幕墙设计与计算.docx

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1、幕墙设计与计算1.幕墙结构设计的一般原则◆按围护结构设计，不承受主体结构的荷载和地震作用。               ◆幕墙及其连接件应有足够的承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力。◆非抗震设计的幕墙，在风力作用下其板材不应破碎。◆抗震设计的幕墙，在常遇地震作用下板材不应产生破损；在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用；在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。◆构件设计应考虑重力荷载、风荷载、地震、温度和主体结构位移影响下的安全度。 2.幕墙结构设计方法2.1结构的受力要求玻璃幕墙分格划分大小，直接影响到板厚和横框、竖框截面尺寸的大小，板块划分得

2、越大，单块板面受到的总风力越大，其板厚要求更高，材料耗用量越大。在划分板块大小时，板的面积A与厚度t的关系：A∽t2（即面积增大到2倍，厚度要增至1.4倍。边长的增大与板厚的增加成正比。幕墙划分的趋势向小面积发展，建议一般情况下，玻璃的面积不超过3m2）。2.2承载力表达方式    ◆内力表达方式:S≤R（S―外荷载和效应产生的内力设计值、R―构件截面承载力设计值）　　◆应力表达方式:σ≤f（σ―各种荷载及作用产生应力设计值、f―材料强度设计值）2.3幕墙结构安全度    ◆采用允许应力方法，即要求σk≤〔f〕=fk/K     （σk―外荷载产

3、生的应力标准值，未附加任何安全系数；〔f〕―为允许应力值，强度的允许值；        fk―为材料标准强度，由试验得到；K―结构安全系数）。    ◆采用多系数方法，即基本表达式为（σ=K1σk）≤（fk/K2=f）2.4荷载和作用效应可按下列方式进行组合（幕墙应按各效应组合中的最不利组合进行设计）：    S=γGSG+ψWγWSW+ψEγESE+ψTγTST    式中S―荷载和作用效应组合后的设计值；SG―重力荷载作为不变荷载产生的效应；    SW、SE、ST―分别为风荷载、地震和温度作用为可变荷载和作用产生的效应；    γG、γW、

4、γE、γT―各效应分项系数；ψW、ψE、ψT―风荷载、地震和温度作用效应组合系数。    ◆进行幕墙构件、连接和锚固件承载力计算时，γG=1.2、γW=1.4、γE=1.3、γT=1.2；    ◆进行位移和挠度计算时，各分项系数均应按1.0采用。      可考虑以下的典型组合：◆S=1.2G+1.0×1.4W+0.6×1.3W+0.2×1.2T                    ◆S=1.2G+1.0×1.4W+0.6×1.2T+0.2×1.3E                    ◆S=1.2G+1.0×1.3E+0.6×1.4W+0

5、.2×1.2T                    ◆S=1.2G+1.0×1.3E+0.6×1.2T+0.2×1.4W                    ◆S=1.2G+1.0×1.2T+0.6×1.4W+0.2×1.3E                    ◆S=1.2G+1.0×1.2T+0.6×1.3E+0.2×1.4W    G、W、E、T分别代表重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用产生的应力或内力。3.幕墙计算3.1幕墙横框计算    a．幕墙在水平方向、竖直方向的受力模型均为简支梁，受力状态为双向受弯构件。    b．竖直方

6、向的弯矩和挠度：      ◆弯矩Mx=1/8qB2（KN.m）式中：q――横框所受一个分格构件自重的线荷载设计值（KN./m）；B――横框长（m）◆挠度f=5qkB4／384EIx式中：qk――横框所受一个分格自重线荷载标准值；Ix――横框绕x轴的惯性矩。    c．水平方向的弯矩和挠度    ◆当B≤H时（H―分格高）其中：弯矩My=1/12qB2        q=（1.4WK+0.6×1.3qEk）B                  挠度f=qkB4／120EIy    qk=（WK+0.6qEk）B    ◆当B＞H时其中：弯矩My=

7、1/8qB2      q=（1.4WK+0.6×1.3qEk）H          挠度f=5qkB4／384EIy    qk=（WK+0.6qEk）H    d．横框中的最大应力设计值为MX／VWX＋MY／VWY≤fa  式中：V――塑性发展系数，取为1.05；  WX、WY――横框绕X轴、Y轴的截面抵抗矩；      fa――型材的材料抗拉强度设计值。    e．横框产生的挠度应不大于B/180，且不大于20mm。3.2幕墙竖框的计算◆竖框的计算主要采用下列四种简化力学模型：    a．简支梁――竖框上端悬挂在与建筑物连接的转接件上，下端

8、固定在下层竖框伸出的铝插芯上。（见图a）    b．双跨梁――竖框与建筑物的固定点比简支梁模型多一个。（见图b）    c．多跨铰接连续