毕业设计（论文）-框架式幕墙的设计.doc

框架式幕墙的设计框架式幕墙的设计全套图纸加扣3012250582 摘要随着社会的进步、科技的革新，传统的建筑外墙逐渐不能满足人们对于建筑外观及其功能性的要求，于是建筑幕墙应运而生。到了现在，建筑幕墙的应用率更是屡创新高。建筑幕墙的市场需求一天天加大的同时，也意味着幕墙设计工作的激增。而为了保证最后完工的幕墙工程的安全性，设计中必不可少的一个环节就是结构计算，需要对幕墙面板及立柱横梁进行相应的荷载计算以及强度、挠度校核。本次毕业设计的课题来自于上海江河幕墙系统工程有限公司承接的南京市某办公住宅楼的幕墙设计项目，该项目主要幕墙系统为隐框玻璃幕墙。隐框玻璃幕墙是一种将玻璃面板通过结构粘接胶直接固定于金属框架（一般是铝合金材质）上的幕墙形式。由于其外露于室外的部分通常只能看见密封胶条形成的胶缝以及玻璃面板，所以比较适合分格较小的幕墙系统。关键词：幕墙，框架幕墙，幕墙设计，结构计算THE DESIGN OF FRAME CURTAIN WALLABSTRACTAlong with the progress of society and the innovation of science and technology,The traditional external walls can not meet the requirements of the architectural appearance and function, so the curtain wall came into being. Up to now, The application rate of curtain wall is reaching new heights.Market demand increased day by day building walls, but also means the surge in curtain wall design work. In order to ensure the safety of curtain wall project, an essential part of the design is the structure calculation that means designers need to verificate the strength,deflection and load calculation of the curtain wall panel and column cross beam. This graduation project is to design a frame curtain wall system for a office residential building in Nanjing which is from the project of Shanghai Jangho Systems Engineering Co., Ltd.The main facade systems of the project is hidden frame glass curtain wall.The hidden frame glass curtain wall is a curtain wall form which is directly fixed on the metal frame (usually aluminum alloy material) by the structure of the glass panel.Because the outer exposed part can only see the plastic joint formed by the sealing strip and the glass panel, the curtain wall system is more suitable for the curtain wall system which is made of small size compartment.Key words: curtain wall,frame curtain wall, curtain wall design, structural calculations目 录1 绪论11.1 引言11.2 国内外幕墙行业发展现状11.2.1 国外幕墙行业的发展11.2.2 国内幕墙行业的发展21.3 幕墙的优点31.4 现今建筑幕墙中存在的问题41.4.1 安全问题51.4.2 光污染问题51.4.3 节能问题62 框架式幕墙设计说明72.1 建筑幕墙设计原则72.2 课题内容72.3 幕墙系统的选择82.4 标准节点的设计102.4.1 立柱、横梁及其连接的设计102.4.2 标准节点整体设计122.5 幕墙支座系统设计132.6 幕墙收口部位设计142.6.1 幕墙底部收口设计142.6.2 幕墙顶部收口设计152.7 幕墙物理性能152.7.1 抗风压性能152.7.2 水密性能162.7.3 气密性能162.7.4 平面内变形性能172.7.5 耐撞击性能182.7.6 光学性能182.7.7 承重力性能182.8 一般说明182.8.1抗震设计182.8.2 防雷设计182.8.3 防火设计192.8.4 耐腐蚀设计192.8.5 绿色环保和节能设计192.8.6 防噪音设计192.8.7 安全设计203 结构计算213.1 主要材料及设计指标213.2 荷载计算223.2.1 风荷载标准值223.2.2 风荷载设计值223.2.3 幕墙构件重量荷载223.2.4 地震作用233.2.5 荷载组合233.3 玻璃面板校核233.3.1 玻璃强度计算233.3.2 玻璃变形计算253.4 幕墙立柱计算283.4.1 部位要素283.4.2 力学模型283.4.3 荷载确定293.4.4 幕墙立柱参数293.4.5 立柱强度校核303.4.6 立柱刚度校核313.5 幕墙横梁计算313.5.1 部位基本参数313.5.3 荷载计算323.5.5 横梁强度校核343.6 小结364 总结37参考文献38致 谢39译文及原文401 绪论1.1 引言近来，随着我国国力日趋强盛，新兴科技及国民经济的急速发展，各地的高层建筑、超高层建筑及大型复杂建筑像雨后的春笋一样拔地而起。与此同时，现代社会对建筑物的美观性、艺术性的要求越来越高。为了达到这种美化城市生活环境、展现时代特色乃至彰显民族风格的效果，建筑物必须经过各种艺术处理之后才能将其一一体现。而幕墙作为优化建筑设计的重要手段，丰富多彩的立面造型，已成为世界性的新潮流1。现今，随着新材料的研发以及幕墙技术的日益推陈出新，各种形式的幕墙系统目不暇接的出现在人们的视野中。其中，框架玻璃幕墙无疑是应用率最大、应用历史最久的幕墙系统。1.2 国内外幕墙行业发展现状1.2.1 国外幕墙行业的发展建筑幕墙最早起源于国外，自其问世至今，建筑幕墙在国际上已有上百年的发展历史，可将其概括为探索、发展、推广、提高共 4 个阶段2。（1） 探索阶段（18511950）历史上首次采用玻璃幕墙结构的建筑应当是在1851年英国伦敦工业博览会问世的水晶宫（Crystal Palace）。这一建筑的出现可谓是宣告了幕墙行业的开始。此后，开始陆续零星出现一些具有现代幕墙建筑特点的建筑。但这一时期的幕墙建筑普遍存在雨水渗漏、隔音效果差、保温性能不佳、材料老化严重等一系列问题。（2）发展阶段（19501980）这一时期对幕墙在上一阶段中存在的问题深入研究，并由此开发了许多幕墙的关键技术，如压力平衡系统，以此原理设计的铝型材空腔截面的应用使得幕墙系统内外之间空腔的压力平衡；板式拼装系统，使得幕墙可以分为一个个板块（单元），而每一个板块（单元）在工厂加工组装完毕后，可以直接运往施工现场安装，大大缩短了施工周期同时简化了安装难度；楼层间隔水层系统，排水槽的设计使得幕墙整体的防雨水渗漏能力大大加强；研制新型硅酮结构胶，其具有及其良好的变形性能、耐老化性以及粘接性能，对于推广隐框、半隐框玻璃幕墙有不可忽视的作用；研制新材料，高性能玻璃的出现进一步强化了幕墙的整体水、气密性能。新技术、新材料的涌现很好的解决了上一阶段遗留的对幕墙发展阻碍最大的问题，促使了下一阶段幕墙影响力的飞速扩展。（3）推广阶段（19801996）由于上一阶段基本解决了幕墙系统最为关键的技术问题，幕墙的整体性能进一步提高，越来越多的建筑开始选择使用幕墙系统作为外装饰面。随着其影响力的增大，其影响范围也进一步拓宽，开始逐渐流传至其他国家。单元式幕墙由于其单元板块都是在工厂直接完成加工组装，现场只需要将每一个单元板块组装于主体结构之上，所以其安装速度非常快，且安装过程十分简化。因为这些特点，单元式幕墙的使用频率迅速上升。与此同时，其他各式各样不常见的幕墙系统的技术也渐趋成熟，开始被应用于不同的场合。(4) 提高阶段（1996至今）幕墙发展至今，传统幕墙的相关技术、规范早已完善，下一步就是结合现今智能化城市的概念，以智能型玻璃幕墙为主体发展方向，同时想办法解决现今幕墙还依然存在的问题或者随着技术革新出现的新的问题。1.2.2 国内幕墙行业的发展随着国外幕墙行业推广阶段的到来，幕墙这一对当时的中国来说异常新颖的建筑形式也开始传入我国。可以看出，相对于欧美发达国家来说，我国的幕墙行业起步滞后太多，但当时正值我国改革开放的发展期，幕墙这一新兴行业的发展势头却是异常迅猛。从发展经历上看，大致经历了模仿、自我成长和自我发展等三个阶段3。（1）模仿阶段（19811994）我国的第一项包含建筑幕墙工程的项目是建成于1984年的北京长城饭店，可谓是具有划时代的意义，标志着我国幕墙行业的开端。北京长城饭店一经建成就迅速在国内造成轰动，以此带动了建筑幕墙在我国迅猛发展。19881994年间，全国各地幕墙建筑层出不穷。但由于这一阶段主要是对国外幕墙技术的分析模仿阶段，没有统一的技术规范，各幕墙质量水平参差不齐，且平均质量水平较低。（2）自我成长（19952005）20世纪90年代，我国全面改革开放，城市建设更是水涨船高，各种建筑如雨后春笋一般被大量兴建。这段时期可以说是我国幕墙行业的黄金时期，幕墙因其现代化的外观表现和相对快速的施工周期的特点广受青睐被大量应用于各种建筑中，其中较为著名的建筑有：应用了双曲铝板和玻璃面板的超高特种建筑上海东方明珠电视塔；将玻璃幕墙高度提升至420m的超高层建筑金茂大厦。此外，我国自己的幕墙行业的规范标准也都是在这个阶段内完善出台的，所以从这开始幕墙工程都开始依照规范文件设计、施工，使得这一阶段幕墙工程的整体质量水平得到了极大的提高。（3）自我发展（2003至今）到了这一阶段，我国建筑幕墙年生产量已超过5000万m2，而且逐年增长，目前占世界幕墙年产量60% 以上，成为世界幕墙大国4。此外，在有了上一阶段的大量幕墙工程的设计施工经验之后，我国的幕墙技术取得了飞跃式的进步。建筑幕墙开始被广泛应用于普遍高度超过400m的超高层建筑。同时许多国内幕墙企业都开始推陈出新，获得了许多幕墙设计的专利，并且开始走出国门用自己的技术承建国外的幕墙工程，取得了不少喜人的成绩，其中就包括在以奇异造型闻名的迪拜无限塔，以及正在建设的总高度达1008m的沙特王国塔。上述种种可以看出，随着国内幕墙新兴技术的发展，我国幕墙大国的地位必将逐渐向幕墙强国靠拢。1.3 幕墙的优点传统办公住宅楼外墙一般由砖墙、石材墙、混凝土砌块墙、板材墙等构成，具有一定承重、保温、隔热、隔声的效果。但传统墙体不仅施工量大，容易在施工时产生问题，而且整体墙体的平面内位移变形能力也不甚强大，对建筑主体结构的适应能力差。此外，传统外墙的艺术美观性相较于幕墙建筑来说也相去甚远。以下简述幕墙存在的优点。（1）装饰效果好建筑幕墙作为建筑的外装饰面，承担了建筑很大一部分的外观表现，不仅造型充满现代感、艺术性,同时它还兼具了传统外墙防渗雨、保温、隔声的建筑功能。以玻璃幕墙作为外装饰面的建筑物在不同角度呈现出不同的色调，且其通透性绝佳，无论是从室外欣赏建筑的整体美感，还是从室内直接欣赏城市建筑的美感都是绝佳的体验。而石材幕墙、金属幕墙等不同种类的幕墙，也完全可以针对性的营造各种各样的建筑外观的艺术效果。（2）整体自重轻,抗震能力强幕墙相对于传统建筑外墙，本身并不承重，相当于建筑的一件外衣。此外，幕墙的巧妙之处就在于，它将传统建筑的墙与窗的概念合二为一，使用优质、轻便的材料代替传统的砖石结构，大大减轻了其整体的自重。相同面积的玻璃幕墙的质量大约只有普通砖墙的1/101/12。正是由于其自重轻，加上幕墙结构本身优秀的平面内位移变形能力，这两者的结合使得幕墙整体的抗震能力大大加强。（3）安装速度快，难度低相对于传统建筑外墙繁琐的施工的过程，以及漫长的等待时间由，幕墙则只需要将立柱、横梁、面板等部件依次安装就能最后完成整个工程。其施工过程简单且工序极少，整体施工周期远短于其他建筑外墙。（4）维护保养简单幕墙整体是一个建筑立面，但其实它都是由一个个分格板块组装而成，且其使用的零件都有统一的制式。当幕墙其中某个分格损坏需要维修更换时，只需替换这一分格的部件，其余幕墙整体都可以不予考虑。所以，幕墙整体的维修保养程序极为简单。（5）造价低廉由于幕墙质轻，且使用的材料极少，其施工所用的所有材料的整体价格就无形中降低不少。幕墙工程的施工过程简单，施工周期短，所需的工人少，工期也短，所以劳务费用也较为便宜。此外，幕墙的维修保养简单，且不易损坏，导致其无需时常维护保养，相应的维修费用也就少了一大截。所以整体来看，幕墙工程整体造价较其他外墙工程要低廉的多。1.4 现今建筑幕墙中存在的问题建筑幕墙自问世以来，因其极富艺术感的现代外观、自重轻、施工周期短、保养维护方便等特点受到很多业主的青睐。尽管随着幕墙技术的发展，建筑幕墙涌现出越来越多的优点，但是它也还存在着不少难以克服的问题。1.4.1 安全问题安全性对于幕墙建筑来说尤为重要，且越是高层的建筑其承受的风压就越大，一旦幕墙面板的抗风压能力不达标，就极有可能造成面板爆裂坠落伤人。由于幕墙刚在国内大范围兴建的时候还没有相应的技术规范，许多当时建成的幕墙工程都存在的安全隐患。历史上这类幕墙玻璃伤人的例子不在少数，而且近期就有上海中心一块玻璃面板坠落而造成一司机受伤的事件。所以，幕墙建筑从设计初期到施工时期直至完工后的保养期间都要特别注重幕墙的安全性能，马虎不得。1.4.2 光污染问题玻璃幕墙的光污染问题算是玻璃幕墙的一个顽疾，多年来始终没有很大的改善。而造成这一现象的最大原因就是幕墙玻璃面板的反射能力，其在阳光下的反射系数高达75% 以上，比普通砖瓦的反射力高出几十倍之多5。.（1） 干扰居民的正常生活一般情况下，经玻璃幕墙反射的强光会笼罩幕墙建筑周围固定的区域范围，这个区域范围也就会经常受到强光的照射。研究表明，在强光照射下，人们正常的激素形成规律会被扰乱，长时间被强光照射还会出现头晕、眼花、耳鸣等症状。同时，在夜间由玻璃幕墙反射的城市灯光也常常会妨碍到周围居民的正常休息。（2）影响交通安全当日光强烈或是有强光照射于幕墙的玻璃面板上时，由于强光的反射，行人及驾车的司机都有可能产生眩目反应，使其一瞬间无法无法视物，从而导致交通事故的发生。（3）反射光引起的热效应日光在备幕墙玻璃面板在反射的同时并不是只单纯反射了光能，其同时也将日光的热能传递到居室、汽车车厢等密闭空间中，这些热能平均可使室温升高 5 左右，在另人感到不适的同时也加剧了室内器具的老化速度。而对于某些大型曲面建筑物的曲面玻璃面板，日光照射在其曲面上，并经由其反射的过程实际上就相当于使用放大镜聚焦一般，焦点温度会急剧升高并导致火灾隐患。1.4.3 节能问题由于玻璃的传热性能在所有构成建筑外墙的材料中基本是最高，而玻璃幕墙又是大面积使用玻璃面板，所以气候温度以及日照时间对玻璃幕墙的整体影响也就最大。所以在夏季装有玻璃幕墙的建筑即使打开全部的通风道和开启扇，也很难通过室内外的气流交换来达到调节空气和室温的目的。但是为了保证建筑内庞大人群的舒适感，就必须关闭大部分的门窗保证空调的正常运作6。于是就形成了恶性循环，对能量的消耗就显得极为严重。而在使用空调的同时免不了会使建筑周边区域的气温进一部升高，还会加重大气污染。412 框架式幕墙设计说明2.1 建筑幕墙设计原则 （1）与建筑整体设计保持一致性 建筑幕墙对于整体建筑来说，就是该建筑的一层外衣。外衣的好看与否直接影响了穿衣人的整体外观，幕墙也是一样，一座建筑给人的印象深刻与否直接挂钩于幕墙的外立面视觉效果。所以说在一座建筑的整体设计中，幕墙设计的重要性不言而喻。然而如果一味地为了立面效果的美观，而脱离建筑整体的设计理念，最终的成品也只会是一个过度装饰的花瓶，甚至有时候最后达成的立面效果与设计理念背道而驰。幕墙的本质是为了更好的向大众展现建筑本身的特色，所以幕墙的设计就需要在保证合乎建筑整体设计理念的前提下进行。 （2）严格依据规范标准幕墙不单单只是一个展示建筑外观的装饰性建筑，其通常还兼具了很多建筑功能，且随着幕墙技术的日益进步，幕墙建筑逐渐向着多功能的方向发展。为了达成这一个个功能性的指标就需要严格依据规范文件进行设计。同时为了确保幕墙整体的安全性能，所有材料构件也需按照国家标准文件进行计算校核。2.2 课题内容2.2.1 课题概述本次课题来自于“南京财富中心项目工程”，本工程包括办公楼A楼、住宅楼B楼，其中B楼为本次设计的目标建筑，总高度94.300m，主体结构框支剪力墙结构。本次设计需针对B楼11b轴线至13b轴线之间20层至26层的位置（既图2-1右上角虚线框起的部分）设计符合其建筑情况的框架式幕墙系统。2.2.2 基本要求（1） 幕墙玻璃面板采用8mm+12A+6mm厚钢化Low-e玻璃，外片为8mm厚Low-e钢化玻璃，中间12mm厚空气层，内片为6mm厚钢化玻璃。横梁，立柱材质为铝型材。图2-1 B楼整体立面图（2） 做出图1中虚线圏注部位的玻璃幕墙设计说明，大样图（立面图、平面图、剖面图），节点图。（3） 根据已知条件，做出相应图纸的详细计算书，并通过计算确定该建筑的气密性，水密性，抗风压变形性，平面变形性能的等级。 2.3 幕墙系统的选择根据框架式幕墙系统的特点，有以下三种方案待选。方案一：采用全明框幕墙系统。该系统的特点是金属框架部分构件会直接外露于建筑表面，可以看到明显的框架结构，如图2-2所示。图2-2 方案一明框幕墙方案二：采用全隐框幕墙系统。相对于上一方案，此幕墙系统的金属构件全部内隐于建筑内部，外表面只有可见的密封胶缝，如图2-3所示。图2-3 方案二隐框幕墙方案三：采用半隐框幕墙系统。顾名思义，半隐框就是指幕墙金属框架的竖向或者横向构件显露于面板外表面，而另一个方向的金属构件则内隐于面板内部，如图2-4所示。图2-4 方案三半隐框幕墙根据课题要求，本幕墙系统的分格（宽高）初步划分为：每层底部1400950，开启窗部位14001190,层间部位14001160。综合来看，每个分格之间的横向、竖向间距都比较小，为使其整体立面效果更加连贯平滑，同时也考虑到半隐框幕墙横竖方向不同的结构会导致安装难度上升，所以选择采用方案二全隐框玻璃幕墙系统作为其主要幕墙系统。2.4 标准节点的设计幕墙的组件都是符合规格且具有统一样式的组件，所以尽管每个节点都有细微的差异，但其基本原理都不尽相同，标准节点的设计极大地简化了幕墙的整体设计量。在有标准节点的情况下，一些异种节点完全可以参照标准节点，而后根据其所在环境做出针对性的改变，如此就能很快设计出整个工程所需的节点。2.4.1 立柱、横梁及其连接的设计隐框幕墙通常通过硅酮结构胶将玻璃面板固定于铝合金副框，而副框是通过压板与螺栓的组合来固定于立柱之上。立柱的基本形状类似于一根方管，但由于要连接副框与压板，其上必须预留安装螺栓的位置，因此将立柱设计为“凹”字形，中间的凹口用于安装螺栓，其具体结构如图2-5所示。图2-5 立柱截面图横梁与立柱的连接一般依靠连接角码以及不锈钢螺栓组来可靠连接，如图2-6所示。因此横梁的设计需给连接角码预留安装位，其具体结构如图2-7所示。图2-6 立柱横梁连接示意图图2-7 横梁截面图图2-8 横梁连接角码横梁与立柱之间的连接角码呈L型，长边插入横梁沟槽之中，短边则与立柱通过不锈钢螺栓组连接固定，其具体结构如图2-8所示。2.4.2 标准节点整体设计隐框幕墙系统为了达到外隐的效果是直接将玻璃面板用硅酮结构胶粘接于铝合金副框上，然后在面板与面板的缝隙间填充泡沫棒与密封胶，遮挡从缝隙内部的金属结构的同时还能起到一定的防水效果。再结合上述的立柱与横梁的相关内容，设计标准节点如图2-9与图2-10所示。图2-9 隐框幕墙标准节点横剖图2-10 隐框幕墙标准节点竖剖2.5 幕墙支座系统设计立柱的支座系统是支承整个幕墙结构的重要结构，一个合适的支座能使立柱与建筑主体结构可靠相连，保证幕墙系统的稳定性。此处采用槽式预埋件与铝合金角码的配合来完善这一支座系统，其示意图2-11所示，具体结构见图2-12。需要注意的是立柱与角码相连的部位以及角码与预埋件相连的部位都需要开腰型孔，这么做的目的是保证幕墙在安装时能具有一定的三维空间位移能力，使得幕墙安装时的容错能力大幅提升，大大降低了幕墙工程的施工安装难度7。图2-11 幕墙支座系统示意图 图2-12 节点支座图2.6 幕墙收口部位设计2.6.1 幕墙底部收口设计由于本幕墙系统的安装位置位于b栋住宅楼11b轴线至13b轴线之间20层至26层，与一般幕墙设计有所不同的地方在于本工程幕墙安装起点不在地面，而在20层层间位置。这就导致了20层楼的楼板较其他各层都比较突出，为了保证该层的防水性能同时为固定幕墙立柱底部提供一个支点，考虑设计一个250mm250mm的反梁，一是泛水用，二是固定立柱底部，具体见图2-13。图2-13 幕墙底部收口 2.6.2 幕墙顶部收口设计由于幕墙是在建筑外围的装饰面，与建筑主体有一定距离，所以在幕墙顶部外包一层铝板可以有效防止雨水从幕墙顶部与建筑主体之间的距离渗漏至建筑内部，如图2-14所示。图2-14 幕墙顶部收口2.7 幕墙物理性能 2.7.1 抗风压性能 幕墙的抗风压性能指标应由幕墙所受的风荷载标准值WK来确定，其指标值不应低于WK，并且不应小于1.0KPa8。 本工程基本风压按50年一遇考虑W0=0.40KN/m2，地面粗糙度取C类,阵风系数gz，体型系数s，风压高度变化系数z均根据建筑结构载荷规范9确定。风荷载负风压标准值绝对值可按式2-1计算。 （2-1） 式中：gz 阵风系数，取1.61； z 风压高度变换系数，取1.65； s 局部体形系数，取1.2； W0 基本风压，0.40KN/m2； 则， 根据表2-1所示，本幕墙工程的风荷载负风压标准值为1.28KN/m2，抗风压性能等级为1级。表2-1 建筑幕墙抗风压性能分级2.7.2 水密性能 查“全国主要城镇气候参数表”可知，南京属于B区，既不属于热带风暴和台风多发地区。根据建筑幕墙规定其水密性指标应按计算值的75%进行，可按式2-2计算，且固定部分不宜小于1000Pa，可开启部分与固定部分同级10。（2-2） 式中：P 水密性能指标； z 风压高度变化系数，取1.65； c 风力系数，取1.2； W0 基本风压，0.40KN/m2； 则， 根据表2-2的分级指标，幕墙水密性能为1级。表2-2 建筑幕墙水密性能分级2.7.3 气密性能一般情况下,幕墙气密性能可综合考虑表2-3、2-4、2-5来确定8。表2-3 幕墙气密性能指标表2-4 建筑幕墙开启部分气密性能分级表2-5 建筑幕墙整体气密性能分级 本幕墙系统所在层楼为20层以上，且南京属于非夏热冬暖区域，按规范要求气密性能分级应不低于3级。2.7.4 平面内变形性能建筑幕墙平面内变形性能以建筑幕墙层间位移角为性能指标。在非抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值；在抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍11。由于本工程为钢筋混凝土框架剪力墙结构楼层，其主体结构最大弹性层间位移角控制值可取1/800。 本工程建筑结构属于钢筋混凝土框架剪力墙结构，其弹性层间位移角限值可按式2-3计算。 （2-3） 根据上述计算结构，参考表2-6可知，本工程平面内变形性能为2级。表2-6 建筑幕墙平面内变形性能分级 2.7.5 耐撞击性能 由于本建筑属于兼具办公写字楼与住宅楼的功能特点，人员活动密度较大，所以耐撞击性能室内2级，室外3级12。2.7.6 光学性能有采光功能要求的幕墙，其透光折减系数不应低于0.45，有辨色要求的幕墙，其颜色透视指数不宜低于Ra8013。表2-7 幕墙采光性能分级指标由于本工程为办公住宅楼，需要满足一定的采光功能用于人员办公级活动，所以透光折减系数TT取0.45，根据表2-7可知，本工程幕墙的采光性能为3级。2.7.7 承重力性能幕墙应能承受自重和设计时规定的各种附件的重量，并能可靠的传递到主体结构。在自重标准值作用下，水平受力构件在单块面板两端跨距内的最大挠度不应超过该面板两端跨距的1/500，且不应超过3mm。2.8 一般说明2.8.1抗震设计根据抗震规范采用六度抗震设防设计。在立柱与角码上都开腰型孔，以此保证幕墙主体结构有一定的三维空间移动能力，这样的设计使得幕墙有一定适应主体结构变形的能力，进而从侧面提升其抗震能力。“小震不坏、中震可修、大震可用”是抗震设防的基本思路和原则。2.8.2 防雷设计 按照GB50057-2010中防雷分类等级的二级防雷标准进行防雷设计14。幕墙的防雷布置应当连接于建筑主体结构已有的防雷体系中,两者连通形成防雷通路，冲击接地电阻不大于10欧姆,电阻值不大于1欧姆。2.8.3 防火设计根据建筑设计防火规范的要求，楼层间需设置水平防烟带，此处的防火岩棉用1mm厚的镀锌钢板承托15。此外，在主体结构与承托板、承托板与幕墙结构之间的缝隙应填充防火密封胶。以上设计使得本工程耐火极限能够满足需求，在发生火灾时，可以尽可能的阻止火势的扩大，并防止浓烟蔓延至其它层，极大地保障了建筑内人员的人生安全，同时也为消防工作争取了更多的时间。2.8.4 耐腐蚀设计 两种不同金属材料（不锈钢除外）直接接触容易产生双金属腐蚀现象，通过在接触部位设置绝缘垫片可以有效防止这种现象。同时为防止刚件自身锈蚀，所有的钢材（不锈钢除外）在出厂前都应经过热镀锌处理。2.8.5 绿色环保和节能设计 （1）幕墙、开启窗都采用绿色材料，例如玻璃、铝型材、刚材都不会污染周遭环境，且都可回收利用。 （2）所用胶条均采用可回收利用的氯丁胶条产品。 （3）防光污染设计：幕墙玻璃面板采用反射比不大于0.3的玻璃。 （4）节能、防结露设计：为防止幕墙内外的空气热交换，且使幕墙实现夏季隔热、冬季保温的功能，将隔热垫块或隔热垫片置于内外幕墙构件之间。玻璃面板则采用低辐射双银LOW-E双中空玻璃。2.8.6 防噪音设计为达到整体幕墙工程的防噪音要求，本工程设计采用以下措施：（1） 采用密封胶粘接每个框架之间接触的部分。（2） 玻璃面板与面板之间先填充泡沫条再注胶密封。（3） 开启扇部分设置两道密封胶条。（4） 由于金属与金属之间可能因其自身的热膨胀和收缩效应而产生噪音，同时建筑结构的平面内变形也会造成噪音，所以在每个金属的接触处加设防响片或弹性胶垫。（5） 对于某些要求有一定活动能力的金属连接部件处需在设计时预留间隙，保证其能在良好的滑动或铰接的同时而不产生噪音，对于另外那些不要求活动的金属部件连接处均进行焊接或螺栓固定。2.8.7 安全设计 本工程所有的幕墙构件均经过严格的结构计算，结构安全使用年限50年。除此之外，选用的材料均经过国家相关检测单位，检测合格，保证安全可靠。3 结构计算3.1 主要材料及设计指标 （1）6063-T6铝型材 自重标准值 GaK=27.0 KN/m3抗拉强度设计值 fa=140.0N/mm2抗剪强度设计值 fav=81.2N/mm2局部承压强度设计值 fab=161.0 N/mm2弹性模量 E=7.0104 N/mm2线膨胀系数 =2.3510-5泊松比 =0.33（2）6063-T5铝型材自重标准值 GaK=27.0 KN/m3抗拉强度设计值 fa=85.5N/mm2抗剪强度设计值 fav=49.6N/mm2局部承压强度设计值 fab=120.0 N/mm2弹性模量 E=7.0104 N/mm2线膨胀系数 =2.3510-5泊松比 =0.33 （3）铝单板抗拉强度设计值 fa=84.0 N/mm2抗剪强度设计值 fav=79.2 N/mm2弹性模量 E=7.0104 N/mm2线膨胀系数 =2.3510-5泊松比 =0.33（4）512 mm钢化玻璃自重标准值 GgK=25.6 KN/m3强度设计值 fg1=84.0 N/mm2边缘强度设计值 fg2=58.8 N/mm2弹性模量 E=7.2104 N/mm2线膨胀系数 =1.010-5泊松比 =0.2（5）结构硅酮密封胶短期强度允许值: f1=0.2 N/mm2长期强度允许值： f2=0.01 N/mm23.2 荷载计算3.2.1 风荷载标准值计算式：（3-1） WK：风荷载标准值 (KN/m2)gz：瞬时风压的阵风系数，取1.61s：风荷载体型系数，取1.2z：风荷载高度变化系数，取1.65W0：南京地区基本风压为0.40 KN/m2（按50年一遇） 得， WK=1.611.651.20.40 =1.28 KN/m21.0 KN/m2 取WK=1.22 KN/m23.2.2 风荷载设计值计算式：（3-2） W：风荷载设计值 (KN/m2)rw：风荷载作用效应的分项系数，取1.4 得， W=1.41.28=1.792 KN/m23.2.3 幕墙构件重量荷载计算式：(3-3)GAK：幕墙构件自重标准值，取 GAK=0.5 KN/m2GA ：幕墙构件自重设计值，取 GA=1.20.5=0.60 KN/m23.2.4 地震作用计算式：（3-4） （3-5）qEK ：水平地震作用标准值 (KN/m2)qE：水平地震作用设计值 (KN/m2)E：动力放大系数，可取5.0max：水平地震影响系数最大值，取0.04GAK：幕墙构件(包括玻璃板和龙骨)的重量标准值，取0.50 KN/m2 E：地震作用分项系数，取1.3 得， qEK=5.00.040.5=0.1 KN/m2 qE =1.30.1=0.13 KN/m23.2.5 荷载组合风荷载和水平地震作用组合标准值计算式：（3-6） W：风荷载的组合值系数，取W=1.0 E：地震作用的组合值系数，取E=0.5 得， qK=1.01.28+0.50.10=1.33 KN/m2风荷载和水平地震作用组合设计值计算式：（3-7）w：风荷载作用效应的分项系数，取1.4得， q=1.01.41.28+0.51.30.1=2.44 KN/m23.3 玻璃面板校核3.3.1 玻璃强度计算 本工程面板选用8（low-e）+12A+6mm中空玻璃玻璃在水平荷载下的强度校核可根据式3-8计算（3-8）（3-9）（3-10）a：玻璃板块的短边尺寸，取1.145 mb：玻璃板块的长边尺寸，取1.385 mq1、q2：外片、内片玻璃进行应力验算时的载荷分配值，可按式3-9计算 t：玻璃计算厚度t1=8mm ,t2=6mm E：玻璃的弹性模量，取7.2104 N/mm2 ：弯矩系数，由，查表6.1.2-19，得=0.0597：折减系数，可由式（3-10）按表6.1.2-39取值。 由式3-9，得 =1.03 KN/m2 =1.89 KN/m2 =0.43 KN/m2 =0.80 KN/m2 （1）外片玻璃： ：由式3-10可得， =1.0310-311454/（0.7210584）=6.002 查表可得，0.992由式3-8校核玻璃面板强度， = =13.76 N/mm2=84.0 N/mm2 外片玻璃满足强度要求。（2）内片玻璃： ：由式3-10可得， =0.4310-311454/（0.7210564）=7.92 查表可得，0.977 由式3-8校核玻璃面板强度，得 = =10.20 N/mm2=84.0 N/mm2 内片玻璃满足强度要求。 综上所述，所选玻璃面板强度满足要求。3.3.2 玻璃变形计算：玻璃面板挠度校核可按式（3-11）计算。U（3-11）（3-12） U：玻璃容许最大挠度(玻璃短边尺寸/60=1145/60=19.08 mm)E：玻璃弹性模量，取0.72105 N/mm2：玻璃的计算厚度，取=8.55 mm：玻璃泊松比，取0.2：折减系数，由式3-10得， =1.3310-311454/（0.721058.554）=5.94 查表，得：0.992 D：玻璃弯曲刚度，按式3-12计算，得 =3.91106 ：玻璃挠度系数，由，查表6.1.39，得=0.005694由式3-11校核玻璃中心最大挠度，得： =3.27 mm U=19.08 mm综上，玻璃变形满足要求。3.3.3 结构胶强度计算3.3.3.1 基本参数 胶的短期强度允许值 f1 =0.2 N/mm2 胶的长期强度允许值 f2 =0.01 N/mm2 玻璃的短边长度 a =1145 mm 玻璃的长边长度 b =1385 mm3.3.3.2 胶的粘结宽度计算（按有抗震设计） （1）在风荷载和水平地震组合作用下，结构硅酮密封胶的粘结宽度Cs可按式3-13计算。 CS=（3-13） 式中： CS 结构硅酮密封胶的粘结宽度（mm）； q 风荷载和水平地震组合荷载设计值 (KN/m2)， 玻璃短边长度（mm）； 胶的短期强度允许值，取= 0.2 N/mm2。 则，由式3-13得 CS=6.9845 mm （2）在玻璃自重作用下，结构硅酮密封胶的粘结宽度Cs按式3-14计算 （3-14）式中：结构硅酮密封胶的粘结宽度（mm）；玻璃单位重量设计值(qG=25.60.012=0.308kN/m2)； 玻璃的短边和长边长度（mm）； 胶的长期强度允许值，取=0.01N/mm2。则，由式3-14得 =9.6528 mm 综上所述，结构胶缝宽度取10mm。3.3.3.3 结构胶厚度计算：结构硅酮胶的粘结厚度ts按式3-15计算： （3-15）（3-16） 式中：结构硅酮胶的粘结厚度 (mm) ； 硅酮结构密封胶的变位承受能力，取=12.5%； 幕墙玻璃的相对于铝合金框的位移(mm)，由主体结构侧移产生的相对位移可按上式计算，必要时还应考虑温度变化产生的相对位移。 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)(此结构是框架剪力墙结构，取1/800)； hg玻璃面板高度(mm)，取其边长a或b； 则，由式3-16得 =1/8001385=1.73由式3-15，得=3.36mm 所以，结构胶厚度取5mm综上所述，选用结构胶规格为105mm。3.4 幕墙立柱计算 立柱材料选用6063-T6铝合金型材，在层间通过插芯的使用来连接贯通上下立柱，而与主体结构的预埋件连接则是通过钢角码及相应螺栓组。根据本工程建筑结构特点,在层高为2.95米处设一个连接件与主体结构连接，立柱简支在主体结构上，须对立柱进行强度和挠度校核。3.4.1 部位要素 该处幕墙最大计算标高按94.30m计，竖直荷载GA=0.5KN/m2，水平荷载q=2.44KN/m2，玻璃横向计算分格宽度B=1400mm，立柱高度H=3300 mm。3.4.2 力学模型立柱与主体结构相接，采用简支梁力学模型，水平方向和竖直方向均承受矩形荷载。计算简图如下：图3-1 立柱受力简图3.4.3 荷载确定 （1）水平荷载组合标准值：qK=1.33 KN/m2 水平荷载组合设计值：q=2.04 KN/m2 （2）水平线荷载标准值：q线K=qKB=1.131.4=1.862 KN/m 水平线荷载设计值：q线=qB=2.041.4=2.856 KN/m（3）立柱所受的弯矩：可按式3-17计算（3-17） 由式3-17，得 M=2.8563.32=3.89 KNm （4）自重荷载标准值：GAK=0.50 KN/m2 自重荷载设计值：GA=0.6 KN/m2（5）立柱所受的轴力标准值：NK=GAKBH=0.501.43.3=2.31 KN 立柱所受的轴力设计值N=1.2NK=1.22.31=2.772 KN3.4.4 幕墙立柱参数 参照由Msteel工具箱生成的铝合金立柱截面及其几何参数图，即图3-2，可得：横梁强度设计值： 140 N/mm2铝