玻璃幕墙设计计算书Word下载.docx

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3.抗震烈度：

按照国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2000）规定，北京地区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g，水平地震影响系数最大值为：

αmax=0.16。

三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算：

幕墙属于薄壁外围护构件，按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）计算：

wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-2001]上式中：

wk：

作用在幕墙上的风荷载标准值（MPa）；

Z：

计算点标高：

33m；

βgz：

瞬时风压的阵风系数；

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×

（Z/10）-0.12B类场地:

βgz=0.89×

μf=0.5（Z/10）-0.16C类场地:

βgz=0.85×

μf=0.734（Z/10）-0.22D类场地:

βgz=0.80×

μf=1.2248（Z/10）-0.3对于C类地区，33m高度处瞬时风压的阵风系数：

（1+2×

（0.734（Z/10）-0.22））=1.81μz：

风压高度变化系数；

A类场地:

μz=1.379×

（Z/10）0.24当Z>

300m时，取Z=300m，当Z<

5m时，取Z=5m；

B类场地:

μz=（Z/10）0.32当Z>

350m时，取Z=350m，当Z<

10m时，取Z=10m；

C类场地:

μz=0.616×

（Z/10）0.44当Z>

400m时，取Z=400m，当Z<

15m时，取Z=15m；

D类场地:

μz=0.318×

（Z/10）0.60当Z>

450m时，取Z=450m，当Z<

30m时，取Z=30m；

对于C类地区，33m高度处风压高度变化系数：

（Z/10）0.44=1.042μs：

风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2；

w0：

基本风压值（MPa），根据现行<

<

建筑结构荷载规范>

>

GB50009-2001附表D.4（全国基本风压分布图）中数值采用，按重现期50年，北京地区取0.00045MPa；

wk=βgzμzμsw0=1.81×

1.042×

1.2×

0.00045=0.001018MPa2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]qEAk：

垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）；

βE：

动力放大系数,取5.0；

αmax：

水平地震影响系数最大值，取0.16；

Gk：

幕墙构件的重力荷载标准值（N）；

A：

幕墙构件的面积（mm2）；

3.作用效应组合：

荷载和作用效应按下式进行组合：

S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]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；

γG、γw、γE：

各效应的分项系数；

ψw、ψE：

分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。

上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]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：

γG：

1.2；

风荷载：

γw：

1.4；

地震作用：

γE：

1.3；

进行位移及挠度计算时；

1.0；

上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；

地震作用的组合系数ψE为0.5；

四、幕墙立柱计算基本参数：

1：

2：

力学模型：

双跨梁；

3：

立柱跨度：

L=3900mm，短跨长L1=300mm，长跨长L2=3600mm；

4：

立柱左分格宽：

2100mm；

立柱右分格宽：

5：

立柱计算间距（指立柱左右分格平均宽度）：

B=2100mm；

6：

板块配置：

中空玻璃6+6mm；

7：

立柱材质：

6063-T5；

8：

安装方式：

偏心受拉；

本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

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）：

qwk：

风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）；

风荷载标准值（MPa）；

B：

幕墙立柱计算间距（mm）；

qwk=wkB=0.001018×

2100=2.138N/mmqw：

风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；

qw=1.4qwk=1.4×

2.138=2.993N/mm

（2）水平地震作用线荷载集度（按矩形分布）：

qEAk：

幕墙构件的重力荷载标准值（N），（含面板和框架）；

幕墙平面面积（mm2）；

qEAk=βEαmaxG/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×

0.16×

0.0005=0.0004MPaqEk：

水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；

qEk=qEAkB=0.0004×

2100=0.84N/mmqE：

水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；

qE=1.3qEk=1.3×

0.84=1.092N/mm（3）幕墙受荷载集度组合：

用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：

……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=2.993+0.5×

1.092=3.539N/mm用于挠度计算时，采用Sw+0.5SE标准值组合：

……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk+0.5qEk=2.138+0.5×

0.84=2.558N/mm（4）求支座反力R1及最大弯矩：

由双跨梁弯矩图可知,两支点0,2处弯矩为零,中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下,最大挠度在长跨内出现。

M1：

中支座弯矩（N·

mm）；

R1：

中支座反力（N）；

M1=-q（L13+L23）/8L=-3.539×

（3003+36003）/8/3900=-5295228.75N·

mmR1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2=3.539×

300/2-（-5295228.75/300）+3.539×

3600/2-（-5295228.75/3600）=26022.709N2.确定材料的截面参数：

（1）截面的型材惯性矩要求：

k2=0k1=4M1/（qL22）=4×

5295228.75/（3.539×

36002）=0.462查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明：

x0=A/4+2R1/3cos（θ+240）其中：

A=2+k1-k2=2.462R=（（A/4）2-k1/2）3/2=0.057θ=1/3arccos（（A3-12k1A-8（1-2k1-k2））/64R）=26.499x0=A/4+2R1/3cos（θ+240）=2.462/4+2×

0.0571/3cos（26.499+240）=0.568λ=x0（1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03）=0.1432代入df,lim=λqkL24/24EIxmin上式中：

df,lim：

按规范要求，立柱的挠度限值（mm）；

qk：

风荷载与地震作用线荷载集度标准值组合（N/mm）；

L2：

长跨长度（mm）；

E：

型材的弹性模量（MPa），对6063-T5取70000MPa；

Ixmin：

材料需满足的绕X轴最小惯性矩（mm4）；

L/180=3900/180=21.667取：

df,lim=21.667mm代入上式:

Ixmin=λqkL24/24Edf,lim=0.1432×

2.558×

36004/24/70000/21.667=1690228.795mm4

（2）截面的型材抵抗矩要求：

Wnx：

立柱净截面抵抗矩预选值（mm3）；

Mx：

弯矩组合设计值即M1（N·

γ：

塑性发展系数：

取1.05；

fa：

型材抗弯强度设计值（MPa），对6063-T5取85.5；

Wnx=Mx/γfa=5295228.75/1.05/85.5=58983.333mm33.选用立柱型材的截面特性：

按上一项计算结果选用型材号：

70/150型材的抗弯强度设计值：

85.5MPa型材的抗剪强度设计值：

τa=49.6MPa型材弹性模量：

E=70000MPa绕X轴惯性矩：

Ix=6032500mm4绕Y轴惯性矩：

Iy=754060mm4绕X轴净截面抵抗矩：

Wnx1=153940mm3绕X轴净截面抵抗矩：

Wnx2=68126mm3型材净截面面积：

An=1724.8mm2型材线密度：

γg=0.048294N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：

t=7mm型材受力面对中性轴的静矩：

Sx=39600mm3塑性发展系数：

γ=1.054.立柱的抗弯强度计算：

（1）立柱轴向拉力设计值：

Nk：

立柱轴向拉力标准值（N）；

qGAk：

幕墙单位面积的自重标准值（N）；

立柱单元的面积（mm2）；

L：

立柱跨度（mm）；

Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0005×

2100×

3900=4095NN：

立柱轴向拉力设计值（N）；

N=1.2Nk=1.2×

4095=4914N

（2）抗弯强度校核：

按双跨梁（受拉）立柱强度公式,应满足：

N/An+Mx/γWnx≤fa……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：

N：

立柱轴力设计值（N）；

立柱弯矩设计值（N·

An：

立柱净截面面积（mm2）；

在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；

塑性发展系数，取1.05；

fa：

型材的抗弯强度设计值，取85.5MPa；

则：

N/An+Mx/γWnx=4914/1724.8+5295228.75/1.05/68126=76.875MPa≤85.5MPa立柱抗弯强度满足要求。

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=6032500mm4预选值为：

Ixmin=1690228.795mm4所以，立柱挠度满足规范要求。

6.立柱的抗剪计算：

校核依据：

τmax≤τa=49.6MPa（立柱的抗剪强度设计值）

（1）求中支座剪力设计值：

采用Vw+0.5VE组合Vw1左=-（qL1/2-M1/L1）=-（3.539×

300/2-（-5295228.75/300））=-18181.612NVw1右=qL2/2-M1/L2=3.539×

3600/2-（-5295228.75/3600）=7841.097N取V=18181.612N

（2）立柱剪应力：

τmax：

立柱最大剪应力（N）；

V：

立柱所受剪力（N）；

Sx：

立柱型材受力面对中性轴的静矩（mm3）；

Ix：

立柱型材截面惯性矩（mm4）；

t：

型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度（mm）；

τmax=VSx/Ixt=18181.612×

39600/6032500/7=17.05MPa17.05MPa≤49.6MPa立柱抗剪强度满足要求!

五、幕墙横梁计算基本参数：

横梁跨度：

横梁上分格高：

1100mm；

横梁下分格高：

横梁间距（指横梁上下分格平均高度）：

H=1100mm；

梯形荷载简支梁；

横梁材质：

因为B>

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：

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）：

H：

幕墙横梁间距（mm）；

qwk=wkH=0.001018×

1100=1.12N/mmqw：

1.12=1.568N/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）：

垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（MPa）；

幕墙构件的重力荷载标准值（N），（主要指面板组件）；

qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×

0.0004=0.00032MPaqEk：

横梁受水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；

qEk=qEAkH=0.00032×

1100=0.352N/mmqE：

横梁受水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；

0.352=0.458N/mm（3）幕墙横梁受荷载集度组合：

用于强度计算时，采用Sw+0.5SE组合设计值：

……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=1.568+0.5×

0.458=1.797N/mm用于挠度计算时，采用Sw+0.5SE组合标准值：

……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk+0.5qEk=1.12+0.5×

0.352=1.296N/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·

Mw：

风荷载作用下横梁产生的弯矩（N·

ME：

地震作用下横梁产生的弯矩（N·

横梁跨度（mm）；

采用Sw+0.5SE组合：

……5.4.1[JGJ102-2003]Mw=qwB2（3-（H/B）2）/24ME=qEB2（3-（H/B）2）/24My=Mw+0.5ME=qB2（3-（H/B）2）/24=1.797×

21002×

（3-（1100/2100）2）/24=899997.5N·

mm（5）横梁在自重荷载作用下的弯矩值（按矩形分布）：

横梁自重线荷载标准值（N）；

横梁间距（mm）；

Gk=0.0004×

H=0.0004×

1100=0.44N/mmG：

横梁自重线荷载设计值（N）；

G=1.2Gk=1.2×

0.44=0.528N/mmMx：

横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值（N·

Mx=GB2/8=0.528×

21002/8=291060N·

mm2.确定材料的截面参数：

（1）横梁抵抗矩预选：

绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值（mm3）；

Wny：

绕Y方向横梁净截面抵抗矩预