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本文格式为Word版，下载可任意编辑6幕墙计算与支撑钢结构设计 培训教材 幕墙计算及幕墙支撑钢布局的设计 第六章 幕墙计算及幕墙后支撑钢布局的设计 第一节、幕墙计算 一、荷载作用 1、幕墙所承受荷载的分类 幕墙所承受的荷载随时间的变异分类可分为以下三类： 永久荷载，例如布局的自重、静水压力、预应力等 可变荷载，例如风荷载、屋面活荷载、雪荷载等、施工及检修荷载 偶然荷载，地震作用、爆炸力、撞击力等 2、风荷载标准值的计算： ?K??gz??S??z??0 式中： ?K—风荷载标准值（N/mm2）； ?gz—阵风系数 ?S—风荷载体形系数 ?z—风压高度变化系数 ?0—根本风压 根本风压?0是根据全国各气象台历年来的最大风速记录，按根本风压的标准要求，将不同风仪高度和时次时距的年最大风速，统一换算为离地10m高，自记10min平均年最大风速（m/s）然后根据贝努利公式?0?12?v确定根本风压在《建筑2布局荷载模范》附录D中给出了全国各个地区的经过换算的根本风压。

在幕墙布局的设计中假设无特殊要求，根本风压取50年一遇 风压高度变化系数?z主要考虑的是风压随着建筑物高度变化的变化其主要抉择两个因素，一个是建筑物的高度；另外一个就是地面粗糙度类别，目前《建筑布局荷载模范》考虑了四类地面类别： —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、丘陵以及房屋对比稀疏的乡镇和城市郊区； —C类指有密集建筑群的城市市区； 培训教材 幕墙计算及幕墙支撑钢布局的设计 —D类指有密集建筑群而且房屋较高的城市市区； 风荷载体形系数?S是指风作用在建筑物外观上所引起的实际压力或吸力与来 流风的速度压的比值对于墙面幕墙的体形系数，正压按照《建筑布局荷载模范》表7.3.1取；而负压，对墙面取-1.2，墙角取-2.0墙角边指房屋宽度的0.1或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于1.5m 阵风系数?gz是考虑由于风的脉动引起局部风压瞬时增大，同样与高度及地面粗糙度类别有关它识别于高层建筑的风振系数 对于外观外形繁杂的幕墙布局或者有风洞测验资料的工程，理应按照测验资料举行计算。

3、地震作用： 幕墙的地震计算主要方法为简化的等效静力方法，这种方法等同于《建筑布局抗震设计模范》中的底部剪力法但是对于某些特殊的幕墙，如单索幕墙等仅仅用等效的静力方法缺乏以切实分析幕墙在地震作用下的效应，考虑布局动力特性需要采用时程分析方法既瞬态分析弹性时程分析的根本方程如下： ?..??.??..??m??u???C??u???k??u????m??ug? ??????对于动力分析方法这里不做讲解 垂直于幕墙外观的水平地震作用按照下式计算： qEK??E??max?GKA 式中： qEK—垂直于幕墙外观的水平地震作用标准值）； ?E—动力放大系数，取5； ?ma—水平地震影响系数最大值，对于抗震设防烈度为6度的地区取x0.04，7度的地区取0.08（0.12），8度的地区取0.16（0.24）括号中的数值是用于根本地震加速度为0.15和0.3g 的地区 GK—幕墙面板的重量； 平行于幕墙外观的集中水平地震作用标准值按照下式计算： 培训教材 幕墙计算及幕墙支撑钢布局的设计 PEK??E??max?GK 这里主要是计算立柱（竖框）的抗震才能。

二、荷载作用效应组合 建筑布局设计应根据使用过程中在布局上可能同时展现的荷载，按承载才能极限状态和正常使用极限状态分别举行荷载（效应）组合，并应根据以下设计表达式举行设计： ?OS?R 式中： ?O—布局重要性系数； S—荷载效应组合的设计值，对于幕墙布局如无特殊要求一般取1； R —布局构件抗力的设计值，应按照各有关建筑布局设计模范的 规定确定 1、幕墙布局在构件承载力极限状态时荷载作用效应组合： CASE1、无地震作用效应组合 S??G?SGK??W??W?SWK CASE2、有地震作用效应组合 S??G?SGK??W??W?SWK??E??E?SEK 上两式中： 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； ?G—永久荷载分项系数； ?W—风荷载分项系数； ?E—地震作用分项系数； ?W—风荷载的组合值系数； ?E—地震作用的组合值系数； 培训教材 幕墙计算及幕墙支撑钢布局的设计 2、幕墙在正常使用状态的荷载作用效应组合主要为如下两种组合： 幕墙构件在正常使用状态下，其构件的变形验算时，一般不考虑作用效应的 组合。

因地震的作用效应相对风荷载作用效应较小，一般不单独举行地震作用下变形验算在风荷载或永久荷载作用下幕墙的挠度应符合要求，而且在计算时，作用分项系数取1.0 三、材料的力学性能 幕墙布局在计算时我们主要需要了解的是幕墙布局常用几种材料的力学性能以下就各种材料的力学性能做细致的阐述： 1、玻璃 玻璃是典型的脆性材料，其破坏的特征是：几乎全体的玻璃都是由于拉应力产生的外观裂缝而破碎，一向到破坏为止玻璃的应力应变都呈线性关系 玻璃种类 普遍玻璃 玻璃厚度t 大面强度（mm） 5 5-12 浮法玻璃 15-19 ≥20 5-12 钢化玻璃 15-19 ≥20 (N/mm2) 28 28 24 20 84 72 59 侧面强度(N/mm2) 19. 5 19.5 17.0 14.0 58.8 50.4 41.3 0.72e5 0.2 弹性模量E 泊松比 (N/mm2) ν 其中大面强度顾名思义是指玻璃大面上的强度，一般玻璃在荷载作用下都是按照这个强度来校核玻璃的强度但是由于玻璃的侧面由于经过切割、打磨加工而产生应力集中，强度有所降低，因此模范上有给出了侧面强度，一般侧面强度强度取大面强度的70%。

在验算玻璃的局部强度、连接强度以及玻璃肋的承载力时会采用玻璃侧面强度设计值 2、单层铝合金板 单层铝合金板俗称铝单板主要力学性能如下： 培训教材 幕墙计算及幕墙支撑钢布局的设计 牌号 试样状态 T42 厚度(mm) 0.5-2.9 抗拉强度(N/mm2) 129. 5 抗剪强度(N/mm2) 75.1 79.2 99.5 107.6 158.4 166.5 158.4 166.5 0.70e5 0.33 弹性模量E 泊松比 (N/mm2) ν 2A11 >2.9-10 136.5 0.5-2.9 171. 5 2A12 T42 >2.9-10 185.5 0.5-2.9 273. 0 7A04 T62 >2.9-10 287.0 0.5-2.9 273. 0 7A09 T62 >2.9-10 287.0 3、铝塑复合板 俗称铝塑板，由两边的铝合金板与中间聚乙烯层复合而成主要力学性能如下： 厚度(mm) 4 6 抗拉强度(N/mm2) 70 厂家供给 抗剪强度(N/mm2) 20 厂家供给 弹性模量E (N/mm2) 0.2e5 0.3e5 泊松比 ν 0.25 0.25 4、花岗岩石板 花岗岩石板的抗弯强度设计值，应依据其弯曲强度测验的弯曲强度平均值Fgm抉择，抗弯强度设计值、抗剪强度设计值应按以下公式计算： Fg1=Fgm/2.15—抗弯强度设计值 Fg2=Fgm/4.30—抗剪强度设计值 当弯曲强度测验中任一试件弯曲强度测验值低于8Mpa时，该批的花岗岩石板不得用于幕墙。

花岗岩石板的弹性模量为0.8e5(N/mm2)，泊松比为0.125 5、铝合金 状态 T4 厚度(mm) 抗拉 2牌号 抗剪 2局部承压弹性模量E 2泊松比 ν 0.33 (N/mm) (N/mm) (N/mm) 49.6 133 (N/mm) 0.70e5 26061 不区分 85.5 培训教材 幕墙计算及幕墙支撑钢布局的设计 T6 6063 T5 T6 T5 6063A T6 四、面板的计算 1、力学模型 ≤10 >10 ≤10 >10 190.5 85.5 140 124.4 116.6 147.7 140.0 110.5 49.6 81.2 72.2 67.6 85.7 81.2 199 120 161 150 141 172 163 面材的计算就是力学中板的计算，力学模型可以根据板的支撑方式来区分幕墙面材常用下几种力学模型： 四边支撑简支板、三边支撑简支板、对边支撑简支板、四点支撑简支板、三点支撑简支板、六点支撑简支板 其中： 框支承幕墙——四边支承简支板 点式幕墙——四点、三点、六点支承简支板 全玻璃幕墙（橱窗）——对边支承简支板 在某些面材长宽比大于2时的四边支承简支板也可以简化成对边支承简支板来举行计算。

2、计算的方法 面材的计算可以根据简化的力学模型分别采用解析法和有限单元法来举行计算对于支承形式和外形规矩的矩形板可以采用解析方法来举行计算，而对于支承形式和外形繁杂的板可以采用有限单元法来举行计算解析法即采用经典解析公式来举行计算 以下是四边支承力学模型的弹性小挠度解析公式 四边支承简支板： 板的应力：??6?m???a2t2 培训教材 幕墙计算及幕墙支撑钢布局的设计 板的最大挠度：u?上式中： ????a4D am—弯矩系数，由玻璃的短边与长边的比值，按照《玻璃幕墙工程技术 b模范》表6.1.2-1选取； ?—挠度系数，由玻璃的短边与长边之比 技术模范》表6.1.3选取； D—玻璃的刚度（N.mm） a的比值，按照《玻璃幕墙工程bE?t3 D? 212?(1??) 但是对于在荷载作用下变形对比大的面材，譬如玻璃、铝单板、铝塑板要考虑大变形几何非线性的影响当变形较大时玻璃抗争变形不只是由板的弯曲刚度来抗争，还要考虑在变形后板的拉伸刚度也对抗争变形起到很大的付出。

如下图所示，在板发生变形后在两侧产生平衡力p，大变形计算中就是考虑了平衡力p的影响 因此在幕墙的计算中，对于玻璃、铝单板、铝塑板等面材的计算中，都考虑了大变形几何非线性的影响上面弹性小挠度解析公式在考虑大挠度的影响后变成： 板的应力：??6?m???a2t2?? ?? 板的最大挠度：u?????a4D式中?为考虑了大变形后的折减系数概括取值可以参见《玻璃幕墙工程技 。