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玻璃幕墙设计计算书
设计单位：
深圳中航幕墙工程有限公司
设计：
校对：
审核：
设计日期：
2004年05月31日
玻璃幕墙设计计算书
（MQ-02部位）
1.0设计依据:
1.1相关国家标准:
1.1.1玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）
1.1.2建筑结构荷载规范（GB50009-2001）
1.1.3建筑抗震设计规范（GB50011-2001）
1.2业主提供的相关资料:
1.2.1招标书
1.2.2建筑及结构施工图
1.2.3其它有关资料
2.0幕墙材料选择:
2.1面板玻璃选择:
2.1.1玻璃类型:
单层玻璃
2.1.2玻璃种类:
钢化玻璃
2.1.3选用玻璃尺寸:
t=6（mm）
玻璃净高度:
h=2（m）
玻璃净宽度:
l=1.2（m）
玻璃短边长度:
a=1.2（m）
玻璃长边长度:
b=2（m）
2.1.4选用玻璃的强度设计值:
大面强度：
fg=84（N/mm2）
侧面强度：
fg=58.8（N/mm2）
2.1.5选用玻璃的相关物理指标:
弹性模量:
E=72000（N/mm2）
线胀系数:
α=0.00001（1/℃）
泊松比:
ν=0.2
容重:
γg=25.6×10-6（N/mm3）
2.1.6玻璃与水平面的夹角:
α=90°
2.2硅酮结构密封胶选择:
选用硅酮结构密封胶的名称:
白云胶
选用硅酮结构密封胶的变位能力，取其对应于受拉应
力为0.14N/mm2时的伸长率：
δ=0.125
2.3横梁材料选择:
2.3.1横梁材质选择:
铝合金6063-T5
2.3.2横梁材质的强度设计值:
抗拉、抗压强度设计值:
fa=85.5（N/mm2）
抗剪强度设计值:
fa=49.6（N/mm2）
端面承压强度设计值:
fa=120（N/mm2）
2.3.3横梁材质的相关物理指标:
弹性模量:
E=70000（N/mm2）
线胀系数:
α=.0000235（1/℃）
容重:
γg=28×10-6（N/mm3）
2.3.4横梁的挠度控制限值:
相对挠度:
≤1/180
2.4立柱材料选择:
2.4.1立柱材质选择:
铝合金6063-T5
2.4.2立柱材质的强度设计值:
抗拉、抗压强度设计值:
fa=85.5（N/mm2）
抗剪强度设计值:
fa=49.6（N/mm2）
端面承压强度设计值:
fa=120（N/mm2）
2.4.3立柱材质的相关物理指标:
弹性模量:
E=70000（N/mm2）
线胀系数:
α=.0000235（1/℃）
容重:
γg=28×10-6（N/mm3）
2.4.4立柱的挠度控制限值:
相对挠度:
≤1/180
2.5横梁与立柱的连接材质选择:
2.5.1横梁与立柱的连接螺栓选择:
连接螺栓的个数:
2（个）
连接螺栓的材料性能标记:
A5-80
连接螺栓的受剪设计强度:
fvb=280（N/mm2）
连接螺栓的直径:
d=10（mm）
连接螺栓的螺距:
P=1.5（mm）
连接螺栓有效截面直径:
de=d-1.082532P=8.376（mm）
连接螺栓的间距:
j=50（mm）
玻璃中心至横梁形心的距离:
e=52（mm）
2.5.2横梁与立柱的连接角码选择:
连接角码的规格:
L50×50×4
连接角码与横梁相连的趾宽:
B1=50
连接角码与立柱相连的趾宽:
B2=50（mm）
连接角码的壁厚:
t=4（mm）
连接角码的长度:
L=30（mm）
连接角码的材料:
铝合金6063-T5
抗拉、抗压强度设计值:
fa=85.5（N/mm2）
抗剪强度设计值:
fa=49.6（N/mm2）
端面承压强度设计值:
fcbj=120（N/mm2）
连接处立柱的局部壁厚:
3（mm）
横梁上螺栓至立柱表面的距离:
k=25（mm）
2.6立柱与结构的连接材质选择:
2.6.1角码与立柱的连接螺栓选择:
连接螺栓的个数:
2（个）
连接螺栓的材料性能标记:
A5-80
连接螺栓的受剪设计强度:
fvb=280（N/mm2）
连接螺栓的直径:
d=10（mm）
连接的螺距:
P=.7（mm）
连接有效截面直径:
de=d-1.082532P=9.242（mm）
连接处立柱的局部壁厚:
3（mm）
2.6.2连接角码材质选择:
连接角码的材料性能标记:
Q235B钢（t≤16）
抗拉、抗压强度设计值:
fs=215（N/mm2）
抗剪强度设计值:
fs=125（N/mm2）
端面承压强度设计值:
fcbj=325（N/mm2）
连接角码的规格:
L100x63x8
角码长边长度:
b1=100（mm）
角码短边长度:
b2=63（mm）
角码壁厚:
tb=8（mm）
连接角码的长度:
lb=100（mm）
螺栓至角码根部的距离:
e=60（mm）
角码与埋板的焊缝的焊条牌号:
E43型
角焊缝抗拉、抗压和抗剪强度设计值:
ffw=160（N/mm2）
角码与埋板的焊缝的焊脚尺寸:
hf=8（mm）
角码短边与埋件相连
2.6.3连接埋件材质选择:
锚筋层数:
2
锚筋排数:
2
钢筋直径:
d=12（mm）
锚筋等级:
HRB335
钢筋抗拉设计强度:
fy=300（N/mm2）
砼等级:
C30
砼轴心抗压设计强度:
fc=14.3（N/mm2）
砼轴心抗拉设计强度:
ft=1.43（N/mm2）
锚板材质:
Q235B
锚板厚度:
t=10（mm）
外层锚筋间距:
z1=200（mm）
锚筋排间距:
200（mm）
3.0幕墙荷载标准值:
3.1永久荷载标准值:
3.1.1面板玻璃自重荷载标准值:
qGk=tγg=.154×10-3（N/mm2）
其中:
t：
玻璃总厚度=6（mm）
γg：
玻璃容重＝25.6×10-6（N/mm3）
3.2风荷载标准值:
3.2.1工程所在地:
铜陵
3.2.2基本风压:
w0=0.4×10-3（N/mm2）
3.2.3地面粗糙度类别:
C类
3.2.4建筑物高度:
23（m）
3.2.5阵风系数:
βgz=1.889
3.2.6风载体形系数:
μs=-2
3.2.7风载高度系数:
μz=.889
3.2.8风载标准值:
wk=βgzμzμsw0=-1.343×10-3（N/mm2）
3.3地震作用标准值:
3.3.1抗震设防烈度:
7度
3.3.2设计基本地震加速度:
0.10g
3.3.3地震影响系数最大值:
αmax=.08
3.3.4地震动力放大系数:
βE=5
3.3.5与玻璃面垂直的地震作用标准值:
qEk=-1.2βEαmaxqGk=-.074×10-3（N/mm2）
其中:
1.2是考虑支承结构自重的放大系数
负值表示地震作用方向与风吸力方向相同
4.0幕墙玻璃计算:
幕墙类型:
隐框幕墙
4.1幕墙面板玻璃计算:
4.1.1在荷载标准值作用下,玻璃的应力:
按四边简支的弹性平板计算:
玻璃计算简图
4.1.1.1在风荷载标准值作用下,玻璃的应力:
σwk=6mwka2/t2η=-24.54（N/mm2）
其中:
负值表示由风吸力产生的应力
wk：
风荷载标准值
wk=-1.343×10-3（N/mm2）
a：
玻璃短边长度=1200（mm）
b：
玻璃长边长度=2000（mm）
m：
弯矩系数，按a/b=.6查表得：
m=.087
η：
大挠度折减系数，按θ查表得.877
θ=（|wk+0.5qEk|）a4/Et4=30.662
t:
幕墙玻璃的厚度=6（mm）
4.1.1.2在地震作用标准值作用下,玻璃的应力:
σEk=6mqEka2/t2η=-1.35（N/mm2）
其中:
qEk：
地震作用标准值
qEk=-.074×10-3（N/mm2）
a：
玻璃间短边长度=1200（mm）
b：
玻璃间长边长度=2000（mm）
m：
弯矩系数，按a/b=.6查表得：
m=.087
η：
大挠度折减系数，按θ查表得.877
θ=（|wk+0.5qEk|）a4/Et4=30.662
t:
幕墙玻璃的厚度=6（mm）
4.1.2玻璃的组合应力:
4.1.2.1无地震作用效应组合，以应力表达式写出:
σ=γ0|γwψwσwk|
=34.36（N/mm2）≤fg=84（N/mm2）（满足）
其中:
γ0:
结构构件重要性系数=1.0
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
4.1.2.2有地震作用效应组合，以应力表达式写出:
σ=|γEψEσEk+γwψwσwk|
=35.24（N/mm2）≤fg/γRE=84（N/mm2）（满足）
其中:
γRE:
结构构件承载力抗震调整系数＝1.0
γE:
地震作用分项系数=1.3
ψE:
地震作用组合系数=0.5
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
4.1.3玻璃中部的挠度:
df=μ|wk|a4/Dη=15.75（mm）
≤df,lim=b/60=20（mm）（满足）
其中:
wk：
风荷载标准值
wk=-1.343×10-3（N/mm2）
a：
玻璃间短边长度=1200（mm）
b：
玻璃间长边长度=2000（mm）
μ：
挠度系数，按a/b=.6查表得：
μ=.0087
D：
玻璃板的刚度
D=Et3/[12×（1-ν2）]=1350000（N·mm）
t：
玻璃的厚度=6（mm）
η：
大挠度折减系数，按θ查表得η=.881
θ=|wk|a4/Et4=29.843
4.2硅酮结构密封胶的计算:
4.2.1硅酮结构密封胶粘结宽度的计算:
在风荷载和水平地震作用下，粘结宽度计算:
cs=（|w+0.5qE|）a/2000/f1=5.8（mm）
≤实取粘结宽度=10（mm）（满足）
在玻璃永久荷载作用下，粘结宽度计算:
cs=|qG|ab/2000/（a+b）/f2=6.9（mm）
≤实取粘结宽度=10（mm）（满足）
且实取粘结宽度=10（mm）≥7（mm）（满足）
其中:
w:
风荷载设计值=γwwk=-1.88（kN/m2）
γw:
风荷载分项系数=1.4
wk:
风荷载标准值=-1.343（kN/m2）
qE:
地震作用设计值=γEqEk=-.096（kN/m2）
γE:
地震作用分项系数=1.3
qEk:
地震作用标准值=-.074（kN/m2）
qG:
永久荷载设计值=γGqGk=.184（kN/m2）
γG:
永久荷载分项系数=1.2
qGk:
永久荷载标准值=.154（kN/m2）
a：
玻璃间短边长度=1200（mm）
b：
玻璃间长边长度=2000（mm）
f1:
硅酮结构密封胶在风荷载或地震作用下的强度设
计值=0.2（N/mm2）
f2:
硅酮结构密封胶在永久荷载作用下的强度设计值
f2=0.01（N/mm2）
4.2.2硅酮结构密封胶粘结厚度的计算:
按层间位移验算硅酮结构密封胶粘结厚度:
us/（δ（2+δ））1/2=4.9（mm）≤实取胶缝厚度=6（mm）
（满足）
且实取胶缝厚度=6（mm）≥6（mm）（满足）
其中:
us：
由于主体结构侧移产生的相对位移
主体结构类型：
钢筋混凝土框架-剪力墙
us=θhg=2.5（mm）
θ:
风荷载标准值作用下主体结构的楼层弹性层间位
移角限值
θ=1/800（rad）
hg:
玻璃面板高度=2000（mm）
δ：
硅酮结构密封胶的变位承受能力。
当选用白云胶时，δ=0.125
4.3幕墙横梁计算:
4.3.1幕墙横梁截面型号及截面特性参数:
横梁截面型号:
W-664
截面惯性矩:
Ix=254346.2（mm4）Iy=138948.6（mm4）
截面抵抗矩:
Wx=8015（mm3）Wy=5915.6（mm3）
截面面积:
A=545（mm2）
中和轴以上及以左截面面积矩:
Sx=5314.1（mm3）Sy=4081（mm3）
截面腹板总宽度:
tx=2.5（mm）ty=2.5（mm）
4.3.2幕墙横梁计算简图:
横梁在风荷载及地震作用下的计算简图
横梁的跨度:
l=1200（mm）
玻璃托条距横梁端头的距离:
c=300（mm）
横梁的上玻璃高度:
hk上=2000（mm）
横梁的下玻璃高度:
hk下=2000（mm）
4.3.3在荷载标准值作用下,横梁的应力:
4.3.3.1在风荷载标准值作用下,横梁的应力、挠度:
线载集度:
qwkx上=wkl/2=-.806（N/mm）
qwkx下=wkl/2=-.806（N/mm）
跨中最大弯矩:
Mwky上=qwkx上l2/12=-.097×106（N·mm）
Mwky下=qwkx下l2/12=-.097×106（N·mm）
支座反力:
Vwkx上=qwkx上l2/4=-241.7（N）
Vwkx下=qwkx下l2/4=-241.7（N）
Vwkx=Vwkx上+Vwkx下=-483.5（N）
最大弯曲应力:
σwk=（Mwky上+Mwky下）/γ/Wy=-31.13（N/mm2）
最大剪应力:
τwkx=（Vwkx上+Vwkx下）Sy/Iy/ty=-5.68（N/mm2）
跨中最大挠度:
dwkx上=qwkx上l4/（120EIy）=-1.43（mm）
dwkx下=qwkx下l4/（120EIy）=-1.43（mm）
其中:
塑性发展系数γ=1.05
4.3.3.2在地震作用标准值作用下,横梁的应力:
线载集度:
qEkx上=qEkl/2=-.044（N/mm）
qEkx下=qEkl/2=-.044（N/mm）
跨中最大弯矩:
MEky上=qEkx上l2/12=-.005×106（N·mm）
MEky下=qEkx下l2/12=-.005×106（N·mm）
支座反力:
VEkx上=qEkx上l2/4=-13.3（N）
VEkx下=qEkx下l2/4=-13.3（N）
VEkx=VEkx上+VEkx下=-26.5（N）
最大弯曲应力:
σEk=（MEky上+MEky下）/γ/Wy=-1.71（N/mm2）
最大剪应力:
τEkx=（VEkx上+VEkx下）Sy/Iy/ty=-.31（N/mm2）
其中:
塑性发展系数γ=1.05
4.3.3.3在自重荷载标准值作用下,横梁的应力、挠度:
横梁在自重荷载作用下的计算简图
集中荷载:
PGky=1.2qGkylhk上/2=221.2（N）
跨中最大弯矩:
MGkx=PGkyc=.066×106（N·mm）
支座反力:
VGky=PGky=221.2（N）
最大弯曲应力:
σGky=MGkx/γ/Wx=7.88（N/mm2）
最大剪应力:
τGky=VGkySx/Ixtx=1.85（N/mm2）
跨中最大挠度:
dGky=PGkycl2（3-4（c/l）2）/（24EIx）=.61（mm）
其中:
塑性发展系数γ=1.05
4.3.4横梁的组合应力、挠度:
4.3.4.1跨中弯曲应力:
4.3.4.1.1无地震作用效应组合，以应力表达式写出:
σ=γ0（|γwψwσwk|+γGyσGky）
=53.05（N/mm2）≤fa=85.5（N/mm2）（满足）
其中:
γ0:
结构构件重要性系数=1.0
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGy:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.3.4.1.2有地震作用效应组合，以应力表达式写出:
σ=|γEψEσEk+γwψwσwk|+γGyσGky
=54.16（N/mm2）≤fa/γRE=85.5（N/mm2）（满足）
其中:
γRE:
结构构件承载力抗震调整系数＝1.0
γE:
地震作用分项系数=1.3
ψE:
地震作用组合系数=0.5
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGy:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.3.4.2最大剪应力:
4.3.4.2.1无地震作用效应组合，以应力表达式写出:
τx=γ0（|γwψwτwkx|）
=7.95（N/mm2）≤fa=49.6（N/mm2）（满足）
τy=γ0γGyτGky
=2.22（N/mm2）≤fa=49.6（N/mm2）（满足）
其中:
γ0:
结构构件重要性系数=1.0
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGy:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.3.4.2.2有地震作用效应组合，以应力表达式写出:
τx=|γEψEτEkx+γwψwτwkx|
=8.15（N/mm2）≤fa/γRE=49.6（N/mm2）（满足）
τy=γGyτGky
=2.22（N/mm2）≤fa/γRE=49.6（N/mm2）（满足）
其中:
γRE:
结构构件承载力抗震调整系数＝1.0
γE:
地震作用分项系数=1.3
ψE:
地震作用组合系数=0.5
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGy:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.3.4.3支座反力:
4.3.4.3.1无地震作用效应组合:
Vx=γ0（|γwψwVwkx|）=676.8（N）
Vy=γ0γGyVGky=265.4（N）
其中:
γ0:
结构构件重要性系数=1.0
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGy:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.3.4.3.2有地震作用效应组合:
Vx=|γEψEVEkx+γwψwVwkx|=694.1（N）
Vy=γGyVGky=265.4（N）
其中:
γE:
地震作用分项系数=1.3
ψE:
地震作用组合系数=0.5
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGy:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.3.4.4跨中挠度:
4.3.4.4.1风荷载作用下的最大挠度:
dwk=|dwkx上+dwkx下|=2.86（mm）
≤df,lim=l/180=6.7（mm）（满足）
4.3.4.4.2自重荷载作用下的最大挠度:
dGk=dGky=.61（mm）
≤df,lim=l/180=6.7（mm）（满足）
4.4幕墙立柱计算:
4.4.1幕墙立柱截面型号及截面特性参数:
立柱截面型号:
W-653
截面惯性矩:
Ix=4176695（mm4）Iy=842805.3（mm4）
截面抵抗矩:
Wx=53611.9（mm3）Wy=28093.5（mm3）
截面面积:
A=1413.8（mm2）
4.4.2幕墙立柱计算简图:
立柱计算简图示意
立柱的跨度:
l=3900（mm）
立柱分担荷载宽度B=1200（mm）
4.4.3在荷载标准值作用下,立柱的应力:
4.4.3.1在风荷载标准值作用下,立柱的应力、挠度:
线载集度:
qwky=wkB=-1.612（N/mm）
最大弯矩:
Mwkx=qwkyl2/8=-3.064×106（N·mm）
支座反力:
Vwky=qwkyl/2=-3142.5（N）
最大弯曲应力:
σwk=Mwkx/γ/Wx=-54.43（N/mm2）
跨中最大挠度:
dwky=5qwkyl4/（384EIx）=16.6（mm）
其中:
塑性发展系数γ=1.05
4.4.3.2在地震作用标准值作用下,立柱的应力:
线载集度:
qEky=qEkB=-.088（N/mm）
最大弯矩:
MEkx=qEkyl2/8=-.168×106（N·mm）
支座反力:
VEky=qEkyl/2=-172.5（N）
最大弯曲应力:
σEk=MEkx/γ/Wx=-2.99（N/mm2）
其中:
塑性发展系数γ=1.05
4.4.3.3在自重荷载标准值作用下,立柱的应力:
线载集度:
qGkz=1.2qGkB=.221（N/mm）
最大弯矩处轴力:
NGkz=qGkzl/2=431.3（N）
最大拉应力:
σNk=NGkz/An=.305（N/mm2）
支座反力:
VGkz=qGkzl=862.6（N）
其中:
1.2是考虑构件自重而采用的放大系数
4.4.4立柱的组合应力、挠度:
4.4.4.1立柱最大应力:
4.4.4.1.1无地震作用效应组合，以应力表达式写出:
σ=γ0（|γwψwσwk|+γGzσNk）
=76.57（N/mm2）≤fa=85.5（N/mm2）（满足）
其中:
γ0:
结构构件重要性系数=1.0
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGz:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.4.4.1.2有地震作用效应组合，以应力表达式写出:
σ=|γEψEσEk+γwψwσwk|+γGzσNk
=78.51（N/mm2）≤fa/γRE=85.5（N/mm2）（满足）
其中:
γRE:
结构构件承载力抗震调整系数＝1.0
γE:
地震作用分项系数=1.3
ψE:
地震作用组合系数=0.5
γw:
风荷载分项系数=1.4
ψw:
风荷载组合系数=1.0
γGz:
平行玻璃表面的自重荷载分项系数=1.2
4.4.4.2风荷载作用下立柱跨中挠度:
dwk=|dwky|=16.6（mm）
≤df,lim=l/180=21.7（mm）（满足）
4.4.4.3支座反力:
4.4.4.3.1无地震作用效应组合:
Vy=γ0（|γwψwVwky|）=4399.4（N
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