《幕墙力学计算原理和方法》-精品.pdf

幕墙立柱的几种常见力学计算模型幕墙立柱根据实际支撑条件一般可以按以下几种力学模型设计。

1、简支梁简支梁力学模型是技术规范》(JGJ102-2003)的立柱计算模型。

下，其简化图形如图1.1。

由截面法可求得简支梁任意位置的弯矩为： 图1.1x ql x q M 222+-= 进而可解得：当2/l x =时，有弯矩最大值：2max 125.0ql M =。

简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]：)22(22qx x ql dx y d EI --= 经过两次积分可得简支梁的挠度方程为：)242412(1343x ql qx qlx EI y ---= 由于梁上外力及边界条件对于梁跨中点都是对称的，因此梁的挠曲线也是对称的，则最大挠度截面发生在梁的中点位置。

即：当2/l x =时，代入上式有：EIl q f k 38454max = 此种力学模型是目前我国幕墙行业使用的较广泛的形式，但由于没有考虑上下层立柱间的荷载的传递，因而计算结果偏于保守。

2、连续梁在理想状态下，认为立柱上下接头处可以完全传递弯矩和剪力，其最大弯矩和变形可查《建筑结构静力手册》中相关的内力表。

在工程实际中，上下层立柱间采用插芯连接，若让插芯起到传递弯矩的作用，需要插芯有相当长的嵌入长度和足够的刚度。

即立柱接头要作为连续，能传递弯矩，应满足以下两个条件：(I) 芯柱插入上、下柱的长度不小于2h c , h c 为立柱截面高度；(II) 芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩[4]。

计算时连续梁的跨数，可按3跨考虑。

同时考虑由于施工误差等原因造成活动接头的不完全连续，从设计安全角度考虑，按连续梁设计时，推荐采用的弯矩值为：2)101~121(ql M 。

在工程实际中，我们不提倡采用这种连续梁算法。

主要原因是由于铝合金型材模具误差等不可避免的因素，造成立柱接头处只能少部分甚至无法传递弯矩，根本无法形成连续梁的受力模型。

3、双跨梁（一次超静定）在简支梁的计算中，由于挠度和弯矩偏大，为了提高梁的刚度和强度，就必须加大立柱截面，这样用料较大，在经济上也不太合算。

目录第一章：工程概况---------------------------------------------P2 第二章：结构设计理论和标准--------------------------------P3-P4 第三章：幕墙材料的物理及力学性能--------------------------P5-P7 第四章：荷载和作用计算-----------------------------------P8-P10 第五章：幕墙玻璃设计计算--------------------------------P11-P18 第六章：结构胶缝宽度和厚度计算--------------------------P19-P20 第七章：幕墙铝板设计计算--------------------------------P21-P23 第八章：玻璃及铝板幕墙立柱的设计计算--------------------P24-P32第九章：玻璃及铝板幕墙横梁的设计计算--------------------P33-P39 第十章：石材幕墙的设计计算------------------------------P40-P45 第十一章：幕墙其他配件验算------------------------------P46-P50第一章工程概况1.1工程名称：1.2 工程地点：1.3 幕墙总高度：84.400米1.4 幕墙防火等级：耐火等级为一级1.5 防雷分类：二类1.5 荷载及其组合：幕墙系统在结构设计时考虑以下荷载及其组合●风荷载●自重●施工荷载●温度应力作用●雪荷载1.6 构件验算：幕墙系统设计时验算如下节点和构件●幕墙系统与主体结构的连接件强度●竖梁、横梁等杆件的强度和刚度●各连接螺栓、螺丝的强度●玻璃等面材的强度●结构胶缝的宽度和厚度第二章结构设计理论和标准2.1 本结构计算过程均遵循如下规范及标准：2.1.1 《建筑结构荷载规范》GB50009-20012.1.2 《钢结构设计规范》GB50017-20032.1.3 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20032.1.4 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-20012.1.5 《建筑物防雷设计规范》GB50057-942.1.6 《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）2.2 结构设计和计算时均遵守如下理论和标准及相应的计算方法：2.2.1玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙等均按围护结构设计。

幕墙力学计算原理和方法第一章荷载和作用一、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: W k=βgz×μz×μs×W0其中: W k---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---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:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地: βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B类场地: βgz=0.89*(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C类场地: βgz=0.85*(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D类场地: βgz=0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---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: μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地: μz=(Z/10)0.32C类场地: μz=0.616×(Z/10)^0.44D类场地: μz=0.318×(Z/10)^0.60μs---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-0.2W0--- 基本风压,按全国基本风压图取值。

幕墙计算分析概述随着高层建筑的出现和建筑自重向轻型化的发展，建筑幕墙越来越多的被应用在建筑当中。

幕墙可以使建筑从外观上具有明亮和挺拨的效果，使建筑艺术构思和造型别具一格，是建筑师乐意采用的外围护结构之一。

近年来，根据国家有关部门的要求，我国土木工程界全面开展了工程结构可靠度设计标准的编制。

以概率理论为基础的极限状态设计法取代以经验为主的定值表达的容许应力设计法。

建筑幕墙是建筑物的围护结构，它亦采用上述方法进行高度设计计算。

而建筑结构设计的标准是在正常荷载作用下不产生损害，在这种情况下，幕墙亦处于弹性状态。

因此，其构件的内力计算应采取弹性计算方法进行。

由于幕墙承受多种荷载和作用，产生内力情况相当复杂，采用承载力表达式不很方便为了便于设计人员应用表达式较为合适，也就是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。

一、荷载和作用在建筑幕墙设计计算中需要考虑的荷载与作用主要有结构自重、风荷载、地震作用、温度作用和雪荷载及撞击荷载等。

１、结构自重结构自重为材料的重力体积密度与该材料的体积之乘积。

重力不象自然界其它的力，它是静止不变的，因为幕墙所用的材料较轻，只承担自身的重量，因而这是一个次要的力，很少能带来严重的设计问题。

它作用和依附于框架上，这各种载荷能引起框架的挠曲，因而必须有足够的相对活动量。

考虑材料规格尺寸的偏差及附属性构造零件，其荷载分项系数为rG=1.2。

２、风荷载风作用在幕墙上所产生的力，在很大程度上支配了幕墙结构的设计，同时风也是促成水泄漏的一个主要因素。

作用在幕墙上的风荷载标准值可按下式计算，并且不应小于1.0KN/m2。

ＷK ＝βDμZμSWO式中：ＷK为作用于建筑幕墙上的风荷载标准值；βD为阵风系数，根据我国采用风压转换成３秒瞬时风速的变换系数1.5，风压与风速平方成正比，故阵风系数βD 取为βD＝1.52＝2.25μZ为风压高度变化系数。

将地面粗糙度类别分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四类。

汇城国际建筑幕墙安装工程结构计算书设计：审核：批准：计算书设计说明 (1)第一部分. 玻璃幕墙计算 (5)1.1.1、 凹凸面板 (5)1.1.2、 凹凸中横梁及连接 (9)1.1.3、 凹凸立柱及连接 (15)1.1.4、 首层立柱1及连接 (20)1.1.5、 首层立柱2及连接 (26)1.1.6、 首层门框 (32)1.2.1、 塔楼面板 (37)1.2.2、 塔楼中横梁及连接 (43)1.2.3、 塔楼立柱及连接 (50)1.3.1、 铝板内侧玻璃面板 (58)1.3.2、 铝板内侧横梁 (62)1.2.3、 铝板内侧立柱 (68)第二部分. 石材幕墙计算 (73)2.1、 石材面板 (73)2.2.1、 首二层立柱及连接 (77)2.2.2、 标准层立柱及连接 (81)2.3.1、 石材包梁 (88)2.3.2、 石材包柱 (96)2.4.1、 屋顶石材立柱1 (110)2.4.2、 屋顶石材立柱2 (116)第三部分. 铝板幕墙计算 (122)3.1、 穿孔铝板 (122)3.2.1、 标准层立柱 (125)3.2.2、 南北面顶部立柱 (132)3.2.3、 东西面顶部立柱 (139)3.2.4、 顶部转角立柱 (146)3.3、 钢栏杆 (157)计算书设计说明1 工程信息工程名称：汇城国际建筑幕墙安装工程工程地点：陕西省西安市高新区高新五路4号建设单位：西安汉墨置业有限公司建筑设计单位：北京中外建建筑设计有限公司外墙工程设计顾问：旭密林结构形式：现浇钢筋混凝土框筒结构建筑高度：112.96 m地面粗糙度类型：C类抗震设计烈度：8度主体结构设计使用年限：50年基本风压：0.35kPa2 计算书设计依据01 《建筑结构荷载规范》GB 50009-201202 《混凝土结构设计规范》GB 50010-201003 《建筑抗震设计规范》GB 50011-201004 《钢结构设计规范》GB 50017-200305 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-200206 《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-200107 《铝合金结构设计规范》GB 50429-200708 《钢结构焊接规范》GB 50661-201109 《钢结构工程施工规范》GB 50755-201210 《公共建筑节能设计标准》GB 50189-201511 《建筑用硅酮结构密封胶》GB 16776-200512 《建筑幕墙》GB/T 21086-200713 《中空玻璃稳态U 值（传热系数）的计算及测定》GB/T 22476-200814 《铝合金建筑型材》GB/T 5237.1-5237.6(2008)15 《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-201016 《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81-200217 《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ 82-201118 《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-199819 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-200320 《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-200921 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133-200122 《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145-201323 《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151-200824 《采光顶与金属屋面技术规程》JGJ/T 255-201225 《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS 127:200126 《建筑结构静力计算实用手册》（第二版）27 甲方所供建筑招标图纸及电子版图纸28 甲方所供招标文件3 主要材料设计指标3.1 主要材料力学性能3.3 铝合金材料强度设计值3.4 钢材强度设计值3.5 螺栓强度设计值3.7 硅酮结构胶强度设计值1.1.1、裙楼凹凸幕墙玻璃面板计算——中空玻璃1 基本信息计算说明 │本章包含面板计算和面板连接计算。

结构设计5.1一般规定deretsigeRnUderetsigeRnU5.2荷载与作用JGJ133-2001关于风荷载规定JGJ102-2003关于风荷载规定Un Re gi st er edJGJ133-2001与JGJ102-2003不同的是阵风系数。

按JGJ102-2003计算。

风荷载计算建设部2006年7月25日发布《建筑结构荷载规范》局部修订的公告，对《建筑结构荷载规范》局部修改（2006年11月1日起执行），修改后的《建筑结构荷载规范》对风荷载标准值的计算规定如下：7.1.1垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：当计算围护结构时W k =βgz µs1µz W 0 （7.1.1-2）式中：µs1——局部风压体型系数。

（µsl 中l 是取LOCAL （局部）的第一个字母L ） 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：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 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1m 2 的情况，当围护构件的从属面积A 大于或等于10m 2 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10m 2 而大于1m 2 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注:从属面积的采用：压板、面板（玻璃、石材、铝板等）、挂勾、胶缝按面板的面积考虑；立柱、横梁、及其连接件按一个框格单元即立柱高度与分格宽度计算从属面积。

对墙角边和屋面局部部位Un Re gi st er ed的作用宽度为房屋宽度的0.1 或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于1.5m 。

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下列三类： 永久荷载，例如结构的自重、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：0ωμμβω⋅⋅⋅=z S gz K式中： K ω—风荷载标准值（N/mm 2）； gz β—阵风系数。

S μ—风荷载体形系数。

z μ—风压高度变化系数。

0ω—基本风压。

基本风压0ω是根据全国各气象台历年来的最大风速记录，按基本风压的标准要求，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2021v ρω=确定基本风压。

在《建筑结构荷载规范》附录D 中给出了全国各个地区的经过换算的基本风压。

在幕墙结构的设计中如果无特殊要求，基本风压取50年一遇。

风压高度变化系数z μ主要考虑的是风压随着建筑物高度变化的变化。

其主要决定两个因素，一个是建筑物的高度；另外一个就是地面粗糙度类别，目前《建筑结构荷载规范》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 类指有密集建筑群而且房屋较高的城市市区；2风荷载体形系数S μ是指风作用在建筑物表面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《建筑结构荷载规范》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 β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。

它区别于高层建筑的风振系数。

对于表面形状复杂的幕墙结构或者有风洞实验资料的工程，应该按照实验资料进行计算。

《幕墙力学计算原理和方法》详解幕墙力学计算原理和方法第一章荷载和作用一、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: W k=βgz×μz×μs×W0其中: W k---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---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:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf 为脉动系数A类场地: βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B类场地: βgz=0.89*(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C类场地: βgz=0.85*(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D类场地: βgz=0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---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: μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地: μz=(Z/10)0.32C类场地: μz=0.616×(Z/10)^0.44 D类场地: μz=0.318×(Z/10)^0.60 μs---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-0.2W0--- 基本风压,按全国基本风压图取值。

幕墙设计计算书2004年04月05日一、荷载和作用计算1、设计风荷载确定根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001，当计算围护结构时，风荷载标准值按下式计算：0w S Z gz K μμβω=式中：K ω——风荷载标准值（2m kn ）。

gz β——高度z 处的阵风系数。

s μ——风荷载体型系数。

Z μ——风荷载高度变化系数。

0w ——基本风压，上海地区取500Pa 。

取值如下：15m 的风振系数gz β=1.99体型系数s μ=1.1高度变化系数Z μ=0.74（按15m 高度C 类地区取值） ∴15m 高处风荷载ωk =1.99×1.1×0.74×0.5=0.81 KN/m 2取ωk ＝1.0 KN/m 2作用在幕墙上的风荷载设计值按下式计算ω＝γw ×ωk式中ω风荷载设计值：KN/m 2γw 风荷载作用效应的分项系数，取1.4ω＝γw ×ωk ＝1.4×1.0 = 1.4KN/m 22、幕墙玻璃的温度应力时考虑幕墙的年最大温度变化△T。

根据统计资料，上海地区取△T＝80℃。

3、墙构件在施工、安装和堆放过程中所承受的平面外作用力，按1.0 KN/m2考虑。

4、垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用可按下式算：q E＝βE×αmax×G/ A式中q E——垂直于幕墙平面外的分布水平地震作用（KN/m2）G——幕墙构件（包括玻璃和铝框）的重量（KN）A——幕墙构件的面积（m2）α——水平地震影响最大值，8度抗震设计时取0.16βE——动力放大系数，取5.0，q E＝βE×αmax×G/A（取G/A=500 N/m2）＝5.0×0.16×500＝0.4 KN/m25、幕墙构件在平面内的垂直作用按下式计算P Ey＝βEαG式中P Ey幕墙构件平面内的垂直地震作用：KNβE动力放大系数，取5.0α地震影响系数，取α＝αmax＝0.16G幕墙单元构件重量：G＝500×1.3×2.4＝1.56kNP Ey＝βEαG＝5.0×0.16×1.56＝1.248KN6、幕墙玻璃板块平面内垂直地震作用按下式计算P Eyb＝βE G式中P Eyb :幕墙玻璃板块垂直地震作用β E :动力放大系数，取5.0αmax :地震影响系数，取α＝0.16G :最大玻璃重量，取25.6KN/m3×0.006×1.3×2.4＝0.48KNP Eyb＝βEαG b＝5.0×0.16×0.48＝0.384KN7、水平荷载和作用效用组合（最不利组合）计算：①荷载和作用效应组合的分项系数：重力荷载：γG＝0风荷载：γW＝1.4地震作用：γE＝1.3温度作用：γT＝0②水平作用效应组合系数：风荷载：ψW＝1地震作用：ψE＝0.6温度作用：ψT＝0.2③水平荷载和作用效应组合S1＝γG S G＋ψWγW S W＋ψEγE S E＋ψTγT S T式中：S1荷载和作用效应组合后的设计值S1’荷载和作用效应组合后的标准值S G重力荷载作为不变荷载产生的效应S W S E S T分别为风荷载、地震作用和温度作用作为可变荷载和作用产生和效应。

幕墙的结构计算书l. 荷载计算：1.1风荷载计算：计算式：Wk=ξ×βD×μs×μz×Wo（KN／m2）式中：Wk——作用于幕墙的风荷载标准值（KN／m2）ξ——放大系数。

ξ=1.0βD—一阵风系数βD＝2.25μs—风荷载荷的体型系数μs=±1.5μz——风荷载荷的高度系数。

Μz=1.83Wo——基本风压值。

Wo=0.44 KN／m2计算结果：Wk＝2.72 KN／m21.2自重荷载计算：幕墙单元构件自重包括：铝合金型材、玻璃（铝板）及连接件的重量：计算式：G=η1×A1+η2×A2+η3×A3（KN ／m 2）式中：G —单元构件的重量（KN ）η1---玻璃单位面积重量（KN ／m 2）η1=0.324KN ／m 2A1----单元板玻璃安装面积m 2η2---型材及连接件单位面积安装重量（KN ／m 2） η2=0.147KN ／m 2A2-----单元板块的面积m 2A2=3.3 m 2计算结果：G=1.544KN1.3幕墙立柱型材断面的几何特性：Jy=699.98cm 4Wy=89.14 cm 3A=27.54 cm 2Wk=2.72 KN ／m 2水平分格=1.8m 支点间距=1.85m计算弯矩=3KN.m E=0.7×105 MPa （铝型材）塑性发展系数取1.051.3.1幕墙立柱的挠度计算计算式：f max =JyE L P ...384..53 计算结果：f max =1.562mm校核：f max ＜f=1850/180=10.287mm结论：挠度满足要求。

1.3.2幕墙立柱的强度计算：计算式：WM A N γσ+=0 计算结果：бmax =32.05MPa校核：бmax ＜б=84.2MPa结论：强度满足要求1.4横框的挠度、强度计算：横框的挠度计算：1.4.1横框受二个方向荷载作用，产生两个方向挠度fx 和fy 计算式：总挠度： f=22y x f f +(mm)Wk=2.72 KN ／m 2 水平分格=1.8m垂直分格=1.85m ，玻璃厚度=2×6=12mm地震作用=0.1127KN ／m 2 玻璃自重=1.02KN风载弯矩=1.893kN.m 自重弯矩=0.2762m 3 Jx=135.878cm 4 Wx=24.429m 3Jv=166.453cm 4 Wy=24.339 m 3计算结果：f max =4.698mm校核: f max ＜f=1800/180=10mm (fx=4.615mm fy=0.879mm) 结论：挠度满足要求)(1023MPa Ap -⨯=压σ1.4.2横框的强度计算：横框截面承载力的计算式： 截面承载力：YY X X W M W M γγσ+= 计算结果：бmax =73.817MPaбmax ＜б=84.2MPa 结论：强度满足要求1.5 幕墙转接件1.5.1连接件与幕墙立柱连接螺栓抗剪强度计算：Wk=2.72 KN ／m 2 地震作用=0.113KN ／m 2 板块自重=1.554 水平分格=1.8m立柱支点间距=1.8m A2－70不锈钢螺栓安装数量=6颗 螺栓孔数=6个 螺栓直径=0.010m螺栓孔总壁厚=0.006m 承压面积=0.00036 m 2抗剪面积=0.002827 m 2计算结果： τ＝4.636MPa核核： τ＜fs=89MPa （不锈钢材料）计算结果：螺栓抗剪强度满足要求。

幕墙力学计算原理和方法第一章荷载和作用一、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: W k=βgz×μz×μs×W0其中: W k---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---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:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地: βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B类场地: βgz=0.89*(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C类场地: βgz=0.85*(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D类场地: βgz=0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---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: μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地: μz=(Z/10)0.32C类场地: μz=0.616×(Z/10)^0.44D类场地: μz=0.318×(Z/10)^0.60μs---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-0.2W0--- 基本风压,按全国基本风压图取值。

幕墙立柱的几种常见力学计算模型幕墙立柱根据实际支撑条件一般可以按以下几种力学模型设计。

1、简支梁简支梁力学模型是《建筑幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)中推荐的立柱计算模型。

在均布荷载作用下，其简化图形如图1.1。

由截面法可求得简支梁任意位置的弯矩为： 图1.1x ql x q M 222+-= 进而可解得：当2/l x =时，有弯矩最大值：2max 125.0ql M =。

简支梁的变形可以按梁挠曲线的近似微分方程[1]：)22(22qx x ql dx y d EI --= 经过两次积分可得简支梁的挠度方程为：)242412(1343x ql qx qlx EI y ---= 由于梁上外力及边界条件对于梁跨中点都是对称的，因此梁的挠曲线也是对称的，则最大挠度截面发生在梁的中点位置。

即：当2/l x =时，代入上式有：EIl q f k 38454max = 此种力学模型是目前我国幕墙行业使用的较广泛的形式，但由于没有考虑上下层立柱间的荷载的传递，因而计算结果偏于保守。

2、连续梁在理想状态下，认为立柱上下接头处可以完全传递弯矩和剪力，其最大弯矩和变形可查《建筑结构静力手册》中相关的内力表。

在工程实际中，上下层立柱间采用插芯连接，若让插芯起到传递弯矩的作用，需要插芯有相当长的嵌入长度和足够的刚度。

即立柱接头要作为连续，能传递弯矩，应满足以下两个条件：(I) 芯柱插入上、下柱的长度不小于2h c , h c 为立柱截面高度；(II) 芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩[4]。

计算时连续梁的跨数，可按3跨考虑。

同时考虑由于施工误差等原因造成活动接头的不完全连续，从设计安全角度考虑，按连续梁设计时，推荐采用的弯矩值为：2)101~121(ql M 。

在工程实际中，我们不提倡采用这种连续梁算法。

主要原因是由于铝合金型材模具误差等不可避免的因素，造成立柱接头处只能少部分甚至无法传递弯矩，根本无法形成连续梁的受力模型。

幕墙结构设计原理和方法目录第一节结构设计原理 (2)第二节风荷载 (4)第三节地震作用 (17)第四节自重和活荷载 (36)第五节温度变化 (37)第六节连接计算 (41)第一节结构设计原理建筑结构的可靠性直接关系到人民生命财产安全，历来是建筑结构设计必须首先面对和需要审慎解决的重大问题。

结构的可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的能力。

结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，即结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的概率。

建筑结构可靠度也是一个国家综合性经济政策问题，实际上是选择一种安全与经济相对的最佳平衡。

结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件，不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。

设计使用年限是房屋的地基基础和主体结构“合理使用年限”的具体化，实际上它与合理使用年限是等同的含义。

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068规定：“结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。

结构的可靠度可采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定”。

结构在规定的设计使用年限内满足以下功能要求：1.在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；2.在正常使用时具有良好的工作性能；3.在正常维护下具有足够的耐久性；4.在设计规定的偶然事件发生后，仍然能保持必须的整体稳定性。

结构的设计使用年限如下表：表1为保证建筑结构具有规定的可靠度，除应进行必要的设计计算外，还应对结构材料性能、施工质量、使用和维护进行相应的控制。

结构可靠度与结构的使用年限长短有关，GB50068所指的结构可靠度，是对结构的设计使用年限而言的，当结构的使用年限超过设计使用年限后，结构失效概率可能较设计预期值要大。

设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能等级取值而选用的时间参数。

它不等同于建筑结构的设计使用年限。

GB50068所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为50年确定的。

建筑幕墙是建筑物的外围护构件，它要承受外界施加给它的各种作用。

幕墙力学计算原理和方法第一章荷载和作用一、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: W k=βgz×μz×μs×W0其中: W k---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---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:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地: βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B类场地: βgz=0.89*(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C类场地: βgz=0.85*(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D类场地: βgz=0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---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: μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地: μz=(Z/10)0.32C类场地: μz=0.616×(Z/10)^0.44D类场地: μz=0.318×(Z/10)^0.60μs---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-0.2W0--- 基本风压,按全国基本风压图取值。

幕墙力学计算原理和方法第一章荷载和作用一、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: W k=βgz×μz×μs×W0其中: W k---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz---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:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地: βgz=0.92*(1+2μf) 其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B类场地: βgz=0.89*(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C类场地: βgz=0.85*(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D类场地: βgz=0.80*(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---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: μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地: μz=(Z/10)0.32C类场地: μz=0.616×(Z/10)^0.44D类场地: μz=0.318×(Z/10)^0.60μs---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-0.2W0--- 基本风压,按全国基本风压图取值。

精心整理建筑幕墙物理性能计算书一、建筑幕墙抗风压性能等级的计算工程所在地区：兖州地区风荷载标准值为：1.05KPa幕墙的风压变形性能是指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，保持正常使用功能，不发生任何损坏的能力。

幕墙抗风压性能指标应根据幕墙所受的风荷载标准值Wk确定，其指标值不应该低于Wk，且不应小于1.0KPa，Wk的计算应符合GB50009的规定。

抗风压性能分级指标应符合5.1.1.1[《建筑幕墙》GB/T21086-2007]的规定，并符合该规范表12的要求！│分级│固定│500≤ΔP│700≤ΔP│1000≤ΔP│1500≤ΔP││││部分│<700│<1000│<1500│<2000│ΔP≥2000││指标值├───┼────┼────┼─────┼─────┼─────┤│ΔP │可开启│250≤ΔP│350≤ΔP│500≤ΔP│700≤ΔP│││(Pa)│部分│<350│<500│<700│<1000 │ΔP≥1000│├───┴───┴────┴────┴─────┴─────┴─────┤│注：5级时需同时标注固定部分和开启部分ΔP的测试值│└───────────────────────────────────┘幕墙的雨水渗透性能以发生严重渗漏现象的前级压力差值P作为分级依据，其分级指标应符合上表的规定。

JGJ102-2003的4.2.5条提出的水密性能设计计算方法如下（也可按《建筑幕墙》GB/T21086-2007]计算）：1：受热带风暴和台风袭击的地区，水密性设计取值可以按下面公式计算，且固定部分取值不应小于1000Pa；P=1000μzμsw0上式中：P：水密性设计取值(Pa)；w0：基本风压(KPa)；μz：风压高度变化系数；μs：体型系数，可取1.2；2：其它地区，水密性可按上条的计算值的75%进行设计，且固定部分取值不应低于700Pa；3：可开启部分的水密性能等级宜与固定部分相同。