建筑幕墙设计(第六章上)玻璃幕墙的设计与计算-.ppt

6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述一、玻璃幕一、玻璃幕墙墙的的类类型与构成型与构成1 组组成：玻璃面板、成：玻璃面板、连连接件、支承接件、支承结结构构2 分分类类：全玻璃幕全玻璃幕墙墙 -玻璃肋玻璃肋 框式玻璃幕框式玻璃幕墙墙 -铝铝合金框架合金框架 点支式玻璃幕点支式玻璃幕墙墙 -刚刚性、柔性支承体系性、柔性支承体系3 连连接方式接方式化学方式：指通化学方式：指通过结过结构胶将玻璃面板直接胶构胶将玻璃面板直接胶结结或通或通过连过连接接 件胶件胶结结于支承体系。于支承体系。机械方式：指将玻璃面板嵌固或机械方式：指将玻璃面板嵌固或钻钻孔后通孔后通过过爪件爪件连连接于支接于支 承体系。承体系。1 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述二、全玻璃幕二、全玻璃幕墙墙1 定定义义2 特点：通透性好、构造特点：通透性好、构造简单简单，结结构无构无锈蚀问题锈蚀问题，适用于大堂、大适用于大堂、大厅厅及共享空及共享空间间。3 截面构成：截面构成：（1）全玻璃幕）全玻璃幕墙连墙连接方法：接方法：胶胶结结和和爪件爪件连连接接 胶胶结结是玻璃面板与玻璃肋通是玻璃面板与玻璃肋通过结过结构胶垂直粘构胶垂直粘结结在一起，在一起，玻璃肋与玻璃面板可平玻璃肋与玻璃面板可平齐连齐连接，也可后置接，也可后置连连接。接。爪件爪件连连接接通通过过金属金属连连接件接件连连接玻璃肋和玻璃面板接玻璃肋和玻璃面板（2）玻璃要求）玻璃要求单单片玻璃面板片玻璃面板10-19mm，夹层单夹层单片片8mm 玻璃肋：截面高度玻璃肋：截面高度hr100mm，厚度，厚度t122 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述二二 全玻璃幕全玻璃幕墙墙4 与主体与主体结结构的构的连连接方式接方式 悬悬挂在主体挂在主体结结构上构上-面板、玻璃肋受拉面板、玻璃肋受拉 下端支承于主体下端支承于主体结结构构-面板、玻璃肋受面板、玻璃肋受压压力力 下端支承全玻璃幕下端支承全玻璃幕墙墙最大高度最大高度3 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述三三 框式玻璃幕框式玻璃幕墙墙1 定定义义2 分分类类 明框玻璃幕明框玻璃幕墙墙 隐隐框玻璃幕框玻璃幕墙墙 单单元式幕元式幕墙墙 称称为隐为隐框幕框幕墙墙的原因？的原因？因因为为框架在玻璃的内框架在玻璃的内侧侧，隐隐框幕框幕墙墙一般采用一般采用镀镀膜膜玻璃，由于玻璃，由于镀镀膜玻璃是膜玻璃是单单向透像性，从而从外向透像性，从而从外侧侧看不到框架，看到的全是玻璃，达到看不到框架，看到的全是玻璃，达到隐隐框的效果框的效果4 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述三三 框式玻璃幕框式玻璃幕墙墙3 材料和型材材料和型材 （1）玻璃）玻璃 （2）立柱）立柱 （3）横梁）横梁 （4）组组合截面合截面5 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述三三 框式玻璃幕框式玻璃幕墙墙4 连连接构造接构造 构件式框式幕构件式框式幕墙墙，横梁一般通，横梁一般通过过角角码码、螺、螺钉钉或螺或螺栓与立柱栓与立柱连连接，立柱接，立柱连连接于主体接于主体结结构中。构中。（1）横梁与立柱的）横梁与立柱的连连接构造接构造 （2）立柱与主体）立柱与主体结结构的构造构的构造连连接接6 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述三三 框式玻璃幕框式玻璃幕墙墙（2）立柱与主体）立柱与主体结结构的构造构的构造连连接接 A幕幕墙墙与主体与主体结结构构连连接接设计设计考考虑虑的基本要求的基本要求对对重力荷重力荷载载、风风荷荷载载、地震作用和温度作用有足、地震作用和温度作用有足够够抵抗力抵抗力在以上荷在以上荷载载作用下，不作用下，不应应使幕使幕墙墙构件构件产产生有害生有害变变形。形。当主体当主体结结构和幕构和幕墙产墙产生相生相对对位移位移时时，不影响幕，不影响幕墙墙性能。性能。B荷荷载传递载传递路路线线 C预预埋件埋件设计设计要求要求7 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计 第一第一节节 概述概述三三 框式玻璃幕框式玻璃幕墙墙（2）立柱与主体）立柱与主体结结构的构造构的构造连连接接 D连连接件要求接件要求连连接件与主体接件与主体结结构的构的锚锚固力固力应应大于大于连连接件本身的承接件本身的承载载力力 R幕幕墙墙 R连连接件接件R锚锚固固四四边边支承玻璃厚度支承玻璃厚度29（2）多）多层层板板:两两块块以上以上单层单层板通板通过简单过简单叠置、表面粘叠置、表面粘贴贴、边缘边缘密封构成多密封构成多层层板。板。a 简单简单叠置叠置：荷：荷载载作用下各作用下各单层单层板位移相等，各板位移相等，各单层单层板所板所 受弯曲荷受弯曲荷载载跟据弯曲跟据弯曲刚刚度度EI按比例分配。板的弯曲按比例分配。板的弯曲刚刚度度与其厚度的立方成正比，荷与其厚度的立方成正比，荷载载可按厚度的立方可按厚度的立方进进行分配。行分配。b 表面粘表面粘贴贴：采用具有抗剪：采用具有抗剪刚刚度的胶粘度的胶粘贴贴两个两个单层单层板的表板的表面形成面形成夹层夹层板，荷板，荷载载不能按照各不能按照各单层单层板板刚刚度度进进行行简单简单分分配，各配，各夹层夹层板以一整体承受荷板以一整体承受荷载载。c 边缘边缘密封密封：两：两块单层块单层板板边缘边缘密封后形成了中空板。中空密封后形成了中空板。中空板的空板的空间间降低了板件的抗扭降低了板件的抗扭刚刚度，但中部不可度，但中部不可压缩压缩的空的空气也能起气也能起结结构作用。中空板和中部空气的共同作用效构作用。中空板和中部空气的共同作用效应应产产生生导导管效管效应应，它与加，它与加载时间载时间和速度无关。和速度无关。6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计30（3）带带肋或加肋或加劲劲板的玻璃板的玻璃采用加采用加劲劲肋可以使承受弯曲的玻璃板跨越更大的跨度。加肋可以使承受弯曲的玻璃板跨越更大的跨度。加劲劲肋增加了板截面的高度，弯曲肋增加了板截面的高度，弯曲应应力减小，位移减小。力减小，位移减小。但是，只有肋与板的但是，只有肋与板的连连接有效接有效传递传递剪力，剪力，带带肋板才能起到肋板才能起到整体作用，否整体作用，否则则无作用。（工厂中生无作用。（工厂中生产产槽形截面理想）槽形截面理想）（4）桁架加）桁架加劲劲板：板：桁架下弦通桁架下弦通过过撑杆或玻璃肋撑杆或玻璃肋连连接于玻璃面板上受拉。接于玻璃面板上受拉。如果在玻璃面板两如果在玻璃面板两侧侧布置桁架，可以承受两个方向的弯曲布置桁架，可以承受两个方向的弯曲荷荷载载。玻璃面板本身因桁架的整体作用而承受附加。玻璃面板本身因桁架的整体作用而承受附加压应压应力，由于作用在面板本身的荷力，由于作用在面板本身的荷载产载产生弯曲拉生弯曲拉应应力，所以桁力，所以桁架加肋板架加肋板对对玻璃有利。玻璃有利。6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计315 玻璃壳玻璃壳单单向弯曲的曲面玻璃，可构成柱壳向弯曲的曲面玻璃，可构成柱壳结结构，承受构，承受压压力。力。双向弯曲的曲面玻璃构成双曲面，承受垂直于壳的双向弯曲的曲面玻璃构成双曲面，承受垂直于壳的压压力。力。二、玻璃二、玻璃结结构的子构的子结结构构 主主结结构构 次次结结构构 围护结围护结构构三、子三、子结结构构成复构构成复杂结杂结构的方式构的方式 分分层层构成（有主次）构成（有主次）离散构成（无主次、各子离散构成（无主次、各子结结构独立）构独立）6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计32 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计一、一、计计算理算理论论1 强强度校核：它要度校核：它要满满足的是截面最大足的是截面最大应应力力设计值设计值不不应应超超 过过玻璃大面玻璃大面强强度度设计值设计值。无地震效无地震效应组应组合合有地震效有地震效应组应组合合2 挠挠度校核度校核玻璃最大玻璃最大挠挠度不度不应应超超过过限限值值 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计33 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计一、一、计计算理算理论论3 玻璃面板玻璃面板设计设计考考虑虑因素因素 能能够够抵抗构件中的所有抵抗构件中的所有应应力力 限制位移限制位移 破坏玻璃本身破坏玻璃本身应应有剩余承有剩余承载载力力 部分玻璃破坏后，部分玻璃破坏后，结结构构应应有剩余有剩余稳稳定性定性 考考虑虑了玻璃面板的几何非了玻璃面板的几何非线线性效性效应应，在，在计计算算时应时应先先进进行各种行各种荷荷载载的的组组合，然后合，然后对对最不利荷最不利荷载组载组合合进进行最大行最大应应力的力的计计算。算。6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计34 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计二、二、单单片玻璃片玻璃1 框式玻璃幕框式玻璃幕墙墙：框式玻璃幕：框式玻璃幕墙墙的受力状的受力状态态同四同四边边支承支承 板，可按四板，可按四边简边简支板支板计计算其跨中最大弯矩和最大算其跨中最大弯矩和最大应应力。力。6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计(1)强强度校核：（度校核：（规规范范经验经验公式）公式）(2)挠挠度校核：度校核：(3)玻璃要求：框式玻璃幕玻璃要求：框式玻璃幕墙单墙单片玻璃厚度片玻璃厚度6mm35 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计二、二、单单片玻璃片玻璃2 点支式玻璃幕点支式玻璃幕墙墙：点支式玻璃幕：点支式玻璃幕墙墙的受力状的受力状态为态为四点支四点支 承板。承板。6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计(1)强强度校核：（度校核：（规规范范经验经验公式）公式）(2)挠挠度校核：度校核：(3)玻璃要求：玻璃面板支承孔与板玻璃要求：玻璃面板支承孔与板边边距离不宜小距离不宜小70mm浮浮头头式式连连接件的玻璃不小于接件的玻璃不小于6mm，沉，沉头头式不小于式不小于8mm36 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计二、二、单单片玻璃片玻璃3 全玻璃幕全玻璃幕墙墙：全玻璃幕：全玻璃幕墙墙的受力状的受力状态为态为玻璃肋支承板。玻璃肋支承板。6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计(1)强强度校核：（度校核：（规规范范经验经验公式）公式）(2)挠挠度校核：度校核：37 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计三、中空玻璃三、中空玻璃1 计计算理算理论论：中空玻璃：中空玻璃变变形形时时，两个玻璃片独自承受各自，两个玻璃片独自承受各自 荷荷载载，两片玻璃位移相等。，两片玻璃位移相等。2 计计算公式：算公式：（1）两片玻璃面板承担的均布荷）两片玻璃面板承担的均布荷载载（2）等效厚度）等效厚度 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计38 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计三、中空玻璃三、中空玻璃（3）强强度度计计算：算：两片玻璃分两片玻璃分别验别验算算（4）挠挠度度计计算算可分可分别验别验算算挠挠度，度，也可求出等效厚度，再也可求出等效厚度，再验验算整体算整体挠挠度度 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计39 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计三、中空玻璃三、中空玻璃3 规规范范设计设计公式公式强强度度计计算算直接承受荷直接承受荷载载作用外作用外单单片玻璃片玻璃不直接承受荷不直接承受荷载载作用内作用内单单片玻璃片玻璃挠挠度度计计算算原因：两片玻璃之原因：两片玻璃之间间有气体，直接承受荷有气体，直接承受荷载载的正面玻璃的正面玻璃挠挠度略大于度略大于间间接承受荷接承受荷载载的玻璃的玻璃挠挠度，度，挠挠度与荷度与荷载载成正比，成正比，分配荷分配荷载应载应大。大。直接承受荷直接承受荷载载的玻璃的玻璃挠挠度大于按两片玻璃等原度大于按两片玻璃等原则计则计算的算的挠挠度度值值，所以有效厚度，所以有效厚度应应考考虑虑折减系数。折减系数。6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计40 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计四、四、夹层夹层玻璃玻璃1 计计算理算理论论夹层夹层玻璃的分析模型玻璃的分析模型 整体截面模型整体截面模型 复合截面模型复合截面模型 分离截面模型分离截面模型夹层夹层玻璃的工作性能玻璃的工作性能 取决内取决内夹层夹层的抗剪的抗剪刚刚度度GA 抗剪抗剪刚刚度越大，工作性能越接近整体截面度越大，工作性能越接近整体截面 抗剪抗剪刚刚度度为为零，工作性能等同分离截面零，工作性能等同分离截面影响抗剪影响抗剪刚刚度的因素度的因素 荷荷载载作用作用时间时间 环环境温度境温度 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计41 第四第四节节 玻璃幕玻璃幕墙墙面板的面板的计计算和算和设计设计四、四、夹层夹层玻璃玻璃2 设计设计方法方法（1）计计算方法：算方法：规规范范对夹层对夹层玻璃偏于安全取分离截面模玻璃偏于安全取分离截面模 型型计计算算强强度和度和挠挠度。度。（2）应应力力计计算算（3）挠挠度度计计算算 6 玻璃幕玻璃幕墙计墙计算与算与设计设计42