05 隐框玻璃幕墙解析.docx

1、05 隐框玻璃幕墙解析第五部分、隐框玻璃幕墙结构计算（转角）第一章、荷载计算一、基本参数计算高度：95.3 m计算位置：副楼北立面隐框玻璃幕墙幕墙最大分格：BH=1.2500.95 mB：玻璃宽度H：玻璃高度设计地震烈度：7度地面粗糙度类别：C类作用荷载 石材面板 支撑龙骨 连接件 预埋件 主体结构。二、荷载计算1、水平风荷载标准值计算 gz：阵风系数，取gz=1.62按建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006年版）表7.5.1 S：风荷载体型系数，取S=-1.97Z：风压高度变化系数，取Z=1.64按建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006年版）表7.2.1 W0：作用在

2、幕墙上的风荷载基本值 0.75 KN/m2按建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006年版）附表D.4（按50年一遇）WK：作用在幕墙上的风荷载标准值 WK=gzSZW0=1.62（-1.97）1.640.75=-3.925 KN/m2（表示负风压）2、水平风荷载设计值计算rW：风荷载分项系数，取rW=1.4按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条W：作用在幕墙上的风荷载设计值 W=rWWK=1.43.925=5.495 KN/m23、幕墙构件重量荷载玻璃采用6(low-e)+12A+6钢化中空玻璃GAK：幕墙构件自重标准值，取0.45 KN/m2GA：幕墙构件自重设

3、计值GA=1.2GAK=1.20.45=0.54 KN/m24、地震作用qEK：垂直于幕墙平面的水平地震作用标准值 (KN/m2)qE：垂直于幕墙平面的水平地震作用设计值 (KN/m2)E：动力放大系数，可取5.0max：水平地震影响系数最大值，取0.08 GAK：幕墙构件(包括玻璃和龙骨)的重量标准值，取0.45 KN/m2qEK=5.00.080.45=0.18 KN/m2qE=EqEK =1.30.18=0.234 KN/m25、风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5

4、按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK：风荷载和水平地震作用组合标准值qK=WWK+EqEK=1.03.925+0.50.18=4.015 KN/m2q：风荷载和水平地震作用组合设计值q=WW+EqE=1.05.495+0.50.234=5.612 KN/m2第二章、玻璃面板计算一、计算说明玻璃面板选用6(low-e)+12A+6钢化中空玻璃，玻璃面板的最大分格尺寸为，a=950 mm，b=1250 mm。该玻璃幕墙的玻璃属于框支承体系，面板四边固定，可将其简化为四边简支的面板计算模型。二、外片玻璃面板强度校核校核依据：fg按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第

5、6.1.2条1、计算说明根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.4条和第6.1.5条的规定，钢化中空玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为、。玻璃内外片均为钢化，所以根据以上的公式，可以看出在相同的条件下，内外片的玻璃承受的荷载不同，所以需要分别验算内外片的玻璃是否满足强度条件要求。2、外片玻璃承受的水平风荷载t1、t2、：钢化中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=6 mmWK1：外片玻璃承受的水平风荷载标准值=2.159 KN/m2W1：外片玻璃承受的水平风荷载设计值=3.022 KN/m23、外片玻璃承受的水平地震荷载t1、t2、钢化中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=6mmGAK：钢

6、化玻璃面板自重面荷载标准值GAK=610-325.6=0.154 KN/m2max：水平地震影响系数最大值，取max=0.08按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条qEK1：作用在钢化玻璃上的地震荷载标准值qEK1=maxEGGK=0.085.00.154=0.062 KN/m2rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE1：作用在外片玻璃上的地震荷载设计值 qE1=rEqEK1=1.30.062=0.081 KN/m24、外片玻璃

7、风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值qK1=WWK1+EqEK1=1.02.159+0.50.062=2.190 KN/m2q1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q1=WW1+EqE1=1.03.022+0.50.081=3.063 KN/m25、外片玻璃的强度折减系数：参数t：外片玻璃厚度，取t=6 mm=19.12：折减系数，取=0.9235由=19.12，查

8、玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-2得6、外片玻璃强度校核m：弯矩系数，取m=0.0672由=0.76，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-1得：外片玻璃产生的最大应力=28.6 N/mm2fg=84.0N/mm2外片玻璃面板强度符合规范要求。三、内片玻璃面板强度校核校核依据：fg按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.2条1、计算说明根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.4条和第6.1.5条的规定，钢化中空玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为、。玻璃内外片均为钢化，所以根据以上的公式，可以看出在相同的条件下，内外片的玻璃

9、承受的荷载不同，所以需要分别验算内外片的玻璃是否满足强度条件要求。2、内片玻璃承受的水平风荷载t1、t2、：钢化中空玻璃内片玻璃的厚度，取t2=6mmWK2：内片玻璃承受的水平风荷载标准值=1.963 KN/m2W：内片玻璃承受的水平风荷载设计值=2.748 KN/m23、内片玻璃承受的水平地震荷载t1、t2、钢化中空玻璃内片玻璃的厚度，取t2=6mmGAK：钢化玻璃面板自重面荷载标准值GAK=610-325.6=0.154 KN/m2max：水平地震影响系数最大值，取max=0.08按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范

10、JGJ102-2003第5.3.4条qEK2：作用在钢化玻璃上的地震荷载标准值qEK2=maxEGGK=0.085.00.154=0.062 KN/m2rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE2：作用在内片玻璃上的地震荷载设计值 qE2=rEqEK2=1.30.062=0.081 KN/m24、内片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK2：内片玻璃风

11、荷载和水平地震作用组合标准值qK2=WWK2+EqEK2=1.01.936+0.50.02=1.946 KN/m2q2：内片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q2=WW2+EqE2=1.02.748+0.50.081=2.789 KN/m25、内片玻璃的强度折减系数：参数t：内片玻璃厚度，取t=6mm=17.0：折减系数，取=0.932由=17.0，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-2得6、内片玻璃强度校核m：弯矩系数，取m=0.0672由=0.76，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-1得：内片玻璃产生的最大应力=26.3 N/mm2fg=84.

12、0 N/mm2内片玻璃面板强度符合规范要求。四、玻璃面板挠度校核校核依据：df=df,lim=按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.4条1、计算说明根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.4条的规定，玻璃幕墙的玻璃面板的挠度，可不考虑组合效应，所以我们只需验算玻璃面板在风荷载作用下的挠度即可。2、玻璃刚度计算t：钢化中空玻璃的两片玻璃的等效厚度按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.5条t=0.95=0.95=7.18 mmD：玻璃刚度D=2.3106 Nmm3、玻璃的挠度折减系数：参数t：玻璃厚度，取t=7.18 mm=16.7：折减系数，取=0

13、.9332由=6.65，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-2得4、玻璃挠度校核：挠度系数，取=0.00651由=0.76，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.3得df：玻璃产生的最大挠度df=8.4 mmdf=8.4 mmdf,lim=15.8 mm玻璃面板挠度符合规范要求。五、结构胶强度计算1、基本参数胶的短期强度允许值 f1=0.2 N/mm2胶的长期强度允许值 f2=0.01 N/mm2风荷载设计值 W=5.495 KN/m2水平风荷载和地震作用组合设计值 q=5.612 KN/m2幕墙玻璃的重力荷载设计值 qG=0.185 KN/m2玻璃的短边

14、长度 a=950 mm玻璃的长边长度 b=1250 mm2、结构胶在风荷载与地震作用组合下的粘结宽度CS1=13.33 mm3、硅酮结构密封胶的粘结厚度tsts：结构胶的粘结厚度 （mm）us：幕墙玻璃的相对于铝合金框的位移 （mm）：结构硅酮密封胶在地震作用下的变位承受能力，取0.25(厂家提供)：最大弹性层间位移角限值，取1/550hg：玻璃分格高度，取950 mmUs=hg=1/550950=1.727 mmts=3.08 mm结构胶实际宽度16 mm，厚度8 mm。综上，结构胶设计满足要求，可以正常使用。第三章、半隐框玻璃幕墙立柱计算一、计算说明根据建筑结构特点，每根幕墙立柱简支在主体

15、结构上,立柱高度H=3.0 m，最大横向计算分格宽度B=1.25 m。二、力学模型采用简支梁力学模型，荷载按均布线荷载计算。水平方向和竖直方向均承受矩形荷载。计算简图如下图：三、荷载作用值1、立柱所受的风荷载计算gz：阵风系数，取gz=1.61按建筑结构荷载规范GB50009-2003表7.5.1 S：风荷载体型系数，A=BH=1.253.00=3.75 m2取S=-1.59+(-0.2)=-1.79按建筑结构荷载规范GB50009-2003第7.3.3条该体形系数分别为一个垂直于幕墙方向向外的荷载值和一个垂直于幕墙方向相里的荷载值，计算时，我们选择最不利的一种荷载进行组合，所以我们在计算时，

16、选-1.79作为我们的计算风荷载体形系数。Z：风压高度变化系数，取Z=1.66按建筑结构荷载规范GB50009-2003表7.2.1 W0：作用在幕墙上的风荷载基本值 0.75 KN/m2按建筑结构荷载规范GB50009-2003附表D.4（按50年一遇）WK：作用在幕墙上的风荷载标准值 WK=gzSZW0=1.61（-1.79）1.660.75=-3.588 KN/m2（表示负风压）2、水平风荷载设计值计算rW：风荷载分项系数，取rW=1.4按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条W：作用在幕墙上的风荷载设计值 W=rWWK=1.43.588=5.023 KN/m23、风荷

17、载和水平地震作用组合标准值计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK=WWK+EqEK=1.03.588+0.50.18=3.678 KN/m24、风荷载和水平地震作用组合设计值计算 q=WW+EqE=1.05.023+0.50.234=5.140 KN/m21、立柱承受的竖直方向面荷载 标准值 GGK=0.45 KN/m2设计值 GG=0.54 KN/m22、立柱承受的水平方向面荷载（按龙骨从属面积计算）标准值 qK=3.678 KN/m

18、2设计值 q=5.140 KN/m23、立柱承受的水平线荷载标准值 q线k=qKB=3.6781.25=4.598 KN/m设计值 q线=qB=5.1401.25=6.425 KN/m4、立柱所受的弯矩M=1/8q线H2=0.1256.42532=7.228 KNm5、受力最不利处立柱承受的偏心拉力设计值(立柱中心处)N= GG BH= 0.541.253.0=2.025 KN四、立柱截面参数立柱截面积 A0=1345.8529mm2X轴惯性矩 IX=5358709.3704mm4X轴抵抗矩 WX=53300.7391mm3Y轴抵抗矩 Wy=25816.0094mm3塑性发展系数 =1.05五

19、、立柱强度校核校核依据fa=150 N/mm2按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.3.10条=137.1 N/mm2fa=150 N/mm2立柱强度满足设计要求。六、立柱挠度校核由水平风荷载下引起的挠度线荷载标准值W线K=WKB =3.5881.25=4.485 KN/m水平风荷载下立柱的挠度u=12.6 mmu=12.6 mmH/180=3000/180=16.7 mm20 mm立柱挠度满足设计要求。根据以上计算，立柱的各个构件均符合规范要求，满足设计要求，达到使用功能，可以正常使用。第四章、隐框玻璃幕墙横梁计算一、计算说明横梁选用（6063-T5）铝型材，根据建筑结构特点，每

20、根幕墙横梁简支在立柱上，双向受力，属于双弯构件，须对横梁进行强度和挠度校核，横梁的计算长度B=1250 mm。该横梁承受竖直方向荷载高度h=950 mm，。承受水平方向梯形荷载，荷载高度h1=475 mm，承受水平方向梯形荷载，荷载高度h2=325 mm，横梁受力形式及计算简图如下。二、荷载计算1、横梁承受的竖直方向面荷载 标准值 GGK=0.45 KN/m2设计值 GG=0.54 KN/m22、横梁承受的水平方向面荷载标准值 qK=3.678 KN/m2设计值 q=5.140 KN/m23、横梁承受的竖向方向作用力 P1 =0.540.951.25/2=0.32 KN4、横梁承受的水平方向线

21、荷载标准值 qK线1=qKh1=3.6780.475=1.747KN/m qK线2=qKh1=3.6780.325=1.195 KN/m设计值 q线1=qh1=5.1400.475=2.442 KN/mq线2=qh1=5.1400.325=1.671 KN/m5、横梁承受的竖直方向最大弯矩和剪力=0.320.3125=0.10 KNm =0.32 KN6、横梁承受的水平方向最大弯矩和剪力=+=+=0.678 KNm+=1.719 KN三、横梁截面参数横梁截面积 A=713.5075 mm2 中性轴惯性矩 IX=237756.5898 mm4X轴抵抗矩 WX=5899.8687 mm3Y轴抵抗矩

22、 WY=12838.2651 mm3中性轴惯性矩 IY=505522.8301 mm4塑性发展系数 =1.05四、横梁抗弯强度校核校核依据：fa按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.2.4条=65.4 N/mm2fa=90 N/mm2横梁抗弯强度符合规范要求。五、横梁抗剪强度校核校核依据：fav按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.2.5条1、竖直方向剪应力t：横梁壁厚，取t=3 mmX：横梁承受的竖直荷载产生的剪应力X=2.4 N/mm2fav=55 N/mm22、水平方向剪应力t：横梁壁厚，取t=3 mmY：横梁承受的水平荷载产生的剪应力Y=9.9 N/mm2fav

23、=55 N/mm23、横梁承受的最大剪应力Vmax=10.2 N/mm2fav=55 N/mm2横梁抗剪强度满足设计要求。六、横梁挠度校核校核依据：dfdf,lim=按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.2.7条1、竖直方向的挠度计算F1 =0.540.951.25/2=0.32 KN=1.1 mmdf,lim=6.9 mm 且不大于3mm2、水平方向线荷载计算风荷载标准值WK=3.588 KN/m2水平方向线荷载标准值WK线1=WKh1=3.5880.475=1.704 KN/mWK线2=WKh2=3.5880.325=1.166 KN/m3、水平方向的挠度计算df，Y：水平方向

24、梯形荷载产生的挠度y =2.08 mmdf，Y=2.08 mmdf,lim=6.9 mm横梁刚度符合规范要求。根据以上计算，横梁的各个构件均符合规范要求，满足设计要求，达到使用功能，可以正常使用。七、横梁竖直方向扭转屈曲校核1、杆件的扭转屈曲校在荷载设计值作用下，根据计算得出杆件的最大扭矩为T=(0.540.951.25) 0.0755=0.05 KNm12.8 N/mm255 N/mm2杆件侧向扭转屈曲满足设计要求第五章、幕墙连接计算一、横梁与立柱的连接计算1、计算说明该半隐框幕墙所有的横梁与立柱通过2个M6对穿螺栓连接，对穿螺栓承受来自水平方向的荷载和竖直方向上的荷载。此时我们需要对连接部

25、位的螺栓的抗剪强度、立柱的局部承压能力和钢角码的局部承压能力进行验算。1、荷载计算作用在连接部位的水平方向剪力VY=5.1401.25（0.475+0.325）/2=2.570 KN作用在连接部位的水平方向剪力V2=0.540.951.25/2=0.32 KN横梁端部所承受的最大剪力V=2.590 KN2、横梁与立柱连接螺栓的校核M6螺栓公称面积： A1=28.3 mm2有效面积： A2=20.1 mm2nV：剪切面，取nV=1NVb：每个螺栓的抗剪承载力：NVb=nVA1fV=128.3245=6933.5NV=2590/2=1295 NM6不锈钢螺栓满足设计要求。3、铝合金角码局部承压能力

26、NCb：铝合金角码局部承压能力NCb=dtfab=6.04120=2880 NV=2590/2=1295 N铝合金角码局部承压能力满足设计要求。二、铝合金托片计算一、计算说明铝合金托片（6063-T6）在工作中传递荷载，自身也受到荷载作用，如不能有效的承担这些荷载，就会影响幕墙的正常使用，所以下面我们对铝合金压板进行验算。二、铝合金托片计算1、计算说明铝合金托片承受玻璃面板传来的竖向荷载根据其受力形式，取100 mm的计算长度，可将其看成一个在端部受集中力的悬臂梁，悬臂梁根部受力最不利，同时承受最大剪力和弯矩。力臂长L=23mm。由于压板自重较轻，故不考虑自重影响。铝合金压板厚t=4mm。2、

27、荷载计算（1）铝合金托片承受竖直方向集中力标准值 FK=（6+6）25.610-3 0.951.25/2=0.18 KN设计值 F=1.20.18 =0.216 KN（2）铝合金托片受到的最大弯矩和剪力弯矩 M=FL=21623=4968 Nmm剪力 V=F=216 N 3、铝合金托片截面参数4、铝合金托片抗弯强度校核校核依据：fa=150 N/mm2=18.6 N/mm2fa=150.0 N/mm2铝合金托片抗弯强度满足设计要求。5、铝合金托片抗剪强度校核校核依据：maxfav=85 N/mm2=0.54 N/mm285 N/mm2铝合金托片抗剪强度满足设计要求。6、铝合金托片挠度校核校核依

28、据：dfdf,lim=df=0.02 mmdf,lim=0.26 mm铝合金托片挠度满足设计要求。第六章、幕墙预埋件计算一、立柱连接螺栓强度计算使用2个M12不锈钢螺栓连接立柱与埋件支撑件，M12螺栓图示与截面参数如下：公称面积： A1=113.1 mm2有效面积： A2=84.3 mm2竖向荷载作用在每个螺栓上的剪力：V1 =1/2N=1/22.025=1.013 KN 水平荷载作用在每个螺栓上的剪力：V2 =（1/2qBH）/2=（1/25.141.253.0）/2=4.819 KN 每个螺栓承受的最大剪力V=4.924 KN作用在每个螺栓上的最大剪应力：= =21.8 N/mm2245 N/mm2立柱承受的最大挤压应力：立柱的壁厚，取t=2.5 mm= =82.1 N/mm2161 N/mm2L125808钢角码连接件承受的最大挤压应力：钢角码的壁厚，取t=8 mm= =51.3 N/mm2305 N/mm2所以使用2个M12不锈钢螺栓满足设计要求。二、M16不锈钢螺栓强度计算使用2个M16不锈钢螺栓连接预埋件与主体结构，M