1、- 1 -目 录工程概况-1结构设计理论和标准-1幕墙材料的物理特性及力学性能-3荷载及作用计算-5玻璃板块的选用与校核-7玻璃幕墙结构胶缝计算-11玻璃幕墙立柱计算-13幕墙横梁强度、挠度计算-36玻璃组件的固定块及其间距计算-39横梁与立柱连接计算-41立柱与支座连接计算- 44支座连接件计算-45连接件与预埋件连接计算-46幕墙预埋件计算-47立柱伸缩缝设计计算-49南立面钢架计算-50后置件的计算-54钢角码与后置件相连接的焊缝计算-55观光梯与雨棚计算-57全玻璃幕墙计算-71屋顶钢结构支座计算-73- 2 -第一章 工程概况一、工程名称：广场幕墙工程二、工程地点：市三、工程内容：玻
2、璃、铝板幕墙四、幕墙最大高度：99.75m五、地震设防烈度：六度设防六、幕墙防火等级：耐火等级一级第二章 结构设计理论和标准一、本结构计算遵循以下规范及标准：1、 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-962、 建筑幕墙 JGJ302-963、 建筑结构荷载规范 GB50009-20014、 钢结构设计规范 GBJ17-885、 高层民用建筑设计防火规范 GB500456、 建筑防雷设计规范 GB50057-947、 建筑抗震设计规范 GB50011-20018、 民用建筑隔声设计规范 GBJ118-889、 建筑模数协调统一标准 GBJ2-9610、 铝及铝合金阳极氧、阳极氧化膜总规范 GB8
3、013-8711、 金属镀膜和化学处理表示方法 GB/T 13911-9212、 金属覆盖层、钢铁制品热镀锌层相关要求 GB/T13912-9213、高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99-98二、本结构计算遵循以下设计理论和规定：1、玻璃幕墙按围护结构设计，其骨架竖梃悬挂在主体结构上，处于受拉状态，层与层之间设置竖向伸缩缝。2、玻璃幕墙及其连接件均具有承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，均采用螺栓连接。- 3 -3、幕墙均按 6 度设防，遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则，幕墙在设防烈度地震作用下经修理后仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不脱落。4、幕墙构件在重力荷载、风荷载、地
4、震作用、温度作用和主体结构位移影响下均具有安全性。5、幕墙构件采用弹性方法计算，其截面最大应力设计值应不超过材料的强度设计值： 式中 荷载和作用产生的截面最大应力设计值； 材料强度设计值。6、荷载和作用效应组合的分项系数按下列规定采用：、进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载 G：1.2风荷载 W：1.4地震作用 E：1.3温度作用 T：1.2、进行位移和挠度计算时：重力荷载 G：1.0风荷载 w：1.0地震作用 E：1.0温度作用 T：1.07、当两个及以上的可变荷载或作用（风荷载、地震作用和温度作用）效应参加组合时，第一个可变荷载或作用效应的组合系数可按 1.0 采用；第二个可
5、变荷载或作用效应的组合系数可按 0.6 采用；第三个可变荷载或作用效应的组合系数可按 0.2 采用。8、荷载和作用效应可按下式进行组合：S=GSG+ wwSw+ EESE+ TTST 式中 S 荷载和作用效应组合后的设计值；SG 重力荷载作为永久荷载产生的效应；- 4 -SW、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的效应。按不同的组合情况，三者可分别作为第一个、第二个和第三个可变荷载和作用产生的效应；G、 w、 E、 T各效应的分项系数，可按 2.2.6 采用； w、 E、 T分别为风荷载、地震作用和温度作用效应的组合系数。取决于各效应分别作为第一个、第二个和第
6、三个可变荷载和作用的效应，可按 2.2.7 取值；9、幕墙按各效应组合中的最不利组合进行设计。第三章 幕墙材料的物理特性及力学性能一、玻璃的强度设计值：强度设计值 g(N/mm2)类 型 厚 度(mm)大面上的强度 边缘强度512 28.0 19.5浮法玻璃1519 20.0 14.0512 84.0 58.8钢化玻璃1519 59.0 41.3二、铝合金型材的强度设计值：强度设计值 g(N/mm2)型材状态抗拉、抗压 抗剪6063、 T5 84.2 48.9三、幕墙连接件钢材的强度设计值：强度设计值(N/mm 2)钢材类型抗拉、抗压和抗弯 抗剪 VQ235（第一组） 215 125- 5 -
7、四、焊缝强度设计值： 强度设计值 (N/mm2)焊接方法和焊条型号构件钢材 对接焊缝隙( 三级) 角焊缝抗拉、抗弯 抗拉、抗压、抗剪手工焊E43XX 型 Q235 185 160五、螺栓连接的强度设计值： 强度设计值 (N/mm2)螺栓钢号C 级 A 级、B 级抗拉 抗剪 抗拉 抗剪普通螺栓 Q235 170 130 170 170六、幕墙材料的重力体积密度：序号 材料名称 密度（ kN/m3）密度（N/mm 3）1 玻 璃 25.6 2.5610-52 矿棉（防火棉、保温棉） 0.51.0 (0.51.0)10-63 铝合金型材 28.0 2.810-54 钢 材 78.5 7.8510-5
8、七、幕墙材料的弹性模量：序号 材 料 弹性模量 E (N/mm2)1 玻 璃 0.721052 铝合金 0.70105- 6 -3 Q235 钢材 2.061054 不锈钢（奥氏体） 2.06105八、幕墙材料的线膨胀系数：序号 材 料 线膨胀系数 (X10-5)1 混凝土 1.02 钢 材 1.23 铝合金 2.354 玻 璃 1.05 不锈钢（奥氏体） 1.8第四章 荷载及作用计算一、风荷载作用1、作用在幕墙上的风荷载标准值按下式计算： K = ZZ S o 式中 K 作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m 2） ； Z 瞬时风压的阵风系数，取 2.25；Z 风压高度变化系数，按现行国家标准
9、建筑结构荷载规范GB50009-2001 采用，取 Z= 0.616 (Z/10)0.44（按 C 类地区计算） ； S风荷载体型系数，竖向幕墙外表面取1.5； o基本风压，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001，市取 0.45kN/ m2。则 K=2.25Z1.50.45=1.52ZkN/m2 (公式 4.1)2、作用在幕墙上的风荷载设计值按下式计算：= w K 式中 作用在幕墙上的风荷载设计值（kN/m 2） ；- 7 -w风荷载作用效应的分项系数,取 1.4；则 =1.4 K (公式 4.2)二、地震作用（1）玻璃地震作用1、垂直于幕墙平面的均布水平地震作用按下式计算：qE= E
10、maxG/A式中 qE 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用（kN/m 2） ； E 动力放大系数，取 3.0； max 水平地震影响系数最大值，6 度防震设计时取 0.04；G/A 幕墙单位面积自重标准值。则 qE=3.00.040.4=0.05kN/m2 (公式 4.3)2、 平行于幕墙平面的集中水平地震作用按下式计算：pE= E maxG式中 pE 平行于幕墙平面的集中水平地震作用（kN ） ； E 动力放大系数，取 3.0； max 水平地震影响系数最大值，6 度防震设计时取0.04；G 幕墙构件的重量（kN） ，玻璃幕墙等于 0.5bh。则 pE=3.00.040.5bh=0.06bh
11、kN (公式 4.4)三、 水平荷载及作用效应的最不利组合值按下式计算：S= ww K+ EEqE (公式 4.5)式中 可变荷载组合系数： w=1.0, E=0.6荷载分项系数：进行强度计算时， w=1.4, E=1.3进行挠度计算时， w=1.0, E=1.0四、根据公式 4.1、4.2、4.3、4.4 和 4.5，计算得每一幕墙表面上的水平风压荷载标准值、设计值以及风压荷载与水平地震作用的组合值如下：（表4.1）- 8 -荷载组合(kN/m 2)序号 幕 墙标 高(m) Z K (kN/m2) (kN/m 2)S S1 99.75 1.69 2.57 3.59 3.63 2.602 95
12、.25 1.66 2.52 3.52 3.56 2.553 92.25 1.64 2.49 3.48 3.52 2.534 89.25 1.61 2.45 3.43 3.47 2.485 86.25 1.59 2.42 3.38 3.42 2.456 79.05 1.53 2.33 3.26 3.30 2.367 53.85 1.29 1.96 2.75 2.79 1.998 28.65 0.98 1.49 2.08 2.12 1.529 25.05 0.92 1.4 1.96 2.00 1.4310 15.85 0.75 1.15 1.61 1.65 1.1811 6.65 0.51 1.0
13、0 1.40 1.44 1.03说明：根据规范第 5.2.2 条作用于幕墙上的风荷载标准值不应小于1.0kN/m2。因此本表中序号 11 的 K=1kN/m2表中 S玻璃幕墙的风荷载设计值与水平地震作用设计值的组合值，用于强度计算；S玻璃幕墙的风荷载标准值与水平地震作用标准值的组合值，用于挠度计算。第五章 幕墙板块的选用与校核第一节 南立面玻璃幕墙- 9 -5-1 隐框式幕墙玻璃的选用与校核幕墙玻璃最大分格尺寸：ab1185mm 1800mm；对应标高为：99.75M，查表 4.1 得S=3.63kN/m2，S=2.6kN/m 25-1-1 幕墙玻璃在垂直于玻璃平面的组合荷载作用下，其最大应力
14、按下式校核：6Sa2= t2式中 组合载作用下玻璃最大应力（ N/mm2） ；S 组合荷载设计值（N/mm 2） ；a 玻璃短边边长（mm ） ；t 玻璃的厚度（mm） ； 弯曲系数，可按边长比 a/b 由下表查出（b 为长边边长） ， 玻璃的大面上强度允许值，6mm 钢化玻璃取84.0N/mm2。A/b 0.00 0.25 0.33 0.40 0.50 0.55 0.60 0.65 0.1250 0.1230 0.1180 0.1115 0.1000 0.0934 0.0868 0.0804A/b 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 0.95 1.00 0.0742
15、0.0683 0.0628 0.0576 0.0528 0.0483 0.0483 0.0442由 a/b1185/18000.66 查得 0.079260.07913.6310-311962则 （1.26） 247.5N/mm284.2 N/mm2 安全！5-1-2 幕墙玻璃在垂直于玻璃平面的组合荷载作用下的挠度校核。根据 a/b=1185/1800=0.66 查建筑结构静力计算手册，四边简支板挠度系数：=0.00782Eh3刚度：Bc= - 10 -12(1- 2)式中：Bc刚度；E玻璃弹性模量（72000N/mm 2） ；H玻璃板厚（mm） ；泊桑比（玻璃 0.2） ；Eh3 72000(7.2)3Bc= = =2332800N/mm12(1- 2) 12（1-0.2 2）挠度：qkl4 2.610-311854= =0.00782 =17.2mmBc 2332800挠度大于玻璃板厚，应考虑大挠度的影响，上述按小挠度公式计算的应力，挠度值应乘以折减系数进行挠度修正。挠度修正：Ska4Q= Et4式中：Sk荷载组合；a玻璃短边尺寸；E玻璃弹性模量；t玻璃厚度（中空玻璃 1.2t=1.26=7.2mm）Ska4 2.610-311854Q= = =26.5Et4 72000(7.2)4查表 5.4.3 得拆减系数 0.87。
