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计算书
山东临沂沭埠岭机场新建航站楼外装饰工程
玻璃幕墙结构计算书
一、风荷载计算
1、标高为21.900处风荷载计算
（1）.风荷载标准值计算:
W（#1k）:
作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m^2）
β（#2gz）:
21.900m高处阵风系数（按B类区计算）:
μ（#1f）=0.5×（Z/10）^（-0.16）＝0.441
β（#2gz）=0.89×（1+2μ（#1f））=1.675
μ（#1z）:
21.900m高处风压高度变化系数（按B类区计算）:
（GB50009-2001）
μ（#1z）=（Z/10）^0.32=1.285
风荷载体型系数μ（#1s）=1.20
W（#1k）=β（#2gz）×μ（#1z）×μ（#1s）×W（#10）（GB50009-2001）
=1.675×1.285×1.2×0.400
=1.033kN/m^2
（2）.风荷载设计值:
W:
风荷载设计值:
kN/m^2
r（#1w）:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=r（#1w）×W（#1k）=1.4×1.033=1.447kN/m^2
二、玻璃的选用与校核
本处选用玻璃种类为:
钢化玻璃
1.玻璃面积:
B:
该处玻璃幕墙分格宽:
2.250m
H:
该处玻璃幕墙分格高:
3.000m
A:
该处玻璃板块面积:
A=B×H
=2.250×3.000
=6.750m^2
2.玻璃厚度选取:
W（#1k）:
风荷载标准值:
1.447kN/m^2
A:
玻璃板块面积:
6.750m^2
K（#13）:
玻璃种类调整系数:
1.500
试算:
C=W（#1k）×A×10/3/K（#13）
=1.033×6.750×10/3/1.500
=15.499
T=2×（1+C）^0.5-2
=2×（1+15.499）^0.5-2
=6.124mm
玻璃选取厚度为:
8.0mm
3.该处玻璃板块自重:
G（#2AK）:
玻璃板块平均自重（不包括铝框）:
t:
玻璃板块厚度:
8.0mm
玻璃的体积密度为:
25.6（KN/M^3）
B（#3T_L）中空玻璃内侧玻璃厚度为:
8.000（mm）
B（#3T_w）中空玻璃外侧玻璃厚度为:
8.000（mm）
G（#2AK）=25.6×（B（#3t_L）+B（#3t_w））/1000
=25.6×（8.000+8.000）/1000
=0.410KN/m^2
4.该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:
α（#3max）:
水平地震影响系数最大值:
0.160
q（#3EAk）:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用（kN/m^2）
q（#3EAk）=5×α（#3max）×G（#2AK）
=5×0.160×0.410
=0.328kN/m^2
r（#1E）:
地震作用分项系数:
1.3
q（#2EA）:
垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN/m^2）
q（#2EA）=r（#1E）×q（#3EAk）
=1.3×q（#3EAK）
=1.3×0.328
=0.426kN/m^2
5.玻璃的强度计算:
校核依据:
σ≤ｆ（#1g）=84.000N/mm^2
W（#1k）:
垂直于玻璃平面的风荷载标准值（N/mm^2）
q（#2EK）:
垂直于玻璃平面的地震作用标准值（N/mm^2）
σ（#2Wk）:
在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值（N/mm^2）
σ（#2Ek）:
在垂直于玻璃平面的地震作用作用下玻璃截面的最大应力标准值（N/mm^2）
θ:
参数（用于查玻璃板折减系数）
η:
折减系数
a:
玻璃短边边长:
2250.0mm
b:
玻璃长边边长:
3000.0mm
B（#3T_L）中空玻璃内侧玻璃厚度为:
8.000（mm）
B（#3T_w）中空玻璃外侧玻璃厚度为:
8.000（mm）
ψ:
玻璃板的弯矩系数,按边长比a/b查
表6.1.2-1得:
0.068
W（#2k1）中空玻璃分配到外侧玻璃的风荷载标准值（N/mm^2）
W（#2k2）中空玻璃分配到内侧玻璃的风荷载标准值（N/mm^2）
q（#3Ek1）中空玻璃分配到外侧玻璃的地震作用标准值（N/mm^2）
q（#3Ek2）中空玻璃分配到内侧玻璃的地震作用标准值（N/mm^2）
W（#2k1）=1.1×W（#1k）×B（#3T_w）^3/（B（#3T_w）^3+B（#3T_L）^3）=0.568
W（#2k2）=W（#1k）×B（#3T_L）^3/（B（#3T_w）^3+B（#3T_L）^3）=0.517
q（#3Ek1）=q（#2Ek）×B（#3T_w）^3/（B（#3T_w）^3+B（#3T_L）^3）=0.164
q（#3Ek2）=q（#2Ek）×B（#3T_L）^3/（B（#3T_w）^3+B（#3T_L）^3）=0.164
在垂直于玻璃平面的风荷载和地震作用下玻璃截面的最大应力标准值计算（N/mm^2）
在风荷载作用下外侧玻璃参数θ=W（#2k1）×a^4/（E×t^4）
=49.37
η:
折减系数，按θ=49.37
查6.1.2-2表得:
0.81
在风荷载作用下外侧玻璃最大应力标准值σ（#2Wk）=6×ψ×W（#2k1）×a^2×η/t^2
=14.952N/mm^2
在地震作用下外侧玻璃参数θ=q（#3EK1）×a^4/（E×t^4）
=14.24
η:
折减系数，按θ=14.24
查6.1.2-2表得:
0.94
在地震作用下外侧玻璃最大应力标准值σ（#2Ek）=6×ψ×q（#3Ek1）×a^2×η/t^2
=5.009N/mm^2
σ:
外侧玻璃所受应力:
采用S（#1W）+0.5S（#1E）组合:
σ=1.4×σ（#2WK）+0.5×1.3×σ（#2EK）
=1.4×14.952+0.5×1.3×5.009
=24.189N/mm^2
在风荷载作用下内侧玻璃参数θ=W（#2k2）×a^4/（E×t^4）
=44.89
η:
折减系数，按θ=44.89
查6.1.2-2表得:
0.83
在风荷载作用下内侧玻璃最大应力标准值σ（#2Wk）=6×ψ×W（#2k1）×a^2×η/t^2
=13.819N/mm^2
在地震作用下内侧玻璃参数θ=q（#3EK2）×a^4/（E×t^4）
=14.24
η:
折减系数，按θ=14.24
查6.1.2-2表得:
0.94
在地震作用下内侧玻璃最大应力标准值σ（#2Ek）=6×ψ×q（#3Ek2）×a^2×η/t^2
=5.009N/mm^2
σ:
内侧玻璃所受应力:
采用S（#1W）+0.5S（#1E）组合:
σ=1.4×σ（#2WK）+0.5×1.3×σ（#2EK）
=1.4×13.819+0.5×1.3×5.009
=22.601N/mm^2
中空玻璃最大应力设计值应为内、外侧玻璃最大应力设计值中的大者，为：
24.189N/mm^2
d（#1f）:
在风荷载标准值作用下挠度最大值（mm）
D:
玻璃的刚度（N.mm）
t（#1e）:
玻璃等效厚度t（#1e）=0.95×（B（#3t_L）^3+B（#3t_w）^3）^（1/3）=9.6mm
ν:
泊松比，按JGJ102-20035.2.9条采用，取值为0.20
μ:
挠度系数:
0.007
D=（E×t（#1e）^3）/12（1-ν^2）
=5487200.00（N.mm）
d（#1f）=μ×W（#1k）×a^4×η/D
=26.5（mm）
由于玻璃最大应力设计值σ=24.189N/mm^2≤ｆ（#1g）=84.000N/mm^2
玻璃的强度满足!
由于玻璃的最大挠度d（#1f）=26.5mm,小于或等于玻璃短边边长的60分之一37.500（mm）
玻璃的挠度满足!
三、幕墙玻璃板块结构胶计算:
1.按风荷载,计算硅酮结构密封胶的宽度:
（1）风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算:
C（#2s1）:
风载荷作用下结构胶粘结宽度（mm）
W:
风荷载设计值:
1.447kN/m^2
a:
矩形分格短边长度:
2.250m
f（#11）:
结构胶的短期强度允许值:
0.2N/mm^2
按5.6.3条规定采用
C（#2s1）=（W+0.5×q（#2EA））×a/2/0.2
=（1.446+0.5×0.426）×2.250/2/0.2
=9.33mm取15mm
2.硅酮结构密封胶粘接厚度的计算:
（1）温度变化效应胶缝厚度的计算:
T（#2s3）:
温度变化效应结构胶的粘结厚度:
mm
δ（#11）:
硅酮结构密封胶的温差变位承受能力:
25.0%
△Ｔ:
年温差:
80.0℃
U（#1s）:
玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量:
mm
铝型材线膨胀系数:
a（#11）=2.35×10^-5
玻璃线膨胀系数:
a（#12）=1×10^-5
U（#1s）=b×△Ｔ×（2.35-1）/100
=3.000×80.000×（2.35-1）/100
=3.240mm
T（#2s3）=U（#1s）/（δ（#11）×（2+δ（#11）））^0.5
=3.240/（0.250×（2+0.250））^0.5
=4.3mm
（2）地震作用下胶缝厚度的计算:
T（#2s4）:
地震作用下结构胶的粘结厚度:
mm
H:
玻璃面板高度:
3.000m
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（rad）:
0.0040
ψ:
胶缝变位折减系数0.650
δ（#12）:
硅酮结构密封胶的变位承受能力，取对应于其受拉应力为0.14N/mm^2时的伸长率:
45.0%
T（#2s4）=θ×H×ψ×1000/（δ（#12）×（2+δ（#12）））^0.5
=0.0040×3.000×0.650×1000/（0.450×（2+0.450））^0.5
=7.4mm
胶缝选定宽度为:
15mm
胶缝选定厚度为:
8mm
四、幕墙立柱计算:
幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：
1.选料:
（1）风荷载线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）
q（#1w）:
风荷载线分布最大荷载集度设计值（kN/m）
r（#1w）:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
W（#1k）:
风荷载标准值:
1.033kN/m^2
B:
幕墙分格宽:
2.250m
q（#1w）=1.4×W（#1k）×B
=1.4×1.033×2.250
=3.254kN/m
（2）立柱弯矩:
M（#1w）:
风荷载作用下立柱弯矩（kN.m）
q（#1w）:
风荷载线分布最大荷载集度设计值:
3.254（kN/m）
H（#4sjcg）:
立柱计算跨度:
3.000m
M（#1w）=q（#1w）×H（#4sjcg）^2/8
=3.254×3.000^2/8
=3.661kN·m
q（#2EA）:
地震作用设计值（KN/M^2）:
G（#2Ak）:
玻璃幕墙构件（包括玻璃和框）的平均自重:
500N/m^2
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用:
q（#3EAk）:
垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用（kN/m^2）
q（#3EAk）=5×α（#3max）×G（#2Ak）
=5×0.160×500.000/1000
=0.400kN/m^2
γ（#1E）:
幕墙地震作用分项系数:
1.3
q（#2EA）=1.3×q（#3EAk）
=1.3×0.400
=0.520kN/m^2
q（#1E）：
水平地震作用线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）
q（#1E）=q（#2EA）×B
=0.520×2.250
=1.170kN/m
M（#1E）:
地震作用下立柱弯矩（kN·m）:
M（#1E）=q（#1E）×H（#4sjcg）^2/8
=1.170×3.000^2/8
=1.316kN·m
M:
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩（kN·m）
采用S（#1W）+0.5S（#1E）组合
M=M（#1w）+0.5×M（#1E）
=3.661+0.5×1.316
=4.319kN·m
（3）W:
立柱抗弯矩预选值（cm^3）
W=M×10^3/1.05/215.0
=4.319×10^3/1.05/215.0
=19.131cm^3
q（#2Wk）:
风荷载线分布最大荷载集度标准值（kN/m）
q（#2Wk）=W（#1k）×B
=1.033×2.250
=2.324kN/m
q（#2Ek）:
水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（kN/m）
q（#2Ek）=q（#3EAk）×B
=0.400×2.250
=0.900kN/m
（4）I（#11）,I（#12）:
立柱惯性矩预选值（cm^4）
I（#11）=900×（q（#2Wk）+0.5×q（#2Ek））×H（#4sjcg）^3/384/2.1
=900×（2.324+0.5×0.900）×3.000^3/384/2.1
=83.599cm^4
I（#12）=5000×（q（#2Wk）+0.5×q（#2Ek））×H（#4sjcg）^4/384/2.1/20
=5000×（2.324+0.5×0.900）×3.000^4/384/2.1/20
=69.666cm^4
选定立柱惯性矩应大于:
83.599cm^4
2.选用立柱型材的截面特性:
选用型材号:
90×60×5钢通
型材强度设计值:
215.000N/mm^2
型材弹性模量:
E=2.1×10^5N/mm^2
X轴惯性矩:
I（#1x）=151.000cm^4
Y轴惯性矩:
I（#1y）=78.000cm^4
X轴抵抗矩:
W（#2x1）=33.500cm^3
X轴抵抗矩:
W（#2x2）=33.500cm^3
型材截面积:
A=14.000cm^2
型材计算校核处壁厚:
t=5.000mm
型材截面面积矩:
S（#1s）=20.750cm^3
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/γ/w≤ｆ（#1a）=215.0N/mm^2（拉弯构件）
B:
幕墙分格宽:
2.250m
G（#2Ak）:
幕墙自重:
500N/m^2
幕墙自重线荷载:
G（#1k）=500×W（#2fg）/1000
=500×2.250/1000
=1.125kN/m
N（#1K）:
立柱受力:
N（#1k）=G（#1k）×H（#4sjcg）
=1.125×3.000
=3.375kN
N:
立柱受力设计值:
r（#1G）:
结构自重分项系数:
1.2
N=1.2×N（#1k）
=1.2×3.375
=4.050kN
σ:
立柱计算强度（N/mm^2）（立柱为拉弯构件）
N:
立柱受力设计值:
4.050kN
A:
立柱型材截面积:
14.000cm^2
M:
立柱弯矩:
4.319kN·m
W（#2x2）:
立柱截面抗弯矩:
33.500cm^3
γ:
塑性发展系数:
1.05
σ=N×10/A+M×10^3/1.05/W（#2x2）
=4.050×10/14.000+4.319×10^3/1.05/33.500
=125.674N/mm^2
125.674N/mm^2≤ｆ（#1a）=215.0N/mm^2
立柱强度可以满足
4.幕墙立柱的刚度计算:
校核依据:
U（#3max）≤L/250
U（#3max）:
立柱最大挠度
U（#3max）=5×（q（#2Wk）+0.5×q（#2Ek））×H（#4sjcg）^4×1000/384/2.1/I（#1x）
立柱最大挠度U（#3max）为:
9.227mm≤15mm
D（#1u）:
立柱挠度与立柱计算跨度比值:
H（#4sjcg）:
立柱计算跨度:
3.000m
D（#1u）=U/H（#4sjcg）/1000
=9.227/3.000/1000
=0.003≤1/250
挠度可以满足要求
5.立柱抗剪计算:
校核依据:
τ（#3max）≤[τ]=125.0N/mm^2
（1）Q（#2wk）:
风荷载作用下剪力标准值（kN）
Q（#2wk）=W（#1k）×H（#4sjcg）×B/2
=1.033×3.000×2.250/2
=3.486kN
（2）Q（#1w）:
风荷载作用下剪力设计值（kN）
Q（#1w）=1.4×Q（#2wk）
=1.4×3.486
=4.881kN
（3）Q（#2Ek）:
地震作用下剪力标准值（kN）
Q（#2Ek）=q（#3EAk）×H（#4sjcg）×B/2
=0.400×3.000×2.250/2
=1.350kN
（4）Q（#1E）:
地震作用下剪力设计值（kN）
Q（#1E）=1.3×Q（#2Ek）
=1.3×1.350
=1.755kN
（5）Q:
立柱所受剪力:
采用Q（#1w）+0.5Q（#1E）组合
Q=Q（#1w）+0.5×Q（#1E）
=4.881+0.5×1.755
=5.758kN
（6）立柱剪应力:
τ:
立柱剪应力:
S（#1s）:
立柱型材截面面积矩:
20.750cm^3
I（#1x）:
立柱型材截面惯性矩:
151.000cm^4
t:
立柱壁厚:
5.000mm
τ=Q×S（#1s）×100/I（#1x）/t
=5.758×20.750×100/151.000/5.000
=15.826N/mm^2
15.826N/mm^2≤125.0N/mm^2
立柱抗剪强度可以满足
五、横向钢梁计算
（一）、钢梁跨度9m，上下分格1.4m
一、计算简图
计算简图（圆表示支座）
节点编号图
单元编号图
二、几何信息
各节点信息如下表：
节点号
x坐标（m）
y坐标（m）
z坐标（m）
x向约束
y向约束
z向约束
绕x约束
绕y约束
绕z约束
1
0.108
0.141
0.000
2
4.608
0.141
0.000
3
0.108
0.641
0.000
√
√
√
√
√
4
-8.892
0.141
0.000
5
-8.892
0.641
0.000
√
√
√
√
√
6
-4.392
0.141
0.000
7
9.108
0.141
0.000
8
9.108
0.641
0.000
√
√
√
√
√
各单元信息如下表：
单元号
截面名称
长度（m）
面积（mm2）
绕2轴
惯性矩（x104mm4）
绕3轴
惯性矩（x104mm4）
绕2轴计
算长度
系数
绕3轴计
算长度
系数
小节点
释放
大节点
释放
1
200*100*9
4.500
5076
2547
830
2.000
4.000
---
---
2
160*80*8
0.500
3584
368
1138
1.000
1.000
---
---
3
160*80*8
0.500
3584
368
1138
1.000
1.000
---
---
4
200*100*9
4.500
5076
2547
830
2.000
4.000
---
---
5
200*100*9
4.500
5076
2547
830
2.000
4.000
---
---
6
160*80*8
0.500
3584
368
1138
1.000
1.000
---
---
7
200*100*9
4.500
5076
2547
830
2.000
4.000
---
---
三、荷载信息
（一）.（恒、风）单元荷载信息
（1）.工况号:
0
*输入荷载库中的荷载:
玻璃幕墙自重
序号
类型
方向
Q1（kN）
Q2（kN.m）
X1（mm）
X2（mm）
1
分布荷载
Z
-0.8
-0.8
0.0
0.0
单元荷载分布图:
单元荷载序号1分布图（实线表示荷载作用的单元）
（2）.工况号:
1
*输入荷载库中的荷载:
风荷载
序号
类型
方向
Q1（kN）
Q2（kN.m）
X1（mm）
X2（mm）
1
分布荷载
Y
-1.4
-1.4
0.0
0.0
单元荷载分布图:
单元荷载序号1分布图（实线表示荷载作用的单元）
**以下为单元荷载汇总表:
单位：
力（kN）；分布力（kN/m）；弯距（kN.m）；分布弯距（kN.m/m）
第0工况单元荷载表
单元号
工况号
类型
方向
Q1
Q2
X1
X2
1
0
均布荷载
Z
-0.8
-0.8
0.0
0.0
4
0
均布荷载
Z
-0.8
-0.8
0.0
0.0
5
0
均布荷载
Z
-0.8
-0.8
0.0
0.0
7
0
均布荷载
Z
-0.8
-0.8
0.0
0.0
第1工况单元荷载表
单元号
工况号
类型
方向
Q1
Q2
X1
X2
1
1
均布荷载
Y
-1.4
-1.4
0.0
0.0
4
1
均布荷载
Y
-1.4
-1.4
0.0
0.0
5
1
均布荷载
Y
-1.4
-1.4
0.0
0.0
7
1
均布荷载
Y
-1.4
-1.4
0.0
0.0
**以下为单元荷载图:
单位：
力（kN）；分布力（kN/m）；弯距（kN.m）；分布弯距（kN.m/m）
第0工况单元荷载简图
第1工况单元荷载简图
（二）.荷载组合
（1）.1.20恒载+1.40风载
四、内力位移计算结果
（一）.内力
最不利内力表（单位：
N、Q（kN）；M（kN.m）；位置（m））
单元号
名称
组合号
序号
位置
轴力N
剪力Q2
剪力Q3
弯距M2
弯距M3
N最大
1
1
0.0
-2
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