最新140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书.docx
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最新140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书
140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书
140系列全隐框玻璃幕墙设计强度计算书
基本参数：
仪征地区幕墙总标高＝21.8m
校核处设计层高：
3.6m
分格B×H＝1.25m×1.550m
抗震6度设防
一、幕墙承受荷载计算：
1．风荷载标准值计算：
本幕墙设计按50年一遇风压计算
Wk：
作用在幕墙上的风荷载标准值（KN/m2）
Wo：
仪征50年一遇十分钟平均最大风压：
0.40KN/m2
根据现行《建筑结构荷载规范》附表D.4
（全国基本风压和雪压）中数值采用
βgz：
瞬时风压的阵风系数：
取2.0（GB50009-2001表7.5.1）
µs：
风荷载体型系数：
1.5
µz：
21.8m高处风压高度变化系数：
0.86
Wk＝βgz×µs×µz×wo
=2.0×1.5×0.86×0.40
=1.032KN/m2
2．风荷载设计值：
W：
风荷载设计值：
KN/m2
rw：
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003（5.4.2）条规定采用
W=rw×WK=1.4×1.032=1.45KN/m2
3．玻璃幕墙构件重量荷载：
GAK：
玻璃幕墙构件（包括玻璃和铝框）的平均自重：
400N/m2
GK：
玻璃幕墙构件（包括玻璃和铝框）的重量：
H：
玻璃幕墙分格高：
1.550m
B：
玻璃幕墙分格宽：
1.225m
GK=400×B×H/1000
=400×1.225×1.550/1000
=0.76KN
4．地震作用：
（1）垂直于玻璃幕墙平面的分布地震作用：
qEAK：
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用KN/m2
βE：
动力放大系数：
可取5.0
按5．2．4条规定采用
αmax：
水平地震影响系数最大值：
0.04（6度设防）
按5．2．4条规定采用
Gk：
玻璃幕墙构件的重量：
0.76KN
B：
玻璃幕墙分格宽：
1.225m
H：
玻璃幕墙分格高：
1.550m
qEAk=βE×αmax×GK/B/H
=5×0.04×0.76/1.225/1.550
=0.080KN/m2
（2）平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用：
PEAK：
平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用（kN）
βE：
动力放大系数：
可取5.0
按5．2．4条规定采用
GK：
玻璃幕墙构件的重量：
0.76kN
PEAK=βE×αmax×GK
=5×0.04×0.76
=0.152KN
二、玻璃的选用与校核：
本工程选用玻璃种类为：
镀膜钢化玻璃
1．玻璃面积：
B：
玻璃幕墙分格宽：
1.225m
H：
玻璃幕墙分格高：
1.550m
A：
玻璃板块面积：
A＝B×H
＝1.225×1.550
＝1.90m2
2．玻璃厚度选取：
W：
风荷载设计值：
1.45kN/m2
A：
玻璃板块面积：
1.90m2
K3：
玻璃种类调整系数：
3.00
试算：
C＝W×A×10/3/K3
＝1.45×1.90×10/3/3.00
＝3.06
T＝2×SQRT（1+C）-2
＝2×SQRT（1+3.06）-2
＝2.03mm
玻璃选取厚度为：
6mm
3．玻璃板块自重：
GAk：
玻璃板块平均自重（不包括铝框）：
t：
玻璃板块厚度：
6mm
25.6玻璃的体积密度，单位是kN/m35.2.1采用
GAk＝25.6×t/1000
＝25.6×6/1000
＝0.154kN/m2
4．垂直于玻璃平面的分布地震作用：
αmax：
水平地震影响系数最大值：
0.04
qEAk：
垂直于玻璃平面的分布地震作用（kN/m2）
qEAk＝5×αmax×GAk
＝5×0.04×0.154
＝0.031kN/m2
rE：
地震作用分项系数：
1.3
qEA：
垂直于玻璃平面的分布地震作用设计值kN/m2
qEA＝rE×qEAk
＝1.3×0.031
＝0.0403kN/m2
5．玻璃的强度计算：
校核依据：
σ≤fg＝84.00
q：
玻璃所受组合荷载：
a：
玻璃短边边长：
1.225m
b：
玻璃长边边长：
1.550m
t：
玻璃厚度：
6.0mm
φ1：
玻璃板面跨中弯曲系数，按边长比a/b查出
（b为长边边长）
表5．4．1得：
0.074
σw玻璃所受应力：
采用Sw+0.6SE组合：
q＝W+0.6×qEA
＝1.45+0.6×0.0403
＝1.474kN/m2
σw＝6×φ1×q×a2×1000/t2
＝6×0.074×1.474×1.2252×1000/62
＝27.28N/mm2
27.28N/mm2≤fg＝84.00N/mm2
玻璃的强度满足！
6．玻璃最大面积校核：
Azd：
玻璃的允许最大面积（m2）
Wk：
风荷载标准值：
1.03kN/m2
t：
玻璃厚度：
6.0mm
α1：
玻璃种类调整系数：
3.00
A：
计算校核处玻璃板块面积：
1.90m2
Azd＝0.3×α1×（t+t2/4）/Wk（6.2.7-1）
＝0.3×3×（6+62/4）/1.03
＝13.50m2
A＝1.90m2≤Azd＝13.50m2
可以满足使用要求！
三、幕墙杆件计算：
幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：
1．选料：
（1）风荷载设计值的线密度：
qw：
风荷载设计值的线密度
rw：
风荷载作用效应的分项数：
1.4
Wk：
风荷载标准值：
1.03KN/m2
B：
幕墙分格宽：
1.225m
qw=1.4×Wk×B
=1.4×1.03×1.225
=1.77KN/m
（2）立柱弯矩：
Mw：
风荷载作用下立柱弯矩：
（kN.m）
qw：
风荷载设计值的线密度：
1.77KN/m
Hsjcg：
立柱计算跨度：
3.60m
Mw=qw×Hsjcg2/8
=1.77×3.602/8
=2.86KN.m
qEA：
地震作用设计值：
qEAK：
地震作用：
0.08KN/m2
γE：
幕墙地震作用分项系数：
1.3
qEA=1.3×qEAK
=1.3×0.08
=0.104kN/m2
qE：
地震作用设计值的线密度：
qE=qEA×B
=0.104×1.225
=0.127KN.m
ME：
地震作用下立柱弯矩（KN.m）：
ME=qE×Hsjcg2/8
=0.127×3.62/8
=0.21KN.m
M：
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩（KN.m）
采用Sw+0.6SE组合
M=Mw+0.6×ME
=2.86+0.6×0.21
=2.98KN.m
W：
立柱抗弯矩预选值
W=M×103/1.05/84.2
=2.98×103/1.05/84.2
=33.75cm3
qwk：
风荷载标准值线密度
qwk=Wk×B
=1.03×1.225
=1.26KN/m
qEK：
地震作用标准值线密度
qEk=qEAK×B
=0.08×1.225
=0.098kN/m
（4）I1，I2：
立柱惯性矩预选值（cm4）
I1=900×（qwk+0.6×qEk）×Hsjcg3/384/0.7
=900×（1.26+0.6×0.098）×3.63/384/0.7
=206.02cm4
I2=5000×（qwk+0.6×qEk）×Hsjcg4/384/0.7/20
=5000×（1.26+0.6×0.098）×3.64/384/0.7/20
=206.02cm4
2．选用立柱型材的截面特性：
选用系列：
140
选用型材号：
1401
铝型材强度设计值：
84.200N/mm2
铝型材弹性模量：
E=7×106N/cm2
X轴惯性矩：
Ix=341.63cm4
Y轴惯性矩：
Iy=91.53cm4
X轴抵抗矩：
Wx1=52.46cm3
X轴抵抗矩：
Wx2=45.63cm3
型材截面积：
A=12.97cm2
型材计算校核处壁厚：
t=3.00mm
型材截面面积矩：
Ss=30.52cm3
塑性发展系数：
γ=1.05
3．幕墙立柱的强度计算：
校核依据：
N/A+m/γw≤fa=84.200N/mm2（拉弯构件）
（5．5．3）
B：
幕墙分格宽：
1.225m
GAK：
幕墙自重：
400N／m2
幕墙自重线荷载：
GK=400×B/1000
=400×1.225/1000
=0.49kN/m
Nk：
立柱受力：
NK=GK×Hsjcg
=0.49×3.6
=1.76kN
N：
立柱受力设计值：
rG：
结构自重分项系数：
1.2
N=1.2×Nk
=1.2×1.76
=2.12kN
α：
立柱计算强度（N／mm2）（立柱为接弯构件）
N：
立柱受力设计值：
2.12KN
A：
立柱型材截面积：
12.97cm2
M：
立柱弯矩：
3.58KN.m
Wx2：
立柱截面抗弯矩：
45.63cm3
γ：
塑性发展系数：
1.05
α=N×10/A+M×103/1.05/Wx2
=2.12×10/12.97+2.98×103/1.05/45.63
=63.83N/mm2
63.83N/mm2≤fa=84.200N/mm2
立柱强度可以满足！
4.幕墙立柱的刚度计算：
校核依据：
Umax≤[U]=20mm且Umax≤L/180（5.5.5）
u：
立柱挠度
u=5×（qwk+0.6qEk）×Hsjcg4×1000/384/0.7/Ix
=5×（1.26+0.6×0.098）×3.64×1000/384/0.7/341.63
=12.06mm≤20mm
Du：
立柱挠度与立柱计算跨度比值：
Hsjcg：
立柱计算跨度：
3.6m
Du=U/Hsjcg/1000
=12.06/3.6/1000
=0.00335<1/180
挠度可以满足要求！
5．立柱抗剪计算：
校核依据：
γmax≤[γ]=48.900N/mm2
（1）Qwk：
风荷载作用下剪力标准值（kn）
Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
=1.03×3.6×1.225/2
=2.27KN
（2）Qw：
风荷载作用下剪力设计值（KN）
Qw=1.4×Qwk
=1.4×2.27
=3.18kN
（3）QEK:
地震作用下剪力标准值（KN）
QEK=qEAK×Hsjcg×B/2
=0.08×3.6×1.225/2
=0.18KN
（4）QE:
地震作用下剪力设计值（KN）
QE=1.3×QEK
=1.3×0.18
=0.23KN
（5）Q:
立柱所受剪力：
采用Qw+0.6QE组合
Q=Qw+0.6×QE
=3.18+0.6×0.23
=3.32KN
（6）立柱剪应力：
τ：
立柱剪应力：
Ss：
立柱型材截面面积矩：
30.52cm3
Ix：
立柱型材截面惯性矩：
341.63cm4
t：
立柱壁厚：
3.000mm
τ=Q×Ss×100/Ix/t
=3.32×30.52×100/341.63/3.000
=9.88N/mm2
9.88N/mm2≤48.900N/mm2
立柱抗剪强度可以满足！
6．选用横梁型材的截面特性：
选用系列：
140
选用型材号：
1101
铝型材强度设计值：
84.200N/mm2
铝型材弹性模量：
E=7×106N/cm2
X轴惯性矩：
Ix=46.8cm4
Y轴惯性矩：
Iy=27.49cm4
X轴抵抗矩：
Wx1=13.37cm3
X轴抵抗矩：
Wx2=13.37cm3
Y轴抵抗矩：
Wy1=11.0cm3
Y轴抵抗矩：
Wy2=11.0cm3
型材截面积：
A=6.84cm2
型材计算校核处壁厚：
t=3.000mm
型材截面面积矩：
Ss=8.85m3
塑性发展系数：
γ=1.05
7．幕墙横梁的强度计算：
校核依据：
mx/γWx+my/γWy≤fa=84.200N/mm2（5．5．2）
（1）横梁在自重作用下的弯矩（KN.m）
H：
幕墙分格高：
1.550m
GAK：
横梁自重：
300N/m2
GK：
横梁自重荷载线密度：
GK=300×H/1000
=300×1.550/1000
=0.465KN/m
G：
横梁自重荷载设计值线密度（kN/m）
G=1.2×GK
=1.2×0.465
=0.558KN/m
Mx：
横梁在自重荷载作用下的弯矩（kN.m）
Mx=G×B2/8
=0.558×1.2252/8
=0.105KN.m
（2）横梁在风荷载作用下的弯矩（KN.m）
风荷载线密度：
qwk=B×Wk
=1.225×1.03
=1.26kN/m
风荷载设计值的线密度：
qw=1.4×qwk
=1.4×1.26
=1.77kN/m
Myw：
横梁在风荷载作用下的弯矩（kN.m）
Myw=qw×B2/12
=1.77×1.2252/12
=0.22KN.m
（3）地震作用下横梁弯矩
qEAK：
横梁平面外地震荷载：
βE：
动力放大系数：
5
αmax：
地震影响系数最大值：
0.040
GK：
幕墙构件自重：
300N/m2
qEAk=5×αmax×300/1000
=0.06Kn/m2
qEx：
横梁地震荷载线密度：
B：
幕墙分格宽：
1.225m
qEx=qEAk×B
=0.06×1.225
=0.074KN/m
qE：
横梁地震荷载设计值线密度：
γE：
地震作用分项系数：
1.3
qE=1.3×qEx
=1.3×0.074
=0.096KN/m
MyE：
地震作用下横梁弯矩：
MyE=qE×B2/12
=0.096×1.2252/12
=0.012KN.m
（4）横梁强度：
σ：
横梁计算强度（N/mm2）
采用SG+SW+0.6SE组合
WX1：
X轴抵抗矩：
13.37cm3
WY2：
Y轴抵抗矩：
11.0cm3
Υ:
塑性发展系数：
1.05
σ=（MX/WX1+MYW/WY2+0.6×MyE/Wy2）×102/1.05
=2.72N/mm2
2.72N/mm2≤fa=84.200N/mm2
横梁正应力强度可以满足！
8．幕墙横梁的抗剪强度计算：
校核依据：
γmax≤[γ]=48.900N/mm2
（1）Qwk：
风荷载作用下横梁剪力标准值（Kn）
Wk：
风荷载标准值：
1.03KN/m2
B：
幕墙分格宽：
1.225m
Qwk=Wk×B2/4
=1.03×1.2252/4
=0.39KN
（2）QW：
风荷载作用下横梁剪力设计值（KN）
QW=1.4×QWK
=1.4×0.39
=0.54KN
（3）qEK：
地震作用下横梁剪力标准值（KN）
qEAK：
幕墙平面外地震作用：
0.06KN/m2
qEK=qEAK×B2/4
=0.06×1.2252/4
=0.023KN
（4）qE：
地震作用下横梁剪力设计值（kn）
γE：
地震作用分项系数：
1.3
qE=1.3×qEK
=1.3×0.023
=0.029kN
（5）Q：
横梁所受剪力：
采用Qw+0.6QE组合
Q=Qw+0.6×QE
=0.54+0.6×0.029
=0.56KN
（6）γ：
横梁剪应力
Ss：
横梁型材截面面积矩：
8.85cm3
Iy：
横梁型材截面惯性矩：
27.49cm4
t：
横梁壁厚：
3.0mm
γ=Q×Ss×100/Iy/t
=0.56×8.85×100/27.49/3.00
=5.98N/mm2
5.98N/mm2≤48.900N/mm2
横梁抗剪强度可以满足！
四、连接件计算：
1．横梁与立柱间连结
（1）横向节点（横梁与角码）
N1：
连接部位受总剪力：
采用Sw+0.6SE组合
N1=（Qw+0.6×QE）×1000
=（0.54+0.6×0.029）×1000
=557.4N
普通螺栓连接的抗剪强度计算值：
130N/mm2
Nv：
剪切面数：
1
D1：
螺栓公称直径：
5.000mm
D0：
螺栓有效直径：
4.250mm
Nvbh：
螺栓受剪承载能力计算：
Nvbh=1×3.14×D02×130/4
=1×3.14×4.2502×130/4
=1843.278N
Num1：
螺栓个数：
Num1=N1/Nvbh
=557.4/1843.278
=0.3个取1个
实际采用2个
Ncb：
连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压能力计算：
t：
幕墙横梁壁厚3.0mm
Ncb=D1×t×120
=5.000×3.0×120
=1800.000N
1800.000N≥557.4N
强度可以满足！
（2）竖向节点（角码与立柱）
横梁自重：
300N/m
GK：
横梁自重线荷载：
（N/m）
GK=300×H
=300×1.550
=465.00N/m
横梁自重线荷载设计值：
（N/m）
G=1.2×465.00
=558.00N/m
N2：
自重荷载：
（N）
N2=G×B/2
=558.00×1.225/2
=341.78N
N：
连接处组合荷载：
采用SG+SW+0.6SE组合
N=sqrt（N12+N22）
=sqrt（557.42+341.782）
=653.84N
Num2:
螺栓个数：
Num2=N/Nvbh
=0.36个取1个
实际采用2个
Ncbj:
连接部位铝角码壁抗承压能力计算：
Lct1：
铝角码壁厚：
4.00mm
Ncbj=D1×Lct1×120×Num2
=5.00×4.00×120×2
=4800N
4800N≥653.84N
强度可以满足！
2．立梃与主结构连接
Lct2：
连接处钢角码壁厚：
8.00mm
D2：
连接螺栓直径：
12.00mm
D0：
连接螺栓直径：
10.36mm
采用SG+SW+0.6SE组合
N1WK：
连接处风荷载总值：
（N）
N1WK=WK×B×Hsjcg×1000
=1.03×1.225×3.6×1000
=4542.3N
连接处风荷载设计值：
（N）
N1W=1.4×N1WK
=1.4×4542.3
=6359.22N
N1EK：
连接处地震作用：
N1EK=qEAK×B×Hsjcg×1000
=0.06×1.225×3.6×1000
=264.6N
N1E：
连接处地震作用设计值：
（N）
N1E=1.3×N1EK
=1.3×264.6
=343.98N
N1：
连接处水平总力：
（N）
N1=N1W+0.6N1E
=6359.22+0.6×343.98
=6565.61N
N2：
连接处自重总值设计值：
N2K=400×B×Hsjcg
=400×1.225×3.6
=1764.0N
N2：
连接处自重总值设计值：
（N）
N2=1.2×N2K
=1.2×1764.0
=2116.8N
N：
连接处总合力：
（N）
N=sqrt（N12+N22）
=sqrt（6565.612+2116.82）
=6898.41N
Nvb：
螺栓的承载能力：
Nv：
连接处剪切面数：
2
Nvb=2×3.14×D02×130/4
=2×3.14×10.362×130/4
=21905.97N
Numl：
立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数：
Numl=N/Nvb
=6898.41/21905.97
=0.31个取1个
实际采用2个
Ncb1：
立梃型材壁抗承压能力：
D2：
连接螺栓直径：
12.00mm
Nv：
连接处剪切面数：
4
t：
立梃壁厚：
3.00mm
Ncb1=D2×4×120×t
=12.00×4×120×3.00
=17280.00N
17280.00N≥6898.41N
强度可以满足！
Ncbg钢角码型材壁抗承压能力：
（N）
Ncbg=D2×2×267×Lct2
=12.00×2×267×8×2
=102528.00N
102528.00N≥6898.41N
强度可以满足！
五、幕墙玻璃板块结构胶计算：
本工程选用结构胶类型为：
DGM-6018
1．按风荷载和自重效应，计算结构硅酮密封胶的宽度：
（1）风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算：
Csl:
风载荷作用下结构胶粘结宽度（mm）
WK：
风载荷标准值：
1.03KN/m2
B：
矩形分格短边长度：
1.550m
fl：
结构胶的短期强度允许值：
0.20N/mm2
按5．6．3条规定采用
Csl=WK×a/2/0.20（5.6.3-1）
=1.03×1.550/2/0.2
=3.99mm取6mm
（2）自重效应胶缝宽度的计算：
Cs2：
自重效应胶缝宽度（mm）
B：
幕墙分格宽1.225mm：
H：
幕墙分格高：
1.550mm
t：
玻璃厚度：
6.00mm
f2：
结构胶的长期强度允许值：
0.01N/mm2
按5．6．3条规定采用
Cs2=H×B×t×25.6/（H+B）/2/10
=5.26mm取12mm
结构硅酮密胶的最大计算宽度：
12.0mm
2.结构硅酮密胶粘结厚度的计算:
ts：
结构胶的粘结厚度：
mm
δ：
结构胶酮密封胶的变位承受能力：
12.5%
Δt：
年温差：
80.0℃
Us：
玻璃板块在年温差作用玻璃与铝型材相对位移量：
mm
铝型材线膨胀系数：
a1=2.35×105
玻璃线膨胀系数：
a2=1×105
Us=b×Δt×（2.35-1）/100
=1.225×80.0×（2.35-1）/100
=1.323mm
Ts=Us/sqrt（δ×（2+δ））（5.6.5）
=1.323/sqrt（0.125×（2+0.125））
=2.57mm
3．胶缝选定宽度为：
12mm
4．胶缝选定厚度为：
6mm
5．胶缝强度验算
（1）短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力：
WK：
风荷载标准值：
1.03kN/m2
B：
幕墙分格宽：
1.225m
Cs：
结构胶粘结宽度：
12mm
δ1=WK×B×0.5/Cs
=1.03×1.225×0.5/12
=0.053kN/mm2
（2）短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力：
H：
幕墙分格高：
1.550m
t：
玻璃厚度：
6.0mm
δ2=12.8×H×B×t/CS/（B+H）/1000
=0.00438N/mm2
（3）短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力：
δ=sqrt（δ12+δ22）
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