幕墙结构计算培训

1、 幕 墙 结 构 计 算 一、 熟悉玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-96 和 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001 中对各种荷载的取值和分项系数的取值二、 对各种现行各种材料的强度设计值花岗岩、Q235钢、6063-T5铝型材、6003A-T5铝型材、3003铝板、各种浮法玻璃和钢化玻璃大面强度和边缘强度有一个初步的了解。三、 玻璃的强度和挠度的计算（四边简支和四边点支）玻璃等效厚度的计算（中空玻璃、夹胶玻璃）隐框幕墙玻璃结构胶的计算明框幕墙玻璃边缘挤压应力的计算四、 石材、金属板的强度和挠度计算五、 结构传力模式 六、 立柱的计算 （1） 荷载的取值 （2） 惯性矩、抗弯矩等

2、各种截面参数的算法（CAD中MASSPROP命令的使用）（3） 幕墙立柱构件主要形式（优、缺点）（优先采用上端悬挂支柱，尽量避免下端支承，金属构件刚度较小，容易失稳）1 简支梁优点：传力明确，施工方便缺点：由简支梁算出的型材截面过大，浪费材料2 双跨梁（双跨梁弯矩和挠度系数） 优点：可减小弯矩和挠度，尤其对挠度的影响很大缺点：中间支座处的支座反力很大，施工不方便3 多跨连续梁（在接头处构造上的处理）优点：可减小幕墙的挠度缺点：由于活动接头不完全连续，实际上可采用的弯矩值比简支梁的略小。 接头处要进行构造处理（4） 立柱材料的选用1. 铝型材（在挠度允许下，可采用6063A-T5和6063-T5

3、牌号的铝材），挠度主要由铝型材的弹性模量控制。2. 钢3. 钢铝组合型材 （5）规范对型材壁厚和挠度的强制性要求。七幕墙横梁的计算横梁是双向受弯构件，按立柱之间的距离作为梁的跨度，梁的支承条件按简支考虑。横梁是双向受弯构件，在水平方向上为风荷载和地震荷载产生的水平荷载，在竖向方向上为由板和横梁自重产生的竖向荷载。横梁的水平荷载分为三角形荷载和梯形荷载。八、 幕墙连接件的计算按钢结构规范计算（螺栓连接和焊缝连接）九、 预埋件的计算预埋件的受力有剪力（一般由自重产生）、拉力（一般由风荷载和地震荷载产生）、弯矩（一般由自重产生），具体见幕墙规范和混凝土规范。 十、结构计算软件的应用 一、 荷载的计算

4、在幕墙计算中荷载主要为风荷载、地震荷载和自重荷载。 （1）风荷载的计算： 幕墙规范中计算中风荷载标准值的计算公式为： Wk =zsz W0 Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值 (KN/m2) z: 瞬时风压的阵风系数: 取2.25 s: 风荷载体型系数: ±1.5 z: 风荷载高度变化系数（根据建筑物的标高和地面粗糙度查系数） W0: 基本风压全国基本风压分布图中数值取用 50年一遇系数取1.1，100年一遇系数取1.2 幕墙规范中规定当风荷载标准值小于1 KN/m2时按1 KN/m2取值。幕墙规范中计算中风荷载设计值的计算公式为：W =1.4 WK （2）地震荷载的计算： 垂直于玻

5、璃幕墙平面的分布水平地震作用 qEK: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m2) GAk:幕墙构件的平均自重（N/m2） E: 动力放大系数: 可取5.0 （根据新规范取值） max: 水平地震影响系数最大值（与地震烈度有关） qEK = （3）进行结构计算的时候荷载分项系数的取值 S = SW+0.6SE二、 各种主要材料强度的取值（1） 玻璃 各类玻璃强度设计值玻璃类型厚度强度设计值大面上的强度fg1(N/mm2)边缘强度fg1(N/mm2)普通玻璃52819.5浮法玻璃5122819.515192014钢化玻璃5128458.815195941.3夹丝玻璃6102114.7

6、（2）铝材 在现在市场中可用的铝型材为6063A-T5和6063-T5，它们的材料强度取值见 下表 1.0 6063-T5铝型材 屈服强度 fya160 N/mm2 受拉压强度设计值 fab=85.5 N/mm2 受剪强度设计值 fas=49.6 N/mm2 局部承压强度设计值 fabr=150 N/mm2 弹性模量 Ea=70×103 N/mm2 线膨胀系数 a=2.35×10-5 重力体积分布 a =27.1×103 N/m3 伸长率 8 % 泊松比 =0.33 2.0 6063A-T5铝型材 抗拉强度 b230 N/mm2 受拉压强度设计值 fab=125.

7、5 N/mm2 受剪强度设计值 fas=71.8N/mm2 局部承压强度设计值 fabr=150 N/mm2 弹性模量 Ea=70×103 N/mm2 线膨胀系数 a=2.35×10-5 重力体积分布 a =27.1×103 N/m3 伸长率 8 % 泊松比 =0.33（3） 钢材现在工程中主要使用Q235B钢，Q235A钢不可焊（Q235钢即为A3钢） Q235钢 屈服强度 fys235 N/mm2 局部承压强度设计值 fsbr=320 N/mm2 抗拉压强度设计值 fsb=215 N/mm2 抗剪强度设计值 fss=125 N/mm2 弹性模量 Es=206&

8、#215;103 N/mm2 线膨胀系数 g=1.2×10-5 重力体积分布 s =78.5×103 N/m3 泊松比 =0.3（4） 不锈钢螺栓 不锈钢螺栓主要采用奥氏体 AT-2 屈服强度 fys700 N/mm2 抗拉强度设计值 ftb=320 N/mm2 抗剪强度设计值 fsb=245 N/mm2三、 玻璃的强度和挠度的计算 1.玻璃强度的计算 校核依据: g q: 玻璃所受荷载组合值：q =W+0.6×1.3qEk a: 玻璃短边边长（m） b: 玻璃长边边长（m） t: 玻璃计算厚度（mm） : 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比a/b查出(b为长边边长

9、)查表 w: 玻璃产生的应力 ：= ：玻璃的应力折减系数 由 查表 w= 2.玻璃的挠度计算 较核依据：最大挠度要小于30mm和a/100 qk: 作用在玻璃上的荷载标准值 (KN/m2) f: 玻璃挠度系数,按边长比a/b查出(b为长边边长)查表 D：玻璃的刚度 D= ：= ：玻璃的应力折减系数 由查表有U：玻璃的挠度 U=3.四边简支和四边点支玻璃的强度和挠度系数 四边点支玻璃的强度由玻璃边缘强度控制：玻璃弯曲系数（四边简支）a/ba/b00.1250.70.07420.250.1230.750.06830.330.1180.80.06280.40.1150.850.05760.50.10

10、.90.05280.550.09340.950.04830.60.086310.04420.650.0868玻璃挠度系数（四边简支）a/bfa/bf00.013020.70.007270.210.012970.750.006630.250.012820.80.006030.330.012230.850.005470.50.010130.90.004960.550.00940.950.004490.60.0086710.004060.650.00796玻璃的挠度和刚度系数（四点支承）a/bf0.50.13040.014080.550.13180.014440.60.13360.014920.65

11、0.13560.015540.70.13770.016320.750.13990.01730.80.14240.01850.850.1450.019960.90.14770.02170.950.15060.0237710.15370.0262应力与挠度折减系数51600.741500.54350100.95800.692000.5400200.91000.642500.46400.811200.613000.43 4中空玻璃和夹胶玻璃等效厚度的计算te= (夹胶玻璃等效厚度)te=0.95× (中空玻璃等效厚度) 四、 结构的传力模式横梁的传力模式分为三种（1） 两边支撑的情况（2）

12、 周边支撑板1. 较规则的四边形板2. 三角形、多边形板 横梁是双向受弯构件，在水平方向上受风荷载和地震荷载传来的水平荷载，在竖 直方向上受由于自重作用产生的竖向荷载。 立柱的传力模式 立柱支撑点按铰支考虑，通常按单跨简支梁计算。如果每层由两个支撑点，也可以按双跨梁计算。 立柱也可按连续梁计算，此时要在立柱接头要做构造处理，立柱要作为连续，能传递弯矩，应满足以下两条件： 1 .芯柱插入上下柱的不少于2hc，hc为立柱截面高度 2 .芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩。 立柱是偏心受拉构件，在个别情况下，如果立柱在下面支撑，有可能出现偏心受压。立柱应采用上端悬挂支柱，尽量避免下端支撑。金属构件刚度较

13、小，受压时容易丧失稳定。 简支梁、双跨梁、连续梁的弯矩、剪力、挠度可由结构静力手册和结构软件计算得出。 五、 幕墙连接的计算1. 在现行规范中要求幕墙的连接要采用螺栓连接。在进行玻璃幕墙的连接时一般采用不锈钢螺栓（AT-2）。此不锈钢的螺栓强度要超过Q235钢螺栓。同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉，应符合下列公式的要求 和 摩擦型高强度螺栓和承压型高强度螺栓在普通幕墙中用的较小，如需采用时可参考钢结构规范2. 在某些工程中要采用焊缝连接，此部分可参考钢结构规范 六、 预埋件的计算 s rvy 0.8by 1.3rby s 0.8by 0.4rby当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，

14、应按下列两公式计算并取其中的较大值。 0.3 0.4 s by 1.3rby 0.4 s 0.4rby 当 0.4时, 取 0.40。上述公式中的系数， 应按下列公式计算： c v(4.00.08)SQR（ ） y 当v大于0.7时, 取v=0.7。 b0.40.25 当采取措施防止锚板弯曲变形时, 可取v 1.0。上述各式中： 剪力设计值 （N）； 法向拉力或法向压力设计值（N）； 法向压力设计值不应大于 0.5c， 此处为锚板的面积（mm2）； 弯矩设计值 （N mm）； r钢筋层数影响系数，当等间距配置时，二层取1.0， 三层取0.9； v锚筋受剪承载力系数； 锚筋直径 （mm）； 锚板

15、厚度 （mm）； b锚板弯曲变形折减系数； 外层锚筋中心线之间的距离 （mm）； c 外层锚筋中心受压强度设计值 （N/mm2）， 可 按现行国家标准混凝土结构设计规范GBK10采用；1.受力预埋件的锚板宜采用3号钢。锚筋应采用级或级钢筋， 并不得采用冷加工钢筋。 图5.7.10 由秒锚板和直锚筋组成的预埋件2. 预埋件受力直钢筋不宜少于4根，直径不宜小于8mm， 受剪预埋 件的直钢筋可用2根。预埋件的锚筋应放在外排主筋内侧。 3. 直锚筋与锚板应采用T形焊， 锚筋直径不大于20mm 时宜采用压 力埋弧焊。手工焊缝高度不宜小于6mm及0.5d(1级钢筋)或0.6d(2级钢 筋)。 4. 充分利

16、用锚筋的受拉强度时，锚固长度应符合表5.7.16 的要求， 锚筋最小锚固长度在任何情况下不应小于250mm。 锚筋按构造配置、 未充分利用其受拉强度时，锚固长度可适当减少，但不应小于180mm 。 光圆钢筋端部应作弯钩。 5. 锚板的厚度应大于锚筋直径的0.6倍。受拉和受弯预埋件的锚板 的厚度尚应大于b/8，（b为锚筋的间距图5.7.10）。锚筋中心至锚板边 缘的距离c不应小于2d及20mm。对于受拉和受弯预埋件，其锚筋的间距b、 b1 和锚筋至构件边缘的距离c、c1, 均不应小于3d及45mm。对受剪预埋 件，其锚筋的间距b及b1不应大于300mm, 其中b1不应小于6d及70mm，锚 筋至构件边缘的距离c1不应