结构书111.docx

毕业设计

香谷广场幕墙工程设计

幕墙1202班 郗一轩

长春建筑学院土木工程学院

2016年6月

毕业论文

香谷广场幕墙工程设计

结构设计书

学 生：郗一轩
指导老师：连勇先
专 业：土木工程专业（幕墙工程方向）
班 级：幕墙1202 01号
日 期：2016年6月

长春建筑学院土木工程学院毕业设计
摘要
一：建筑部分:
本工程名称为香谷广场幕墙工程设计，是商业写字楼用途，该项目是一座57.2米高，建筑面积为13910平方米，楼层高度为18层该建筑座落于德清市。幕墙面积约8100m2 ，裙楼主要由铝板幕墙、玻璃幕墙、石材幕墙、微晶玻璃幕墙组成，塔楼主要由单元体幕墙组成。
二、结构部分
根据建筑的使用功能，房屋的高度与层数，场地条件，结构材料以及施工技术等因素综合考虑，采用单元式结构，工厂制作和组装、现场安装。对于单元板块，考虑采用最佳的受力方式即竖料挂接受力。采用分层排水，降低防水难度。在每个单元板块的四周均采用三道三元乙丙胶条密封从而形成两个密封的腔体，在板块接缝处设置吸水海绵体，以便吸附室外可能渗漏雨水并排向室外，使上层单元板块的可能渗漏水不累积到下一层，形成分层排水。减小雨水在幕墙表面的停留时间，防止了雨水在幕墙表面的累积，降低了幕墙的防水难度，从而提高幕墙的防水性能。采用多腔技术，提高幕墙的水密性。通过单元幕墙横竖框料的胶条对接，形成了一道腔体，但通过在位于室外侧设置披水胶条，其形成了2个等压腔，大大提高了幕墙的密封性能。
三、施工部分
工程名称：香谷广场幕墙工程设计 建设单位：浙江XX地产开发有限公司 设计单位：浙江省建工建筑设计院有限公司 施工单位：浙江XX建筑集团 本项目的建筑高度57.2米，结构为短肢剪力墙结构，属于高层办公建筑，其中底部裙楼为联体建筑。作为施工单位要做好本工程，必须具有高层建筑结构施工和高层建筑幕墙设计、施工经验。
本工程施工根据建筑设计特点，结构设计特点和现有的施工条件制定施工方案。根据工期要求和场地条件编制施工进度计划和设计施工现场平面图。

关键词 混凝土框架结构；单元式幕墙结构；超高层建筑幕墙；防水能力；密封性能

II

目录

摘要 I
第1章 主楼石材幕墙计算依据及说明 1
1·1 工程概况说明 1
1·2设计依据 1
1·3基本计算公式 3
第2章 主楼石材幕墙荷载计算 6
2·1风荷载标准值计算 6
2·2风荷载设计值计算 8
2·3水平地震作用计算 9
2·4荷载组合计算 9
第3章 主楼石材幕墙水密性指标值计算 10
3·1水密性计算 10
第4章 主楼石材幕墙石材计算 11
4·1石材面板荷载计算 11
4·2石材面板强度计算 11
第5章 主楼石材幕墙立柱计算 13
5·1立柱荷载计算 13
5·2选用立柱型材的截面特性 15
5·3立柱强度计算 16
5·4立柱的刚度计算 17
5·5立柱抗剪计算 17
第6章 主楼石材幕墙立柱与主结构连接计算 19
6·1立柱与主结构连接计算 19
第7章 主楼石材幕墙横梁计算 21
7·1选用横梁型材的截面特性 21
7·2横梁的强度计算 21
7·3横梁的刚度计算 25
7·4横梁的抗剪强度计算 27
第8章 主楼石材幕墙横梁与立柱连接件计算 29
8·1横梁与角码连接计算 29
8·2角码与立柱连接计算 30
第9章 主楼石材幕墙横梁连接焊缝强度计算 32
9·1连接焊缝基本信息 32
9·2焊缝强度计算 32
第10章 主楼石材幕墙化学锚拴计算 35
10·1锚栓计算信息描述 35
10·2锚栓承受拉力计算 35
10·3锚栓承受剪力计算 37
10·4锚栓受拉承载力校核 37
10·5锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 38
10·6锚栓钢材受剪破坏校核 42
10·7构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 43
10·8混凝土剪撬破坏承载能力计算 46
10.9拉剪复合受力承载力计算 47
10·1·0锚栓构造要求校核 48
第11章 主楼石材幕墙伸缩缝计算 50
11·1立柱伸缩缝设计计算 50
第12章 主楼明框玻璃幕墙计算依据及说明 51
12·1工程概况说明 51
12·2设计依据 51
12·3基本计算公式 53
第13章 主楼明框玻璃幕墙荷载计算 56
13·1风荷载标准值计算 56
13·2风荷载设计值计算 59
13·3水平地震作用计算 59
13·4荷载组合计算 59
第14章 主楼明框玻璃幕墙水密性指标值计算 61
14·1水密性计算 61
第15章 主楼明框玻璃幕墙玻璃计算 62
15·1玻璃面积 62
15·2块自重 62
15·3玻璃强度计算 62
15·4玻璃跨中挠度计算 65
第16章 主楼玻璃板明框玻璃幕墙立柱计算 67
16·1立柱材料预选 67
16·2选用立柱型材的截面特性 69
16·3立柱的强度计算 70
16·4立柱的稳定性验算 71
16·5立柱的刚度计算 72
16·6立柱抗剪计算 73
第17章 主楼明框玻璃幕墙立柱与主结构连接计算 75
17·1立柱与主结构连接计算 75
第18章 主楼明框玻璃幕墙横梁计算 77
18·1选用横梁型材的截面特性 77
18·2横梁的强度计算 77
18·3横梁的刚度计算 81
18·4横梁的抗剪强度计算 83
第19章 主楼明框玻璃幕墙横梁与立柱连接件计算 85
19·1横梁与角码连接计算 85
19·2角码与立柱连接计算 86
第20章 主楼明框玻璃幕墙化学锚拴计算 88
20·1锚栓计算信息描述 88
20·2锚栓承受拉力计算 88
20·3锚栓承受剪力计算 89
20·4锚栓受拉承载力校核 90
20·5锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 91
20·6锚栓钢材受剪破坏校核 94
20·7构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 96
20·8混凝土剪撬破坏承载能力计算 99
20·9拉剪复合受力承载力计算 100
20·1·0锚栓构造要求校核 101
第21章 玻璃雨蓬计算依据及说明 103
21·1工程概况说明 103
21·2设计依据 103
21·3基本计算公式 105
第22章 玻璃雨蓬荷载计算 108
22·1风荷载标准值计算 108
22·2风荷载设计值计算 109
22·3雪荷载标准值计算 109
22·4雪荷载设计值计算 109
22·5自重荷载设计值 109
22·6竖向均布地震作用计算 110
22·7荷载组合计算 110
第23章 玻璃雨蓬玻璃计算 112
23·1玻璃面积 112
23·2玻璃板块自重 112
23·3玻璃强度计算 112
23·4玻璃跨中挠度计算 115
第24章 玻璃雨蓬杆件计算 117
24·1雨蓬杆件承受组合荷载计算 117
24·2雨蓬杆件型材截面信息 118
24·3雨蓬杆件强度验算 118
24·4雨蓬杆件剪应力计算 119
24·5雨蓬杆件挠度计算 120
第25章 玻璃雨蓬端部连接焊缝强度计算 121
25·1端接焊缝基本信息 121
25·2焊缝强度计算 121
第26章 玻璃雨蓬化学锚拴计算 124
26·1锚栓计算信息描述 124
26·2锚栓承受拉力计算 124
26·3锚栓承受剪力计算 126
26·4锚栓受拉承载力校核 127
26·5锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 128
26·6锚栓钢材受剪破坏校核 131
26·7构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 133
26·8混凝土剪撬破坏承载能力计算 136
26·9拉剪复合受力承载力计算 137
26·1·0锚栓构造要求校核 138

VII

第1章 主楼石材幕墙计算依据及说明
1·1 工程概况说明
工程名称:香谷广场楼立面幕墙工程
工程所在城市:德清市
工程所属建筑物地区类别:B类
工程所在地区抗震设防烈度:六度
工程基本风压:0.45kN/m2
工程强度校核处标高:60.2m
1·2设计依据
表1-1
序号
标准名称
标准号
1
《建筑结构荷载规范》
GB 50009-2012
2
《建筑工程用索》
JG T 330-2011
3
《铝合金门窗工程技术规范》
JGJ 214-2010
4
《混凝土结构设计规范》
GB 50010-2010
5
《吊挂式玻幕墙支承装置》
JG 139-2010
6
《点支式玻幕墙支承装置》
JG 138-2010
7
《建筑抗震设计规范》
GB 50011-2010
8
《天然花岗石建筑板材》
GB/T 18601-2009
9
《石材幕墙接缝用密封胶》
GB/T 23261-2009
10
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》
YS/T 437-2009
11
《建筑用安全玻璃 防火玻璃》
GB 15763.1-2009
12
《建筑抗震加固技术规程》
JGJ/T116-2009
13
《公共建筑节能改造技术规范》
JGJ176-2009
14
《浮法玻璃》
GB11614.2-2009
15
《建筑陶瓷薄板应用技术规程》
JGJ/T 172-2009
16
《夹层玻璃》
GB15763.3-2009
17
《建筑玻璃应用技术规程》
JGJ 113-2009
18
《平板玻璃》
GB11614-2009
19
《铝合金建筑型材 基材》
GB/T 5237.1-2008
20
《耐候结构钢》
GB/T4171-2008
21
《干挂空心陶瓷板》
JC/T1080-2008
22
《搪瓷用冷轧低碳钢板及钢带》
GB/T13790-2008
23
《铝合金建筑型材 隔热型材》
GB/T 5237.6-2008
24
《铝合金建筑型材 氟碳漆喷涂型材》
GB/T 5237.5-2008
25
《铝合金建筑型材 粉末喷涂型材》
GB/T 5237.4-2008
26
《半钢化玻璃》
GB/T17841-2008
27
《铝合金建筑型材 阳极氧化、着色型材》
GB/T 5237.2-2008
28
《陶瓷板》
GB/T23266-2008
29
《中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算和测定》
GB/T 22476-2008
30
《塑料门窗工程技术规程》
JGJ 103-2008
31
《建筑玻璃采光顶》
JG/T 231-2008
32
《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》
JGJ/T 151-2008
33
《铝合金建筑型材 电泳涂漆型材》
GB/T 5237.3-2008
34
《热轧型钢》
GB/T706-2008
35
《建筑物防雷检测技术规范》
GB/T21434-2008
36
《小单元建筑幕墙》
JG/T 217-2008
37
《铝合金门窗》
GB/T 8478-2008
38
《冷弯型钢》
GB/T6725-2008
39
《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》
GB/T8484-2008
40
《中国地震烈度表》
GB/T17742-2008
41
《普通装饰用铝塑复板》
GB/T22412-2008
42
《不锈钢棒》
GB/T 1220-2007
43
《不锈钢和耐热钢 牌号及化学成份》
GB/T20878-2007
44
《建筑用不锈钢绞线》
JG/T 200-2007
45
《民用建筑能耗数据采集标准》
JG/T 154-2007
46
《建筑幕墙》
GB/T 21086-2007
47
《铝合金结构设计规范》
GB 50429-2007
48
《百页窗用铝合金带材》
YS/T621-2007
49
《建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法》
JGJ/T 211-2007
50
《中空玻璃用复合密封胶条》
JC/T 1022-2007
51
《建筑幕墙用瓷板》
JG/T217-2007
52
《绿色建筑评价标准》
GB/T50378-2006
53
《建筑设计防火规范》
GB 50016-2006
54
《混凝土加固设计规范》
GB50367-2006
55
《铝及铝合金轧制板材》
GB/T 3880-2006
56
《干挂饰面石材及其金属挂件》
JC830·1~830·2-2005
57
《建筑用隔热铝合金型材 穿条式》
JG/T 175-2005
58
《钢化玻璃 》
GB15763.2-2005
59
《建筑隔声评价标准》
GB/T50121-2005
60
《公共建筑节能设计标准》
GB 50189-2005
61
《建筑用硬质塑料隔热条》
JG/T 174-2005
62
《建筑结构用冷弯矩形钢管》
JG/T 178-2005
63
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》
JG 160-2004
64
《混凝土结构后锚固技术规程》
JGJ 145-2004
65
《玻璃幕墙工程技术规范》
JGJ 102-2003
66
《钢结构设计规范》
GB 50017-2003
67
《中空玻璃》
GB/T11944-2002
68
《建筑钢结构焊接技术规程》
JGJ81-2002
69
《混凝土接缝用密封胶》
JC/T 881-2001
70
《幕墙玻璃接缝用密封胶》
JC/T 882-2001
71
《中空玻璃用弹性密封胶》
JC/T 486-2001
72
《金属与石材幕墙工程技术规范》
JGJ 133-2001
73
《建筑结构可靠度设计统一标准》
GB 50068-2001
74
《玻璃幕墙工程质量检验标准》
JGJ/T 139-2001
75
《建筑制图标准》
GB/T 50104-2001
76
《全玻璃幕墙工程技术规程》
DBJ/CT 014-2001
77
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》
CECS 127-2001
78
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》
GB/T 18575-2001
79
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》
GB/T 18250-2000
80
《紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹》
GB 3098.2-2000
81
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》
JC 133-2000
82
《紧固件机械性能 不锈钢 螺母》
GB 3098.15-2000
83
《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》
GB 3098.1-2000
84
《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》
GB 3098.6-2000
85
《紧固件机械性能 自攻螺钉》
GB 3098.5-2000
86
《紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 》
GB 3098.4-2000
87
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》
GB/T 16823.1-1997

1·3基本计算公式
(1).场地类别划分:
根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别:
A类近海面,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;
香谷广场幕墙工程按B类地区计算风压
(2).风荷载计算:
幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 8.1.1-2 采用
风荷载计算公式: =×××
其中: ---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)
---瞬时风压的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 条文说明8.6.1取定
根据不同场地类型,按以下公式计算:=1+2g()(-α)
其中g为峰值因子取为2.5，I10为10米高名义湍流度,α为地面粗糙度指数
A类场地: =0.12 ,α=0.12
B类场地: =0.14 ,α=0.15
C类场地: =0.23 ,α=0.22
D类场地: =0.39 ,α=0.30
---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定,
根据不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地: =1.284×()0.24
B类场地: =1.000×()0.30
C类场地: =0.544×()0.44
D类场地: =0.262×()0.60
本工程属于B类地区
---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定
---基本风压,按全国基本风压图,德清市地区取为0.45kN/m2
(3).地震作用计算:
=××
其中: ---水平地震作用标准值
---动力放大系数,按 5.0 取定
---水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:
6度(0.05g): =0.04
7度(0.1g): =0.08
7度(0.15g): =0.12
8度(0.2g): =0.16
8度(0.3g): =0.24
9度(0.4g): =0.32
德清市地区设防烈度为六度,根据本地区的情况,故取=0.04
---幕墙构件的自重(N/m2)
(4).荷载组合:
结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用：
+++
各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震
水平荷载标准值: =+0.5×，维护结构荷载标准值不考虑地震组合
水平荷载设计值: q=1.4×+0.5×1.3×
荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:
①对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足：
a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对有永久荷载效应控制的组合，取1.35
b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；
②可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4

154

第2章 主楼石材幕墙荷载计算
2·1风荷载标准值计算
: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)
z : 计算高度60.2m
: 60.2m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2012 条文说明8.2.1)
=1×()0.3=1.71348
: 10米高名义湍流度,对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23、0.39。 (GB50009-2012 条文说明8.4.6)
: 阵风系数 : (GB50009-2012 8.1.1-2)
= 1 + 2×g××()(-α) (GB50009-2012 条文说明8.6.1)
= 1 + 2×2.5×0.14×()(-0.15)
= 1.53476
:局部正风压体型系数
:局部负风压体型系数,通过计算确定
:建筑物表面正压区体型系数，按照(GB50009-2012 8.3.3)取1
:建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-2012 8.3.3-2)取-1.4
对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，按照(GB50009-2012 8.3.5)取-0.2或0.2
:立柱构件从属面积取3.6m2
:横梁构件从属面积取0.6m2
:维护构件面板的局部体型系数
=+0.2
=1.2
=-0.2
=-1.6
维护构件从属面积大于或等于25m2的体型系数计算
=×0.8+0.2 (GB50009-2012 8.3.4)
=1
=×0.8-0.2 (GB50009-2012 8.3.4)
=-1.32
对于直接承受荷载的面板而言，不需折减有
=1.2
=-1.6
同样，取立柱面积对数线性插值计算得到
=+(×0.8-)×+0.2
=1+(0.8-1)×+0.2
=1.12053
=+(×0.8-)×-0.2
=-1.4+((-1.12)-(-1.4))×-0.2
=-1.48874
按照以上计算得到
对于面板有:
=1.2
=-1.6
对于立柱有:
=1.12053
=-1.48874
对于横梁有:
=1.2
=-1.6
面板正风压风荷载标准值计算如下
=××× (GB50009-2012 8.1.1-2)
=1.53476×1.2×1.71348×0.45
=1.42008 kN/m2
面板负风压风荷载标准值计算如下
=××× (GB50009-2012 8.1.1-2)
=1.53476×(-1.6)×1.71348×0.45
=-1.89344 kN/m2
同样，立柱正风压风荷载标准值计算如下
=××× (GB50009-2012 8.1.1-2)
=1.53476×1.12053×1.71348×0.45
=1.32603 kN/m2
立柱负风压风荷载标准值计算如下
=××× (GB50009-2012 8.1.1-2)
=-1.76178 kN/m2
同样，横梁正风压风荷载标准值计算如下
=××× (GB50009-2012 8.1.1-2)
=1.42008 kN/m2
横梁负风压风荷载标准值计算如下
=××× (GB50009-2012 8.1.1-2)
=-1.89344 kN/m2
2·2风荷载设计值计算
W: 风荷载设计值: kN/m2
γw : 风荷载作用效应的分项系数：1.4
按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003 5.1.6条规定采用
面板风荷载作用计算
Wp=γw×Wkp=1.4×1.42008=1.98811kN/m2
Wn=γw×Wkn=1.4×(-1.89344)=-2.65082kN/m2
立柱风荷载作用计算
Wvp=γw×Wkvp=1.4×1.32603=1.85645kN/m2
Wvn=γw×Wkvn=1.4×(-1.76178)=-2.46649kN/m2
横梁风荷载作用计算
Whp=γw×Wkhp=1.4×1.42008=1.98811kN/m2
Whn=γw×Wkhn=1.4×(-1.89344)=-2.65082kN/m2
2·3水平地震作用计算
GAK: 面板平米重量取0.7kN/m2
αmax: 水平地震影响系数最大值:0.04
qEk: 分布水平地震作用标准值(kN/m2)
qEk=βE×αmax×GAK (JGJ102-2003 5.3.4)
=5×0.04×0.7
=0.14kN/m2
rE: 地震作用分项系数: 1.3
qEA: 分布水平地震作用设计值(kN/m2)
qEA=rE×qEk
=1.3×0.14
=0.182kN/m2
2·4荷载组合计算
幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震荷载组合:
Szkp=Wkp
=1.42008kN/m2
Szp=Wkp×γw+qEk×γE×ψE
=1.42008×1.4+0.14×1.3×0.5
=2.07911kN/m2
考虑负风压、地震荷载组合:
Szkn=Wkn
=-1.89344kN/m2
Szn=Wkn×γw-qEk×γE×ψE
=-1.89344×1.4-0.14×1.3×0.5
=-2.74182kN/m2
综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算
采用面板荷载组合标准值为1.89344kN/m2
面板荷载组合设计值为2.74182kN/m2
立柱承受风荷载标准值为1.76178kN/m2
横梁承受风荷载标准值为1.89344kN/m2

第3章 主楼石材幕墙水密性指标值计算
3·1水密性计算
根据《建筑幕墙》GB/T 20186--2007 5.1.2.1要求,水密性能指标应按照如下方法确定,对于ⅢA和ⅣA地区，即热带风暴和台风多发地区，水密性能指标P按照下面公式计算：
P = 1000××× GB/T 20186--2007 5.1.2.1
z : 计算高度60.2m
: 60.2m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2012 条文说明8.2.1)
=1×()0.3=1.71348
: 风力系数，可取1.2
: 德清市地区基本风压，取0.45kN/m2，德清市地区所属气候区域为IA类气候
所以有：
P = 1000×××
= 1000×1.71348×1.2×0.45
= 925.279Pa
由于该地区所属气候区域为IA类气候，根据GB/T 20186--2007 5.1.2.1(b)规定，实际水密性能按照上式的75%进行设计，即
P×0.75 = 693.959Pa
第4章 主楼石材幕墙石材计算
4·1石材面板荷载计算
B: 该处石板幕墙分格宽: 1.2m
H: 该处石板幕墙分格高: 0.6m
A: 该处石板板块面积:
A=B×H
=1.2×0.6
=0.72m2
GAK: 石板板块平均自重:
石板的体积密度为: 28(kN/m3)
t: 石板板块厚度: 25mm
GAK=28×t/1000
=28×25/1000
=0.7kN/m2
实际板块以及框架重量取为0.7kN/m2。
水平荷载设计值：Sz=2.74182kN/m2
水平荷载标准值：Szk=1.89344kN/m2
4·2石材面板强度计算
选定面板材料为:花岗石-MU150
校核依据：σ≤4.7N/mm2
H: 石板高度: 0.6m
B: 石板宽度: 1.2m
a0: 短边计算长度: 0.5m
b0: 长边计算长度: 1.1m
t: 石材厚度: 25mm
m: 四点支撑板弯矩系数, 按短边与长边的边长比(a0/b0=0.454545) 查表得: 0.1303
Sz: 组合荷载设计值: 2.74182kN/m2
按四点支撑板计算,应力设计值为：
σ= (JGJ133-2001 5.5.4)
=
=4.14992N/mm2
4.14992N/mm2≤4.7N/mm2 强度满足要求

第5章 主楼石材幕墙立柱计算
5·1立柱荷载计算
(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)
qw: 风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m)
rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4
Wk: 风荷载标准值: 1.76178kN/m2
Bl: 幕墙左分格宽: 1.2m
Br: 幕墙右分格宽: 1.2m
qwk=Wk×
=1.76178×
=2.11413kN/m
qw=1.4×qwk
=1.4×2.11413
=2.95978kN/m
(2)分布水平地震作用设计值
GAkl: 立柱左边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 1.1kN/m2
GAkr: 立柱右边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 1.1kN/m2
qEAkl=5×αmax×GAkl (JGJ102-2003 5.3.4)
=5×0.04×1.1
=0.22kN/m2
qEAkr=5×αmax×GAkr (JGJ102-2003 5.3.4)
=5×0.04×1.1
=0.22kN/m2
qek=
=
=0.264kN/m
qe=1.3×qek
=1.3×0.264
=0.3432kN/m
(3)立柱荷载组合
立柱所受组合荷载标准值为:
qk=qwk
=2.11413kN/m
立柱所受组合荷载设计值为:
q =qw+ψE×qe
=2.95978+0.5×0.3432
=3.13138kN/m
立柱计算简图如下:

图5-1

图5-2
(4)立柱弯矩:
通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如下:

图5-3
立柱弯矩分布如下表:
表5-1
列表条目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
偏移(m)
0.000
0.337
0.675
1.012
1.350
1.650
1.988
2.325
2.663
3.000
弯矩(kN.m)
0.000
1.407
2.457
3.151
4.488
3.488
3.151
2.457
1.407
0.000

最大弯矩发生在1.5m处
M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)
M=3.52281kN·m
立柱在荷载作用下的轴力图如下:

图5-4
立柱在荷载作用下的支座反力信息如下表:
表5-2
支座编号
X向反力(kN)
Y向反力(kN)
转角反力(kN.m)
n0
-4.697
---
---
n1
-4.697
-4.752
---

5·2选用立柱型材的截面特性
选定立柱材料类别: 钢-Q235
选用立柱型材名称: FT90x60x4
型材强度设计值: 215N/mm2
型材弹性模量: E=206000N/mm2
X轴惯性矩: Ix=117.513cm4
Y轴惯性矩: Iy=62.3991cm4
X轴上部抵抗矩: Wx1=26.1139cm3
X轴下部抵抗矩: Wx2=26.1139cm3
Y轴左部抵抗矩: Wy1=20.7997cm3
Y轴右部抵抗矩: Wy2=20.7997cm3
型材截面积: A=10.948cm2
型材计算校核处抗剪壁厚: t=4mm
型材截面面积矩: Ss=16.1324cm3
塑性发展系数: γ=1.05

图5-5
5·3立柱强度计算
校核依据: +≤ｆa
Bl: 幕墙左分格宽: 1.2m
Br: 幕墙右分格宽: 1.2m
Hv: 立柱长度
GAkl: 幕墙左分格自重: 1.1kN/m2
GAKr: 幕墙右分格自重: 1.1kN/m2
幕墙自重线荷载:
Gk=
=
=1.32kN/m
rG: 结构自重分项系数: 1.2
G:幕墙自重线荷载设计值1.584kN/m
f: 立柱计算强度(N/mm2)
A: 立柱型材截面积: 10.948cm2
Nl: 当前杆件最大轴拉力(kN)
Ny: 当前杆件最大轴压力(kN)
校核依据: Umax≤
Dfmax: 立柱最大允许挠度:
通过有限元分析计算得到立柱的挠度图如下:

图5-6
Mmax:当前杆件最大弯矩(kN.m)
Wz: 立柱截面抵抗矩(cm3)
γ: 塑性发展系数: 1.05
立柱通过有限元计算得到的应力校核数据表格如下:
表5-3
编号
Nl
Ny
Mmax
Wz
A
fz
b0
4.752
0.000
3.523
26.1139
10.948
132.818

通过上面计算可知,立柱杆件b0的应力最大,为132.818N/mm2≤ｆa=215N/m