济南某铝塑板幕墙设计计算书.doc

xxxxx置业有限公司
xxxxx大厦外墙装饰工程
铝塑板幕墙设计计算书
基本参数: xxx地区基本风压0.450kN/m2
抗震设防烈度6度 设计基本地震加速度0.05g
Ⅰ.设计依据:
《建筑幕墙》 GB/T 21086-2007
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102-2003
《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ 133-2001
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T 139-2001
《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068-2001
《民用建筑设计通则》GB 50352-2005
《建筑设计防火规范》 GB 50016-2006
《高层民用建筑设计防火规范》 GB 50045-95（2005年版）
《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94（2000年版）
《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068-2001
《中国地震动参数区划图》GB18306-2000
《建筑制图标准》 GB/T 50104-2001
《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001(2006年版)
《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001
《混凝土结构设计规范》 GB 50010-2002
《钢结构设计规范》 GB 50017-2003
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB 50018-2002
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB/T 18250-2000
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB/T 18575-2001
《高耐候结构钢》 GB/T 4171-2000
《焊接结构用耐候钢》 GB/T 4172-2000
《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》 GB/T 20878-2007
《铝合金建筑型材第1部分： 基材》 GB/T 5237.1-2004
《铝合金建筑型材第2部分： 阳极氧化、着色型材》 GB/T 5237.2-2008
《铝合金建筑型材第4部分： 粉末喷涂型材》 GB/T 5237.4-2008
《铝合金建筑型材第6部分： 隔热型材》 GB/T 5237.6-2004
《一般工业用铝及铝合金板、带材 第1部分 一般要求》 GB/T 3880.1-2006
《一般工业用铝及铝合金板、带材 第2部分 力学性能》 GB/T 3880.2-2006
《一般工业用铝及铝合金板、带材 第1部分 尺寸偏差》 GB/T 3880.3-2006
《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 GB 3098.1-2000
《紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹》 GB 3098.2-2000
《紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 》 GB 3098.4-2000
《紧固件机械性能 自攻螺钉》 GB 3098.5-2000
《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》 GB 3098.6-2000
《紧固件机械性能 不锈钢 螺母》 GB 3098.15-2000
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T 16823.1-1997
《铝板幕墙 板基》 YS/T429.1-2000
《铝板幕墙 氟碳喷漆铝单板》 YS/T429.2-2000
《铝塑复合板》 GB/T 17748-2008
《铝塑复合板用铝带》YS/T4322000
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》 JG 133-2000
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004
《混凝土用膨胀型、扩孔型锚栓》JG160-2004
《混凝土接缝用密封胶》 JC/T 881-2001
《建筑结构静力计算手册 (第二版) 》
《BKCADPM集成系统(BKCADPM2007版)》

Ⅱ.基本计算公式:
(1).场地类别划分:
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：
--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。
本工程为：xxxx大厦工程，按C类地区计算风荷载。
(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》GB50009-2001(2006年版)规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：
1 当计算主要承重结构时
Wk=βzμsμzW0 （GB50009 7.1.1-1）
2 当计算围护结构时
Wk=βgzμs1μzW0 （GB50009 7.1.1-2）
式中：
其中: Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)；
βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)
其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经化简，得：
A类场地: βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]
B类场地: βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]
C类场地: βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]
D类场地: βgz=0.80×[1+350.252×Z/10)-0.30]
μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条取定。
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
B类场地: μz=1.000×(Z/10)0.32
C类场地: μz=0.616×(Z/10)0.44
D类场地: μz=0.318×(Z/10)0.60
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-1.0
— 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。
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

本工程属于C类地区,故μz=0.616×(Z/10)0.44
W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，济南地区取为0.450kN/m2
(3).地震作用计算:
qEAk=βE×αmax×GAK
其中: qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按 5.0 取定
αmax---水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定:
αmax选择可按JGJ102-2003中的表5.3.4进行。
表5.3.4 水平地震影响系数最大值αmax
抗震设防烈度
6度
7度
8度
αmax
0.04
0.08(0.12)
0.16(0.24)
注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。

设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度： αmax=0.04
设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度： αmax=0.08
设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度： αmax=0.12
设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度： αmax=0.16
设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度： αmax=0.24
设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度： αmax=0.32
济南设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，故取αmax=0.04
GAK---幕墙构件的自重(N/m2)
(4).作用效应组合:
一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：
a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
γ0S ≤ R
b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
SE ≤ R/γRE
式中 S---荷载效应按基本组合的设计值；
SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；
R---构件抗力设计值；
γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；
γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；
c.挠度应符合下式要求：
df ≤ df,lim
df---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；
df,lim---构件挠度限值；
d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。
幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：
1 有地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK
2 无地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+ψwγwSWK
S---作用效应组合的设计值；
SGk---永久荷载效应标准值；
SWk---风荷载效应标准值；
SEk---地震作用效应标准值；
γG---永久荷载分项系数；
γW---风荷载分项系数；
γE---地震作用分项系数；
ψW---风荷载的组合值系数；
ψE---地震作用的组合值系数；
进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：
①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；
②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；
③当永久荷载的效应对构件利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。
可变作用的组合系数应按下列规定采用：
①一般情况下，风荷载的组合系数ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。
②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。
幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。

Ⅲ.材料力学性能:
材料力学性能，主要参考JGJ 102-2003 《玻璃幕墙工程技术规范》。
(1).玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。

表5.2.1 玻璃的强度设计值 fg(N/mm2)
种 类
厚度（mm）
大 面
侧 面
普通玻璃
5
28.0
19.5
浮法玻璃
5～12
28.0
19.5
15～19
24.0
17.0
≧20
20.0
14.0
钢化玻璃
5～12
84.0
58.8
15～19
72.0
50.4
≧20
59.0
41.3
注：
1. 夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定；
2. 当钢化玻璃的强度标准达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时，表中数值 应根据实测结果予于调整；
3. 半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。当半钢化玻璃 的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的2倍时，其设计值应根据实 测结果予于调整；
4. 侧面玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。

(2).铝合金型材的强度设计值应按表5.2.2的规定采用。
表5.2.2 铝合金型材的强度设计值fa（N/mm2）
铝合金牌号
状 态
壁厚（mm）
强度设计值fa
抗拉、抗压
抗剪
局部承压
6061
T4
不区分
85.5
49.6
133.0
T6
不区分
190.5
110.5
199.0
6063
T5
不区分
85.5
49.6
120.0
T6
不区分
140.0
81.2
161.0
6063A
T5
≦10
124.4
72.2
150.0
〉10
116.6
67.6
141.5
T6
≦10
147.7
85.7
172.0
〉10
140.0
81.2
163.0

(3).热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定采用，也可按表5.2.3a采用。
表5.2.3a 热轧钢材的强度设计值fs（N/mm2）
钢材牌号
厚度或直径d（mm）
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
16＜d≤40
205
120
40＜d≤60
200
115
Q345
d≤16
310
180
400
16＜d≤35
295
170
35＜d≤50
265
155
注：表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度.

(4).冷成型薄壁型钢的钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50018-2002的规定，可按表5.2.3b采用。
表5.2.3 b 冷成型薄壁型钢的强度设计值
钢材牌号
抗拉、抗压、抗弯 f ts
抗剪 f vs
端面承压（磨平顶紧） f cs
Q235
205
120
310
Q345
300
175
400

(5).不锈钢型材和棒材的强度设计值可按表5.2.3c采用。
表5.2.3c 不锈钢型材和棒材的强度设计值
牌号
σ0.2
抗拉强度f ts1
抗剪强度 f vs1
端面承压强度 f cs1
06Cr19Ni10
S30408
205
178
104
246
06Cr19Ni10N
S30458
275
239
139
330
022Cr19Ni10
S30403
175
152
88
210
022Cr19Ni10N
S30453
245
213
124
294
06Cr17Ni12Mo2
S31608
205
178
104
246
06Cr17Ni12Mo2N
S31658
275
239
139
330
022Cr17Ni12Mo2
S31603
175
152
88
210
022Cr17Ni12Mo2N
S31653
245
213
124
294

(6).玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。
表5.2.8 材料的弹性模量 E（N/mm2）
材 料
E
玻 璃
0.72ｘ105
铝合金
0.70ｘ105
钢、不锈钢
2.06ｘ105
消除应力的高强钢丝
2.05ｘ105
不锈钢绞线
1.20ｘ105～1.50ｘ105
高强钢绞线
1.95ｘ105
钢丝绳
0.80ｘ105～1.00ｘ105
注：钢绞线弹性模量可按实测值采用。

(7).玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。
表5.2.9 材料的泊松比υ
材 料
υ
材 料
υ
玻璃
0.20
钢、不锈钢
0.30
铝合金
0.33
高强钢丝、钢绞线
0.30

(8).玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。
表5.2.10 材料的线膨胀系数α(1/℃)
材料
α

材料
α
玻璃
0.80×10-5～1.00×10-5
不锈钢板
1.80×10-5
钢材
1.20×10-5
混凝土
1.00×10-5
铝材
2.35×10-5
砌砖体
0.50×10-5

(9).玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表5.3.1的规定采用。
表5.3.1 材料的重力密度γg（kN/m3)
材料
γg
材料
γg
普通玻璃、夹层玻璃、
钢化玻璃、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
28.0

一、风荷载计算

标高为55.5m处风荷载计算
W0:基本风压
W0=0.45 kN/m2
βgz: 55.5m高处阵风系数(按C类区计算)
βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]=1.706
μz: 55.5m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2001)(2006年版)
μz=0.616×(Z/10)0.44
=0.616×(55.5/10)0.44=1.309
μsl:局部风压体型系数(墙面区)
板块（第1处）
1200.00mm×1700.00mm=2.04m2
该处从属面积为：2.04m2
μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A)
=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.310}
=-0.938
μsl=-0.938+(-0.2)=-1.138
该处局部风压体型系数μsl=1.138
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0 (GB50009-2001)（2006年版）
=1.706×1.309×1.138×0.450
=1.144 kN/m2
风荷载设计值:
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《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.144=1.602kN/m2

支承结构（第1处）
3200mm×1200mm=3.84m2
该处从属面积为：3.84m2
μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A)
=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.584}
=-0.883
μsl=-0.883+(-0.2)=-1.083
该处局部风压体型系数μsl=1.083
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0 (GB50009-2001)（2006年版）
=1.706×1.309×1.083×0.450
=1.089 kN/m2
风荷载设计值:
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《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.089=1.524kN/m2
二、D 板强度校核:
校核依据：σ=M/W=6×m×q×L2×η/t2≤fa=70.000N/mm2
Lx: 宽度: 0.600m
Ly: 高度: 0.850m
L: D板短边边长度: 0.600m
t: 金属板厚度: 4.0mm

m1: 跨中弯矩系数, 按短边与长边的边长比(0.600/0.850=0.706)
查表得: 0.062
mx: 固端弯矩系数, 按短边与长边的边长比(0.600/0.850=0.706)
查表得: 0.099
my: 固端弯矩系数, 按短边与长边的边长比(0.600/0.850=0.706)
查表得: 0.077
Wk: 风荷载标准值: 1.144kN/m2
垂直于平面的分布水平地震作用:
qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.040×55.000/1000
=0.011kN/m2
荷载设计值为：
q=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk
=1.609kN/m2
θ=(Wk+0.5×qEAk)×L4×109/Et4
=8.31
η: 折减系数按θ=8.31
查表得:0.97
板所受最大弯矩应力值为:
σ=6×m1×q×L2×103×η/t2
=13.038N/mm2
13.038N/mm2≤70.000N/mm2 强度可以满足要求
板挠度校核:
校核依据: ｆ/L≤1/100
f1: 挠度系数, 按短边与长边的边长比(0.600/0.850=0.706)
查表得: 0.004
L: 短边边长: 0.600m
t: 板厚度: 4.0mm
E: 弹性模量: 70000.000N/mm2
v: 泊松比: 0.250
D: 板弯曲刚度:
D=E×t3/12/(1-v2)/100000
=3.982
板挠度:
U=104×f1×Wk×L4×η/D
=1.329mm
板挠度与边长比值:
Du=U/L/1000
=0.002
0.002≤1/100 板挠度可以满足要求

三、固定片（压板）计算:
Wfg_x: 计算单元总宽为1200.0mm
Hfg_y: 计算单元总高为1700.0mm
Hyb1: 压板上部分高为350.0mm
Hyb2: 压板下部分高为350.0mm
Wyb: 压板长为20.0mm
Hyb: 压板宽为35.0mm
Byb: 压板厚为6.0mm
Dyb: 压板孔直径为5.0mm
Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值为1.144(kN/m2)
qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用为0.011(kN/m2)(不包括立柱与横梁传来的地震作用)
A: 每个压板承受作用面积(m2)
A=(Wfg_x/1000/2)×(Hyb1+Hyb2)/1000/2
=(1.2000/2)×(0.3500+0.3500)/2
=0.2100 (m2)

Pwk: 每个压板承受风荷载标准值(KN)
Pwk=Wk×A=1.144×0.2100=0.240(KN)
Pw: 每个压板承受风荷载设计值(KN)
Pw=1.4×Pwk=1.4×0.240=0.336(KN)
Mw: 每个压板承受风荷载产生的最大弯矩(KN.m)
Mw=1.5×Pw×(Wyb/2)=1.5×0.336×(0.0200/2)=0.005 (KN.m)
Pek: 每个压板承受地震作用标准值(KN)
Pek=qEAK×A=0.011×0.2100=0.002(KN)
Pe 每个压板承受地震作用设计值(KN)
Pe=1.3×Pek=1.3×0.002=0.003(KN)
Me: 每个压板承受地震作用产生的最大弯矩(KN.m)
Me=1.5×Pe×(Wyb/2)=1.5×0.003×(0.0200/2)=0.000 (KN.m)
采用Sw+0.5Se组合
M: 每个压板承受的最大弯矩(KN.m)
M=Mw+0.5×Me=0.005+0.5×0.000=0.005(KN.m)
W: 压板截面抵抗矩(mm3)
W=((Hyh-Dyb)×Byb2)/6
=((35.0-5.0)×6.02)/6
=180.0 (mm3)
I: 压板截面惯性矩(mm4)
I=((Hyh-Dyb)×Byb3)/12
=((35.0-5.0)×6.03)/12
=540.0 (mm4)
σ=106×M/W=106×0.005/180.0=28.2 (N/mm2)
σ=28.2(N/mm2) ≤ 84.2(N/mm2)强度满足要求
U: 压板变形(mm)
U=1.5×1000×2×(Pwk+0.5×Pek)×Wyb3/(48×E×I)
=1.5×1000×(0.240+0.5×0.002)×20.03/(24×0.7×105×540.0)
=0.002mm
Du: 压板相对变形(mm)
Du=U/L=U/(Wyb/2)=0.002/10.0=0.0002
Du=0.0002≤1/180 符合要求
Nvbh: 压板螺栓(受拉)承载能力计算(N):
D: 压板螺栓有效直径为4.250(mm)
Nvbh=(π×D2×170)/4=(3.1416×4.2502×170)/4
=2411.7 (N)
Nvbh=2411.7≥2×(Pw+0.5×Pe)=675.7(N)满足要求
四、幕墙立柱计算:
幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：

1. 荷载计算:
(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算
qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m)
W: 风荷载设计值: 1.524kN/m2
B: 幕墙分格宽: 1.200m
qw=W×B
=1.524×1.200

=1.830 kN/m
(2)地震荷载计算
qEA: 地震作用设计值(KN/m2):
GAk: 幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 240N/m2
垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
qEAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAk
=5×0.040×240.000/1000
=0.048 kN/m2
γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.048
=0.062 kN/m2
qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)
qE=qEA×B
=0.062×1.200
=0.075 kN/m
(3)立柱弯矩:
Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)
qw: 风荷载均布线荷载设计值: 1.830(kN/m)
Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.200m
Mw=qw×Hsjcg2/8
=1.830×3.2002/8
=2.342 kN·m
ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):
ME=qE×Hsjcg2/8
=0.075×3.2002/8
=0.096kN·m
M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)
采用SW+0.5SE组合
M=Mw+0.5×ME
=2.342+0.5×0.096
=2.390kN·m
2. 选用立柱型材的截面特性:
立柱型材号: XC1\10050
选用的立柱材料牌号:Q235 d<=16
型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2
型材弹性模量: E=2.10×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=111.980cm4
Y轴惯性矩: Iy=37.456cm4
立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn=22.396cm3
立柱型材净截面积: An=8.641cm2
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm
立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: Ss=14.350cm3
塑性发展系数: γ=1.05
3. 幕墙立柱的强度计算:
校核依据: N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=215.0N/mm2(拉弯构件)
B: 幕墙分格宽: 1.200m
GAk: 幕墙自重: 240N/m2
幕墙自重线荷载:
Gk=240×B/1000
=240×1.200/1000
=0.288kN/m
Nk: 立柱受力:
Nk=Gk×L
=0.288×3.200
=0.922kN
N: 立柱受力设计值:

rG: 结构自重分项系数: 1.2
N=1.2×Nk
=1.2×0.922
=1.106kN
σ: 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)
N: 立柱受力设计值: 1.106kN
An: 立柱型材净截面面积: 8.641cm2
M: 立柱弯矩: 2.390kN·m
Wn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 22.396cm3
γ: 塑性发展系数: 1.05
σ=N×10/An+M×103/(1.05×Wn)
=1.106×10/8.641+2.390×103/(1.05×22.396)
=102.901N/mm2
102.901N/mm2 < ｆa=215.0N/mm2
立柱强度可以满足
4. 幕墙立柱的刚度计算:
校核依据: df≤L/250
df: 立柱最大挠度
Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值:
L: 立柱计算跨度: 3.200m
df=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=7.587mm
Du=U/(L×1000)
=7.587/(3.200×1000)
=1/421
1/421 < 1/250 且 U<=20(跨距大于4500mm时此值为30)
挠度可以满足要求！
5. 立柱抗剪计算:
校核依据: τmax≤[τ]=125.0N/mm2
(1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN)
Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
=1.089×3.200×1.200/2
=2.091kN
(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN)
Qw=1.4×Qwk
=1.4×2.091
=2.927kN
(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN)
QEk=qEAk×Hsjcg×B/2
=0.048×3.200×1.200/2
=0.092kN
(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN)
QE=1.3×QEk
=1.3×0.092
=0.120kN
(5)Q: 立柱所受剪力:
采用Qw+0.5QE组合
Q=Qw+0.5×QE
=2.927+0.5×0.120
=2.987kN
(6)立柱剪应力:
τ: 立柱剪应力:
Ss: 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: 14.350cm3
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm
Ix: 立柱型材截面惯性矩: 111.980cm4
τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)
=2.987×14.350×100/(111.980×6.000)
=6.380N/mm2
τ=6.380N/mm2 < 125.0N/mm2

立柱抗剪强度可以满足

五、立柱与主结构连接
Lct2: 连接处热轧钢角码壁厚: 8.0mm
Jy: 连接处热轧钢角码承压强度: 305.0N/mm2
D2: 连接螺栓公称直径: 12.0mm
D0: 连接螺栓有效直径: 10.4mm
选择的立柱与主体结构连接螺栓为:不锈钢螺栓 A1,A2组 50级
L_L:连接螺栓抗拉强度:230N/mm2
L_J:连接螺栓抗剪强度:175N/mm2
采用SG+SW+0.5SE组合
N1wk: 连接处风荷载总值(N):
N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
=1.089×1.200×3.200×1000
=4181.8N
连接处风荷载设计值(N) :
N1w=1.4×N1wk
=1.4×4181.8
=5854.5N
N1Ek: 连接处地震作用(N):
N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000
=0.048×1.200×3.200×1000
=184.3N
N1E: 连接处地震作用设计值(N):
N1E=1.3×N1Ek
=1.3×184.3
=239.6N
N1: 连接处水平总力(N):
N1=N1w+0.5×N1E
=5854.5+0.5×239.6
=5974.3N
N2: 连接处自重总值设计值(N):
N2k=240×B×Hsjcg
=240×1.200×3.200
=921.6N