铝单板幕墙工程设计计算书

1、铝单板幕墙工程设计计算书设计：校对：审核：批准：3 / 33二0一六年九月九日目录1 计算引用的规范、标准及资料 01.1 幕墙设计规范： 01.2 建筑设计规范： 01.3 铝材规范： 01.4 金属板及石材规范： 11.5 玻璃规范： 11.6 钢材规范： 11.7 胶类及密封材料规范： 21.8 五金件规范： 21.9 相关物理性能等级测试方法： 31.10 建筑结构静力计算手册 （第二版 ） 31.11 土建图纸： 32 基本参数 32.1 幕墙所在地区 32.2 地面粗糙度分类等级 32.3 抗震设防 33 幕墙承受荷载计算 43.1 风荷载标准值的计算方法 43.2 计算支撑结构时

2、的风荷载标准值 53.3 计算面板材料时的风荷载标准值 53.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 53.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 53.6 作用效应组合 64 幕墙立柱计算 64.1 立柱型材选材计算 74.2 确定材料的截面参数 74.3 选用立柱型材的截面特性 84.4 立柱的抗弯强度计算 84.5 立柱的挠度计算 94.6 立柱的抗剪计算 95 幕墙横梁计算 105.1 横梁型材选材计算 1 05.2 确定材料的截面参数 115.3 选用横梁型材的截面特性 1 25.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 135.5 横梁的挠度计算 1 35.6 横梁的抗剪计算 1 36

3、铝单板的选用与校核 1 46.1 铝单板荷载计算 1 56.2 B 板的强度、挠度校核 1 57 连接件计算 167.1 横梁与角码间连接 177.2 角码与立柱连接 177.3 立柱与主结构连接 188 幕墙埋件计算（定型化学锚栓） 错误!未定义书签。8.1 荷载值计算 错误!未定义书签。8.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算 错误!未定义书签。8.3 群锚受剪内力计算 错误!未定义书签。8.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算 错误!未定义书签。8.5 基材混凝土的受拉承载力计算 错误!未定义书签。8.6 锚栓钢材受剪破坏承载力计算 错误!未定义书签。8.7 基材混凝土受剪承载力计算 错

4、误!未定义书签。8.8 拉剪复合受力情况下的混凝土承载力计算 错误!未定义书签。9 幕墙转接件强度计算 209.1 受力分析 209.2 转接件的强度计算 2010 幕墙焊缝计算 2010.1 受力分析 2010.2 焊缝特性参数计算 2 110.3 焊缝校核计算 2 111 铝单板幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 2111.1 立柱连接伸缩缝计算 2212 幕墙板块压板计算 2212.1 压板的弯矩设计值计算 2212.2 压板的应力计算 错误!未定义书签。12.3 螺栓抗拉强度验算 2213 附录 常用材料的力学及其它物理性能 24铝单板幕墙设计计算书3 / 331 计算引用的规范、标准及资料1.

5、1 幕墙设计规范：铝合金结构设计规范玻璃幕墙工程技术规范建筑瓷板装饰工程技术规程建筑幕墙GB50429-2007JGJ102-2003CECS101 ： 98GB/T21086-2007JGJ133-2001JG/T216-2007DGJ08-56-2012金属与石材幕墙工程技术规范小单元建筑幕墙建筑幕墙工程技术规范1.2 建筑设计规范：地震震级的规定钢结构设计规范高层建筑混凝土结构技术规程高层民用建筑设计防火规范高处作业吊蓝工程抗震术语标准工程网络计划技术规程混凝土结构后锚固技术规程混凝土结构加固设计规范混凝土结构设计规范GB/T17740-1999GB50017-2003JGJ3-2010

6、GB50045-95（2005 年版 ）GB19155-2003JGJ/T97-2011JGJ/T121-99JGJ145-2013GB50367-2013GB50010-2010JG160-2004GB6566-2010CECS154 ： 2003JGJ81-2002GB50223-2008混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓建筑材料放射性核素限量建筑防火封堵应用技术规程建筑钢结构焊接技术规程建筑工程抗震设防分类标准建筑结构荷载规范GB50009-2012GB50068-2001GB50011-2010GB50016-2006GB50057-2010GB50018-2002GB50352-2005

7、建筑结构可靠度设计统一标准建筑抗震设计规范建筑设计防火规范建筑物防雷设计规范冷弯薄壁型钢结构技术规范民用建筑设计通则擦窗机GB19154-2003钢结构焊接规范钢结构工程施工规范GB50661-2011GB50755-20121.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份建筑用隔热铝合金型材建筑用铝型材、铝板氟碳涂层1 部分基材GB/T3190-2008JG175-2011JG/T133-2000GB5237.1-20082 部分阳极氧化、着色型材 GB5237.2-2008铝合金建筑型材第 铝合金建筑型材第 铝合金建筑型材第 铝合金建筑型材第3 部分电泳涂漆型材4 部分粉末喷涂型材5 部分氟碳漆喷

8、涂型材6 部分隔热型材GB5237.3-2008GB5237.4-2008GB5237.5-2008GB5237.6-2012YS/T431-2009YS/T437-2009YS/T459-2003GB/T16474-20111.4 金属板及石材规范：干挂饰面石材及其金属挂件建筑装饰用微晶玻璃建筑幕墙用瓷板建筑装饰用搪瓷钢板微晶玻璃陶瓷复合砖超薄天然石材复合板板基JC830.1 、 2-2005JC/T872-2000JG/T217-2007JG/T234-2008JC/T994-2006JC/T1049-2007YS/T429.1-2000GB/T17748-2008JG/T324-2011

9、JG/T328-2011JG331-2011JC/T2085-2011JG/T359-2012第 2 部分：有机聚合物喷涂铝单板 YS/T429.2-2012建筑幕墙用铝塑复合板建筑幕墙用陶板建筑装饰用石材蜂窝复合板建筑幕墙用氟碳铝单板制品» 纤维增强水泥外墙装饰挂板 建筑用泡沫铝板金属装饰保温板外墙保温用锚栓PC ）中空板PC ）实心板铝塑复合板用铝带天然板石天然大理石荒料天然大理石建筑板材天然花岗石荒料天然花岗石建筑板材天然石材统一编号天然饰面石材术语JG/T360-2012JG/T366-2012JG/T116-2012JG/T347-2012YS/T432-2000GB/T1

10、8600-2009JC/T202-2011GB/T19766-2005JC/T204-2011GB/T18601-2009GB/T17670-2008GB/T13890-2008防弹玻璃平板玻璃建筑用安全玻璃 建筑用安全玻璃 建筑用安全玻璃 半钢化玻璃 热弯玻璃 压花玻璃 中空玻璃1.5 玻璃规范：第 1 部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2013第 2 部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2013GB17840-1999GB11614-2009第 3 部分：夹层玻璃GB15763.3-2009第 2 部分：钢化玻璃GB15763.2-2005防火玻璃GB15763.1

11、-2009GB/T17841-2008JC/T915-2003JC/T511-2002GB/T11944-20121.6 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 不锈钢棒不锈钢冷加工钢棒不锈钢冷轧钢板及钢带 不锈钢热轧钢板及钢带 不锈钢小直径无缝钢管 彩色涂层钢板和钢带 低合金钢焊条低合金高强度结构钢JG/T178-2005GB/T1220-2007GB/T4226-2009GB/T3280-2007GB/T4237-2007GB/T3090-2000GB/T12754-2006GB/T5118-2012GB/T1591-2008JG/T201-2007GB/T4171-2008YB/T096 19

12、97GB/T3077-1999GB/T13912-2002GB/T3094-2012GB/T5117-2012GB/T700-2006GB/T912-2008GB/T3274-2007GB/T699-19991.7 胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏幕墙玻璃接缝用密封胶彩色涂层钢板用建筑密封胶丁基橡胶防水密封胶粘带干挂石材幕墙用环氧胶粘剂工业用橡胶板混凝土建筑接缝用密封胶建筑窗用弹性密封剂建筑密封材料试验方法建筑用防霉密封胶建筑用硅酮结构密封胶建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品建筑用硬质塑料隔热条建筑装饰用天然石材防护剂聚氨酯建筑密封胶聚硫建筑密封胶绝热用岩棉、矿棉及其制品JC484-2006JC

13、/T882-2001JC/T884-2001JC/T942-2004JC887-2001GB/T5574-2008JC/T881-2001JC485-2007GB/T13477.120-2002JC/T885-2001GB16776-2005GB/T19686-2005JG/T174-2005JC/T973-2005JC/T482-2003JC/T483-2006GB/T11835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定GB/T529-2008JC/T883-2001GB/T531-1999HG/T3318-2002JC/T486-2001JC/T914-2003JC/T902-2002G

14、B14907-2002GB/T12616-2004GB/T12615-2004GB/T5277-1985紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母GB/T3103.1-2002石材用建筑密封胶橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法修补用天然橡胶胶粘剂中空玻璃用弹性密封胶中空玻璃用丁基热熔密封胶建筑表面用有机硅防水剂钢结构防火涂料1.8 五金件规范：封闭型沉头抽芯狮钉 封闭型平圆头抽芯狮钉 紧固件螺栓和螺钉通孔GB/T3098.15-2000GB/T3098.6-2000GB/T3098.19-2004GB/T3098.2-2000GB/T3098.4-2000GB/T3098.1-2010GB/T3098.5-

15、2000GB/T3099.2-2004GB/T16823.1-1997紧固件机械性能不锈钢螺母紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、紧固件机械性能抽芯狮钉紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹紧固件机械性能螺母、细牙螺纹紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱紧固件机械性能自攻螺钉紧固件术语盲聊钉螺纹紧固件应力截面积和承载面积十字槽盘头螺钉铜合金铸件锌合金压铸件GB/T818-2000GB/T13819-1992GB/T13821-20091.9 相关物理性能等级测试方法：玻璃幕墙工程质量检验标准玻璃幕墙光学性能GB/T15114-2009GB/T6414-1999JG189-2006JGJ/T139-2001GB/T

16、18091-2000彩色涂层钢板和钢带试验方法 钢结构工程施工质量验收规范 混凝土结构工程施工质量验收规范 建筑防水材料老化试验方法GB/T13448-2006GB50205-2001GB50204-2002(2011GB/T18244-2000版）GB/T15227-20077 / 33GB/T18575-2001GB/T18250-2000GB50210-2001GB/T228-2002建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 建筑装饰装修工程质量验收规范 金属材料室温拉伸试验方法1.10 建筑结构静力计算手册（第二版）1.11 土建图纸：2 基本参数2.1 幕墙所在

17、地区淮安地区；2.2 地面粗糙度分类等级幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范 （GB50009-2012）A 类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类：指有密集建筑群的城市市区；D 类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；依照上面分类标准，本工程按B 类地形考虑。2.3 抗震设防按建筑工程抗震设防分类标准，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：1. 特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；2. 重点设防类：指地震时使

18、用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；3. 标准设防类：指大量的除1 、 2 、 4 款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；4. 适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；在围护结构抗震设计计算中：1. 特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；2. 重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确

19、定其地震作用；3. 标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；4. 适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；0.1g ，由根据国家规范建筑抗震设计规范 GB50011-2010 ，淮安地区地震基本烈度为： 7 度，地震动峰值加速度为于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：amax=0.08 ；3 幕墙承受荷载计算3.1 风荷载标准值的计算方法幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范 (GB50009-2012) 计算：上式中：wk= B gz R si R ZW08.1.1-2GB50009-20

20、12w k ：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa) ；z ：计算点标高： 22.4m ；0gz：高度z处的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算：a0 gz=1+2gI 10(Z/1O)-条文说明部分 8.6.1GB50009-2012其中 A、 B、 C、 D 四类地貌类别截断高度分别为： 5m 、 10m、 15m 、 30m ；A 、 B 、 C 、 D 四类地貌类别梯度高度分别为： 300m 、 350m 、 450m 、 550m ；也就是：对 A 类场地：当 z>300m 时，取 z=300m ，当 z<5m 时，取 z=5m ；对 B 类场地：当z>350m

21、时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m；对 C 类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m；对 D 类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m；g ：峰值因子，取 2.5 ；I 10： 10m 高名义湍流度，对应A、 B、 C、 D 地面粗糙度，可分别取0.12、 0.14 、 0.23 和 0.39 ；地：地面粗糙度指数，对应 A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.15、0.22和0.30 ;对于 B 类地形， 22.4m 高度处的阵风系数为：0 gz=1+2 X2.5 X0.14 X

22、(22.4/10) -0.15 =1.620211Z：风压高度变化系数；根据不同场地类型 ,按建筑结构荷载规范条文说明部分 8.2.1 提供的公式计算：A 类场地：z zA=1.284 x(z/10) 0.24B 类场地：z zB=1.000 x(z/10) 0.30C 类场地：z zC=0.544 x(z/10) 0.44D 类场地：z zD=0.262 x(z/10) 0.60公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同，也就是：对 A 类场地：当 z>300m 时，取 z=300m ，当 z<5m 时，取 z=5m ；对 B类场地：当z>350m时，取z=350m，当

23、z<10m时，取z=10m；对 C类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m；对 D类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m；对于 B 类地形， 22.4m 高度处风压高度变化系数：gz=1.000 X (22.4/10) 0.30=1.2737II s1 ：局部风压体型系数；按建筑结构荷载规范 GB50009-2012 第 8.3.3 条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数s s1 :1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1 的规定采用；2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处

24、的装饰条等突出构件，取-2.0 ；3 其它房屋和构筑物可按本规范第 8.3.1 条规定体型系数的 1.25 倍取值。本计算点为墙面大面位置，按如上说明，查表得：p,s1 (1)=1按建筑结构荷载规范 GB50009-2012 第 8.3.4 条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：1 当从属面积不大于1m 2 时，折减系数取 1.0 ；2 当从属面积大于或等于25m2 时，对墙面折减系数取0.8 ，对局部体型系数绝对值大于1.0 的屋面区域折减系数取0.6 ，对其它屋面区域折减系数取1.0 ；3当从属面积大于1m2且小于25m 2

25、时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：11 s1（A）= ii s1（1）+ ii s1（25）- ii s1（1）logA/1.48.3.4GB50009-2012其中：”si(25)=0.8 gsi(1) =0.8 X 1 =0.8 计算支撑结构时的构件从属面积： A=2.1 X2.6 =5.46m 2当 A>25 时取 a=25 ，当 A 小于 1 时取 A=1 ；LogA=0.737则：11 si (A)= gsi(1)+ gsi(25)- R si(1)logA/1.4 =1+0.8-1 X 0.737/1.4 =0.895按建筑

26、结构荷载规范 GB50009-2012 第 8.3.5 条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下 列规定采用：1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2 或 0.2 ；2 仅一面墙有主导洞口的建筑物：- 当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4 gs1；- 当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6 gs1;- 当开洞率大于0.30时，取0.8 11 s1;3其它情况，应按开放式建筑物的R s1取值；注： 1 ：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比；2 : g s1应取主导洞口对应位置的值；本计算中建筑物内部压力的局部体型系数

27、为 0.2(封闭式建筑内表面)；因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为：11 s1=0.895+0.2 =1.095而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为：li s1=1+0.2 =1.2W0：基本风压值(MPa),根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012 附表E.5中数值采用，但不小于0.3KN/m 2 ,按重现期 50 年，淮安地区取0.0004MPa ；3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值W k= 0 gz p, z p, S1W0= 1.6202 X 1.2737 X 1.095 X 0.0004=0.000904MPa 因为 Wk<0.

28、001MPa ，所以按 JGJ102-2003 ，取Wk=0.001MPa 。3.3 计算面板材料时的风荷载标准值W k= 0 gz p, z p, S1W0 =1.6202 X 1.2737 X 1.2 X 0.0004 =0.000991MPa 因为Wk<0.001MPa ，所以按 JGJ102-2003 ，取Wk=0.001MPa 。3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEk= 0 e a maxGk/A5.3.4JGJ102-2003q Ek ：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 (MPa) ；0 E：动力放大系数，取5.0;a max：水平地震影响系数最大值，取

29、0.08；G k ：幕墙构件的重力荷载标准值(N) ；A ：幕墙构件的面积(mm 2) ；3.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值P Ek= B e a maxG k5.3.5JGJ102-2003P Ek ：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N) ；0 E：动力放大系数，取5.0;a max：水平地震影响系数最大值，取 0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值（N）;按1臬JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。3.6 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：S= TGSGk

30、+。w 丫 wSwk+。et ESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中：S:作用效应组合的设计值；SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；丫 G、丫 w、E E ：各效应的分项系数；w、。E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的 T g、T w、te 为分项系数，按 5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载：T G： 1.2;风荷载：丫 w： 1.4 ;地震作用：丫 E： 1.3;进行挠度计算时；重力荷载：T G： 1.0;风

31、荷载：丫 w： 1.0；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数。w为1.0 ；地震作用的组合系数。E为0.5;基本参数：1 :计算点标高：22.4m ;2:力学模型：简支梁；3 ：立柱跨度：L=2600mm ;4 ：立柱左分格宽：2100mm ;立柱右分格宽：2100mm ;5 ：立柱计算间距：B=2100mm ;6 ：板块配置：铝单板；7 :立柱材质：Q235 ;8 :安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下:底支梁受力模型4.1 立柱型材选材计算(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布) ：q wk ：风荷载线分布最大荷载集度标准值 (N/mm

32、) ；w k ：风荷载标准值(MPa) ；B ：幕墙立柱计算间距(mm) ；q wk=w kB=0.001 X2100=2.1N/mmq w ：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm) ；q w=1.4q wk=1.4 X 2.1=2.94N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布) ：q EAk ：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 (MPa) ；0E：动力放大系数，取 5.0;“max：水平地震影响系数最大值，取 0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N),(含面板和框架)；A ：幕墙构件的面积(mm 2) ；q EAk= B e a maxGk/A5.3.4JGJ102-

33、2003=5.0 X 0.08 X 0.0004 =0.00016MPaq Ek ：水平地震作用线荷载集度标准值 (N/mm) ；B ：幕墙立柱计算间距(mm) ；q Ek=q EAkB=0.00016 X 2100=0.336N/mmqE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);q E=1.3q Ek=1.3 X 0.336=0.437N/mm(3)幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5S e设计值组合：5.4.1JGJ102-2003q=q w+0.5q E=2.94+0.5 X 0.437=3.158N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：5.4.1JGJ102-2003

34、q k=qwk =2.1N/mm(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值：Mx：弯矩组合设计值(N - mm);Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N mm);Me:地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N - mm);L ：立柱跨度 (mm) ；采用Sw+0.5S e组合：M w=q wL 2/8M E=qEL2/8M x=M w+0.5M E=qL 2/8=3.158 X 2600 2/8=2668510N - mm4.2 确定材料的截面参数(1)立柱抵抗矩预选值计算：W nx ：立柱净截面抵抗矩预选值(mm 3) ；Mx：弯矩组合设计值(N - mm);丫 ：塑性发展系数：对于冷弯薄壁型钢龙

35、骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002 ，取 1.00 ；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133 或 JGJ102 规范 ,取 1.05 ；对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范 GB 50429-2007 ，取 1.00 ；fs：型材抗弯强度设计值 (MPa),对Q235取205MPa ;Wnx=Mx/y fs=2668510/1/205=13017.122mm 3(2)立柱惯性矩预选值计算：q k ：风荷载线荷载集度标准值(N/mm) ；E ：型材的弹性模量(MPa) ，对 Q235 取 206000MPa ；I xmin ：材料需满足的绕X 轴最小惯性矩(mm 4) ；L

36、 ：计算跨度 (mm) ；d f,lim ：按规范要求，立柱的挠度限值(mm) ；df,lim=5q kL4/384EI xminL/250=2600/250=10.4mm按5.1.1.2 建筑幕墙 GB/T21086-2007 的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制)：当跨距w 4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm ;当跨距 4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm ;对本例取：d f,lim =10.4mmIxmin=5qkL4/384Ed f,lim=5 X 2.1 X 2600 4/384/206000/10.4=583244.842mm

37、44.3 选用立柱型材的截面特性按上一项计算结果选用型材号：钢管 80X 60X4型材的抗弯强度设计值：fs=205MPa型材的抗剪强度设计值：ts=120MPa型材弹性模量：E=206000MPa绕 X 轴惯性矩：I x=942600mm4绕 Y 轴惯性矩：I y=596400mm4绕 X 轴净截面抵抗矩： W nx1=23560mm 3绕 X 轴净截面抵抗矩： W nx2=23560mm 3型材净截面面积：An=1056mm 2型材线密度：丫 g=0.082896N/mm型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度： t=8mm型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=14300mm 3塑性发展系数：丫

38、 =14.4 立柱的抗弯强度计算(1)立柱轴向拉力设计值：N k：立柱轴向拉力标准值(N);q GAk ：幕墙单位面积的自重标准值(MPa) ；A ：立柱单元的面积(mm 2) ；B ：幕墙立柱计算间距(mm) ；L ：立柱跨度 (mm) ；N k=q GAkA=q GAkBL=0.0004 X 2100 X 2600=2184NN ：立柱轴向拉力设计值(N) ；N=1.2N k=1.2 X 2184=2620.8N(2)抗弯强度校核：按简支梁 (受拉 )立柱抗弯强度公式，应满足：N/A n+Mx/丫 WnxWfs6.3.7JGJ102-2003上式中：N ：立柱轴力设计值(N) ；Mx：立柱

39、弯矩设计值(N - mm);An：立柱净截面面积(mm2);W nx ：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm 3)；Tx：塑性发展系数：对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002 ，取 1.00 ； 对于热轧型钢龙骨，按JGJ133 或 JGJ102 规范 ,取 1.05 ；对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范 GB 50429-2007 ，取 1.00 ；fs：型材的抗弯强度设计值，取 205MPa ;N/A n+Mx/丫 Wnx=2620.8/1056+2668510/1/23560 =115.746MPa < 205MPa立柱抗弯强度满足要求。4

40、.5 立柱的挠度计算因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：实际选用的型材惯性矩为：Ix =942600mm 4预选值为： Ixmin=583244.842mm 4实际挠度计算值为：d f=5q kL4/384EI x=5 X2.1 X 26004/384/206000/942600 =6.435mm而df,lim=10.4mm所以，立柱挠度满足规范要求。4.6 立柱的抗剪计算校核依据：T max< T s=120MPa (立柱的抗剪弓1度设计值)(1)V wk ：风荷载作用下剪力标准值(N) ：V wk=wkBL/2 =0.001 X21

41、00 X 2600/2 =2730N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N):V w=1.4V wk =1.4 X 2730 =3822N(3)V Ek ：地震作用下剪力标准值(N) ：V Ek=q EAkBL/2 =0.00016 X 2100 X 2600/2 =436.8N(4)Ve：地震作用下剪力设计值(N):V E=1.3V Ek =1.3 X 436.8 =567.84N(5)V ：立柱所受剪力设计值组合： 采用Vw+0.5Ve组合：V=V w+0.5V E =3822+0.5 X 567.84 =4105.92N(6)立柱剪应力校核：T max :立柱最大剪应力(MPa)；V ：

42、立柱所受剪力 (N) ；Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩（mm3）;I x：立柱型材截面惯性矩（mm 4）；t:型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度（mm）;T max=VS x/Ixt=4105.92 X 14300/942600/8=7.786MPa7.786MPa < 120MPa 立柱抗剪强度满足要求！5幕墙横梁计算基本参数：1 :计算点标高：22.4m ;2 ：横梁跨度：B=2100mm ;3：横梁上分格高：1138mm；横梁下分格高：1138mm ;4 :横梁计算间距：H=1138mm ;5:力学模型：梯形荷载简支梁；6 :板块配置：铝单板；7:横梁材质：Q235 ;因为B

43、>H ,所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下:典力图而,一_.5.1横梁型材选材计算（1）横梁在风荷载作用下的线荷载集度（按梯形分布）：qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）;wk：风荷载标准值（MPa）;H :幕墙横梁计算间距（mm）;q wk=W kH=0.001 X 1138 =1.138N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）;q w=1.4q wk=1.4 X 1.138=1.593N/mm（2）垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度（按梯形分布）:qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（MPa）;0e：动力放

44、大系数，取 5.0;“max：水平地震影响系数最大值，取 0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N),(主要指面板组件)；A ：幕墙平面面积(mm 2)；q EAk= B e a maxGk/A5.3.4JGJ102-2003=5.0 X 0.08 X 0.0003 =0.00012MPaq Ek ：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值 (N/mm) ；H ：幕墙横梁计算间距(mm) ；q Ek=q EAkH =0.00012 X 1138=0.137N/mmqE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);q E=1.3q Ek=1.3 X 0.137 =0.178N/mm(3)幕墙横

45、梁受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5S e组合设计值：5.4.1JGJ102-2003q=q w+0.5q E=1.593+0.5 X0.178 =1.682N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：5.4.1JGJ102-2003q k=qwk=1.138N/mm(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值 (按梯形分布) ：My:横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N - mm);Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N - mm);Me：地震作用下横梁产生的弯矩(N - mm);B ：横梁跨度(mm) ；H ：幕墙横梁计算间距(mm) ；采用 Sw+0.5S e 组合：5.4.1

46、JGJ102-2003M w=q wB2(3-(H/B) 2)/24M E=qEB2(3-(H/B) 2)/24M y=M w+0.5M e=qB 2(3-(H/B) 2)/24=1.682 X 2100 2X(3-(1138/2100) 2)/24 =836441.5N - mm(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值 (按矩形分布 ) ：G k ：横梁自重线荷载标准值(N/mm) ；H 1：横梁自重荷载作用高度(mm) ，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高；Gk=0.0003 XHi =0.0003 X 1138 =0.341N/mmG ：横梁自重线荷载设计值(N/mm) ；G

47、=1.2G k=1.2 X 0.341 =0.409N/mmMx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N mm);B ：横梁跨度(mm) ；M x=GB 2/8=0.409 X2100 2/8 =225461.25N - mm5.2 确定材料的截面参数(1)横梁抵抗矩预选：W nx ：绕X 方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm 3) ；W ny ：绕Y 方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm 3) ；Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(N mm);My:风荷载及地震作用弯矩组合值 (N mm);丫 x, 丫 y：塑性发展系数：对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002 ，取

48、 1.00 ；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133 或 JGJ102 规范 ,取 1.05 ；对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范 GB 50429-2007 ，均取 1.00 ；fs：型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取215 ;按下面公式计算：W nx=Mx/ Y xfs=225461.25/1.05/215=998.721mm 3Wny=My/丫 yfs=836441.5/1.05/215=3705.167mm 3(2)横梁惯性矩预选：d f1,lim ：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm) ；d f2,lim ：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(m

49、m) ；B ：横梁跨度(mm) ；按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于 L/250 ，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180 ；建筑幕墙 GB/T21086-2007 还有如下规定：按5.1.1.2 ，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制)：当跨距w 4500mm时，绝对挠度不应该大于 20mm ;当跨距 4500mm时，绝对挠度不应该大于 30mm ;按5.1.9 , b,自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500,并且不应大于3mm；B/250=2100/250=8.4mmB/500=2100/500=4.2mm对本例取：d f1,lim =8.4mmd

50、 f2,lim=3mmq k ：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm) ；E ：型材的弹性模量(MPa) ，对 Q235 取 206000MPa ；I ymin:绕Y轴最小惯性矩(mm 4);B ：横梁跨度(mm) ；df1,lim=q kB4(25/8-5(H/2B) 2+2(H/2B) 4)/240EI ymin(受风荷载与地震作用的挠度计算)I ymin=qkB4(25/8-5(H/2B) 2+2(H/2B) 4)/240Ed f1,lim=1.138 X 21004(25/8-5(1138/2/2100) 2+2(1138/2/2100) 4)/240/206000/8.4 =1475

51、49.642mm 4G k ：横梁自重线荷载标准值(N/mm) ；I xmin:绕X轴最小惯性矩(mm4)；d f2,lim =5G kB4/384EI xmin(自重作用下产生的挠度计算)I xmin=5GkB4/384Ed f2,lim=5 X 0.341 X2100 4/384/206000/3=139727.492mm 45.3 选用横梁型材的截面特性按照上面的预选结果选取型材：选用型材号：钢管 60X 40X3型材抗弯强度设计值：215MPa型材抗剪强度设计值：125MPa型材弹性模量：绕 X 轴惯性矩：绕 Y 轴惯性矩：绕 X 轴净截面抵抗矩： 绕 X 轴净截面抵抗矩： 绕 Y 轴

52、净截面抵抗矩： 绕 Y 轴净截面抵抗矩：E=206000MPaI x=208500mmI y=208500mmW nx1=8340mmW nx2=8340mmW ny1=8340mmW ny2=8340mm型材净截面面积：An=564mm 2型材线密度：丫 g=0.044274N/mm横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚： t=3mm横梁截面垂直于X 轴腹板的截面总宽度：tx=6mm横梁截面垂直于Y 轴腹板的截面总宽度：ty=6mm型材受力面对中性轴的面积矩（绕 X 轴） ： Sx=4980mm 3型材受力面对中性轴的面积矩（绕 Y 轴） ： Sy=4980mm 3塑性发展系数：丫 x=Ty=1.055.4 幕墙横梁的抗弯强度计算按横梁强度计算公式，应满足：Mx/ T xWnx+My/ 丫 yWnyWfs6.2.4JGJ102-200