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工程代号：

200910

工程名称：

所在地区：

北京市

幕墙安装高度：

47米

建筑面积：

1000平米

校核幕墙图号：

MQ1

校核幕墙材质：

铝6061

幕墙安装角度a：

90度

幕墙施工单位：

1.2、基本参数

建筑场地类型：

C类地区

基本风压：

450N/m250年一遇

抗震设计烈度：

8度,加速度：

0.20G

1.3、主要材料指标

1.3.1、铝6061型材

强度设计值F=85.5N/mm2

弹性模量E=70kN/mm2

1.3.2、浮法玻璃（5～12）

重力体积密度：

y=25.6kN/m3

强度设计值：

Fs=28N/mm2

弹性模量E=72000N/mm2

线膨胀系数αa=0.00001

泊松比ν=0.2

第二章计算依据及说明

2.1、计算依据

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

《建筑外门窗气密,水密,抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《塑料幕墙安装及验收规程》JGJ103-96

《建筑玻璃应用技术规范》JGJ113-2003

《平板玻璃》GB11614-2009

《夹层玻璃》GB9962-1999

《钢化玻璃》GB9963-1997

《建筑采光设计标准》GB0.T50033-2001

《建筑幕墙密封毛条技术条件》JC0.T635-96

《建筑制图标准》GB/T50104-2001

《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2004

建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2004

建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2004

《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2004

《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2004

《铝合金建筑型材隔热型材》GB/T5237.6-2004

《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000

《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000

《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000

《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000

《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2000

《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000

《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997

《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000

《铝合金结构设计规范》GB50429-2007

建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JC133-2000

《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001

《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001

《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001

《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001

《铝合金门窗工程技术规程》JGJ214－2010

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

2.2、计算说明

2.2.1、选择该工程最不利的窗型进行计算校核。

2.2.2、为了提高幕墙抗风压性能校核精度，该校核报告采用材料力学常用的积分法推导公式进行计算主受力构件的抗弯强度和挠度。

详见附录1

2.2.3、主受力构件的抗弯强度校核采用材料力学中常用的积分法推导公式计算。

2.2.4、主受力构件的抗弯挠度校核采用相关规范中推荐的近似公式计算。

2.2.5、考虑到新型建筑的多样性，对倾斜幕墙抗弯强度、挠度校核添加了雪荷载作用。

第三章荷载计算

3.1、计算说明

依据有限元法原理，选取最不利的幕墙位置进行分析校核（见下图）：

幕墙，宽度：

2.4米,高度：

3.6米。

3.2、基本计算公式

（1）.场地类别划分:

根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:

A类近海面,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;

北京市方庄湖六号地按C类地区计算风压

（2）.风荷载计算:

幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）7.1.1采用

风荷载计算公式:

Wk=βgz×

μz×

μsl×

ωo

其中:

Wk---作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m2）

βgz---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）取定

根据不同场地类型,按以下公式计算:

βgz=K（1+2μf）

其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数

A类场地:

βgz=0.92×

（1+2μf）其中：

μf=0.387×

（

）（-0.12）

B类场地:

βgz=0.89×

μf=0.5×

）（-0.16）

C类场地:

βgz=0.85×

μf=0.734×

）（-0.22）

D类场地:

βgz=0.80×

μf=1.2248×

）（-0.3）

μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取定,

μz=1.379×

）0.24

μz=（

）0.32

μz=0.616×

）0.44

μz=0.318×

）0.60

本工程属于C类地区

μsl---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）取定

W0---基本风压,按全国基本风压图,北京市取450N/m2

（3）.地震作用计算:

qEAk=βE×

αmax×

GAK

qEAk---水平地震作用标准值

βE---动力放大系数,按5.0取定

αmax---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:

6度:

αmax=0.04

7度:

αmax=0.08

8度:

αmax=0.16

9度:

αmax=0.32

北京市设防烈度8度,加速度：

0.20G,根据本地区的情况,故取αmax=0.16

GAK---幕墙构件的自重（N/m2）

（4）.荷载组合:

结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力（内力）作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用：

γGSG+γwψwSw+γEψESE+γTψTST

各项分别为永久荷载：

重力、可变荷载、风荷载、温度变化、地震。

水平荷载标准值:

qk=Wk+0.5×

qEAk

水平荷载设计值:

q=1.4×

Wk+0.5×

1.3×

荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:

①对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足：

a.当其效应对结构不利时：

对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；

对有永久荷载效应控制的组合，取1.35

b.当其效应对结构有利时：

一般情况取1.0；

对结构倾覆、滑移或是漂浮验算，取0.9

②可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4

3.3、荷载计算

3.3.1风荷载标准值计算

Wk=βgz·

μs·

μz·

ωo

Wk：

作用在幕墙上的风荷载标准值（N/m2）

此幕墙校核单元安装高度：

z=47米,建筑场地类型：

C类地区类,由《建筑结构荷载规范》GB50009-2001计算：

βgz：

瞬时风压阵风系数（GB50009-20017.5.1-1）

βgz=0.85×

（1+2×

μf）=2.25

μs：

风荷载体型系数μs=1.2

μz：

风压高度变化系数（GB50009-20017.2.1）

））0.44=1.2

依据国家气象局提供的资料查得北京市：

ωo：

基本风压ωo=450N/m250年一遇

风荷载标准值为：

Wk=βgz·

=2.25×

1.2×

450N/m2

=1458N/m2

3.3.2风荷载设计值计算

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定:

风荷载设计值:

Ws=γ·

Wk

取风荷载作用分项系数γ＝1.4

Ws=γ·

Wk＝1.4×

1458

=2041.2N/m2

3.3.3、水平地震荷载计算

qEK=αmax·

β·

GG

qEK:

作用在幕墙上的地震荷载标准值

αmax：

水平地震影响系数,按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.3.4条规定，取:

αmax=0.16

β:

动力放大系数

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条规定，取β=5

GG:

幕墙自重面荷载设计值

GG=rG·

GGK

rG：

自重作用效应分项系数，取rG=1.2

GAK:

玻璃自重面荷载标准值

玻璃采用5+12+5浮法根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003表5.3.1条规定

玻璃容重:

25.6KN/m3

GAK=（5+5）×

10-3×

25600=256N/m2

考虑到各种结构构件，幕墙自重面荷载标准值取：

GGK=320N/m2

GGK=1.2×

320=384N/m2

GG=0.16×

5.0×

384=307.2N/m2

3.3.4、荷载组合

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定,幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震荷载组合:

Q=ψ1·

Ws+rE·

ψ2·

qEK

即：

风荷载+水平地震荷载

风荷载和水平地震作用组合标准值计算：

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定

ψ1：

风荷载作用效应组合系数，取ψ1=1.0

ψ2：

地震荷载作用效应组合系数，取ψ2=0.5

rE：

地震荷载作用效应分项系数，取rE=1.3

=1.0×

2041.2+1.3×

0.5×

307.2

=2241N/m2

因此：

同时考虑风荷载和水平地震作用的设计值为：

Ms=Q=2241N/m2

第四章幕墙横梁计算

4.1、基本信息：

型材代号：

CX07

横梁材质：

弹性模量：

E=70kN/mm2

强度设计值：

F=85.5N/mm2

横梁截面结构尺寸、中性轴位置详见下图:

经过验算得：

横梁惯性矩:

I=77.545cm4

横梁抵抗矩:

W=14.603cm3

4.2、力学模型：

4.2.1、玻璃面板将受到的水平方向的荷载，按45度角分别传递到中梃上，由中梃承担。

4.2.2、横梁采用简支梁力学模型，水平荷载按均布线荷载计算，横梁分配的面板按均布荷载，平移到简支梁；

立柱分配的面板按均布荷载平移到立柱，再按集中荷载传递到横梁，校核最为不利的横梁。

平面受力分配图见图1。

4.3、强度校核：

4.3.1、抗弯强度校核

依据材料力学弯曲强度条件:

M/W≤F

其中：

M——构件弯矩设计值

W——构件抵抗矩

依据幕墙材质，取强度设计值:

F=85.5N/mm2

对于横梁，采用简支梁力学模型：

经积分计算得：

横梃的均布荷载分配面积：

F1=0.36F2=0.27

横梃的最大变形位置在0.6点处。

假设由此点截断，依据静力学力矩平衡原理可得：

支座反力PN=WS×

（（F1+F2）/2）

=642.91N

支座弯矩MS=PN×

0.6

M=244.92Nm

σ=M/W

=244.92/（14.603/106

=16800000N/m2

=16.8N/mm2

校核结论

σ=16.8<

=F=85.5方案可行

4.4横梁挠度校核：

4.4.1、计算依据

依据幕墙密闭性能要求，构件许用变形量:

[f]=100mm

构件许用变形比为:

≤L/150

依据材料力学挠度计算公式及幕墙受力特点:

幕墙构件受梯形均布荷载作用下挠度计算为

f=Ws·

a·

L3/（K·

E·

I）

Ws——风荷载设计值

a——均布荷载面积

L——主受力构件长度

K——梯形分布系数:

梯形为0.0L时K=76.8（矩形）;

0.1L时K=70.2;

0.3L时K=65.6;

0.5L时K=60（三角形）

E——材料弹性模量

I——型材截面惯性矩

幕墙构件受集中荷载作用下变形量计算为

f=P·

L1·

L2·

（L+L2）·

（3·

（L+L2））1/2）/（27·

I·

L）

P——集中荷载

L1——受力点左侧主受力构件长度

L2——受力点右侧主受力构件长度

幕墙构件挠度是梯形分布荷载挠度变形与集中荷载挠度变形的累加，运算得：

横梁变形量：

f=（2041/1000000）×

630000×

1200×

1200/（60×

（70×

1000）×

（77.545×

10000））+（（2041/1000000）×

1260000/2×

0×

2100×

1500×

（1200+1500）×

（3×

（1200+1500））2）/（27×

1000）×

10000）×

2400）

=0.682

4.4.2、校核结论

横梁主受力构件长度L＝1200

变形比：

1200/.682=1759

L/1759≤L/150可行

第五章幕墙立柱计算

5.1、基本信息：

型材代号HX1

立柱材质：

E=70kN/mm2

立柱截面结构尺寸、中性轴位置详见下图:

立柱惯性矩:

I=661.774cm4

立柱抵抗矩:

W=143.86cm3

5.2、力学模型：

5.2.1、玻璃面板将受到的水平方向的荷载，按45度角分别传递到中梃上，由中梃承担。

5.2.2、立柱采用简支梁力学模型，水平荷载按均布线荷载计算，立柱分配的面板按均布荷载，平移到简支梁；

横梁分配的面板按均布荷载平移到横梁，再按集中荷载传递到立柱，校核最为不利的立柱。

平面受力分配图见图2。

5.3.1.抗弯强度校核

对于立柱，采用简支梁力学模型：

F1=0.54:

F2=0.54:

F3=0.09:

F4=0.09:

F5=0.27:

F6=0.36

F7=0.27:

F8=0.36:

F9=0.54:

F10=0.54:

F11=0.36:

F12=0.36

竖梃的均布荷载分配面积：

FM=F1+F2+F3+F4+F9+F10

竖梃的集中荷载分配面积：

PM1=（F5+F6+F7+F8）/2

PM2=（F5+F7+F11+F12）/2

经过取极大值,最大变形位置在1.8米处。

（（F1+F2）×

（3.6-1.5/2）+（F3+F4）×

（1.5+0.6/2）+（F9+F10）×

1.5/2+PM1×

（3.6-1.5）/2+PM2×

1.5）/3.6）

=3673.8N

F6=0.360

F6=0.361

M=3877.9Nm

σ=M/W

=3877.9/（143.86/106）

=26956068N/m2

=26.95N/mm2

Σ=27<

=F=85.5方案可行

5.4、立柱挠度校核：

5.4.1、计算依据

f=Ws×

a×

L3/（K×

E×

I）

f=P×

L1×

L2（L+L2）×

（3L1（L+L2））1/2/（27E·

L）

立柱变形量：

2340000×

3600×

3600/（62×

（661.774×

1×

（3600+1500）×

（3600+1500））2）/（27×

3600）

=10.358

5.4.3、校核结论

立柱主受力构件长度L＝3600

3600/10.358=347

立柱变形比：

L/347≤L/150可行

第六章玻璃校核（依据JGJ102-2003）

6.1、计算说明

此处采用5+12+5浮法玻璃，不利的玻璃长边为1460，短边为1160，对此位置玻璃计算校核。

玻璃板块规格

短边长a：

1160mm

长边长b：

1460mm

板块边长比a/b=0.794

E=72000N/mm2

波松比:

ν=0.2

玻璃的容重y=25.6kN/m3

支撑方式:

四边简支

玻璃选择5+12+5浮法玻璃

玻璃强度设计值：

Fs=28N/mm2

Fs的取值：

5-12mm厚时浮法玻璃取28,夹层玻璃取21,钢化玻璃取84

6.2、校核依据

玻璃厚度5+12+5MM;

内侧玻璃厚度:

5MM外侧玻璃厚度:

5MM

建筑幕墙玻璃校核选择风荷载、地震两项

σ＝6·

φ·

（K1·

Wb+Ps·

K2·

Wg）·

a2·

η/t2

其中