幕墙力学计算原理和方法建筑设计及方案_建筑-建筑设计.pdf

幕墙力学计算原理和方法 第一章 荷载和作用 荷载分类：1 永久荷载：自重、预应力等。其值不随时间变化。2 可变荷载：风荷载、雪荷载、温度应力等。其值随时间变化。3 偶然荷载：如地震、龙卷风等。在设计基准期内不一定出现，而一旦妯现，其量值很大且持续 时间较短。二、风荷载计算：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;2.风荷载计算公式：VW=3 gzX卩zX卩sx W0 其中:Wk-作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m 2)3 gz-瞬时风压的阵风系数，按建筑结构荷载规范 GB50009-2001 取定 根据不同场地类型,按以下公式计算：3 gz=K(1+2 卩f)其中 K 为地区粗糙度调整系数，卩f为脉动系数 A 类场地：3 gz=0.92*(1+2 卩f)其中：卩 f=0.387*(Z/10)A(-0.12)B 类场地：3 gz=0.89*(1+2 卩f)其中：卩 f=0.5(Z/10)A(-0.16)C 类场地：3 gz=0.85*(1+2 卩f)其中：卩 f=0.734(Z/10)A(-0.22)D 类场地：3 gz=0.80*(1+2 卩f)其中：卩 f=1.2248(Z/10)A(-0.3)卩z-风压高度变化系数，按建筑结构荷载规范 GB50009-2001 取定,根据不同场地类型,按以下公式计算：A 类场地：0.24 卩 z=1.379 X(Z/10).B 类场地：卩 z=(Z/i0)0.32 C 类场地：卩 z=0.616 X 忆/10)人0.44 D 类场地：卩 z=0.318 X(Z/10)A0.60 卩s-风荷载体型系数，按建筑结构荷载规范 GB50009-2001 墙角处取为：1.8 墙面处取为：1.0 封闭建筑物还需考虑内表面+0.2 或-0.2 Wo-基本风压，按全国基本风压图取值。（基本风压系以当地比较空旷地面上离地 10m 高，统计所得的 50 年一遇 10min 平均最大风 速 vo（m/s）为标准按伯努利方程推导确定的风压值：W0=p/2 vo）三、地震作用计算 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用标准值可按下式计算：qEk=3 E a maxGk/A 式中 qEk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（kN/m2）;3 E：动力放大系数，可取 5.0;a max：水平地震影响系数最大值，应按下表采用；Gk:幕墙构件（包括玻璃面板和铝框）的重力荷载标准值（kN）;2 A:玻璃幕墙平面面积（m）；抗震设防烈度 6 度 7 度 8 度 a max 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其本地震加速度为.15g 和 0.30 的地区。四幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：1 无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：Y Sw R 2 有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：SEW R/Y RE 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；Y 0：结构构件重要性系数，应取不小于 1.0；Y RE：结构构件承载力抗震调整系数，应取 1.0。3 挠度应符合下式要求：df W df,lim 式中 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;荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标df,lim:构件挠度限值。荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标五、荷载效应组合:（一）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 无地震作用效应组合时，应按下式进行：S=Y GSGK+2 w Y w Swk（541-1）2 有地震作用效应组合时，应按下式进行：S=y GSGk+2 wy w Swk+2 Ey E SEk（5.4.1-2）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；丫 G：永久荷载分项系数；丫 w:风荷载分项系数；丫 E：地震作用分项系数；2 w：风荷载的组合值系数；2 E：地震作用的组合值系数；（二）进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数应按下列规定取值:1 一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数 丫 G、丫 W、丫 E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，其分项系数丫 G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有利时，其分项系数 丫 G的取值不应大于 1.0o（三）可变作用的组合值系数应按下列规定采用:1 一般情况下，风荷载的组合值系数 2 w应取 1.0,地震作用的组合值系数 2 E应取 0.5；2 对水平倒挂玻璃及其框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数 2 w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）o（四）幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数 丫 W和永久荷载分项系数 丫 G均应取 1.0，且可不 考虑作用效应的组合。（五）按以上原理,水平荷载组合后的公式 水平荷载标准值:q k=Wk+0.5q EAk 水平荷载设计值：q=1.4W k+0.5 X 1.3q EAk（六）计算时组合方法:荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标1 各荷载分别计算出应力后，对各种应力进行组合。荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标2 将同方向的荷载先进行组合后进行应力计算，最后将不同方向荷载的应力再相加 六、材料的力学性能 1 幕墙材料的弹性模量 材料的弹性模量 E(N/mm2)材料 E 材料 E 玻 璃 0.72 X 105 不锈钢绞线 5 5 1.20 X 10 1.50 X 10 铝合金型材和单层铝板 0.70 X 105 高强钢绞线 1.95 X 105 钢，不锈钢 2.06 X 105 钢丝绳 5 5 0.80 X 10 1.00 X 10 消除应力的高强钢丝 2.05 X 105 花岗石板 0.8 X 105 蜂窝铝板 10mm 5 0.35 X 10 铝塑复合板 4mm 5 0.2 X 10 15mm 0.27 X 105 6mm 0.3 X 105 20mm 0.21 X 105 2 幕墙材料的泊松比 材料的泊松比 V 材料 V 材料 V 玻 璃 0.20 钢，不锈钢 0.30 铝合金型材和单层铝板 0.33 高强钢丝、钢绞线 0.30 铝塑复合板和蜂窝铝板 0.25 花岗岩 0.125 3.玻璃的强度设计值 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 512 28.0 19.5 1519 24.0 17.0 20 20.0 14.0 钢化玻璃 512 84.0 58.8 1519 72.0 50.4 20 59.0 41.3 荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标注：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值达不到浮动玻璃强度标准值的 3 倍时，表中数值应根据实测结果予以调整；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动玻璃强度 标准值的 2 倍时，表中数值应根据实测结果予以调整；4 侧面指玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。玻璃的总安全系数 K 取为 2.5。所以材料强度系数 K2=K/K 仁 2.5/1.4=1.785。说明：(1)材料的总安全系数 K=K1*K2,式中：Ki为起主要控制作用的风荷载分项系数采用 1.4，K2为材料强度系数 K2=K/K1O(2)材料强度值计算公式：fa=fak/K2，fak为材料屈服强度。)4.铝合金型材的强度设计值 铝合金型材的强度设计值 fa(N/mm2)合金牌号 状态 壁厚(mm)强度设计值 抗拉、抗压强度 抗剪强度 局部承压 6061 T4 所有 85.5 49.6 133.0 T6 所有 190.5 110.5 199.0 6063 T5 所有 85.5 49.6 120.0 T6 所有 140.0 81.2 161.0 6063A T5 10 116.6 67.6 141.5 T6 10 140.0 81.2 163.0 铝合金型材的总安全系数 K 取为 1.8。所以材料强度系数 K2=K/K1=1.8/1.4=1.286 5 钢材的强度设计值 钢材的强度设计值 fa(N/mm2)钢材牌号 厚度或直径 d(mm)抗拉、抗压、抗弯强度 抗剪强度 端面承压 Q235 dw 16 215 125 325 16v d 40 205 120 40v d 60 200 115 Q345 d 16 310 180 400 16v d 35 295 170 35v d 2.910.0 136.5 79.2 2A12 T42 0.52.9 171.5 99.5 2.910.0 185.5 107.6 7A04 T62 0.52.9 273.0 158.4 2.910.0 287.0 166.5 7A09 T62 0.52.9 273.0 158.4 2.910.0 287.0 166.5 铝板的总安全系数 K 取为 2.0。所以材料强度系数 K2=K/K1=2.0/1.4=1.428。9 铝塑复合板的强度设计值 铝塑复合板的强度设计值（Mpa）板厚 t(mm)抗拉强度 fta2 抗剪强度 fVa2 4 70 20 10.蜂窝铝板的强度设计值 蜂窝铝板的强度设计值（Mpa）板厚 t(mm)抗拉强度 fta3 抗剪强度 fVa3 20 10.5 1.4 11 花岗石板的抗弯强度设计值，应依据其弯曲强度试验的弯曲强度平均植 fgm决定，抗弯强度设 计值、抗剪强度设计值应按下列公式计算：（一般石材的总安全系数取 3.0,而幕墙石材的总安全系 数取 3.5）fg1=fgm/2.15 fg2=fgm/4.30 荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标式中 fgi:花岗石板抗弯强度设计值(Mpa);fg2：花岗石板抗剪强度设计值(Mpa);fgm：花岗石板弯曲强度平均值(Mpa)。弯曲强度试验中任一试件的弯曲强度试验值低于 8Mpa 时，该批花岗石板不得用于幕墙。第二章幕墙面板计算 一、幕墙镶板设计原理：公式(T w=(6mw ka2)/t2 公式原理：q=W kb,M=qa/8=Wkb a/8 i-M=mqa=mW kb a,w=bt/6,2 2 2 2 d=M/w=(mW kb a)/(bt/6)=(6mw ka)/t 采用建筑结构静力计算手册第四章，根据弹性薄板小挠度理论推导出来的，它假定面板只 产生弯曲变形和弯曲应力，而面内薄膜应力则忽略不计，弹性小挠度变形理论的范围是：挠度 df 不 大于板厚度 t。当板挠度 df 大于板厚度 t,按上式计算的应力比实际的大，而且随着挠度与板厚之比加大，计 算的应力和挠度偏大较多。因此，对按小挠度变形理论计算的结果乘以一个折减系数 n，使计算结 果与实际相符，不仅节省了材料，而且还有一定的安全余地。、四边简支板：(板四边有支座反力，无支座弯矩 1 应用范围：框支承玻璃幕墙的玻璃、铝板幕墙中未加肋铝板、石材幕墙四边通槽安装方法 2 强度计算公式：最大应力标准值可按考虑几何非线性的有限元方法计算，也可按下列公式计算：2 2 d wk=(6mw ka)n/t 2 2 d Ek=(6mqEka)n/t 4 4、4 4 0=w ka/E t 或 0=(wk+0.5qEk)a/E t 式中 0:参数；荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标d wk、d Ek:分别为风荷载、地震作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2);Wk、qEk:分别为垂直于玻璃幕墙平面的风荷载、地震作用标准值（N/mm2）;a：矩形玻璃板材短边边长（mm）；t：玻璃的厚度（mm）；2 E:玻璃的弹性模量（N/mm）；m：弯矩系数，可由玻璃板短边与长边边长之比 a/b 按不同材料（不同泊松比）查表采用；n:折减系数，可由参数 0查表采用。3 挠度计算公式 面板风荷载作用下的跨中挠度，应符合下列规定：（1）面板的刚度 D 可按下式计算：3 2 D=E t/12（1-v）（6.1.3-1）式中 D:面板的刚度（Nmm）;t:面板的厚度（mm）;v:面板的泊松比。（2）玻璃跨中挠度可按考虑几何非线性的有限元方法计算，也可按下式计算：4 df=（wka）n/D 式中 df:在风荷载标准值作用下挠度最大值（mm）;Wk：垂直于玻璃幕墙平面的风荷载标准值（N/mm 2）;1:挠度系数，可由玻璃板短边与长边边长之比 a/b 按不同材料（不同泊松比）查表采用；n:折减系数，可由参数 0查表采用。（3）在风荷载标准值作用下，四边支承玻璃的挠度限值 df,lim宜按其短边边长的 1/60 采用 三、对边简支板计算：（常用于全玻幕墙面板计算）弯矩计算公式：M=ql2/8 挠度计算公式：df=5 ql2/384EI 所以对边简支板的弯矩和挠度系数分别为 0.125 和 0.013。四、四角支承板计算：（四角支承，四边自由）荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标1 应用范围：点支式玻璃幕墙的玻璃、石材幕墙钢销和短槽安装方法。2.强度和挠度计算公式：2 2 er wk=（6mwkb）n/t 2 2 e Ek=（6mqEkb）n/t 4 df=（3 wkb）n/D 4 4,4 4 0=Wkb/Et 或 B=（Wk+0.5qEk）b/Et 式中 0:参数；e wk、e Ek:分别为风荷载、地震作用下玻璃截面的最大应力标准值（N/mm2）;df:在风荷载标准值作用下挠度最大值（mm）;wk、qEk:分别为垂直于幕墙平面的风荷载、地震作用标准值（N/mm 2）;b:支承点间面板长边边长（mm）;t:面板的厚度（mm）;E:面板的弹性模量（N/mm2）；m:弯矩系数，可由支承点间面板短边与长边边长之比 a/b 按不同材料（不同泊松比）查表 采用；3:挠度系数，可由支承点间玻璃板短边与长边边长之比 a/b 按不同材料（不同泊松比）查 表采用；n:折减系数，可由参数 0查表采用；D:面板的刚度，D=E t3/12（1-v 2）;3石材幕墙钢销式和短槽式安装方法的计算边长 ao、bo取值方法：（1）当为两侧连接时（图 a）,支承边的计算边长可取为钢销的距离，非支承边的计算长度取 为边长。（2）当四侧连接时（图 b）,可取为边长减去钢销至板边的距离。荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标I-I I -I=1 钢销连接石板的计算边长 ao、bo（a）两侧连接；（b）四侧连接;五、固定简支板计算（。固定边有支座弯矩，如加肋铝板计算）|-1 I I -i 1111111111 11111 111111-追圖定三边筒支 对边旨定对辿俺支 有两种方式：一边固定三边简支、对边简支对边固定 强度和挠度公式同上，弯矩系数和挠度系数取固定和简支边界条件查取。第三章 立柱计算 一、一般规定 1 立柱截面的主要受力部分的厚度，应符合下列规定：铝型材截面开口部位的厚度不应小于 3.0mm，闭口部位的厚度不应小于 2.5mm;型材孔 壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时，其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径；（2）钢型材截面主要受力部分的厚度不应小于 3.0mm。（3）对偏心受压立柱，其截面宽厚比应符合下列规定。截面自由挑出部分（图 a）和双侧加劲部位（图 b）的宽厚比 b/t 应符合下列要求；荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标型材截面宽厚比 b/t 限值 铝型材 钢型材 截面部位 6063-T5 6063A-T5 6063-T6 6061-T6 Q235 Q345 6061-T4 6063A-T6 自由挑出 17 15 13 12 15 12 双侧加劲 50 45 40 35 40 33 截面的部位示意 2 立柱可采用铝合金型材或钢型材。铝合金型材的表在处理应符合本规范第 322 条的要求；钢型 材宜采用高耐候钢，碳素钢型材应采用热浸锌或采取其他有效防腐措施。处于腐蚀严重环境下的钢 型材，应预留腐蚀厚度。3 上、下立柱之间应留有不小于 15mm 的缝隙，闭口型材可采用长度不小于 250mm 的芯柱连接，芯柱与立柱应紧密配合。芯柱与上柱或下柱之间应采用机械连接方法加以固定。开口型材上柱与下 柱之间可采用等强型材机械连接。4 在楼层内单独布置立柱时，其上、下端均宜与主体结构铰接，宜采用上端悬挂方式；当柱支承 点可能产生较大位移时，应采用与位移相适应的支承装置。5 应根据立柱的实际支承条件，分别按单跨梁、双跨梁或多跨铰接梁计算由风荷载或地震作用产 生的弯矩，并按其支承条件计算轴向力。二、立柱验算公式：1 承受轴向拉力和弯矩作用的立柱 N/An+M/丫 WnW f 式中 N:立柱轴力设计值（N）;M:立柱弯矩设计值（N.mm）;An：立柱的净截面面积（mm2）Wn：在弯矩作用方向的净截面弹性抵抗矩（mm3）;丫：截面塑性发展系数，可取 1.05;f:型材抗弯强度设计值 fa 或 fs（N/mm2）。荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标2 承受轴压力和弯矩作用的立柱，其在弯矩作用方向的稳定性应符合下式要求:荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标N/($A)+M/Y W(1-0.8N/N E)f 2 2 NE=n EA/(.1.1 入)式中 N:立柱轴力设计值(N);NE：临界轴压力(N);M:立柱弯矩设计值（N.mm）;0:弯矩作用平面内的轴心受压的稳定系数，可按表 6.3.8 采用;A:立柱的截面面积（mm）W：在弯矩作用方向上较大受压边的截面弹性抵抗矩（mm3）;丫：截面塑性发展系数，可取 1.05;f:型材抗弯强度设计值 fa 或 fs（N/mm2）。表 6.3.8 轴心受压柱稳定系数 e 长细比 入 钢型材 铝合金型材 Q235 钢 Q345 钢 6063-T5 6061-T4 6063-T6 6063A-T5 6063A-T6 6061-T6 20 0.97 0.96 0.98 0.96 0.92 40 0.90 0.88 0.88 0.84 0.80 60 0.81 0.73 0.81 0.75 0.71 80 0.69 0.58 0.70 0.58 0.48 90 0.62 0.50 0.63 0.48 0.40 100 0.56 0.43 0.56 0.38 0.32 110 0.49 0.37 0.49 0.34 0.26 120 0.44 0.32 0.41 0.30 0.22 130 0.39 0.28 0.33 0.26 0.19 140 0.35 0.25 0.29 0.22 0.16 150 0.31 0.21 0.24 0.19 0.14 3 在风荷载标准作用下，立柱挠度限值 df,lim宜按下列规定采用:铝合金型材：df,lim=1/180 钢型材：df,iim=1/250 三、幕墙立柱计算常用力学模型（一）、受均布荷载的简支梁 入：长细比；承受轴压力和弯矩作用的立柱，其长细比 入不宜大于 150。(6.3.10-1)荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标 1.a.支座反力：RA=RB=qL/2 2 b.最大弯矩：Mmax=qL/8 c.最大挠度：U=5qL 4/（384EI）其中：R 表示支点距 2.在幕墙结构中，受均布荷载的简支梁力学模型可能应用于单跨中的起始位置的立柱力学计算。（二）、只受均布荷载的带悬臂的梁:1 1 1 1 M i 1 1 1I:L Li1 Li(/呂勒,1 0.207 时，第二跨支座弯矩为立柱最大弯矩值；c.当入取值入=0.207 时，第一跨跨中弯矩与第二跨支座弯矩相等，为立柱最经济弯矩计 算值：M=qLn2/11.655。健议取此值）2.当首跨与其它各跨跨距不相等，即 Li*L 时，除第一跨的弯矩需单独验算外：1/2 一 _ a.当 Pq Ln/（2 X 2）时，入最佳取值为 入=q L n/（3q Ln+8P），此时第二跨支座弯矩（MA2）与四跨以后的跨中最大弯矩（M（i）相等，为立柱最大弯矩计算值；b.当 PV q Ln/（2 X 21/2）时:.当入取值为入1=q L n/（3q L n+8P）时，此时 MA2=M，但立柱最大弯矩计算值为四跨 以后的支座弯矩（MAJ；.当入取值为入2=0.1716 时，此时 M（i）=MAi，但立柱最大弯矩计算值为第二跨跨中最 大弯矩（M（2）；.当入取值为入=入2+（入1-入2）/2.5（经验公式）时，第二跨跨中最大弯矩（M）约等于四跨 以后的支座弯矩（MAJ,为立柱最经济弯矩计算值。（建议取此值）3 立柱最好按第一跨与其它各跨跨长不相等（即 L1*L）的计算方法设计，通过选取合理的 入值使立 柱弯矩计算值最小，但第一跨弯矩值要单独验算。一般建筑层高为 3m 以上，要实现最经济合理的立柱受力结构，图一所示的安装节点套芯将设 计得比较长（a 一般为 400mm 800mm），可将图一的结构改为图三的结构形式。(六)、受均布荷载一次超静定双跨连续梁 荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标在幕墙设计中，对于楼房跨度较高的幕墙，一定采用增设一个辅助支撑的方法改善立柱受力 现状，这种结构的力学模型可按一次超静定梁模型计算。q|=山 1 I”1.a.支座反力：(1)A(i)点 RA(i)=1/D(i)x qD(i)/2+M D(i)(2)B(i)点 RB(i)=1/B(i)x qB2(i)/2+M D(i)式中 MD(D为 D(i)的弯矩见下述一节。b.弯矩计算(1)D(i)点：M D(i)=qB3(i)+D 3(i)/8B(i)+D(i)(2)D(i)B(i)段中弯矩：M(i)=R B(i)x-qx2/2 2 其最大弯矩 M(i)=R B(i)/(2q)C.挠度计算：一般地 B(i)D(i)，计算挠度一般计算 D(i)B(i)段中其挠度。(1)D(i)B(i)段中点挠度 4 2 U(|)中=5qB(i)/(384E(l)+M D B(i)2 受均布荷载的超一次静定梁的力学模型，可能出现在跨度较大增设辅助支撑的单跨幕墙或跨度 较大的多跨幕墙增设辅助支撑的超始跨立柱结构中。(七)受集中力及均布荷载的悬臂双跨连续梁 1 -i 1 -1:1 i r 1 1Z X 1 1 i?B(i)L ll 1 1.a.弯矩：(1)A(i)点 荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标MA(i)=-P(i)a(i)+qa 2(i)/2(2)D(i)点 M D(i)=qB 3(i)+D 3(i)/8 x B3(i)+D 3(i)-M A(i)x D(i)/12 x B(i)+D(i)(3)D(i)B(i)段中弯矩：M(i)=qB 2(i)/8+M D(i)/2(4)D(i)B(i)段弯矩：M(i)=R B(i)x-qx2/2，其最大最大弯矩 U(i)=R 2 B(i)/(2q)(5)A(i)D(i)段 弯矩：M(i)=qD 2(i)/8-|MA(i)+MD(i)/2 b.支座反力：(1)B(i)点：RB(i)=qB(i)/2+U D(i)/B(i)其它如 A(i)、D(i)的支座反力可利用相应的弯矩方程等求得，此处略。C.挠度计算：(1)D(i)B(i)段中点挠度：2 4 U(i)=M D(i)B(i)/(16E(I)+5qB(i)/(384E(I)(3)C(i)点挠度：3 4 4 Uc(i)=-p(i)a(i)/(3E(l)-qa(i)/(8E(I)+qD(i)/(24E(I)+MAW D(i)/(3E(I)+M D(i)+D(i)/(6E(I)3.受集中力及均布荷载的悬臂双跨连续梁力学模型，可能出现在跨度较大的多跨幕墙中间跨，这 时幕墙一般增加一个辅助支撑的场合。(八)、受均布荷载二次超静定三跨连续梁 第四章横梁设计计算方法 般规定:荷载温度应力等其值随时间变化偶然荷载如地震龙卷风等在设计基准期内不一定出现而一旦妯现其量值很大且持续时间较短二风荷载计算场地类别划分根据地面粗糙度场地可划分为以下类别类近海面海岛海岸湖岸及沙漠地区类指田的城市市区风荷载计算公式卩卩其中作用在幕墙上的风荷载标准值瞬时风压的风系数按建筑结构荷载规范取定根据不同场地类型按以下公式计算卩其中为地区粗糙度调整系数卩为脉动系数类场类场类场地地卩其中卩卩其中卩卩卩其地卩卩卩忆人卩卩风荷载体型系数按建筑结构荷载规范地地类场类场墙角处取为墙面处取为封闭建筑物还需考虑内表面或基本风压按全国基本风压图取值基本风压系以当地比较空旷地面上离地高统计所得的年一遇平均最大风速为标1 横梁截面主要受力部位的厚度，应符合下列要求：（1）截面自由挑出部分（图 a）和双侧加劲部位（图 b）的宽厚比 b/t 应符合下表的要求;横梁截面宽厚比 b/t 限值 截面部位 铝型材 钢型材 6063-T5 6063A-T5 6063-T6 6061-T6 Q235 Q345 6061-T4 6063A-T6 自由挑出 17 15 13 12 15 12 双侧加劲 50 45 40 35 40 33 横梁截面的部位示意（2）当横梁跨度不大于 1.2m 时，铝合金型材横梁截面主要受力部分的厚度不应小于 2.0mm；当横梁跨度大于 1.2m 时，其截面主要受力部分的厚度不应小于 2.5mm;型材孔壁与螺钉之间直接 采用螺纹受力连接时，其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径；（3）钢型材截面主要受力部分的厚度不应小于 2.5mm。2 横梁可采用铝合金型材或钢型材，铝合金型材的表面处理应符合玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）第 322 的要求。钢型材宜采用高耐候钢，碳素钢型材应热