显横隐竖玻璃幕墙设计计算书

'显横隐竖玻璃幕墙设计计算书（主楼标高107m大面）　　　　　　　　　　　　　　 目录1计算引用的规范、标准及资料11.1幕墙设计规范：11.2建筑设计规范：11.3铝材规范：11.4金属板及石材规范：11.5玻璃规范：11.6钢材规范：21.7胶类及密封材料规范：21.8门窗及五金件规范：21.9相关物理性能等级测试方法：31.10《建筑结构静力计算手册》(第二版)31.11土建图纸：32基本参数32.1幕墙所在地区：32.2地面粗糙度分类等级：32.3抗震烈度：33幕墙承受荷载计算33.1风荷载标准值的计算方法：33.2计算支撑结构时的风荷载标准值：33.3计算面板材料时的风荷载标准值：33.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：43.5作用效应组合：44幕墙立柱计算44.1立柱型材选材计算：44.2确定材料的截面参数：54.3选用立柱型材的截面特性：54.4立柱的抗弯强度计算：64.5立柱的挠度计算：64.6立柱的抗剪计算：65幕墙横梁计算65.1横梁型材选材计算：75.2确定材料的截面参数：85.3选用横梁型材的截面特性：85.4幕墙横梁的抗弯强度计算：85.5横梁的挠度计算：95.6横梁的抗剪计算：(梯形荷载作用下)96玻璃板块的选用与校核96.1玻璃板块荷载计算：106.2玻璃的强度计算：106.3玻璃最大挠度校核：117连接件计算117.1横梁与角码间连结：127.2角码与立柱连接：127.3立柱与主结构连接：138幕墙埋件计算(土建预埋)148.1荷载标准值计算：148.2埋件计算：148.3锚板总面积校核：158.4锚筋长度计算：159幕墙焊缝计算159.1受力分析：159.2焊缝特性参数计算：159.3焊缝校核计算：1510显横隐竖玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算1610.1抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算：1610.2结构硅酮密封胶粘接厚度的计算：1610.3结构胶设计总结：1610.4立柱连接伸缩缝计算：1610.5玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算：1610.6耐侯胶胶缝计算：1711附录常用材料的力学及其它物理性能16 显横隐竖玻璃幕墙设计计算书1计算引用的规范、标准及资料1.1幕墙设计规范：《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009《建筑幕墙》GB/T21086-2007《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《小单元建筑幕墙》JG/T216-20081.2建筑设计规范：《地震震级的规定》GB/T17740-1999《钢结构防火涂料》GB14907-2002《钢结构设计规范》GB50017-2003《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)《高处作业吊蓝》GB19155-2003《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95《工程网络计划技术规程》JGJ/T121-99《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154：2003《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版、局部修订)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《建筑设计防火规范》GB50016-2006《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)《民用建筑设计通则》GB50352-2005《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-20021.3铝材规范：《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-2008《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2008《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》GB5237.3-2008《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB5237.4-2008《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB5237.5-2008《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-2004《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T3880.1～3-2006《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2009《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-20031.4金属板及石材规范：《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830.1、2-2005《铝幕墙板、板基》YS/T429.1-2000《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000《建筑幕墙用铝塑复合板》GB/T17748-2008《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000《天然板石》GB/T18600-2009《天然大理石荒料》JC/T202-2001《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2005《天然花岗石荒料》JC/T204-2001《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2009《天然石材统一编号》GB/T17670-2008《天然饰面石材术语》GB/T13890-20081.5玻璃规范：《镀膜玻璃第1部分：阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002《镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002《平板玻璃》GB11614-2009《建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃》GB15763.3-2009《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2009《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008《热弯玻璃》JC/T915-2003《压花玻璃》JC/T511-2002《中空玻璃》GB/T11944-20021.6钢材规范：《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005《不锈钢棒》GB/T1220-2007《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009《不锈钢冷轧钢板及钢带》GB/T3280-2007《不锈钢热轧钢板及钢带》GB/T4237-2007《不锈钢丝》GB/T4240-2009《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-200720 《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000《擦窗机》GB19154-2003《彩色涂层钢板和钢带》GB/T12754-2006《低合金钢焊条》GB/T5118-1995《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007《耐候结构钢》GB/T4171-2008《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997《合金结构钢》GB/T3077-1999《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000《碳钢焊条》GB/T5117-1999《碳素结构钢》GB/T700-2006《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007《优质碳素结构钢》GB/T699-1999《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-20001.1胶类及密封材料规范：《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-2006《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-2001《工业用橡胶板》GB/T5574-1994《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-2001《建筑窗用弹性密封剂》JC485-2007《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1～20-2002《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》GB/T531-1999《修补用天然橡胶胶粘剂》HG/T3318-2002《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-20031.2门窗及五金件规范：《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277-1985《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2-2000《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004《铝合金门窗》GB/T8478-2008《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000《地弹簧》QB/T2697-2005《铝合金门插锁》QB/T3885-1999《平开铝合金窗把手》QB/T3886-1999《铝合金撑挡》QB/T3887-1999《铝合金窗不锈钢滑撑》QB/T3888-1999《铝合金门窗拉手》QB/T3889-1999《铝合金窗锁》QB/T3900-1999《铝合金门锁》QB/T3901-1999《推拉铝合金门用滑轮》QB/T3902-1999《闭合器》QB/T3893-1999《外装门锁》QB/T2473-2000《弹子插芯门锁》GB/T2474-2000《叶片门锁》QB/T2475-2000《球型门锁》QB/T2476-2000《铜合金铸件》GB/T13819-1992《锌合压铸件》GB/T13821-1992《铝合金压铸件》GB/T15114-2009《铸件尺寸公差与机械加工余量》QB/T6414-1999《建筑门窗五金件插销》JG214-2007《建筑门窗五金件传动机构用执手》JG124-2007《建筑门窗五金件旋压执手》JG213-2007《建筑门窗五金件合页（铰链）》JG125-2007《建筑门窗五金件传动锁闭器》JG126-2007《建筑门窗五金件滑撑》JG127-2007《建筑门窗五金件滑轮》JG129-2007《建筑门窗五金件多点锁闭器》JG215-2007《建筑门窗五金件撑挡》JG128-200720 《建筑门窗五金件通用要求》JG212-2007《建筑门窗五金件单点锁闭器》JG130-2007《建筑门窗内平开下悬五金系统》JG168-2004《钢塑共挤门窗》JG207-2007《电动采光排烟窗》JG189-20061.1相关物理性能等级测试方法：《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000《居住建筑节能检测标准》JGJ132-2009《彩色涂层钢板和钢带试验方法》GB/T13448-2006《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-2000《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2001《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-20021.2《建筑结构静力计算手册》(第二版)1.3土建图纸：2基本参数2.1幕墙所在地区：XX地区；2.2地面粗糙度分类等级：幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；依照上面分类标准，本工程按C类地形考虑。2.3抗震烈度：根据国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-20012008版)，XX地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，水平地震影响系数最大值为：αmax=0.04。3幕墙承受荷载计算3.1风荷载标准值的计算方法：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-20012006年版)计算：wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]上式中：wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：107m；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(高度不足5m按5m计算)：βgz=K(1+2μf)其中K为地面粗糙度调整系数，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×(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)-0.16C类场地：βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)-0.22D类场地：βgz=0.80×(1+2μf)其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地形，107m高度处瞬时风压的阵风系数：βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.5908μz：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按以下公式计算：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类地形，107m高度处风压高度变化系数：μz=0.616×(Z/10)0.44=1.7479μs1：局部风压体型系数；按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：一、外表面1.正压区按表7.3.1采用；2.负压区—对墙面，取-1.020 —对墙角边，取-1.8二、内表面对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。本计算点为大面位置。由于大部分幕墙都有开启，按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。另注：上述的局部体型系数μs1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值，即：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA在上式中：当A≥10m2时取A=10m2；当A≤1m2时取A=1m2；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，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，杭州地区取0.00045MPa；1.1计算支撑结构时的风荷载标准值：计算支撑结构时的构件从属面积：A=1.5×3.7=5.55m2LogA=0.744μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.851μs1=0.851+0.2=1.051wk=βgzμzμs1w0=1.5908×1.7479×1.051×0.00045=0.001315MPa1.2计算面板材料时的风荷载标准值：计算面板材料时的构件从属面积：A=1.5×1.54=2.31m2LogA=0.364μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.927μs1=0.927+0.2=1.127wk=βgzμzμs1w0=1.5908×1.7479×1.127×0.00045=0.00141MPa1.3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0.04；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；A：幕墙构件的面积(mm2)；1.4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；进行挠度计算时；重力荷载：γG：1.0；风荷载：γw：1.0；地震作用：可不做组合考虑；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；2幕墙立柱计算基本参数：1：计算点标高：107m；2：力学模型：双跨梁；3：立柱跨度：L=3700mm，短跨长L1=300mm，长跨长L2=3400mm；4：立柱左分格宽：1500mm；立柱右分格宽：1500mm；5：立柱计算间距：B=1500mm；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：20 1.1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)；wk：风荷载标准值(MPa)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；qwk=wkB=0.001315×1500=1.972N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×1.972=2.761N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：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0.04；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：幕墙平面面积(mm2)；qEAk=βEαmaxG/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×0.04×0.0005=0.0001MPaqEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；qEk=qEAkB=0.0001×1500=0.15N/mmqE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.15=0.195N/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=2.761+0.5×0.195=2.859N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.972N/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=-2.859×(3003+34003)/8/3700=-3798896.25N·mmR1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2=2.859×300/2-(-3798896.25/300)+2.859×3400/2-(-3798896.25/3400)=19069.46N1.2确定材料的截面参数：(1)截面的型材惯性矩要求：k2=0k1=4M1/(qL22)=4×3798896.25/(2.859×34002)=0.46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=2.46R=((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)=2.46/4+2×0.0571/3cos(26.499+240)20 =0.568λ=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03)=0.144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：风荷载线荷载集度标准值(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)；L2/180=3400/180=18.889按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm；当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；对本例取：df,lim=18.889mm代入上式：Ixmin=λqkL24/24Edf,lim=0.144×1.972×34004/24/70000/18.889=1195822.781mm4(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·mm)；γ：塑性发展系数：对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，取1.00；fa：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90；Wnx=Mx/γfa=3798896.25/1.00/90=42209.958mm31.1选用立柱型材的截面特性：按上一项计算结果选用型材号：140x65x3型材的抗弯强度设计值：90MPa型材的抗剪强度设计值：τa=55MPa型材弹性模量：E=70000MPa绕X轴惯性矩：Ix=3305356mm4绕Y轴惯性矩：Iy=912248mm4绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=44972mm3绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=49702mm3型材净截面面积：An=1261mm2型材线密度：γg=0.034047N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=6mm型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=28948mm3塑性发展系数：γ=1.001.2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(MPa)；A：立柱单元的面积(mm2)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；L：立柱跨度(mm)；Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0005×1500×3700=2775NN：立柱轴向拉力设计值(N)；N=1.2Nk=1.2×2775=3330N(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)；Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)；An：立柱净截面面积(mm2)；Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性发展系数：对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，取1.00；fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa；则：N/An+Mx/γWnx=3330/1261+3798896.25/1.00/44972=87.113MPa≤90MPa立柱抗弯强度满足要求。1.3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=3305356mm4预选值为：Ixmin=1195822.781mm4实际挠度计算值为：df=λqkL24/24EIx=0.144×1.972×34004/24/70000/330535620 =6.834mm而df,lim=18.889mm所以，立柱挠度满足规范要求。1.1立柱的抗剪计算：校核依据：τmax≤τa=55MPa(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)=-(2.859×300/2-(-3798896.25/300))=-13091.838NVw1右=qL2/2-M1/L2=2.859×3400/2-(-3798896.25/3400)=5977.622N取V=13091.838N(2)立柱剪应力：τmax：立柱最大剪应力(MPa)；V：立柱所受剪力(N)；Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(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=13091.838×28948/3305356/6=19.11MPa19.11MPa≤55MPa立柱抗剪强度满足要求!2幕墙横梁计算基本参数：1：计算点标高：107m；2：横梁跨度：B=1500mm；3：横梁上分格高：1540mm；横梁下分格高：900mm；4：横梁计算间距：H=1220mm；5：力学模型：梯形荷载简支梁；6：板块配置：中空玻璃6+6mm；7：横梁材质：6063-T5；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：2.1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)：qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；wk：风荷载标准值(MPa)；H：幕墙横梁计算间距(mm)；qwk=wkH=0.001315×1220=1.604N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×1.604=2.246N/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)：qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)；βE：动力放大系数，取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.04；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)；A：幕墙平面面积(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.04×0.0004=0.00008MPaqEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；H：幕墙横梁计算间距(mm)；20 qEk=qEAkH=0.00008×1220=0.098N/mmqE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.098=0.127N/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=2.246+0.5×0.127=2.31N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.604N/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·mm)；Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N·mm)；ME：地震作用下横梁产生的弯矩(N·mm)；B：横梁跨度(mm)；H：幕墙横梁计算间距(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=2.31×15002×(3-(1220/1500)2)/24=506429N·mm(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)：Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；H1：横梁自重荷载作用高度(mm)，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高；Gk=0.0004×H1=0.0004×1540=0.616N/mmG：横梁自重线荷载设计值(N/mm)；G=1.2Gk=1.2×0.616=0.739N/mmMx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)；B：横梁跨度(mm)；Mx=GB2/8=0.739×15002/8=207843.75N·mm1.1确定材料的截面参数：(1)横梁抵抗矩预选：Wnx：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选值(mm3)；Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(N·mm)；My：风荷载及地震作用弯矩组合值(N·mm)；γx，γy：塑性发展系数：对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，取1.00；fa：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90；按下面公式计算：Wnx=Mx/γxfa=207843.75/1.00/90=2309.375mm3Wny=My/γyfa=506429/1.00/90=5626.989mm3(2)横梁惯性矩预选：df1,lim：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)；df2,lim：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)；B：横梁跨度(mm)；按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180；《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定：按[5.1.1.2]，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm；当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；按[5.1.9，b]，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500，并且不应大于3mm；B/180=1500/180=8.333mmB/500=1500/500=3mm对本例取：df1,lim=8.333mmdf2,lim=3mmqk：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm)；E：型材的弹性模量(MPa)，对6063-T5取70000MPa；Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)；B：横梁跨度(mm)；df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin……(受风荷载与地震作用的挠度计算)Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim=1.604×15004(25/8-5(1220/2/1500)2+2(1220/2/1500)4)/240/70000/8.33320 =136472.683mm4Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)；df2,lim=5GkB4/384EIxmin……(自重作用下产生的挠度计算)Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim=5×0.616×15004/384/70000/3=193359.375mm41.1选用横梁型材的截面特性：按照上面的预选结果选取型材：选用型材号：段热62x60x3型材抗弯强度设计值：90MPa型材抗剪强度设计值：55MPa型材弹性模量：E=70000MPa绕X轴惯性矩：Ix=398940mm4绕Y轴惯性矩：Iy=1087840mm4绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=16215mm3绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=11270mm3绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=27133mm3绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=32070mm3型材净截面面积：An=1393mm2型材线密度：γg=0.037611N/mm横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=3mm横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=6mm横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=6mm型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=9704mm3型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=20750mm3塑性发展系数：γx=γy=1.001.2幕墙横梁的抗弯强度计算：按横梁强度计算公式，应满足：Mx/γxWnx+My/γyWny≤fa……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Mx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm)；My：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(N·mm)；Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)；Wny：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)；γx、γy：对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，取1.00；fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa。采用SG+Sw+0.5SE组合，则：Mx/γxWnx+My/γyWny=207843.75/1.00/11270+506429/1.00/27133=37.107MPa≤90MPa横梁抗弯强度满足要求。1.3横梁的挠度计算：因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：实际选用的型材惯性矩为：Ix=398940mm4Iy=1087840mm4预选值为：Ixmin=193359.375mm4Iymin=136472.683mm4横梁挠度的实际计算值如下：df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy=1.604×15004(25/8-5(1220/2/1500)2+2(1220/2/1500)4)/240/70000/1087840=1.045mmdf2=5GkB4/384EIx=5×0.616×15004/384/70000/398940=1.454mmdf1,lim=8.333mmdf2,lim=3mm所以，横梁挠度满足规范要求。1.4横梁的抗剪计算：(梯形荷载作用下)校核依据：τmax≤τa=55MPa(型材的抗剪强度设计值)(1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)；Vwk=qwkB(1-H/2B)/2=1.604×1500(1-1220/2/1500)/2=713.78N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)；Vw=1.4Vwk=1.4×713.78=999.292N(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)；VEk=qEkB(1-H/2B)/2=0.098×1500(1-1220/2/1500)/2=43.61N(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)；VE=1.3VEk=1.3×43.61=56.693N20 (5)Vx：水平总剪力(N)；采用Vw+0.5VE组合Vx=Vw+0.5VE=999.292+0.5×56.693=1027.638N(6)Vy：垂直总剪力(N)：Vy=1.2×0.0004×BH1/2=1.2×0.0004×1500×1540/2=554.4N(7)横梁剪应力校核：τx：横梁水平方向剪应力(MPa)；Vx：横梁水平总剪力(N)；Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)；Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；τx=VxSy/Iyty……6.2.5[JGJ102-2003]=1027.638×20750/1087840/6=3.267MPa3.267MPa≤55MPaτy：横梁垂直方向剪应力(N)；Vy：横梁垂直总剪力(N)；Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)；Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；τy=VySx/Ixtx……6.2.5[JGJ102-2003]=554.4×9704/398940/6=2.248MPa2.248MPa≤55MPa横梁抗剪强度能满足!1玻璃板块的选用与校核基本参数：1：计算点标高：107m；2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=1500mm×1540mm；3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃6mm,内片钢化玻璃6mm；模型简图为：1.1玻璃板块荷载计算：(1)外片玻璃荷载计算：t1：外片玻璃厚度(mm)；t2：内片玻璃厚度(mm)；wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；GAk1：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；qEAk1：外片玻璃地震作用标准值(MPa)；γg1：外片玻璃的体积密度(N/mm3)；wk1：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)；qk1：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；q1：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；GAk1=γg1t1=0.0000256×6=0.000154MPaqEAk1=βEαmaxGAk1=5×0.04×0.000154=0.000031MPawk1=1.1wkt13/(t13+t23)=1.1×0.00141×63/(63+63)=0.000776MPaqk1=wk1+0.5qEAk1=0.000776+0.5×0.000031=0.000792MPaq1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1=1.4×0.000776+0.5×1.3×0.00003120 =0.001107MPa(2)内片玻璃荷载计算：t1：外片玻璃厚度(mm)；t2：内片玻璃厚度(mm)；wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；GAk2：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)qEAk2：内片玻璃地震作用标准值(MPa)γg2：内片玻璃的体积密度(N/mm3)；wk2：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)；qk2：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；q2：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；GAk2=γg2t2=0.0000256×6=0.000154MPaqEAk2=βEαmaxGAk2=5×0.04×0.000154=0.000031MPawk2=wkt23/(t13+t23)=0.00141×63/(63+63)=0.000705MPaqk2=wk2+0.5qEAk2=0.000705+0.5×0.000031=0.00072MPaq2=1.4wk2+0.5×1.3qEAk2=1.4×0.000705+0.5×1.3×0.000031=0.001007MPa(3)玻璃板块整体荷载组合计算：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4wk+0.5×1.3(qEAk1+qEAk2)=1.4×0.00141+0.5×1.3×(0.000031+0.000031)=0.002014MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]wk=0.00141MPa1.1玻璃的强度计算：校核依据：σ≤[fg](1)外片校核：θ1：外片玻璃的计算参数；η1：外片玻璃的折减系数；qk1：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；a：分格短边长度(mm)；E：玻璃的弹性模量(MPa)；t1：外片玻璃厚度(mm)；θ1=qk1a4/Et14……6.1.2-3[JGJ102-2003]=0.000792×15004/72000/64=42.969按系数θ1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η1=0.831；σ1：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；q1：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；a：玻璃短边边长(mm)；b：玻璃长边边长(mm)；t1：外片玻璃厚度(mm)；m1：外片玻璃弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m1=0.0463；σ1=6m1q1a2η1/t12……6.1.2[JGJ102-2003]=6×0.0463×0.001107×15002×0.831/62=15.972MPa15.972MPa≤fg1=84MPa(钢化玻璃)外片玻璃的强度满足要求!(2)内片校核：θ2：内片玻璃的计算参数；η2：内片玻璃的折减系数；qk2：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；a：分格短边长度(mm)；E：玻璃的弹性模量(MPa)；t2：内片玻璃厚度(mm)；θ2=qk2a4/Et24……6.1.2-3[JGJ102-2003]=0.00072×15004/72000/64=39.062按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η2=0.844σ2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；q2：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；a：玻璃短边边长(mm)；b：玻璃长边边长(mm)；t2：内片玻璃厚度(mm)；m2：内片玻璃弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m2=0.0463；σ2=6m2q2a2η2/t22……6.1.2[JGJ102-2003]=6×0.0463×0.001007×15002×0.844/62=14.757MPa14.757MPa≤fg2=84MPa(钢化玻璃)内片玻璃的强度满足要求!1.2玻璃最大挠度校核：校核依据：df=ημwka4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]上面公式中：df：玻璃板挠度计算值(mm)；η：玻璃挠度的折减系数；μ：玻璃挠度系数，按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.00428；20 wk：风荷载标准值(MPa)a：玻璃板块短边尺寸(mm)；D：玻璃的弯曲刚度(N·mm)；df,lim：许用挠度，取短边长的1/60，为25mm；其中：D=Ete3/(12(1-υ2))……6.1.3-1[JGJ102-2003]上式中：E：玻璃的弹性模量(MPa)；te：玻璃的等效厚度(mm)；υ：玻璃材料泊松比，为0.2；te=0.95×(t13+t23)1/3……6.1.5-3[JGJ102-2003]=0.95×(63+63)1/3=7.182mmD=Ete3/(12(1-υ2))=72000×7.1823/(12×(1-0.22))=2315347.704N·mmθ：玻璃板块的计算参数；θ=wka4/Ete4……6.1.2-3[JGJ102-2003]=0.00141×15004/72000/7.1824=37.262按参数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=0.851df=ημwka4/D=0.851×0.00428×0.00141×15004/2315347.704=11.229mm11.229mm≤df,lim=25mm(中空玻璃)玻璃挠度能满足要求!1连接件计算基本参数：1：计算点标高：107m；2：立柱计算间距：B1=1500mm；3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=1500mm×1220mm；4：幕墙立柱跨度：L=3700mm，短跨L1=300mm，长跨L2=3400mm；5：板块配置：中空玻璃；6：龙骨材质：立柱为：6063-T5；横梁为：6063-T5；7：立柱与主体连接钢角码壁厚：8mm；8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm；9：立柱与横梁连接处铝角码厚度：3mm；10：横梁与角码连接螺栓公称直径：5mm；11：立柱与角码连接螺栓公称直径：5mm；12：立柱连接形式：双跨；因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算：1.1横梁与角码间连结：(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)：Vw=1.4wkHB(1-H/2B)/2=1.4×0.001315×1220×1500×(1-1220/2/1500)/2=999.479N(2)地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)：VEk=βEαmaxGk/A×HB(1-H/2B)/2=5.0×0.04×0.0004×1220×1500×(1-1220/2/1500)/2=43.432N(3)地震作用下横梁剪力设计值：VE=1.3VEk=1.3×43.432=56.462N(4)连接部位总剪力N1：采用Sw+0.5SE组合：N1=Vw+0.5VE=999.479+0.5×56.462=1027.71N(5)连接螺栓计算：Nv1b：螺栓受剪承载能力设计值(N)；nv1：剪切面数：取1；d：螺栓杆直径：5mm；fv1b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa；Nv1b=nv1πd2fv1b/4=1×3.14×52×175/4=3434.375NNnum1：螺栓个数：Nnum1=N1/Nv1b=1027.71/3434.375=0.299个实际取2个(6)连接部位横梁型材壁抗承压能力计算：Nc1：连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力设计值(N)；Nnum1：横梁与角码连接螺栓数量：2个；d：螺栓公称直径：5mm；t1：连接部位横梁壁厚：3mm；fc1：型材抗压强度设计值，对6063-T5取185MPa；Nc1=Nnum1dt1fc1=2×5×3×185=5550N5550N≥1027.71N强度可以满足!20 1.1角码与立柱连接：(1)自重荷载计算：Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)；Gk=0.0004×Hg=0.0004×1540=0.616N/mmG：横梁自重线荷载设计值(N/mm)；G=1.2Gk=1.2×0.616=0.739N/mmN2：自重荷载(N)：B：横梁宽度(mm)；N2=GB/2=0.739×1500/2=554.25N(2)连接处组合荷载N：采用SG+Sw+0.5SEN=(N12+N22)1/2=(1027.712+554.252)0.5=1167.639N(3)连接处螺栓强度计算：Nv2b：螺栓受剪承载能力设计值(N)；nv2：剪切面数：取1；d：螺栓杆直径：5mm；fv2b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa；Nv2b=nv2πd2fv2b/4=1×3.14×52×175/4=3434.375NNnum2：螺栓个数：Nnum2=N/Nv2b=1167.639/3434.375=0.34个实际取2个(4)连接部位立柱型材壁抗承压能力计算：Nc2：连接部位幕墙立柱型材壁抗承压能力设计值(N)；Nnum2：连接处螺栓个数；d：螺栓公称直径：5mm；t2：连接部位立柱壁厚：3mm；fc2：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa；Nc2=Nnum2dt2fc2=2×5×3×185=5550N5550N≥1167.639N强度可以满足!(5)连接部位铝角码壁抗承压能力计算Nc3：连接部位幕墙铝角码壁抗承压能力设计值(N)；Nnum2：连接处螺栓个数；d：螺栓公称直径：5mm；t3：角码壁厚：3mm；fc3：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa；Nc3=Nnum2dt3fc3=2×5×3×185=5550N5550N≥1167.639N强度可以满足!1.2立柱与主结构连接：(1)连接处水平剪切总力计算：对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平剪切总力。qw：风荷载线分布集度设计值(N/mm)；qw=1.4wkB1=1.4×0.001315×1500=2.762N/mmqE：地震作用线分布集度设计值(N/mm)；qE=1.3βEαmaxG/A×B1=1.3×5.0×0.04×0.0005×1500=0.195N/mm采用Sw+0.5SE组合：q=qw+0.5×qE=2.762+0.5×0.195=2.86N/mmN1：连接处水平剪切总力(N)；R1：中支座反力(N)；N1=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2=2.86×3700×(3002+3×300×3400+34002)/8/300/3400=19076.13N(2)连接处重力总力：NGk：连接处自重总值标准值(N)：B1：立柱计算间距(mm)；L：立柱跨度(mm)；NGk=0.0005×B1L=0.0005×1500×3700=2775NNG：连接处自重总值设计值(N)：NG=1.2NGk=1.2×2775=3330N20 (3)连接处总剪力：N：连接处总剪力(N)：N=(N12+NG2)0.5=(19076.132+33302)0.5=19364.597N(4)螺栓承载力计算：Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)；nv3：剪切面数：取2；d：螺栓杆直径：12mm；fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa；Nv3b=nv3πd2fv3b/4=2×3.14×122×175/4=39564NNnum3：螺栓个数：Nnum3=N/Nv3b=19364.597/39564=0.489个实际取2个(5)立柱型材壁抗承压能力计算：Nc4：立柱型材壁抗承压能力(N)；Nnum3：连接处螺栓个数；d：螺栓公称直径：12mm；t2：连接部位立柱壁厚：3mm；fc4：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa；Nc4=2×Nnum3dt2fc4=2×2×12×3×185=26640N26640N≥19364.597N强度可以满足要求!(6)钢角码型材壁抗承压能力计算：Nc5：钢角码型材壁抗承压能力(N)：Nnum3：连接处螺栓个数；d：连接螺栓公称直径：12mm；t4：幕墙钢角码壁厚：8mm；fc5：钢角码的抗压强度设计值，对Q235取305MPa；Nc5=2×Nnum3dt4fc5=2×2×12×8×305=117120N117120N≥19364.597N强度可以满足要求!1幕墙埋件计算(土建预埋)基本参数：1：计算点标高：107m；2：幕墙立柱跨度：L=3700mm，短跨L1=300mm，长跨L2=3400mm；3：立柱计算间距：B=1500mm；4：立柱力学模型：双跨梁；5：埋件位置：侧埋；6：板块配置：中空玻璃；7：混凝土强度等级：C25；1.1荷载标准值计算：(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：qEk=βEαmaxGk/A=5.0×0.04×0.0005=0.0001MPa(2)连接处水平总力计算：对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平总力。qw：风荷载线荷载设计值(N/mm)；qw=1.4wkB=1.4×0.001315×1500=2.762N/mmqE：地震作用线荷载设计值(N/mm)；qE=1.3qEkB=1.3×0.0001×1500=0.195N/mm采用Sw+0.5SE组合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=2.762+0.5×0.195=2.86N/mmN：连接处水平总力(N)；R1：中支座反力(N)；N=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2=2.86×3700×(3002+3×300×3400+34002)/8/300/3400=19076.13N(3)立柱单元自重荷载标准值：Gk=0.0005×BL=0.0005×1500×3700=2775N(4)校核处埋件受力分析：V：剪力(N)；N：轴向拉力(N)，等于中支座反力R1；e0：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)；20 V=1.2Gk=1.2×2775=3330NN=R1=19076.13NM=e0×V=100×3330=333000N·mm1.1埋件计算：校核依据，同时满足以下两个条件：a：AS≥V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyzC.0.1-1[JGJ102-2003]b：AS≥N/0.8abfy+M/0.4arabfyzC.0.1-2[JGJ102-2003]其中：AS：锚筋的总截面面积(mm2)；V：剪力设计值(N)；ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85；av：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，但不大于300MPa；N：法向拉力设计值(N)；ab：锚板弯曲变形折减系数；M：弯矩设计值(N·mm)；z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径(mm)；t：锚板厚度(mm)；fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；av=(4.0-0.08d)×(fc/fy)0.5C.0.1-5[JGJ102-2003]=(4.0-0.08×12)×(11.9/210)0.5=0.724因为av>0.7,所以取0.7ab=0.6+0.25t/dC.0.1-6[JGJ102-2003]=0.6+0.25×8/12=0.767AS=nπd2/4=4×3.14×122/4=452.16mm2V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz=3330/1/0.7/210+19076.13/0.8/0.767/210+333000/1.3/1/0.767/210/110=185.153mm2≤AS=452.16mm2N/0.8abfy＋M/0.4arabfyz=19076.13/0.8/0.767/210+333000/0.4/1/0.767/210/110=195.029mm2≤AS=452.16mm2所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。1.2锚板总面积校核：A：锚板总面积(mm2)；fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；0.5fcA=0.5×11.9×60000=357000NN=19076.13N≤0.5fcA埋板面积满足要求。1.3锚筋长度计算：计算依据：la=1.1×α×(fy/ft)×dC.0.5[JGJ102-2003]在上面的公式中：la：受拉钢筋的锚固长度(mm)；ft：混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，当混凝土强度高于C40时，按C40取值；fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；d：锚筋公称直径(mm)；α：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16，带肋筋取0.14；la=1.1×α×(fy/ft)×d=1.1×0.16×(210/1.27)×12=349.228mm如果锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值，按规范C.0.5第3条规定，锚固长度可适当减小，以不小于15倍锚固钢筋直径为宜，实际选用的锚筋长度为180mm；所以，可以满足要求！2幕墙焊缝计算基本参数：1：焊缝形式：L型角焊；2：其它参数同埋件部分；2.1受力分析：根据前面埋件的计算结果，有：V：剪力(N)N：轴向拉力(N)M：弯矩(N·mm)V=3330NN=19076.13NM=333000N·mm20 1.1焊缝特性参数计算：(1)焊缝有效厚度：he：焊缝有效厚度(mm)；hf：焊角高度(mm)；he=0.707hf=0.707×6=4.242mm(2)焊缝总面积：A：焊缝总面积(mm2)；Lv：竖向焊缝长度(mm)；Lh：横向焊缝长度(mm)；he：焊缝有效厚度(mm)；A=he((Lv-10)+(Lh-10))=4.242×((100-10)+(50-10))=551.46mm2(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算：I：截面惯性矩(mm4)；he：焊缝有效厚度(mm)；Lv：竖向焊缝长度(mm)；Lh：横向焊缝长度(mm)；W：截面抵抗距(mm3)；d：三角焊缝中性轴位置(水平焊缝到中性轴距离)(mm)；d=0.5×(((Lv-10)2-he2+he(Lh-10))/((Lh-10)-he+(Lv-10)))=32.808mmI=he(Lv-10)3/12+(Lh-10)he3/12+he(Lh-10)(d-he/2)2+he(Lh-10)((Lv-10)/2-d)2=442964.297mm4W=I/((Lv-10)/2+d)=442964.297/((100-10)/2+32.808)=5693.043mm31.2焊缝校核计算：校核依据：((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw7.1.3-3[GB50017-2003]上式中：σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)；βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)；ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)；((σf/βf)2+τf2)0.5/2=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2=((19076.13/1.22/551.46+333000/1.22/5693.043)2+(3330/551.46)2)0.5/2=38.2685MPa38.2685MPa≤ffw=160MPa，焊缝可以满足要求。2显横隐竖玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算基本参数：1：计算点标高：107m；2：玻璃分格尺寸：宽×高=B×H=1500mm×1540mm；3：幕墙类型：显横隐竖玻璃幕墙4：年温温差：80℃；2.1抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算：(1)水平力作用下结构胶粘结宽度：Cs1：风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值(mm)；wk：风荷载标准值(MPa)；qEAk：地震作用标准值(MPa)；a：矩形分格短边长度(mm)；b：矩形分格长边长度(mm)；f1：结构胶的短期强度允许值，取0.2MPa；Cs1=(1.4×wk+0.5×1.3×qEAk)×(2b-a)×a/8bf1=(1.4×0.00141+0.5×1.3×0.000061)×(2×1540-1500)×1500/8/1540/0.2=1.937mm(2)自重效应分析：自重荷载由横向支撑板承受，作用力对结构硅酮胶没有影响。实际玻璃与铝框间胶缝宽度取8mm；实际玻璃与玻璃间胶缝宽度取12mm；2.2结构硅酮密封胶粘接厚度的计算：(1)玻璃与铝框间温度作用下结构胶粘结厚度：us1：在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm)；B：玻璃板块宽度(mm)；Δt：年温差：80℃a1：铝型材线膨胀系数，2.3×10-5；a2：玻璃线膨胀系数，1×10-5；us1=BΔt(a1-a2)=1500×80×(2.3-1)×10-5=1.56mmts1：温度作用下结构胶粘结厚度计算值(mm)；δ1：温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：10%ts1=us1/(δ1(2+δ1))0.5=1.56/(0.1×(2+0.1))0.5=3.404mm20 (2)地震作用下结构胶粘结厚度：us2：在地震作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm)；θ：风荷载标准值作用下主体结构层间位移角限值(rad)；(取值见表20[GB/T21086-2007])hg：幕墙分格高度(mm)；us2=θhg……5.6.5-2[JGJ102-2003]=1/550×1540=2.8mmts2：地震作用下结构胶粘结厚度计算值(mm)；δ2：地震作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：12.5%ts2=us2/(δ2(2+δ2))0.5……5.6.5[JGJ102-2003]=2.8/(0.125×(2+0.125))0.5=5.433mm实际玻璃与铝框间胶缝厚度取6mm；实际玻璃与玻璃间胶缝厚度取12mm；1.1结构胶设计总结：按5.6.1[JGJ102-2003]规定，硅酮结构胶还需要满足下面要求：1：粘接宽度≥7mm；2：12mm≥粘接厚度≥6mm；3：粘接宽度大于厚度，但不宜大于厚度的2倍，但是在实际情况下，不大于厚度的3倍是可以的；综合上面计算结果，本工程玻璃与铝框间结构胶设计满足规范要求。玻璃与玻璃间结构胶设计满足规范要求。1.2立柱连接伸缩缝计算：为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙--伸缩缝d，d值按下式计算：d≥αΔｔL+d1+d2上式中：d：伸缩缝计算值(mm)；α：立柱材料的线膨胀系数，取2.3×10-5；△ｔ：温度变化,取80℃；L：立柱跨度(mm)；d1：施工误差，取3mm；d2：考虑其它作用的预留量，取2mm；d=αΔｔL+d1+d2=0.000023×80×3700+3+2=11.808mm实际伸缩空隙d取20mm，满足要求。.1.3玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算：(1)每扣板边承受水平总拉力计算：N：每扣板边承受水平总拉力(N)；B：分格宽度(mm)；H：分格高度(mm)；q：板块水平荷载设计值(MPa)；q=1.4wk+0.5×1.3×qEAk=1.4×0.00141+0.5×1.3×0.000061=0.002014MPaN=BH×q=1500×1540×0.002014=4652.34N(2)紧固螺钉抗拉强度计算：ftb：螺栓连接的抗拉强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取230MPa；de：螺栓有效直径：4.249467mm；Ntb：螺栓抗拉承载能力设计值(N)；Ntb=πde2ftb/4=3.14×4.2494672×230/4=3260.366NNnum：每扣板边紧固螺栓个数：Nnum=N/Ntb=4652.34/3260.366=1.427个实际取2个，满足要求。1.4耐侯胶胶缝计算：ws：胶缝宽度计算值(mm)；α：板块材料的线膨胀系数，为1×10-5；△ｔ：温度变化,取80℃；B：板块的宽度(mm)；δ：耐候硅酮密封胶的变位承受能力：25%dc：施工偏差，取3mm；dE：考虑其它作用的预留量，取2mm；ws=α△ｔB/δ+dc+dE=0.00001×80×1500/0.25+3+2=9.8mm实际胶缝取15mm，满足要求。.20 1附录常用材料的力学及其它物理性能一、玻璃的强度设计值fg(MPa)JGJ102-2003表5.2.1种类厚度(mm)大面侧面普通玻璃528.019.5浮法玻璃5~1228.019.515~1924.017.0≥2020.014.0钢化玻璃5~1284.058.815~1972.050.4≥2059.041.3二、长期荷载作用下玻璃的强度设计值fg(MPa)JGJ113-2009表4.1.9种类厚度(mm)大面侧面平板玻璃5~129615~1975≥2064半钢化玻璃5~12282015~192417≥202014半钢化玻璃5~12423015~193626≥203021三、铝合金型材的强度设计值(MPa)GB50429-2007表4.3.4铝合金牌号状态厚度强度设计值(mm)抗拉、抗压抗剪6061T4不区分9055T6不区分2001156063T5不区分9055T6不区分150856063AT5≤1013575T6≤1016090四、钢材的强度设计值(1-热轧钢材)fs(MPa)JGJ102-2003表5.2.3钢材牌号厚度或直径d(mm)抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d≤16215125325Q345d≤16310180400五、钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢)fs(MPa)GB50018-2002表4.2.1钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205120310Q345300175400六、材料的弹性模量E(MPa)JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9材料E材料E玻璃0.72×105不锈钢绞线1.2×105~1.5×105铝合金、单层铝板0.70×105高强钢绞线1.95×105钢、不锈钢2.06×105钢丝绳0.8×105~1.0×105消除应力的高强钢丝2.05×105花岗石板0.8×105蜂窝铝板10mm0.35×105铝塑复合板4mm0.2×105蜂窝铝板15mm0.27×105铝塑复合板6mm0.3×105蜂窝铝板20mm0.21×105　七、材料的泊松比υJGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7材料υ材料υ玻璃0.2钢、不锈钢0.3铝合金0.3(按GB50429)高强钢丝、钢绞线0.3铝塑复合板0.25蜂窝铝板0.25花岗岩0.125八、材料的膨胀系数α(1/℃)JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7材料α材料α玻璃0.8×10-5~1.0×10-5不锈钢板1.80×10-5铝合金、单层铝板2.3×10-5(按GB50429)混凝土1.00×10-5钢材1.20×10-5砖砌体0.50×10-5铝塑复合板≤4.0×10-5蜂窝铝板2.4×10-5花岗岩0.8×10-5九、材料的重力密度γg(KN/m3)JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7材料γg材料γg普通玻璃、夹层玻璃钢化、半钢化玻璃25．6矿棉1.2~1.5玻璃棉0.5~1.0钢材78．5岩棉0.5~2.5铝合金2700kg/m3(按GB50429)十、板材单位面积重力标准值（MPa）JGJ133-2001表5.2.220 板材厚度（mm）qk(N/m2)板材厚度（mm）qk(N/m2)单层铝板2.53.04.067.581.0112.0不锈钢板1.52.02.53.0117.8157.0196.3235.5铝塑复合板4.06.055.073.6蜂窝铝板（铝箔芯）10.015.020.053.070.074.0花岗石板20.025.030.0500～560625～700750～840一、螺栓连接的强度设计值一(MPa)JGJ102-2003表B.0.1-1螺栓的性能等级锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓4.6、4.8级170140--------5.6级---210190-----8.8级---400320-----锚栓Q235钢------140---Q345钢------180---承压型连接高强度螺栓8.8级-------400250-10.9级-------500310-构件Q235钢--305--405---470Q345钢--385--510---590Q390钢--400--530---615二、螺栓连接的强度设计值二(MPa)GB50429-2007表4.3.5-1螺栓的材料、性能等级和构件铝合金牌号普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb普通螺栓铝合金2B11170160———————2A90150145———————不锈钢A2-50、A4-50———200190————A2-70、A4-70———280265————钢4.6、4.8级——————170140—构件6061-T4——210——210——2106061-T6——305——305——3056063-T5——185——185——1856063-T6——240——240——2406063A-T5——220——220——2206063A-T6——255——255——2555083-O/F/H112——315——315——315三、焊缝的强度设计值(MPa)JGJ102-2003表B.0.1-3焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度或直径d（mm）抗压fcw抗拉和抗弯受拉ftw抗剪fvw抗拉、抗压和一级、二级三级抗剪ffw自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235钢d≤1621521518512516016＜d≤4020520517512016040＜d≤60200200170115160自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q345钢d≤1631031026518020016＜d≤3529529525017020035＜d≤50265265225155200自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390钢d≤1635035030020522016＜d≤3533533528519022035＜d≤50315315270180220自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q420钢d≤1638038032022022016＜d≤3536036030521022035＜d≤50240240290195220四、不锈钢螺栓连接的强度设计值(MPa)JGJ102-2003表B.0.3类别组别性能等级σb抗拉抗剪A(奥氏体)A1、A250500230175A3、A470700320245A580800370280C(马氏体)C150500230175707003202451001000460350C380800370280C45050023017570700320245F(铁素体)F14545021016060600275210五、楼层弹性层间位移角限值GB/T21086-2007表20建筑高度建筑高度H（m）20 结构类型H≤150150＜H≤250H＞250框架1/550——板柱-剪力墙1/800——框架-剪力墙、框架-核心筒1/800线性插值筒中筒1/1000线性插值1/500剪力墙1/1000线性插值框支层1/1000——多、高层钢结构1/300一、部分单层铝合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.2牌号试样状态厚度（mm）抗拉强度fta1抗剪强度fva12A11T420.5～2.9129.575.1＞2.9～10.0136.579.22A12T420.5～2.9171.599.5＞2.9～10.0185.5107.67A04T620.5～2.9273.0158.4＞2.9～10.0287.0166.57A09T620.5～2.9273.0158.4＞2.9～10.0287.0166.5二、铝塑复合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.3板厚t(mm)抗拉强度fta2抗剪强度fva247020三、蜂窝铝板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.4板厚t(mm)抗拉强度fta3抗剪强度fva32010.51.4四、不锈钢板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.5序号屈服强度标准值σ0.2抗弯、抗拉强度fts1抗剪强度fvs1117015412022001801403220200155425022617620'