标高40.565米标准层大面处玻璃幕墙设计计算书
一、荷载计算
1、标高为 40.565 m 处荷载计算
(1). 风荷载计算:
W k:作用在幕墙上的风荷载标准值 ( kN/m^2)
W:作用在幕墙上的风荷载设计值 ( kN/m^2)
βgz:40.565m 高处阵风系数(按B类区计算)
μf=0.5×( Z/10 )^-0.16 = 0.400
βgz=0.89×( 1 + 2μf ) = 1.601
μz:40.565m 高处风压高度变化系数(按B类区计算) (GB50009-2001)
μz=1×( Z/10 )^0.32 = 1.565
μs:风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，
正风压时 μs =0.6
负风压时 μs =1.3
γw:风荷载作用分项系数: 1.4
W k-正=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001)
=1.601×1.565×0.6×0.500 = 0.752 kN/m^2
W k-负=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001)
=1.601×1.565×1.3×0.500 = 1.629 kN/m^2
W-正=γw × W k
=1.4×0.752 = 1.052 kN/m^2
W-负=γw × W k
=1.4×1.629 = 2.280 kN/m^2
(2). 自重荷载计算:
采用 (6+1.52PVB +8)+12A+(8+1.520PVB+8) mm 双夹胶中空玻璃
G AK:玻璃板块平均自重(不包括铝框)标准值 ( kN/m^2 )
G A:玻璃板块平均自重(不包括铝框)设计值 ( kN/m^2 )
γG:自重荷载作用分项系数: 1.35
G AK=25.6×(6+8+8+8)/1000 = 0.100 kN/m^2
G A =γG × G AK
=1.35×0.100 = 0.135 kN/m^2
(3). 雪荷载计算:
S k:作用在幕墙上的雪荷载标准值 ( kN/m2 )
S:作用在幕墙上的雪荷载设计值 ( kN/m2 )
S0 :基本雪压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，
取为 0.50
γS :雪荷载作用分项系数: 1.4
μr :屋面积雪分布系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，
取为 1.0
S k =μr×S0(GB50009-2001 6.1.1) =1.0 × 0.50 = 0.500 kN/m^2
S=γS × S k
=1.4 × 0.500 = 0.700 kN/m^2
(4). 活荷载计算:
q活k:作用在采光顶上的活荷载标准值：0.500 kN/m^2
q活:作用在采光顶上的活荷载设计值 ( kN/m^2 )
γ活 :活荷载作用分项系数: 1.4
q活 =γ活 ×q活k:
=1.4×0.500 = 0.700 kN/m^2
(5). 荷载组合:
工况一： 重力 + 1.0 × 活荷载
工况二： 重力 + 1.0 × 雪荷载
工况三： 重力 + 1.0 × 风荷载
工况四： 重力 + 1.0 × 风荷载 + 0.6 × 雪荷载
工况五： 风荷载 - 重力
因此，工况五为最不利工况，选取工况五进行计算。
二、玻璃的计算
1. 玻璃的强度计算
采用 (6+1.52PVB +8)+12A+(8+1.520PVB+8) mm 双夹胶中空玻璃
校核依据:σ外1≤ f g = 84.0 N/mm^2(JGJ102-2003 5.2.1)σ外2≤ f g = 84.0 N/mm^2(JGJ102-2003 5.2.1)
σ内1≤ f g = 84.0 N/mm^2(JGJ102-2003 5.2.1)
σ内2≤ f g = 84.0 N/mm^2(JGJ102-2003 5.2.1) q k:玻璃所受组合荷载标准值 : qk = 1.529 kN/m^2
q:玻璃所受组合荷载设计值 : q = 2.180 kN/m^2
q ik:分配到各单片玻璃的组合荷载标准值
q i:分配到各单片玻璃的组合荷载设计值
a:玻璃短边边长 a = 1.500 m
b:玻璃长边边长 b = 3.000 m
t1:外夹层外片（第 1 片）玻璃厚度 t1 = 6 mm
t2:外夹层内片（第 2 片）玻璃厚度 t2 = 8 mm
t3:内夹层外片（第 3 片）玻璃厚度 t3 = 8 mm
t4:内夹层内片（第 4 片）玻璃厚度 t4 = 8 mm
t e12:外层夹胶玻璃的等效厚度
t e12 =( t13 + t23 )1/3
=(6^3 + 8^3 )^(1/3)
=9.00 mm
t e34:内层夹胶玻璃的等效厚度
t e34 =( t33 + t43 )1/3
=(8^3 + 8^3 )^(1/3)
=10.08 mm
t e:整块中空玻璃的等效厚度
t e =0.95×( t e123 + t e343 )1/3
=0.95 ×( 9.00^3 + 10.08^3 )^(1/3)
=11.45 mm
σi:各单片玻璃所受的应力
E:玻璃的弹性模量 E = 72000 N/mm^2
θi:参数
q1k =1.1×q k×t e123×t13/[(t e123+t e343)×(t13+t23)]
=1.1×1.529×9.00^3×6^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(6^3 +8^3)]
=0.207 kN/m^2(JGJ102-2003 6.1.5-1 & 6.1.4-1) q2k =1.1×q k×t e123×t23/[(t e123+t e343)×(t13+t23)]
=1.1×1.529×9.00^3×8^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(6^3 +8^3)]
=0.491 kN/m^2(JGJ102-2003 6.1.5-1 & 6.1.4-1) q3k =q k×t e343×t33/[(t e123+t e343)×(t33+t43)]
=1.529×10.08^3×8^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(8^3 +8^3)]
=0.447 kN/m^2(JGJ102-2003 6.1.5-2 & 6.1.4-2) q4k =q k×t e343×t43/[(t e123+t e343)×(t33+t43)]
=1.529×10.08^3×8^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(8^3 +8^3)]
=0.447 kN/m^2(JGJ102-2003 6.1.5-2 & 6.1.4-2)
q1 =1.1×q×t e123×t13/[(t e123+t e343)×(t13+t23)]
=1.1×2.180×9.00^3×6^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(6^3 +8^3)]
=0.296 kN/m^2(JGJ102-2003 6.1.5-1 & 6.1.4-1) q2 =1.1×q×t e123×t23/[(t e123+t e343)×(t13+t23)]
=1.1×2.180×9.00^3×8^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(6^3 +8^3)]
=0.701 kN/m^2
q3 =q×t e343×t33/[(t e123+t e343)×(t33+t43)]
=2.180×10.08^3×8^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(8^3 +8^3)]
=0.637 kN/m^2(JGJ102-2003 6.1.5-2 & 6.1.4-2) q4 =q×t e343×t43/[(t e123+t e343)×(t33+t43)]
=2.180×10.08^3×8^3/[(9.00^3 +10.08^3)×(8^3 +8^3)]
=0.637 kN/m^2(JGJ102-2003 6.1.5-2 & 6.1.4-2)
θ1 =q1k×a4/(E×t14)(JGJ102-2003 6.1.2-3) =0.207×10^-3×1500^4/(72000×6^4)
=11.25
θ2 =q2k×a4/(E×t24)(JGJ102-2003 6.1.2-3) =0.491×10^-3×1500^4/(72000×8^4 )
=8.44
θ3 =q3k×a4/(E×t34)(JGJ102-2003 6.1.2-3) =0.447×10^-3×1500^4/(72000×8^4 )
=7.67
θ4 =q4k×a4/(E×t44)(JGJ102-2003 6.1.2-3) =0.447×10^-3×1500^4/(72000×8^4 )
=7.67
ηi:折减系数，可由参数 θi 按表 6.1.2-2 查得
η1=0.96
η2=0.97
η3=0.98
η4=0.98
6mm 厚外夹层外片（第 1 片）玻璃强度计算：
σ1 =6×ψ×q
×a2×η1/t12(JGJ102-2003 6.1.2-1)
1
=6×0.100×0.296×1.500^2 ×0.96×1000/6^2
=10.59 N/mm^2 < f g = 84.0 N/mm^2
6 mm 厚外夹层外片（第 1 片）玻璃的强度可以满足
8mm 厚外夹层内片（第 2 片）玻璃强度计算：
σ2 =6×ψ×q
×a2×η2/t22(JGJ102-2003 6.1.2-1)
2
=6×0.100×0.701×1.500^2×0.97×1000/8^2
=14.38 N/mm^2 < f g = 84.0 N/mm^2
8 mm 厚外夹层内片（第 2 片）玻璃的强度可以满足
8mm 厚内夹层外片（第 3 片）玻璃强度计算：
σ3 =6×ψ×q
×a2×η3/t32(JGJ102-2003 6.1.2-1)
3
=6×0.100×0.637×1.500^2×0.98×1000/8^2
=13.15 N/mm^2 < f g = 84.0 N/mm^2
8 mm 厚内夹层外片（第 3 片）玻璃的强度可以满足
8mm 厚内夹层内片（第 3 片）玻璃强度计算：
σ4 =6×ψ×q
×a2×η4/t42(JGJ102-2003 6.1.2-1)
4
=6×0.100×0.637×1.500^2×0.98×1000/8^2
=13.15 N/mm^2 < f g = 84.0 N/mm^2
8 mm 厚内夹层内片（第 4 片）玻璃的强度可以满足
2. 玻璃的挠度计算
玻璃最大挠度 u，小于玻璃短边尺寸的 1/60
ν:泊松比，取为ν = 0.2
μ:挠度系数，按边长比 a / b 查表 6.1.3 得：0.01013
a:玻璃短边边长 a = 1500 mm
q k:玻璃所受组合荷载标准值 qk = 1.529 kN/m^2
θ:参数
θ =q k×a4/(E×t e4)(JGJ102-2003 6.1.2-3) =1.529×10^-3×1500^4/(72000×11.45^4)
=6.25
η:折减系数，可由参数 θ 按表 6.1.2-2 查得 η = 0.99
D:玻璃弯曲刚度
3/[12(1-ν2)](JGJ102-2003 6.1.3-1)
D =E×t
e
=72000×11.45^3/[(12×(1-0.2^2)]
=9388256 Nmm
u:玻璃跨中最大挠度
u =μ×q
×a4×η/D(JGJ102-2003 6.1.3-2)
k
=0.01013×1.529×10^-3×1500^4×0.99/9388256
=8.27 mm
8.27 mm < 1500/60 = 25.00 mm
双夹胶中空玻璃挠度可以满足要求
三、幕墙玻璃板块结构胶计算
1. 按风荷载和自重效应, 计算硅酮结构密封胶的宽度:
(1) 风载荷作用下结构胶粘结宽度的计算:
C s1:风载荷作用下结构胶粘结宽度 (mm)
q:组合荷载设计值 q = 2.180 kN/m^2
a:矩形分格短边长度 a = 1.500 m
f1:结构胶在风荷载或地震作用下的强度设计值 : 0.2 N/mm^2
C s1=q × a / 2 / f1( JGJ 102-2003 5.6.3-2 ）
=2.180×1.500/ 2 / 0.2
= 8.18 mm
取 20.00 mm
(2) 自重效应胶缝宽度的计算
由于玻璃自重已由横梁来承担，而不由结构胶来承担，故由自重效应引起的
胶缝宽度计算可不予考虑。
C s2:永久载荷作用下结构胶粘结宽度 (mm)
q G:幕墙玻璃单位面积重力荷载设计值: 0.135 kN/m^2
a:矩形分格短边长度 a = 1.500 m
b:矩形分格长边长度 b = 3.000 m
f2:结构胶在永久荷载作用下的强度设计值 : 0.01 N/mm^2
C s2=q G × a × b / 2 / ( a + b ) / f2( JGJ 102-2003 5.6.3-3 ）
=0.135×1.500 × 3.000/ 2 /(1.500 + 3.000)/0.01
= 6.75 mm
取 18.00 mm
(3) 硅酮结构密封胶粘接厚度的计算
t s:结构胶粘结厚度 (mm)
H:玻璃面板高度 H = 3.000 m
θ:风荷载标准值作用下主体结构的楼层弹性层间位移角限值(rad):0.0030
δ:硅酮结构密封胶的变位承受能力，取对应于其受拉应力为0.14 N/mm2 时的伸长率: 45.0%
t s=θ×H×1000/ [δ×(2+δ)] 0.5
=0.0030×3.000×1000/[0.450×( 2 +0.450)]^0.5
= 8.57 mm
取 8.00 mm
(4) 胶缝强度验算
C s:胶缝选定宽度 : 20.00 mm
t s:胶缝选定厚度 : 8.00 mm
(a) 短期荷载和作用在结构胶中产生的拉应力
W:风荷载设计值 W = 2.180 kN/m^2
a:矩形分格短边长度 a = 1.500 m
σ1=W×a×0.5/C s
=2.180×1.500×0.5/20.00
= 0.082 N/mm^2
(b) 短期荷载和作用在结构胶中产生的剪应力
B:玻璃面板宽度 B = 1.500 m
H:玻璃面板高度 H = 3.000 m
t:玻璃厚度 t = 6 + 8 = 14 mm
σ2=12.8×H×B×t/C s/(B+H)/1000
= 12.8×3.000×1.500×14/20.00/(1.500+3.000)/1000
= 0.009 N/mm^2
(c) 短期荷载和作用在结构胶中产生的总应力
σ=(σ12+σ22)0.5
= (0.082^2 + 0.009^2 )^0.5
= 0.082 N/mm^2 < f1 = 0.2 N/mm^2
结构胶强度可以满足要求