第一章玻璃面板计算第一节中空夹胶玻璃面板计算（屋面）采光顶的玻璃面板的配置为8mm+12A+6mm+1.52 PVB+6mm钢化中空夹胶玻璃，面板的最大尺寸为1925mm×2000mm。
计算标高为24米。
局部风压体型系数μs1取0.8。
1. 玻璃荷载计算1.1 风荷载标准值为W k＝βgZ·μs1·μz·W o＝1.879×.8×.905×.45＝.612KN／m2风荷载体体形系数按照屋面取为0.8。
根据《建筑幕墙》GB/T21086-2007附录B第B.2.1.1.1的规定，风荷载不小与1.5Kpa.取W k＝1.5KN／m21.2 玻璃自重标准值为：q k0＝γ玻·t×1.2＝25.6×20×1.2/1000＝0.62 KN／m21.3 活荷载标准值为： L k＝0.5KN／m21.4 雪荷载根据《建筑结构荷载规范》第6节：S k＝μr·S o＝2×0.4＝0.8 KN／m2因雪荷载大于活荷载，且雪荷载与活荷载不同时组合，因此荷载组合时不考虑活荷载。
1.5 校核玻璃挠度荷载工况：玻璃面板的等效厚度：t d= 0.95(t13+t23+t33)1/3 =9.3mm工况1：1.0W k -1.0q ky =1.5KN／m2-0.62 KN／m2=0.88KN／m2（方向竖直向上）工况2：1.0q ky+1.0 s k =0.62 KN／m2+0.8 KN／m2=1.42KN／m2（方向竖直向下）1.3 校核玻璃强度荷载工况：采用8mm+12A+6mm+1.14 PVB+6mm的钢化夹胶玻璃，根据《玻璃幕墙工程技术规范》第6.1.4条规定，中空玻璃的外层玻璃分配的风荷载是内层玻璃的1.1倍，夹胶玻璃的外片及夹胶玻璃的内片分配的风荷载一样，只需计算外片玻璃即可。
工况3：对于外片玻璃分配的风荷载为：W ko=1.4W k×1.1×t13/(t13+t23+t33)=1.4×1.5KN／m2×1.1×83/(83+63+63)=1.28KN／m2（方向竖直向上）对于外片玻璃的自重荷载为：q ko =1.0q k= 25.6×8×1.2/1000=0.25 KN／m2（方向竖直向下）外片玻璃的荷载：W ko+ q ko=1.28 KN／m2-0.25 KN／m2=1.03 KN／m2（方向竖直向上）工况4：对于外片玻璃的自重荷载为：q ko =1.0q k= 25.6×8×1.2/1000=0.25 KN／m2（方向竖直向下）对于外片玻璃的雪荷载为：s ko =s k×1.1×t13/(t13+t23+t33) = 1.1×0.8KN／m2×83/(83+63+63)=0.48 KN／m2（方向竖直向下）外片玻璃的荷载：1.2q ko+ 1.4s ko=1.2×0.25 KN／m2+1.4×0.48KN／m2=0.972KN／m2 （方向竖直向下）2. 玻璃挠度计算玻璃简化为四边简支面板，利用有限元软件ANSYS计算玻璃板块，建立玻璃板块的有限元模型如下：此处的玻璃变形如果采用小变形理论计算，则挠度大于玻璃的厚度，所以此处的玻璃挠度计算采用大变形理论。
幕墙工程设计计算书玻璃幕墙结构设计计算基本参数: 幕墙计算处标高(米） 70设计层高Hsjcg(米): 2.9分格宽(米) B= 1.3分格高(米) H= 1.3抗震设防烈度7一、幕墙承受荷载计算：1. 风荷载标准值计算: 本幕墙设计按50年一遇风压计算 Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m^2) Wo:东莞50年一遇十分钟平均最大风压(kN/m^2): 0.65根据现行<<建筑结构荷载规范>>GBJ9-87附图 (全国基本风压分布图)中数值采用2.25βz: 瞬时风压的阵风系数取：1.5μs: 风荷载体型系数:按C类区计算 μz: 计算高处风压高度变化系数:1.552μz=0.713(Z/10)^0.4= Wk=βz×μz×μs×W0 (5.2.2)= 3.745 kN/m^22. 风荷载设计值:W: 风荷载设计值: kN/m^2 rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-96(5.1.6)条规定采用 W=rw×Wk= 5.243 kN/m^23. 玻璃幕墙构件重量荷载：GAk:玻璃幕墙构件(包括玻璃和铝框)的平均自重: 400 N/m^2Gk: 玻璃幕墙构件(包括玻璃和铝框)的重量:H: 玻璃幕墙分格高(m): 1.3B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.3Gk=400×B×H/1000 =0.676kN4. 地震作用: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用: qEAk: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m^2) βE: 动力放大系数: 可取5.0 按5.2.4条规定采用0.016αmax: 水平地震影响系数最大值: 按5.2.4条规定采用 Gk: 玻璃幕墙构件的重量(kN): 0.676B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.3H: 玻璃幕墙分格高(m): 1.3qEAK=3×αmax×GK/B/H (5.2.4)=0.16kN/m^2二、玻璃的选用与校核:[1]、玻璃规格BxH本工程选用玻璃种类为: 钢化玻璃1. 玻璃面积: B: 玻璃幕墙分格宽(m): 1.3H: 玻璃幕墙分格高(m): 1.3A: 玻璃板块面积(m^2): A=B×H= 1.692. 玻璃厚度选取: W: 风荷载设计值(kN/m^2): 5.243A: 玻璃板块面积(m^2): 1.69K3: 玻璃种类调整系数: 3试算: C=W×A×10/3/K3 =9.845T=2×(1+C)^0.5-2 = 4.586mm玻璃选取厚度为(mm): 83. 玻璃板块自重: GAk: 玻璃板块平均自重(不包括铝框): t: 玻璃板块厚度(mm): 8玻璃的体积密度为: 25.6(KN/M^3) 按5.2.1采用 GAk=25.6×t/10000.204kN/m^2 4. 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:0.016αmax: 水平地震影响系数最大值: qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m^2) qEAk=3×αmax×Gak=0.009kN/m^2 rE: 地震作用分项系数: 1.3 qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m^2) qEA=rE×qEAk=1.3×qEAK=0.011kN/m^25. 玻璃的强度计算: 校核依据: σ≤ｆg=84.000 q: 玻璃所受组合荷载: a: 玻璃短边边长(m): 1.3b: 玻璃长边边长(m): 1.3t: 玻璃厚度(mm): 8ψ: 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比a/b查出(b为长边边长) 表5.4.1得: 0.065σw: 玻璃所受应力: 采用Sw+0.6SE组合: q=W+0.6×qEA = 5.249kN/m^2σw=6×ψ×q×a^2×1000/t^2 =53.994N/mm^253.994≤ｆg=84.000N/mm^2 玻璃的强度满足 6. 玻璃温度应力计算:58.8N/mm^2校核依据: σmax≤[σ]= (1)在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的 挤压温度应力为: E: 玻璃的弹性模量:0.72×10^5N/mm^2α^t: 玻璃的线膨胀系数: 1.0×10^-5△Ｔ: 年温度变化差(℃): 80c: 玻璃边缘至边框距离, 取 5mm d: 施工偏差, 可取:3mm ,按5.4.3选用 b: 玻璃长边边长(m): 1.3在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的 温度应力为: σt1=E(a^t×△Ｔ-(2c-d)/b/1000)=-330.092 N/mm^2计算值为负,挤压应力取为零.0.000N/mm^2＜ 58.8N/mm^2 玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求 (2)玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:μ1: 阴影系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》 得1.000 μ2: 窗帘系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》 得1.100 μ3: 玻璃面积系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》 得1.086 μ4: 边缘温度系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》 得0.400 Ｔc: 玻璃中央部分温度: a: 玻璃线胀系数: 1.0×10^-5a0: 玻璃吸热率:0.142a1: 室外热传递系数, 取15W/m^2K t0: 室外设计温度-10.000℃ t1: 室内设计温度35.000℃ Ｔc=(a0×700+15×t0+8×t1)/(15+8)=(0.142×700+15×(-10.000)+8×35.000)/(15+8)=9.974℃Ｔs: 玻璃边缘部分温度: Ｔs=(15×t0+8×t1)/(15+8)=(15×(-10.000)+8×35.000)/(15+8)=5.652℃△t: 玻璃中央部分与边缘部分温度差: △t=Ｔc-Ｔs =4.322℃玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力: σt2=0.74×E×a×μ1×μ2×μ3×μ4×(Ｔc-Ｔs)=0.74×0.72×10^5×1.0×10^-5×μ1×μ2×μ3×μ4×△t=1.100N/mm^2玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求 7. 玻璃最大面积校核: Azd: 玻璃的允许最大面积(m^2) Wk:风荷载标准值(kN/m^2): 3.745t: 玻璃厚度(mm): 83α1: 玻璃种类调整系数: A: 计算校核处玻璃板块面积(m^2) 1.69Azd=0.3×α1×(t+t^2/4)/Wk (6.2.7-1)= 5.767m^2 A= 1.69 ≤Azd= 5.767m^2 可以满足使用要求三、幕墙杆件计算: 幕墙立柱按铰接多跨梁力学模型进行设计计算： 1. 选料: (1)风荷载设计值的线密度: qw: 风荷载设计值的线密度 rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 Wk: 风荷载标准值(kN/m^2): 3.745B: 幕墙分格宽(m): 1.3qw=1.4×Wk×B = 6.815kN/m(2)立柱弯矩: Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN·m)qw: 风荷载设计值的线密度(kN/m): 6.815Hsjcg: 立柱计算跨度(m) 2.9Mw=qw×Hsjcg^2/10 = 5.731kN·mqEA: 地震作用设计值:qEAK: 地震作用(kN/m^2): 0.16γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3×qEAk =0.208kN/m^2qE: 地震作用设计值的线密度: qE=qEA×B =0.27kN/mME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):ME=qE×Hsjcg^2/10 =0.227kN·mM: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)采用Sw+0.6SE组合M=Mw+0.6×ME = 5.867kN·m(3)W: 立柱抗弯矩预选值(cm^3)W=M×10^3/1.05/84.2 =66.361cm^3 qWk: 风荷载标准值线密度(kN/m) qwk=Wk×B= 4.868kN/m qEk: 地震作用标准值线密度(kN/m) qEk=qEAk_M×B=0.208kN/m (4)I1,I2: 立柱惯性矩预选值(cm^4) I1=900×(qwk+0.6×qEk)×Hsjcg^3/384/0.7=407.71cm^4I2=3000×(qwk+0.6×qEk)×Hsjcg^4/384/0.7/20=197.059 cm^4 选定立柱惯性矩应大于(cm^4):407.712. 选用立柱型材的截面特性:[1].主梁一选用型材截面如图: 铝型材强度设计值(N/mm^2) 84.2铝型材弹性模量E (N/cm^2): 7000000X轴惯性矩(cm^4): Ix= 1230.632Y轴惯性矩(cm^4): Iy= 227.287X轴抵抗矩(cm^3 ): Wx1= 119.612X轴抵抗矩(cm^3 ): Wx2= 106.905型材截面积(cm^2): A= 23.908型材计算校核处壁厚(mm): t= 3.5型材截面面积矩(cm^3 ): Ss=78.296塑性发展系数: γ= 1.053. 幕墙立柱的强度计算: 校核依据: N/A+m/γW≤ｆa=84.200N/mm^2(拉弯构件) (5.5.3) B: 幕墙分格宽(m): 1.3GAk: 幕墙自重(N/m^2): 400幕墙自重线荷载: Gk=400×Wfg/1000=0.52kN/m NK: 立柱受力: Nk=Gk×Hsjcg= 1.508kNN: 立柱受力设计值: rG: 结构自重分项系数: 1.2N=1.2×Nk= 1.809kNσ: 立柱计算强度(N/mm^2)(立柱为拉弯构件) N: 立柱受力设计值(Kn): 1.809A: 立柱型材截面积(cm^2) 23.908M: 立柱弯矩(kN·m): 5.867Wx2: 立柱截面抗弯矩(cm^3): 106.905γ: 塑性发展系数:1.05σ=N×10/A+M×10^3/1.05/Wx2=53.023N/mm^253.023 ≤ｆa=84.200N/mm^2 立柱强度满足 4. 幕墙立柱的刚度计算: 校核依据: Umax≤[U]=20mm 且 Umax≤L/180 (5.5.5) Umax: 立柱最大挠度 Umax=3×(qWk+0.6×qEk)×Hsjcg^4×1000/384/0.7/Ix立柱最大挠度Umax为: 3.202 ≤20mm Du: 立柱挠度与立柱计算跨度比值: Hsjcg: 立柱计算跨度(m): 2.9Du=U/Hsjcg/1000= 0.001≤1/180 挠度满足要求 5. 立柱抗剪计算: 校核依据: τmax≤[τ]=80.200N/mm^2 (1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN) Qwk=Wk×Hsjcg×B/2 =7.059kN (2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN) Qw=1.4×Qwk=9.882kN (3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN) QEk=qEAk×Hsjcg×B/2=0.301kN (4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN) QE=1.3×QEk =0.391kN (5)Q: 立柱所受剪力: 采用Qw+0.6QE组合 Q=Qw+0.6×QE=10.116kN (6)立柱剪应力:τ: 立柱剪应力: Ss: 立柱型材截面面积矩(cm^3): 78.296Ix: 立柱型材截面惯性矩(cm^4): 1230.632t: 立柱壁厚(mm): 3.5τ=Q×Ss×100/Ix/t =18.388N/mm^218.388≤ 80.200N/mm^2立柱抗剪强度满足6. 选用横梁型材的截面特性: 选用型材截面:铝型材强度设计值(N/mm^2): 84.2铝型材弹性模量 E (N/cm^2): 7000000X轴惯性矩(cm^4 ): Ix= 58.29Y轴惯性矩(cm^4 ): Iy= 87.39X轴抵抗矩(cm^3): Wx1= 16.58X轴抵抗矩(cm^3): Wx2= 12.999Y轴抵抗矩(cm^3): Wy1= 21.395Y轴抵抗矩(cm^3): Wy2= 17.616型材截面积(cm^2): A= 10.11型材计算校核处壁厚(mm): t= 2.5型材截面面积矩(cm^3 ): Ss= 12.9941.05塑性发展系数: γ= 7. 幕墙横梁的强度计算: 校核依据: mx/γWx+my/γWy≤ｆa=84.200N/mm^2 (5.5.2) (1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m)B: 幕墙分格高(m): 1.3H: 幕墙分格高(m): 1.3GAk: 横梁自重(N/m^2): 400Gk: 横梁自重荷载线密度: Gk=300×H/1000 =0.52kN/mG: 横梁自重荷载设计值线密度(kN/m) G=1.2×Gk =0.624kN/mMx: 横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN·m)Mx=G×B^2/8 =0.131kN·m(2)横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)风荷载线密度:横梁承受三角形荷载作用 qwk=Wk X B = 4.868KN/m风荷载设计值的线密度: qw=1.4×qwk = 6.815kN/mMyw: 横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)Myw=qw×B^2/12=0.959kN·m(3)地震作用下横梁弯矩qEAk: 横梁平面外地震荷载:3βE: 动力放大系数:αmax: 地震影响系数最大值:0.016Gk: 幕墙构件自重(N/m^2): 400qEAk=3×αmax×300/1000 =0.019kN/m^2qEx: 横梁地震荷载线密度: B: 幕墙分格宽(m) 1.3横梁承受三角形荷载作用 qex=qeak X B = 0.024KN/mqE: 横梁地震荷载设计值线密度:1.3γE: 地震作用分项系数: qE=1.3×qEx =0.031kN/mMyE: 地震作用下横梁弯矩: MyE=qE×B^2/12=0.004kN·m(4)横梁强度:σ: 横梁计算强度(N/mm^2): 采用SG+Sw+0.6SE组合 Wx1: X轴抵抗矩(cm^3): 16.58Wy2: y轴抵抗矩(cm^3): 17.6161.05γ: 塑性发展系数: σ=(Mx/Wx1+Myw/Wy2+0.6×MyE/Wy2)×10^3/1.05= 59.371N/mm^259.371≤ｆa=84.200N/mm^2 横梁正应力强度满足 8. 幕墙横梁的抗剪强度计算: 校核依据: τmax≤[τ]=80.200N/mm^2 (1)Qwk: 风荷载作用下横梁剪力标准值(kN) Wk: 风荷载标准值(kN/m^2): 3.745B: 幕墙分格宽(m) 1.3Qwk=Wk×B^2/4 = 1.582kN(2)Qw: 风荷载作用下横梁剪力设计值(kN) Qw=1.4×Qwk = 2.214kN(3)qEAk: 地震作用下横梁剪力标准值(kN) qEAk: 幕墙平面外地震作用(kN/m^2): 0.019QEk=qEak×B^2/4=0.008kN(4)qE: 地震作用下横梁剪力设计值(kN)1.3γE: 地震作用分项系数: QE=1.3×Qek=0.01kN(5)Q: 横梁所受剪力:采用Qw+0.6QE组合Q=Qw+0.6×QE = 2.22kN (6)τ: 横梁剪应力Ss: 横梁型材截面面积矩(cm^3): 12.994Iy: 横梁型材截面惯性矩(cm^4): 87.39t: 横梁壁厚(mm): 2.5τ=Q×Ss×100/Iy/t =13.203N/mm^213.203≤80.200N/mm^2横梁抗剪强度可以满足 9.幕墙横梁的刚度计算 校核依据: Umax≤[U]=20mm 且 Umax≤L/180 横梁承受三角形荷载作用 qwk=Wk × B = 4.868KN/mqex: 地震作用标准线密度(KN/m) qex=qeak × B =0.024KN/m 水平方向由风荷载和地震作用产生的弯曲: U1=(qwk+0.6×qex)×B^4×1000/0.7/Iy/120= 1.899mm 自重作用产生的弯曲: U2=5×GK×B^4×1000/384/0.7/Ix= 0.473mm 综合产生的弯曲为: U=(U1^2+U2^2)^0.5= 1.957mm<20mmDu=U/B/1000 = 0.001≤1/180 挠度可以满足要求四、连接件计算:1. 横梁与立柱间连结 竖向节点(角码与立柱) GAK:横梁自重(N/m^2): 400Gk: 横梁自重线荷载(N/m): Gk=GAK×H=520N/m 横梁自重线荷载设计值(N/m) G=1.2×Gk =624N/mN2: 自重荷载(N): N2=G×B/2 =405.6N N1:SG+0.6SE (N):N1=(1.4×Qwk+1.3×0.6×qex)×B/4=2221.024N N: 连接处组合荷载: 采用SG+Sw+0.6SE N=(N1^2+N2^2)^0.5 = 2257.755N Num2: 螺栓个数: D1 : 选用螺栓直径(mm):6D0:选用螺栓有效直径(mm): 5.06Nvbh: 螺栓的承载能力:Nvbh=3.14×D0^2×130/4 =2612.847N Num2=N/Nvbh= 0.864取螺栓个数: 3Ncbj: 连接部位铝角码壁抗承压能力计算: Lct1: 铝角码壁厚(mm): 2.5Ncbj=D1×Lct1×120×Num2 =5400N5400N ≥2257.755N 强度可以满足2. 立梃与主结构连接 Lct2: 连接处钢角码壁厚(mm) : 8D2: 连接螺栓直径(mm) 12D0: 连接螺栓直径(mm): 10.36采用SG+SW+0.6SE组合 N1wk: 连接处风荷载总值(N): N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000 =14118.65N 连接处风荷载设计值(N) : N1w=1.4×N1wk =19766.11NN1Ek: 连接处地震作用(N): N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000=603.2N N1E: 连接处地震作用设计值(N): N1E=1.3×N1Ek =784.16NN1: 连接处水平总力(N): N1=N1w+0.6×N1E =20236.61N N2: 连接处自重总值设计值(N): N2k=GAK×B×Hsjcg =1508NN2: 连接处自重总值设计值(N): N2=1.2×N2k =1809.6N N: 连接处总合力(N):N=(N1^2+N2^2)^0.5 = 20317.35NNvb: 螺栓的承载能力: Nv: 连接处剪切面数: 2 Nvb=2×3.14×D0^2×130/4=21905.97NNum1: 立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数: Num1=N/Nvb = 0.927个 Num1:取螺栓数量(个) 4Ncbl: 立梃型材壁抗承压能力(N): D2: 连接螺栓直径(mm): 12Nv: 连接处剪切面数: 8t: 立梃壁厚(mm): 3.5Ncbl=D2×2×120×t×Num1 =40320N 40320≥ 20317.35N 强度可以满足Ncbg: 钢角码型材壁抗承压能力(N): Ncbg=D2×2×267×Lct2×Num1=165120N 165120 ≥ 20317.35N 强度可以满足五、幕墙预埋件总截面面积计算 本工程预埋件受拉力和剪力 V: 剪力设计值: V=N2 = 1809.6N N: 法向力设计值: N=N1 = 20236.61 NM_: 弯矩设计值(N·mm):z: 螺孔中心与锚板边缘距离(mm): 108M=V×e2 =195436.8N·mNum1: 锚筋根数: 4锚筋层数: 21αr: 锚筋层数影响系数: 关于混凝土：混凝土标号: 30混凝土强度设计值(N/mm^2) fc : 15按现行国家标准≤混凝土结构设计规范≥ GBJ10采用。
