《幕墙计算教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《幕墙计算教材.docx（26页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、幕墙计算1、横框计算2、竖框计算3、玻璃计算4、连接计算5、预埋件设计、计算6、焊缝计算一、幕墙横框的计算受力模型：横梁以立柱为支承，按立柱之间的距离作为梁的跨度，梁的支撑条件按简支考虑，其弯 距见表5-31。简支梁内力和挠度表表5-31荷载情况左端反力ra右端反力RB最大弯距Mmax最大挠度吼PPPa受力状态：横梁是双向受弯构件，在水平方向由板传来风力、地震力；在竖直的方向由板和横梁自重产生竖向弯距，见图5-14。横梁双向受弯1 强度 M /yW +M /yW Wfxx yy a式中:Mx-横梁绕x轴（垂直于幕墙平面方向）的弯距设计值（KNm）；My横梁截面绕y轴（幕墙平面内方向）幕墙平面内
2、方向的弯距设计值（KN - m）；Wx 一横梁截面绕x轴（垂直于幕墙平面方向）的截面抵抗矩（mm3）Wy 一横梁截面绕y轴（幕墙平面内方向）的截面抵抗矩（mm3）Y一塑性发展系数，可取为1.05；fa一铝型材受拉强度设计值（KN - m2）铝合金牌号状态强度设计值fa受拉、受压受剪LD30CZ84.248.9CS191.1110.8LD31RCS84.248.9CS138.380.2横梁受风荷载和地震作用时M =1 / 12q XB2 （BWH 时）M =1 /8q XB2 （BH 时）q,= （1.0X1.4XWk+0.6X1.3Xq ） XBqy一荷载组合值（KN/m）；Wk=B z ,u
3、 s ,u z , Wo式中：Wk一作用在幕墙上的风荷载标准值（KN/m2）；Bz一瞬时风压的阵风系数，取2.25；七一风荷载体型系数，竖直幕墙外表面可按1.5取用；七一风压高度变化系数；应按现行国家标准建筑结构荷载规范GBJ9采用。W。一基本风压（KN/m2）,按GBJ9附图中的数值采用；部分城市基本风压见表5-5。我国部分城市基本风压W0 （KN/m2）表5-5W0城市0.30石家庄、太原、兰州、重庆、贵阳、武汉、合肥、天水0.35北京、唐山、西安、西宁、成都、昆明、郑州、洛阳、长沙、南京、蚌埠、桂,林.0.40天津、秦皇岛、保定、杭州、南昌、苏州、连云港、景洪、扬州、南通、九江、0.45
4、广州、哈尔滨、塘沽、长白、通化0.50沈阳、呼和浩特、漳州、宁波、丹东0.55佳木斯、长春、温州、上海、青岛、烟台、营口、茂名、福州、威海、东兴、酒泉0.60大连、乌鲁木齐0.65喀升、二连、阿克苏、海拉尔、嘉峪关0.70湛江、海口、三亚、香港、澳门、深圳、珠海、北海、满洲里0.75汕头、厦门、泉州、伊宁0.80吐鲁番、克拉玛依q =B E a G / A式中：qey垂直于幕墙表面的地震作用（KN/m2）；Be动力放大系数，可取3.0；a m 一水平地震影响系数最大值，6度抗震设计时取0.04；7度抗震设计时取08；8度抗震设计时取0.16；G幕墙构件的重量（KN）；A幕墙构件的面积（m2）；
5、精心整理其中：G=HXBX(t1+t2)Xy 玻X1.1A=HXB式中：H分格高m；B分格宽m；ti外片玻璃厚度m；t2内片玻璃厚度m；Y玻一玻璃重量体积密度KN / m3普通、夹层、半钢化、钢化25.6KN / m3夹丝玻璃26.5KN / m3 横梁受重力作用时M =1 /8q XB2qx=1.2Xqxkqxk= 1.2 t HX 1.1式中：qx 一横框所承受的重力线荷载设计值（KN/m）；q、k一横框所承受的重力线荷载标准值（KN/m）；t 玻璃总厚度（m）2. 刚度：玻璃板材支承在横梁和立柱上，组成幕墙平面。在风力和地震力作用下，横梁和立柱会产 生挠曲。竖向荷载使横框产生竖向挠度。如
6、果它们的挠度过大，幕墙变形过大，则会使幕墙物理性 能（雨水渗漏、空气渗透等）受到损害，甚至使玻璃破碎，因此应当验算横梁和立柱的挠度。横框的许用挠度f =B/180W20mm.水平方向的挠度BWH 时 f = qk - B4 / 120EIxBH 时 f = 5qyk - B4 / 384EIxqk= （1.0XWK+0.6qe ） XB精心整理 、./组合系数式中：E 一弹性模量，铝合金70000N/ （KN/mm2）；qyk-荷载组合值（KN/m）；竖直方向的挠度f = 5qxk*B4 / 384EIY实际刚度计算先选横框，通过许用挠度f算出Ixmin、Iymin来核算所选择的横框是否符合。
7、二、幕墙竖框的计算：立柱通常为偏心受拉构件，应避免设计成偏心受压构件，受压时容易丧失稳定。立柱的轴向力由板、 横梁的重量和立柱的重量产生；立柱的弯距由横梁传来的（有时由板直接传来）的风力和地震力产 生。1、受力模型： 简支梁：竖框上端悬挂在与建筑物连接的转接件上，下部固定在下层竖框伸出的铝插芯上（见图a）. 双跨梁：竖框与建筑物的固定点比简支梁模型多一个（见图b）. 多跨铰接连续静定梁：底层竖框的上端悬挑于固定点之上一定长度，第二层竖框的下端通 过铝插芯与底层竖框连接，其上端也悬挑一定长度，其余层依次同样安装（见图c）。 多跨铰接连续一次超静定梁：双跨梁竖框上端带有一个悬挑端，其它安装方式同多
8、跨铰接连续静定梁（见图d）。2、计算模型选用原则 当楼面梁截面高度足够（或楼层间有辅助支撑结构）可以布置两个支点时，应优先采用多 跨铰接连续一次超静定梁；其次采用双跨梁。 当楼面梁截面高度较小（或楼层间无辅助支撑结构）只能布置一个支点时，应优先采用多 跨铰接连续静定梁；此情况原则上不采用简支梁进行竖框计算，除非工程有特殊要求，方 采用简支梁计算模型。3、计算公式简支梁计算公式a、强度计算N/A+M/(y W)Wf精心整理其中：N=1.2GG = LXBX(t1 + t2)Xy 玻X1.2M=1 / 8q 强度XL2q强度=qXBq=1.4X1.0XWk+1.36X0.6Xqey式中：M竖框弯矩
9、设计值Nm；N竖框拉力设计值N；A0竖框净截面面积mm2；W在弯矩作用方向的净截面抵抗矩mm3；Y塑性发展系数，可取为1.05；fa铝型材的强度设计值，N / mm2；G幕墙构件的重量KN；L计算层间高m；B分格宽m；t玻璃厚度m；Y玻玻璃的密度，取25.6KN / m3q强度竖框所受线荷载KN/mq强度荷载组合qey垂直于幕墙表面的地震作用KN/ m2；b、刚度计算f = 5q 刚度-L4 / 384EIq 刚度y=qyXBq = 1 X W +0.6q ykeyf=B/180W20mm式中：q刚度y在矩形荷载作用下竖框所受线荷载和作用;qy垂直于幕墙表面挠度荷载组合作用;双跨梁计算公式M
10、=1 /8q- (L3 + L3)/8Ly强度 12f=o - 5q 刚度-L4 / 384EI式中：中一一折减系数(双跨梁对相同条件的简支梁的挠度比值)，按li/L2查表L1短跨长L2长跨长多跨铰接连续静定梁计算公式1) R =1/2 - qL 1-(a/L)2P =R (i=2,3,4,)1B111i (i-1)BR =1/2 qL 1-(a/L)2-Pi(a/L)(i=2, 3, 4,) iBii ii i2) M=1/8 qL21-(a/L)2 1111M/yW+N/AWff1 中=5qkL：/384EIf2 =qka2L23/(24EI) -1+4(a /L)2+3(a /L)3+P
11、 a2L/(3EI) (1+a /L )f1 总二f ,+f /2W20mm2)3)1中 2cM =-(qa 2/2+p a )iAii iM/yW+N/A0Wf2222K 22f /(L+a)W 1/1801总 12M = (1/2 - qL 1-(a/L)2-P (a /L ) - x-qx2/2 iii ii i iX=1/2 - qL 1-(a/L)2-P/q - (a /L )-ii iii iM/yW+N/AWff =5q L 4/384EI-q a 2L 2/32EI-q a L 2/16EI i 中 k ik i iik i if =qaL3/(24EI) - -1+4 (a/
12、L ) 2+3(a /L ) 3+P a2L/(3EI) - (1+a /L )ic k i i22f =f +f/2W20mmi 总 i 中 (i+1)c多跨铰接连续一次超静定梁计算公式22iK i i七总 /(Lj+AQW 1/180(参见图4-1)1) R =1/2 - qL 1-(a/L)21B111i,I J1)1111 I t _ 1)_1,L,!ik:R =1/2 - qb +M /B iBi iD i2) M=1/8 qL21-(a/L)22i111M =-(qa 2/2+p a )iAii iM =-q(b 3+d 3)/8L -M d /2L iDi ii iA i iM
13、=1/8 qb2-M /2i 中i iD3) 选择一弯距绝对值最大截面进行应力验算:M/yW+N/AWf4）选择一跨中弯距最大一跨进行挠度验算: f =5qL 4/384EI+M b2/24EIi 中 k iiD i20mmfi 中 +f(i+1)c/2 Wf =(-p a 3/3-q a 4/8+q d 4/24+M d/3+M d/6)/EI ici ik ik iiA iiD i七总 /(Lj+AQW 1/180注：1、简支梁、双跨梁、等跨多跨铰接连续静定梁可采用计算书软件计算。2、对于多跨铰接连续静定梁、多跨铰接连续一次超静定梁，应从顶层逐层计算；对于连续多层竖 框的a1、L1 （或a
14、1、b1、d1）均相同，当内力逼近一定值时，可不再逐一计算。3、弯距计算采用荷载的设计值，挠度计算采用荷载的标准值。4、注意挠度的方向，正值表示向下，负值表示向上（荷载方向如计算简图所示）。三、玻璃的计算1、温差应力计算：ot2T.2ot2kWfg式中：ot2玻璃温差应力设计值fg玻璃强度设计值N / mm2类型厚度（mm）强度设计值fg大面上的强度边缘强度普通玻璃528.019. 5浮法玻璃51228.019. 5151920.014.0钢化玻璃51284.058. 8151959.041. 3夹丝玻璃61021.014. 7注：1.夹层玻璃和中空玻璃的强度可按所采用的玻璃类型取用其强度。2
15、.表中钢化玻璃强度设计值取为浮法玻璃强度设计值得3倍。当钢化玻璃 强度不到浮法玻璃强度3倍时，应根据实测结果予以调整。 t2k=0.74E-a-U1-U2-3-y4（Tc-Ts）式中：。t2k玻璃中央与边缘存在的温差而产生的温差应力标准值E玻璃的弹性模量，取0.72X 105N / mm2a 玻璃的线性膨胀系数1.0X 10-5u1阴影系数；可按表5-19d采用，无阴影时取七=1.0；u2窗帘系数；可按表5-20采用u3玻璃面积系数；可按表5-21采用u4嵌缝材料系数；可按表5-22采用Tc-Ts玻璃中央和边缘温度（C）阴影系数V 1表5-19d单侧1 I邻边对边阴影/，-H形状/系数1.31
16、.61.7窗帘系数H 2表5-20窗帘种类薄窗帘白贞窗窗帘与玻 璃间距 100mmN 100mm 100mmN 100mm系数1.31.61.51.3面积系数V 3表5-21面积（m2）0.51.01.52.02.53.04.05.06.0系数0.951.001.041.071.091.101.121.141.150.550.65弹性嵌缝材料0.400.50气密性嵌缝材料0.380.48Ts=.65to+.35ti式中：t0室外温度（C）,根据当地气象台资料 室内温度（C）,用房屋暖气设计温度 室外侧玻璃的中央温度为Tco=42.5A0+21.5Ai+0.79t0+0.21ti空气层6mmTc
17、i=60.5Ai+21.5 A0+0.61ti+0.40t0Tco= 44.0A0+ 18.5A. + 0.82t0+0.19t.空气层12mmTci=66.0A.+18.5 %+0.66+0.34%式中：Tco室外侧玻璃的中央温度Tci室内侧玻璃的中央温度A0室外侧玻璃的组合吸收率，表5-285-30AI室内侧玻璃的组合吸收率，表5-285-30Tco-TsT_ci-Ts J中空玻璃中取两者较大值，代入温差应力公式计算央温度Tc表5-28基本式:使用记号单位及数 值参照表Tco：室外侧玻璃的中央部温度CT:室内侧玻璃的中央部温度CciA :室外侧玻璃的组合吸收率表 5-28oA ：室内侧玻璃
18、的中央部温度表 5-28iIo：日射量W/m2表 5-24a :室外侧热传导系数15W/ WC)oa：室内侧热传导系数8W/ WC)ia :中空玻璃空气层的热传导系数a-实用式:*空气层6mm的场合Tco=42.5A0+21.5Ai+0.79t0+0.21tiTci=60.5Ai+21.5 AQ+0.61ti+0.40t(空气层6mm的场合Tco=44.0A0+18.5Ai+0.82t0+0.19tiTci=66.0Ai+18.5 A0+0.66+0.34%6mm的场合8W/ (m2C)12mm的场合W/ WC)t :室外温度C表 5-23at.:室内温度C表 5-23ia aT aYa:室外
19、侧玻璃的吸收率、透 过率、反射率表 5-29a i Y i:室内侧玻璃的吸收 率、反射率表 5-29中空玻璃入射角度30C的综合吸收率（A）、综合反射率（R）、综合透过率（T）表5-30品种（mm）综合吸收率（A）综合反射率（R）综合透过率（T）外侧玻璃（Ao）外侧玻璃 （Ai）热吸收蓝色6+透明60.4300.0760.0780.4166+透明夹网夹丝6.80.4300.0960.0780.3968+透明80.5070.0830.0690.3418+透明夹网夹丝6.80.0570.0830.0690.341灰色6+透明60.3820.0820.0820.4546+透明夹网夹丝6.80.381
20、0.1050.0820.4328+透明80.4620.0910.0710.3768+透明夹网夹丝6.80.4620.0910.0710.376古铜6+透明60.3810.0820.0820.4556+透明夹网夹丝6.80.3800.1060.0820.4328+透明80.4610.0910.0710.3778+透明夹网夹丝6.80.4610.0910.0710.377续表品种（mm）综合吸收率（A）综合反射率（R）综合透过率（T）外侧玻璃（Ao）外侧玻璃 （Ai）热 八、反射蓝色6+透明60.3460.0550.2870.3126+透明夹网夹丝6.80.3460.0720.2860.2968+
21、透明80.4170.0620.2640.2578+透明夹网夹丝6.80.4170.0620.2640.257灰色6+透明60.3450.0630.2400.3526+透明夹网夹丝6.80.3450.0810.2400.3348+透明80.3870.0710.2460.2968+透明夹网夹丝6.80.3870.0710.2460.296古6+透明60.3140.0640.2610.361铜6+透明夹网夹丝6.80.3140.0830.2610.3428+透明80.3760.0730.2470.3048+透明夹网夹丝6.80.3760.0730.2470.3042、玻璃强度计算：通常情况下自重、地
22、震作用所产生的应力很小，不起控制作用，只需考虑风 力作用或温度作用便可以了。 = WwYwwk+pEYEEkBXHA=a / W (t +t 2 / 4)11 +(t / t ) 32 k 2212式中：A玻璃的允许最大面积m2Wk风荷载标准值KN / m2t1双层玻璃中较薄的玻璃厚度mm；t2双层玻璃中较厚的玻璃厚度mm；a 2玻璃种类调整系数四、连接计算1、竖框与建筑物连接T max=V/A T T max最大组合剪应力V竖框所承受的荷载和作用效应组合后的设计值NA连接竖框螺栓的有效截面积mm2V = (1.4NWk+1.3X0.6NEk)2+(1.2Gk)2)。5NWk=WkXBX (L
23、i3+L23) /8L1L2+0.5L)12.双跨梁Nek=BE amax (Gk B/L )X ( ( LL+L23)/8LL2+0.5L)“Gk=Y 玻X ( ti+t2)XBXLXl . 2NWk一个竖框单元所受的风荷载标准值Wk风荷载标准值B分格宽L i 短跨长L 2 跨长L 计算层间高Nek一个竖框单元所受的水平地震作用Gk一个竖框单元所受的重量标准值Y玻一一玻璃密度t1外层玻璃厚度m；t2内层玻璃厚度m；2、竖框壁局部承压能力验算VNcb局部承压能力满足要求V螺栓所受的剪力设计值Ncb竖框壁局部承压能力精心整理NCB=d t 总. fcB3、横框与竖框连接计算：竖框与角片连接选用4
24、个ST4.8X16/GB845-85T maxs .7 时，取为 0.7。当采取措施防止锚板弯曲时，可取a广1.0，否则a广0.4+0.25t/d 式中：精心整理V剪力设计值;N法向拉力或法向压力设计值，法向压力设计值应符合NW0.%A，A为锚板面积；M弯矩设计值；a r锚筋层数影响系数，两层时取1.0，三层时取0.9，四层 时取0.85；a v锚筋受剪承载力系数;d锚筋直径（mm）；a b锚板弯曲变形折减系数t锚板厚度（mm）；z外层锚筋中心线距离（mm）；fc混凝土轴心受压强度设计值；按表1采用;f 钢筋受拉强度设计值；按表2采用；Jy混凝土轴心受压强度设计值fc （N/mm2）表1强度等
25、级C25C30C35C40C45C50C55C60fc12.51517.519.521.523.525.026.5钢筋受拉强度设计值fc （N/mm2）表2钢筋种类I级钢筋II级钢筋210310JyI六.焊缝计算：1. 对接焊缝计算对界接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或压力的对接焊缝，强度按下式计算:。=N/（l/）f 或 f（w式中N轴心；拉力或轴心压力；lW焊缝长度；t在对接接头中为连接件的最小厚度，在T形接头中为腹板厚度;fw、f尸对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。在对接接头和T形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝，齐正应力和剪应力应分 别计算。但在同时受有较大的正应力和剪应力处（如
26、梁腹板横向对接焊缝的端部）应按下 式计算：o 2+3t 2W1.1f W注：1.当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角。符合tge 90时，h0=hfcosa /2；当。W90。时，ho=0.7hf。a为两焊脚边的夹角。4. 不焊透的对接焊缝（图6-3）的强度，应按角焊缝的计算公式计算，但取乃f=1.0，其有效厚 度应采用：V 形坡口当a N60 时，h0=s 当a 60 时，h0=0.75sU形、J形坡口 h0=sS为坡口根部至焊缝表面（不考虑余高）的最短距离；a为V形坡口角度。图6-2斜角焊缝截面图6-3不焊透的对接焊缝截面（a）、（b）、（c） V 形坡口；（d） U 形坡
27、口；（e） J 形坡口当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最短距离s时（图6-3b、c、e），抗剪强度设计值应按角焊 精心整理精心整理缝的强度设计值乘以1.22。焊缝强度设计值见附表。附表：焊缝的强度设计值(N/mm2)焊接方法和焊 条型号构件钢材对接焊缝钢号组别厚度或 直径 (mm)抗压 罗焊缝质量为下列级别时，抗拉和抗弯f抗剪 fvv抗拉、抗压和抗剪fcw一、二级三级第1组-215215185125160自动焊、半自动焊 和E43XX型Q235第2组-200200170115160第3组-190190160110160自动焊、半自动焊16Mn16Mnq-16315315270185200和E50 XX型焊 条的手工焊- -17252636300290300290255245175170200200自动焊、半自动焊15MnV15MnVq-16350350300205220和E55 XX型焊 条的手工焊- -17252636335320335320285270195185220220
