持結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。此外，幕墻結(jié)構(gòu)還需要考慮各種環(huán)境因素的影響，例如溫度變化、濕度變化等，確保其能夠在不同環(huán)境條件下正常工作。構(gòu)件連接驗(yàn)算構(gòu)件連接是幕墻結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，其強(qiáng)度和剛度直接影響幕墻的整體穩(wěn)定性和安全性能。1連接形式螺栓連接、焊接連接、鉚接連接、卡扣連接等2承載力連接處的強(qiáng)度和剛度必須滿足設(shè)計(jì)要求3連接細(xì)節(jié)連接部位尺寸、材料選擇、安裝工藝4驗(yàn)算方法有限元分析、經(jīng)驗(yàn)公式、試驗(yàn)驗(yàn)證連接驗(yàn)算需要根據(jù)具體情況進(jìn)行，例如連接形式、材料特性、荷載條件等因素，以確保連接處的安全性。變形控制指標(biāo)指標(biāo)限制值單位最大撓度L/300毫米最大扭轉(zhuǎn)角1/500弧度最大位移5毫米毫米結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算主要包括：風(fēng)荷載、地震荷載、積雪荷載等。根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，確保結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足安全、耐久、適用、經(jīng)濟(jì)等要求。節(jié)點(diǎn)受力分析節(jié)點(diǎn)類型幕墻節(jié)點(diǎn)種類繁多，常見的有角節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)、連接節(jié)點(diǎn)等，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的受力情況都不同。受力分析方法運(yùn)用力學(xué)原理，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分解，分析節(jié)點(diǎn)的受力方向、大小和分布，計(jì)算節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和承載能力。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮節(jié)點(diǎn)的受力情況，確保節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并滿足抗風(fēng)荷載、抗地震荷載和抗疲勞的要求。構(gòu)件設(shè)計(jì)實(shí)例幕墻構(gòu)件設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，例如材料性能、結(jié)構(gòu)承載力、變形控制指標(biāo)等。設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)受力分析，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。例如，對(duì)于鋁合金幕墻，應(yīng)選擇合適的型材和連接方式，以確保其具有足夠的強(qiáng)度和剛度。工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)抗風(fēng)性能幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮抗風(fēng)性能，確保結(jié)構(gòu)安全。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮風(fēng)壓系數(shù)，計(jì)算風(fēng)荷載，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度滿足要求。密封性能幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)重視密封性能，防止雨水滲漏。設(shè)計(jì)應(yīng)選擇合適的密封材料，合理設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，確保幕墻的防水性能。保溫性能幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)考慮保溫性能，降低能耗。設(shè)計(jì)應(yīng)選擇合適的保溫材料，并合理設(shè)計(jì)保溫層結(jié)構(gòu)，確保幕墻的保溫隔熱性能。安全性能幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)確保安全性能，防止墜落事故。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮幕墻的抗墜落能力，并進(jìn)行安全驗(yàn)算，確保幕墻的安全可靠性。常見問(wèn)題整理幕墻風(fēng)荷載計(jì)算是建筑設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，在實(shí)際工程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些常見問(wèn)題，需要引起重視。例如，在風(fēng)荷載計(jì)算中，如何確定風(fēng)壓系數(shù)、如何處理建筑物形狀的復(fù)雜影響以及如何考慮周邊環(huán)境的影響，這些都是需要認(rèn)真研究和解決的問(wèn)題。此外，在幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如何選擇合適的材料、如何保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度以及如何控制變形，這些都是需要仔細(xì)考慮的。通過(guò)對(duì)常見問(wèn)題的整理和分析，可以有效提高幕墻風(fēng)荷載計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性，確保幕墻結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法輕量化設(shè)計(jì)選擇輕質(zhì)材料和優(yōu)化構(gòu)件形狀，降低幕墻重量，減少風(fēng)荷載。風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M真實(shí)環(huán)境，測(cè)試風(fēng)荷載分布，優(yōu)化結(jié)構(gòu)形狀，提高抗風(fēng)性能。數(shù)值模擬使用有限元分析等軟件，模擬幕墻結(jié)構(gòu)受力情況，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高承載能力。施工優(yōu)化優(yōu)化施工工藝和流程，提高施工效率和質(zhì)量，降低成本，縮短工期。風(fēng)荷載實(shí)測(cè)對(duì)比風(fēng)荷載實(shí)測(cè)對(duì)比分析對(duì)于驗(yàn)證風(fēng)荷載計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果的比較，可以評(píng)估設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，并為未來(lái)設(shè)計(jì)提供更可靠的參考。1場(chǎng)次多個(gè)不同風(fēng)速條件下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)2傳感器安裝在幕墻結(jié)構(gòu)上的傳感器3數(shù)據(jù)風(fēng)壓、風(fēng)向、溫度等數(shù)據(jù)4分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比風(fēng)洞試驗(yàn)應(yīng)用建筑模型試驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)可模擬不同風(fēng)速和風(fēng)向下的建筑物受風(fēng)荷載情況，獲取更精準(zhǔn)的風(fēng)壓分布數(shù)據(jù)。幕墻模型試驗(yàn)?zāi)M幕墻在不同風(fēng)壓下的受力情況，分析其穩(wěn)定性、抗風(fēng)性能，并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。風(fēng)流可視化通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)，可以可視化地觀察風(fēng)流繞過(guò)建筑物時(shí)的流動(dòng)情況，分析氣流對(duì)建筑物的影響。數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用于校準(zhǔn)數(shù)值模擬軟件，提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，為建筑設(shè)計(jì)提供更可靠的參考依據(jù)。設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展11.技術(shù)發(fā)展設(shè)計(jì)規(guī)范不斷更新，吸納最新的技術(shù)成果和研究進(jìn)展。22.安全要求隨著建筑技術(shù)和安全意識(shí)的提升，對(duì)幕墻風(fēng)荷載計(jì)算的要求越來(lái)越嚴(yán)格。33.經(jīng)驗(yàn)積累大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷豐富著規(guī)范內(nèi)容，提高了規(guī)范的實(shí)用性和可操作性。風(fēng)荷載設(shè)計(jì)展望11.精細(xì)化分析未來(lái)，風(fēng)荷載設(shè)計(jì)將更加精細(xì)化，更加關(guān)注結(jié)構(gòu)的局部受力情況，更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)風(fēng)荷載的影響。