幕墙结构计算书

******大厦幕墙工程计算书设计单位：日期：目录第一章：工程概况第二章：结构设计理论和标准第三章：幕墙材料的物理特性及力学性能第四章：荷载和作用计算第五章：框支承玻璃幕墙结构计算第六章：铝板幕墙结构计算第七章：玻璃肋点支承玻璃幕墙结构计算第八章：全玻璃幕墙结构计算第九章：石材幕墙结构计算第一章工程概况1.1 工程名称：******大厦1.2 工程地点：**市1.3 幕墙高度：83.800米1.4 抗震设防烈度：幕墙按七度设防烈度设计1.5 幕墙防火等级：二级1.6 隔声减噪设计标准等级：三级1.7防雷分类：二类1.8荷载及其组合：幕墙系统在结构设计时考虑以下荷载及其组合●风荷载●雪荷载●幕墙自重●施工荷载●地震作用1.9构件验算：幕墙系统设计时验算如下节点和构件●面材板块的强度验算和挠度控制●结构胶的宽度和厚度●骨架的强度验算和挠度控制●幕墙系统与建筑主体结构的连接●连接配件强度验算第二章结构设计理论和标准2.1本结构计算过程均遵循如下规范及标准：2.1.1 《建筑幕墙》JG3035-19962.1.2 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20032.1.3 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-20012.1.4 《建筑结构荷载规范》GB50009-20012.1.5 《建筑抗震设计规范》GB50011-20012.1.6 《钢结构设计规范》GB50017-20032.1.7 冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ50018-20022.2 结构设计和计算时均遵守如下理论和标准及相应的计算方法:2.2.1玻璃幕墙、金属与石材幕墙等均按围护结构设计，其主要杆件悬挂在主体结构上，层与层之间设置竖向伸缩缝。

2.2.2玻璃幕墙、金属与石材幕墙各构件及连接件均具有承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，并均采用螺栓连接。

2.2.3幕墙均按7度设防，并遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不脱落。

2.2.4幕墙构件在重力荷载﹑风荷载﹑雪荷载、地震作用和主体结构位移影响下均具有安全性。

2.2.5幕墙构件内力采用弹性方法计算，其截面最大应力设计值应不超过材料的强度设计值：σ≤f式中：σ——荷载和作用产生的截面最大应力设计值f——材料强度设计值2.2.6进行幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，荷载和作用的分项系数按下列数值采用：γ:1.2重力荷载：G风荷载： ωγ:1.4 地震作用： E γ:1.3 2.2.7幕墙构件进行位移和挠度计算时，荷载和作用分项系数按下列数据取值：重力荷载： G γ:1.0 风荷载： ωγ:1.0 地震作用： E γ:1.0 2.2.8当两个及以上的可变荷载或作用（风荷载、地震作用）效应参加组合时，第一个可变荷载或作用效应的组合系数按1.0采用；第二个可变荷载或作用效应的组合系数按0.5采用；第三个可变荷载或作用效应的组合系数按0.2采用。

2.2.9荷载或作用效应按下列方式进行组合：E E E G G S S S S γψγψγωωω++= (2—1) 式中：S ——荷载和作用效应组合后的设计值； G S ——重力荷载作为不变荷载产生的效应；,,E S S ω——为风荷载、地震作用作为可变荷载和作用产生的效应；E G γγγω,,——为重力荷载、风荷载、地震作用的分项系数，按2.2.6或2.2.7取值；E ψψω,——为风荷载、地震作用的组合系数，按2.2.8取值。

2.2.10 幕墙杆件及连接件按各效应组合件的最不利组合进行设计。

2.2.11 符号代表意义σ 截面最大应力设计值f 材料强度设计值ω 风荷载设计值K ω 风荷载标准值 O ω 基本风压Z β 阵风系数 Z μ 风压高度变化系数 S μ 风荷载体型系数f玻璃强度设计值gf铝合金属强度设计值af钢材强度设计值yα材料线膨胀系数E材料弹性模量a玻璃短边边长b 玻璃长边边长t 玻璃的厚度ϕ弯曲系数c 玻璃边缘至边框之间的距离C结构硅硐密封胶粘结宽度St结构硅硐密封胶粘结厚度Sq玻璃单位重量标准值GKM立柱弯矩设计值；预埋件弯矩设计值M绕x轴的弯矩设计值xM绕y轴的弯矩设计值yW对x轴的净截面弹性抵抗矩yW对y轴的净截面弹性抵抗矩xγ截面塑性发展系数N 立柱轴力设计值；预埋件轴力设计值A立柱净截面面积of混凝土轴心受压强设计值cV 预埋件剪力设计值W 净截面弹性抵抗矩L 跨度第三章幕墙材料的物理特性及力学性能3.1幕墙结构材料的重力体积密度按下表采用：表3—123.2 板材单位面积重量按下列数值采用：表3—表3—33.4 铝合金强度设计值f ( N / mm2)按下表采用：表3—43.5 幕墙连接件用钢材强度设计值f( N / mm2 )按下表采用：表3—5表3—63.6 焊缝强度设计值f( N / mm2)按下表采用：3.7螺栓连接的强度设计值f( N / mm2)按下表采用：表3—73.83.9 幕墙材料的线膨胀系数按下表采用：表3—93.10钢板和铝板的强度设计值f g按下表采用：表3—10(N/mm2)第四章 荷载和作用计算4.1 作用在幕墙上的风载荷标准值按下式计算：0k ωμμβωz s gz = (4—1) k w ωγω= (4—2) 式中：k ω——作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m 2 ）； ω ——风荷载设计值（kN/m 2）；gz β—— 高度Z 处的阵风系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定取值；s μ—— 风荷载体形系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定取值。

大面体型系数取-1.2，墙角边部取-2.0，檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件，取-2.0；z μ —— 风压高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定取值；0ω——基本风压，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001及JGJ3-2002规定取值，中山地区50年一遇基本风压取0.70kN/m 2；w γ——风荷载作用效应的分项系数，取1.4; 综上所述，2/40.040.0m kN z s gz z s gz k μμβμμβω=⨯⨯⨯= ()44.010 616.0H z =μ（地面粗糙度按C 类地区取）根据（4—1）及（4—2）公式，各层风荷载标准值k ω及设计值ω如表4—1示。

4.2 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用按下式计算：A G q E Ek ⋅⋅=max αβ (4—3) 式中：Ek q ——垂直于幕墙平面的分布地震作用标准值（kN/m 2）； E β ——动力放大系数，取5.0；max α——水平地震影响系数最大值，7度抗震设计时取0.08； G ——幕墙构件(包括板材和框架)的重量（kN ）； A ——幕墙构件的面积（m 2）；A G ——幕墙单元的单位面积重量玻璃、金属幕墙取0.5kN/m 2；石材幕墙取1.0 kN/m 2；）则垂直于幕墙平面的分布水平地震作用为：Ek q =5.0×0.08×0.5=0.2kN/m 2 （玻璃幕墙与金属幕墙） Ek q =5.0×0.08×1.0=0.4kN/m 2 （30mm 厚石材幕墙） 4.3 平行于幕墙平面的集中地震作用，按下式计算：G P E Ek ⋅⋅=max αβ (4—4) 式中：Ek P ----- 平行于幕墙平面的集中地震作用标准值（kN/m 2）； E β ----- 动力放大系数，取5.0；m a xα----- 水平地震影响系数最大值，7度抗震设计时取0.08； G ----- 幕墙单元构件(包括板材和框架)的重量，bh G 5.0=（KN ）； b ----- 幕墙单元构件最大分格宽度； h ----- 幕墙单元构件高度； 则平行于幕墙平面的分布水平地震作用为：Ek P =5.0×0.08×0.5×bh =0.2bh （玻璃幕墙与金属幕墙） Ek P =5.0×0.08×1.0×bh =0.4bh （30mm 厚石材幕墙） 4.4 水平荷载及作用效应组合（最不利组合），按下式计算； E E E W W W G G S S S S γψγψγ++= 式中：W ψ =1.0，E ψ =0.5进行强度计算时：W γ = 1.4，E γ = 1.3，则 E W S S S ⨯⨯+⨯⨯=3.15.00.14.1 (4—5) 进行挠度计算时：W γ= 1.0 , E γ= 1.0 ,则 E W S S S 5.0+=' (4—6) 4.5 垂直荷载及作用效应组合（最不利组合），按下式计算； E E E W W W G G S S S S γψγψγ++=式中：重力荷载：G γ =1.2地震作用：E γ =1.3组合系数：W ψ= 0，E ψ = 0.5，则： P =1.2G =1.2×bh 5.0=0.6bh (kN) (4—7)P '=1.0G =1.0×bh 5.0=0.5bh (kN) (4—8) 荷载与作用的计算结果见表4-1 (S 用于强度计算，S ＇用于挠度计算)第五章 框支承玻璃幕墙结构计算本工程主楼八个面框支承玻璃幕墙风格一致，故可取最不利的典型单元验算。

综合比较，取11～9轴立面进行验算，荷载位置取大面位置荷载组合效应值。

框支承玻璃幕墙采用8mm 厚单片钢化玻璃，本章分别验算玻璃面板强度和挠度、结构硅酮胶宽度和厚度及立柱、横梁的强度和挠度。

5.1 玻璃面板强度和挠度验算 5.1.1 强度和挠度计算公式单片玻璃在垂直于玻璃幕墙平面的风荷载和地震力作用下，玻璃截面最大应力标准值按下式计算：ησ226ta mw k wk= ； ησ226t a mq k E Ek = 44Eta w k =θ 或 44)5.0(Et a q w Ek k +=θ 式中： wk σ、Ek σ——分别为垂直玻璃幕墙平面的风荷载或地震作用下，玻璃的最大应力标准值（ N/mm 2 ）；k w 、k E q ——分别为垂直玻璃幕墙平面的风荷载或地震作用标准值（ N/mm 2 ）；a ——玻璃短边长（mm ）； t ——玻璃的厚度（mm ）；m ——弯曲系数，可由短边与长边边长之比ba 按表5-1选用；θ——参数；η ——折减系数，可由参数θ按表5-2采用；E ——玻璃弹性模量，取0.72×105 N/mm 2。

四边支承玻璃板的的弯曲系数m 表 5—1折减系数 η 表 5—2单片玻璃的跨中挠度按下式计算：ημμDa w k 4=)1(1223υ-=eEt D e t =0.9533231t t + 式中 μ——在风荷载标准值作用下挠度最大值（mm ）；D ——玻璃的刚度（N ·mm ）； a ——玻璃的短边边长（mm ）；k w ——风荷载标准值（N/mm 2）；μ——板的挠度系数，按表5-3采用；η——折减系数，可按表5-2采用；E ——玻璃弹性模量，取0.72×105 N/mm 2；e t ——玻璃的厚度（mm ）；υ——泊松比，取0.2四边支承板的挠度系数μ 表5-35.1.2 取11～9轴立面最不利的十九层最大分格为1280×2200mm 的玻璃板块进行验算，若该最不利板块能满足要求，则其余大面玻璃板块均能满足要求。