建筑工程半隐框玻璃幕墙计算书

半隐框玻璃幕墙计算书▲设计：▲校对：▲审核：装饰有限公司2016-01

目录TOC\f\h\z\t"标题2,1,标题3,2"1计算引用的规范、标准及资料 半隐框玻璃幕墙设计计算书计算引用的规范、标准及资料幕墙设计规范：《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：98《建筑幕墙》GB/T21086-2007《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《小单元建筑幕墙》JG/T216-2008 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标准值≥正风荷载标准值+G1时，计算结果安全，满足要求。情况二：G1垂直于幕墙所在平面且面向室外，可采用增加负风荷载标注值的方法进行模拟，当计算书中所增加的负风荷载标准值≥G1，计算结果安全，满足要求。（注：由于G1分项系数是1.2，风荷载分项系数是1.4，所以以上标准值改为设计值仍然符合要求）2.G2平行于幕墙所在平面，且小于实际自重G，计算书中采用G进行施加，计算结果更安全，所以不进行修正。风荷载标准值的计算方法：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-20012006年版)计算：wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]上式中：wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：24.3m；βgz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)：βgz=K(1+2μf)其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地：βgz=0.92×(1+2μf)其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12B类场地：βgz=0.89×(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)-0.16C类场地：βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)-0.22D类场地：βgz=0.80×(1+2μf)其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3对于B类地形，24.3m高度处瞬时风压的阵风系数：βgz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.16))=1.6621μz：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按以下公式计算：A类场地：μz=1.379×(Z/10)0.24当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地：μz=(Z/10)0.32当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；C类场地：μz=0.616×(Z/10)0.44当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；D类场地：μz=0.318×(Z/10)0.60当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；对于B类地形，24.3m高度处风压高度变化系数：μz=1.000×(Z/10)0.32=1.3286μs1：局部风压体型系数；按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：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μs1：一、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-1.8二、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。本计算点为大面位置。由于大部分幕墙都有开启，按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。另注：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1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2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10m2而大于1m2μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA在上式中：当A≥10m2时取A=10m2；当A≤1m2w0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，太仓地区取0.00054MPa；计算支撑结构时的风荷载标准值：计算支撑结构时的构件从属面积：A=2.7×4.85=13.095mLogA=1μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.8μs1=0.8+0.2=1wk=βgzμzμs1w0=1.6621×1.3286×1×0.00054（增大后）=0.001192Mpa>1.6621×1.3286×1×0.0005=0.001104Mpa（增大前）注：0.001192MPa-0.001104Mpa=0.000088Mpa>G1=0.000061Mpa计算面板材料时的风荷载标准值：计算面板材料时的构件从属面积：A=2.7×1.2=3.24mLogA=0.511μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA=0.898μs1=0.898+0.2=1.098wk=βgzμzμs1w0=1.6621×1.3286×1.098×0.00054（增大后）=0.001309Mpa>1.6621×1.3286×1.098×0.0005=0.001212Mpa（增大前）注：0.001309-0.001212=0.000097Mpa>G1=0.000061Mpa垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；A：幕墙构件的面积(mm2)；作用效应组合：荷载和作用效应按下式进行组合：S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]上式中：S：作用效应组合的设计值；SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；γG、γw、γE：各效应的分项系数；ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载：γG：1.2；风荷载：γw：1.4；地震作用：γE：1.3；进行挠度计算时；重力荷载：γG：1.0；风荷载：γw：1.0；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；地震作用的组合系数ψE为0.5；幕墙立柱计算基本参数：1：计算点标高：24.3m；2：力学模型：双跨梁；3：立柱跨度：L=4850mm，其中短跨长为L1=513mm，长跨长为L2=4337mm；4：立柱左分格宽：2700mm；立柱右分格宽：2700mm；5：立柱计算间距：B=2700mm；6：板块配置：中空玻璃6+6mm；7：立柱材质：钢铝结合，6063-T5+Q235；8：安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：选用立柱材料的截面特性：(1)铝框参数：选用型材号：包钢铝材铝框的抗弯强度设计值：fa=90MPa铝框的抗剪强度设计值：τa=55MPa铝框弹性模量：Ea=70000MPa铝框绕X轴惯性矩：Iax=2183890mm4铝框绕Y轴惯性矩：Iay=1197670mm4铝框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx1=25746mm3铝框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx2=37316mm铝框净截面面积：Aan=960.844mm2铝框线密度：γg=0.025943N/mm铝框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：ta=2.5mm铝框受力面对中性轴的面积矩：Sax=20329mm3塑性发展系数：γ=1.00(2)钢框参数：选用钢框号：矩形钢管140×60×6钢框的抗弯强度设计值：fs=215MPa钢框的抗剪强度设计值：τs=125MPa钢框弹性模量：Es=206000MPa钢框绕X轴惯性矩：Isx=5294260mm4钢框绕Y轴惯性矩：Isy=1333700mm4钢框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx1=75632mm3钢框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx2=75632mm3钢框净截面面积：Asn=2248.274mm2钢框线密度：γg=0.17649N/mm钢框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：ts=12mm钢框受力面对中性轴的面积矩：Ssx=48428mm3塑性发展系数：γ=1.05立柱荷载计算：(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；wk：风荷载标准值(MPa)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；qwk=wkB=0.001192×2700=3.218N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×3.218=4.505N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；βE：动力放大系数，取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：幕墙构件的面积(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.08×0.0005=0.0002MPaqEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；qEk=qEAkB=0.0002×2700=0.54N/mmqE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.54=0.702N/mm(3)幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=4.505+0.5×0.702=4.856N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=3.218N/mm幕墙立柱荷载分配：按照等挠度原则，进行荷载分配，对于双跨梁：qak：分布在铝框上的线荷载标准值(N/mm)；qsk：分布在钢框上的线荷载标准值(N/mm)；qa：分布在铝框上的线荷载设计值(N/mm)；qs：分布在钢框上的线荷载设计值(N/mm)；Ea：铝框的弹性模量(MPa)；Es：钢框的弹性模量(MPa)；Iax：铝框的绕X轴惯性矩(mm4)；Isx：钢框的绕X轴惯性矩(mm4)；因为：λqakL4/24EaIax=λqskL4/24EsIsxqak+qsk=qk所以：qak=qk×EaIax/(EaIax+EsIsx)=3.218×70000×2183890/(70000×2183890+206000×5294260)=0.396N/mmqsk=qk×EsIsx/EaIax+EsIsx=3.218×206000×5294260/(70000×2183890+206000×5294260)=2.822N/mmqa=q×EaIax/(EaIax+EsIsx)=4.856×70000×2183890/(70000×2183890+206000×5294260)=0.597N/mmqs=q×EsIsx/EaIax+EsIsx=4.856×206000×5294260/(70000×2183890+206000×5294260)=4.259N/mm弯矩分配：由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。(1)铝框在组合荷载作用下的弯矩设计值：L：立柱跨度(mm)；L1：立柱短跨长(mm)；L2：立柱长跨长(mm)；Ma1：分配到铝框上的中支座弯矩(N·mm)；Ma1=-qa(L13+L23)/8L=-0.597×(5133+43373)/8/4850=-1257271.329N·mm(2)钢框在组合荷载作用下的弯矩设计值：L：立柱跨度(mm)；L1：立柱短跨长(mm)；L2：立柱长跨长(mm)；Ms1：分配到钢框上的中支座弯矩(N·mm)；Ms1=-qs(L13+L23)/8L=-4.259×(5133+43373)/8/4850=-8969377.87N·mm幕墙立柱轴力分配：(1)立柱轴向拉力设计值总值：Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)；A：立柱单元的面积(mm2)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；L：立柱跨度(mm)；Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0005×2700×4850=6547.5NN：立柱轴向拉力设计值(N)；N=1.2Nk=1.2×6547.5=7857N(2)由于轴力相对材料的抗弯强度影响较小，这里近似的平均分配，即：Na：铝框承担的轴向拉力设计值(N)；Ns：钢框承担的轴向拉力设计值(N)；Na=Ns=N/2=7857/2=3928.5N立柱的抗弯强度计算：(1)铝框抗弯强度校核：按双跨梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足：Na/Aan+Max/γWanx≤fa……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：Na：铝框受轴力设计值(N)；Ma1：铝框弯矩设计值(N·mm)；Aan：铝框净截面面积(mm2)；Wanx：铝框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性发展系数，取1.00；fa：铝框的抗弯强度设计值，取90MPa；则：Na/Aan+Ma1/γWanx=3928.5/960.844+1257271.329/1.00/25746=52.922MPa≤90MPa立柱铝框部分抗弯强度可以满足要求.(2)钢框抗弯强度校核：按双跨梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足：Ns/Asn+Msx/γWsnx≤fs……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：Ns：钢框轴力设计值(N)；Ms1：钢框弯矩设计值(N·mm)；Asn：钢框净截面面积(mm2)；Wsnx：钢框在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性发展系数，取1.05；fs：钢框的抗弯强度设计值，取215MPa；则：Ns/Asn+Ms1/γWsnx=3928.5/2248.274+8969377.87/1.05/75632=114.692MPa≤215MPa立柱钢框部分抗弯强度可以满足要求.立柱的挠度计算：因为组合材料是在等挠度原理下计算的，在此仅以铝框为例进行计算：k2=0k1=ABS(4Ma1/(qaL22))=ABS(4×(-1257271.329)/(0.597×43372))=0.448查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明：x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)其中：A=2+k1-k2=2.448R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.058θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=2x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)=2.448/4+2×0.0581/3cos(26.499+240)=0.565λa=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03)=0.1482代入df=λaqakL24/24EaIax上式中：df：立柱的挠度计算值(mm)；qak：铝框在风荷载作用下的线荷载集度标准值(N/mm)；L2：长跨长度(mm)；Ea：铝框的弹性模量(MPa)，取70000MPa；Iax：铝框的的绕X轴惯性矩(mm4)；df=λaqakL24/24EaIax=0.1482×0.396×43374/24/70000/2183890=5.659mm按规范，对于钢框，挠度限值为跨度的1/250，对于铝框为其跨度的1/180，组合时应取其小值：同时按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm；当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；对本例取：df,lim=17.348mm因为5.659mm≤17.348mm，所以，组合后挠度可以满足设计要求。立柱的抗剪计算：(1)铝框的抗剪计算：校核依据：τamax≤τa=55MPa(铝框的抗剪强度设计值)a.求中支座剪力设计值：Vw1左=-(qaL1/2-Ma1/L1)=-(0.597×513/2-(-1257271.329/513))=-2603.952NVw1右=qaL2/2-Ma1/L2=0.597×4337/2-(-1257271.329/4337)=1584.489N取Va=2603.952Nb.铝框的剪应力校核：τamax：铝框最大剪应力(MPa)；Va：铝框所受剪力(N)；Sax：铝框受力面对中性轴的面积矩(mm3)；Iax：铝框型材截面惯性矩(mm4)；ta：铝框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；τamax=VaSax/Iaxta=2603.952×20329/2183890/2.5=9.696MPa9.696MPa≤55MPa铝框抗剪强度可以满足要求!(2)钢框的抗剪计算：校核依据：τsmax≤τs=125MPa(钢框的抗剪强度设计值)a.求中支座剪力设计值：Vw1左=-(qsL1/2-Ms1/L1)=-(4.259×513/2-(-8969377.87/513))=-18576.601NVw1右=qsL2/2-Ms1/L2=4.259×4337/2-(-8969377.87/4337)=11303.748N取Vs=18576.601Nb.钢框的剪应力校核：τsmax：钢框最大剪应力(MPa)；Vs：钢框所受剪力(N)；Ssx：钢框受力面对中性轴的面积矩(mm3)；Isx：钢框型材截面惯性矩(mm4)；ts：钢框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；τsmax=VsSsx/Isxts=18576.601×48428/5294260/12=14.16MPa14.16MPa≤125MPa钢框抗剪强度可以满足要求!幕墙横梁计算基本参数：1：计算点标高：24.3m；2：横梁跨度：B=2700mm；3：横梁上分格高：1200mm；横梁下分格高：1200mm；4：横梁计算间距：H=1200mm；5：力学模型：梯形荷载简支梁；6：板块配置：中空玻璃6+6mm；7：横梁材质：钢铝结合，6063-T5+Q235；因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：选用横梁材料的截面特性：(1)铝框参数：选用型材号：横杆包钢铝框铝框的抗弯强度设计值：fa=90MPa铝框的抗剪强度设计值：τa=55MPa铝框弹性模量：Ea=70000MPa铝框绕X轴惯性矩：Iax=905040mm4铝框绕Y轴惯性矩：Iay=953860mm4铝框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx1=22651mm3铝框绕X轴净截面抵抗矩：Wanx2=22601mm3铝框绕Y轴净截面抵抗矩：Wany1=13795mm3铝框绕Y轴净截面抵抗矩：Wany2=21123mm3铝框净截面面积：Aan=767.049mm2铝框线密度：γg=0.02071N/mm铝框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tax=5mm铝框截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：tay=2.5mm铝框受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sax=12610mm3铝框受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Say=12019mm3塑性发展系数：对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,均取1.05；对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，均取1.00；此处取：γx=γy=1.00(2)钢框参数：选用钢框号：80×60×4钢框的抗弯强度设计值：fs=205MPa钢框的抗剪强度设计值：τs=120MPa钢框弹性模量：Es=206000MPa钢框绕X轴惯性矩：Isx=560800mm4钢框绕Y轴惯性矩：Isy=825350mm4钢框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx1=19151mm3钢框绕X轴净截面抵抗矩：Wsnx2=18256mm3钢框绕Y轴净截面抵抗矩：Wsny1=20005mm3钢框绕Y轴净截面抵抗矩：Wsny2=21599mm3钢框净截面面积：Asn=1013.635mm2钢框线密度：γg=0.07957N/mm钢框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tsx=8mm钢框截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：tsy=8mm钢框受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Ssx=11044mm3钢框受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Ssy=13116mm3塑性发展系数：对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,均取1.05；对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，均取1.00；此处取：γx=γy=1.05横梁荷载计算：(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形形分布)：qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；wk：风荷载标准值(MPa)；H：横梁高度(mm)；qwk=wkH=0.001192×1200=1.43N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×1.43=2.002N/mm(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形形分布)：qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)；βE：动力放大系数，取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)；A：幕墙平面面积(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.08×0.0004=0.00016MPaqEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；H：横梁高度(mm)；qEk=qEAkH=0.00016×1200=0.192N/mmqE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.192=0.25N/mm(3)幕墙横梁受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=2.002+0.5×0.25=2.127N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.43N/mm幕墙横梁水平荷载分配：按照等挠度原则，进行荷载分配，对于梯形形荷载简支梁：qak：分布在铝框上的水平作用线荷载标准值(N/mm)；qsk：分布在钢框上的水平作用线荷载标准值(N/mm)；qa：分布在铝框上的水平作用线荷载设计值(N/mm)；qs：分布在钢框上的水平作用线荷载设计值(N/mm)；Ea：铝框的弹性模量(MPa)；Es：钢框的弹性模量(MPa)；Iay：铝框的绕Y轴惯性矩(mm4)；Isy：钢框的绕Y轴惯性矩(mm4)；B：横梁跨度(mm)；因为：qakB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EaIay=qskB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EsIsyqak+qsk=qk所以：qak=qk×EaIay/(EaIay+EsIsy)=1.43×70000×953860/(70000×953860+206000×825350)=0.403N/mmqsk=qk×EsIsy/EaIay+EsIsy=1.43×206000×825350/(70000×953860+206000×825350)=1.027N/mmqa=q×EaIay/(EaIay+EsIsy)=2.127×70000×953860/(70000×953860+206000×825350)=0.6N/mmqs=q×EsIsy/EaIay+EsIsy=2.127×206000×825350/(70000×953860+206000×825350)=1.527N/mm幕墙横梁重力荷载分配：(1)横梁在自重作用下的荷载计算(按矩形分布)：Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；H1：横梁自重荷载作用高度(mm)，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高；Gk=0.0004×H1=0.0004×1200=0.48N/mmG：横梁自重线荷载设计值(N/mm)；G=1.2Gk=1.2×0.48=0.576N/mm(2)按照等挠度原则，进行荷载分配，对于横梁为矩形荷载：Gak：分布在铝框上的自重线荷载标准值(N/mm)；Gsk：分布在钢框上的自重线荷载标准值(N/mm)；Ga：分布在铝框上的自重线荷载设计值(N/mm)；Gs：分布在钢框上的自重线荷载设计值(N/mm)；Ea：铝框的弹性模量(MPa)；Es：钢框的弹性模量(MPa)；Iax：铝框的绕X轴惯性矩(mm4)；Isx：钢框的绕X轴惯性矩(mm4)；B：横梁跨度(mm)；因为：5GakB4/384EaIax=5GskB4/384EsIsxGak+Gsk=Gk所以：Gak=Gk×EaIax/(EaIax+EsIsx)=0.48×70000×905040/(70000×905040+206000×560800)=0.17N/mmGsk=Gk×EsIsx/EaIax+EsIsx=0.48×206000×560800/(70000×905040+206000×560800)=0.31N/mmGa=G×EaIax/(EaIax+EsIsx)=0.576×70000×905040/(70000×905040+206000×560800)=0.204N/mmGs=G×EsIsx/EaIax+EsIsx=0.576×206000×560800/(70000×905040+206000×560800)=0.372N/mm弯矩计算：(1)铝框在组合荷载作用下的弯矩设计值：May：铝框在水平方向的弯矩设计值(N·mm)；Maw：风荷载作用下铝框产生的弯矩设计值(N·mm)；MaE：地震作用下铝框产生的弯矩设计值(N·mm)；B：横梁跨度(mm)；采用Sw+0.5SE组合：Maw=qawB2(3-(H/B)2)/24MaE=qaEB2(3-(H/B)2)/24May=Maw+0.5MaE=qaB2(3-(H/B)2)/24=0.6×27002×(3-(1200/2700)2)/24=510750N·mmMax：铝框在自重作用下的弯矩设计值(N·mm)；Ga：分布在铝框上的自重线荷载设计值(N/mm)；B：横梁跨度(mm)；Max=GaB2/8=0.204×27002/8=185895N·mm(2)钢框在组合荷载作用下的弯矩设计值：Msy：钢框在水平方向的弯矩设计值(N·mm)；Msw：风荷载作用下钢框产生的弯矩设计值(N·mm)；MsE：地震作用下钢框产生的弯矩设计值(N·mm)；B：横梁跨度(mm)；采用Sw+0.5SE组合：Msw=qswB2(3-(H/B)2)/24MsE=qsEB2(3-(H/B)2)/24Msy=Msw+0.5MsE=qsB2(3-(H/B)2)/24=1.527×27002×(3-(1200/2700)2)/24=1299858.75N·mmMsx：钢框在自重作用下的弯矩设计值(N·mm)；Gs：分布在钢框上的自重线荷载设计值(N/mm)；B：横梁跨度(mm)；Msx=GsB2/8=0.372×27002/8=338985N·mm幕墙横梁的抗弯强度计算：(1)铝框的抗弯强度计算：按横梁抗弯强度计算公式，应满足：Max/γxWanx+May/γyWany≤fa……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Max：铝框绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm)；May：铝框绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(N·mm)；Wanx：铝框绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)；Wany：铝框绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)；γx，γy：塑性发展系数，取1.00；fa：铝框抗弯强度设计值，取90MPa。采用SG+Sw+0.5SE组合，则：Max/γxWanx+May/γyWany=185895/1.00/22601+510750/1.00/13795=45.249MPa≤90MPa铝框的抗弯强度可以满足要求.(2)钢框的抗弯强度计算：按横梁抗弯强度计算公式，应满足：Msx/γxWsnx+Msy/γyWsny≤fs……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Msx：钢框绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm)；Msy：钢框绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(N·mm)；Wsnx：钢框绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)；Wsny：钢框绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)；γx，γy：塑性发展系数，取1.05；fs：钢框抗弯强度设计值，取205MPa。采用SG+Sw+0.5SE组合，则：Msx/γxWsnx+Msy/γyWsny=338985/1.05/18256+1299858.75/1.05/20005=79.567MPa≤205MPa钢框的抗弯强度可以满足要求.横梁的挠度计算：因为组合材料是在等挠度原理下计算的，在此仅以铝框为例进行计算：(1)水平力作用下的挠度计算qak：分配到铝框上的风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm)；Ea：铝框的弹性模量(MPa)，取70000MPa；Iay：铝框绕Y轴惯性矩(mm4)；B：横梁跨度(mm)；dfy：铝框在水平荷载作用下的挠度计算值(mm)；df1,lim：按规范要求，在水平荷载标准值作用下横梁的挠度限值(mm)；dfy=qakB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EaIay=0.403×27004×(25/8-5×(1200/2/2700)2+2×(1200/2/2700)4)/240/70000/953860=3.853mm按规范，对于钢框，挠度限值为跨度的1/250，对于铝框为其跨度的1/180，组合时应取其小值：同时按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm；当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；对本例取：df1,lim=10.8mm因为3.853mm≤10.8mm，所以，组合后水平向挠度可以满足设计要求。(2)自重作用下的挠度计算Gak：分配到铝框上的自重作用线荷载集度标准值(N/mm)；Ea：铝框的弹性模量(MPa)，取70000MPa；Iax：铝框绕X轴惯性矩(mm4)；B：横梁跨度(mm)；dfx：铝框在自重作用下的挠度计算值(mm)；df2,lim：按规范要求，自重标准值作用下横梁的挠度限值(mm)：除按GB/T21086-2007[5.1.1.2]限制条件外，按《建筑幕墙》[5.1.9，b]，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500，并且不应大于3mm；B/500=2700/500=5.4mm对本例取：df2,lim=3mmdfx=5GakB4/384EaIax=5×0.17×27004/384/70000/905040=1.857mm因为1.857mm≤3mm，所以，组合后自重方向挠度可以满足设计要求。型材的抗剪计算：(梯形荷载作用下)(1)铝框的抗剪计算：校核依据：τmax≤τa=55MPa(型材的抗剪强度设计值)a.横梁铝框剪力计算：Vax：横梁铝框受水平总剪力(N)：采用Vw+0.5VE组合：Vax=qaB(1-H/2B)/2=0.6×2700×(1-1200/2/2700)/2=630NVay：横梁铝框垂直总剪力(N)：Vay=Ga×B/2=0.204×2700/2=275.4Nb.横梁剪应力校核：τax：横梁铝框水平方向剪应力(MPa)；Vax：横梁铝框水平总剪力(N)；Say：横梁铝框受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)；Iay：横梁铝框截面惯性矩(mm4)；tay：横梁铝框垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；τax=VaxSay/Iaytay……6.2.5[JGJ102-2003]=630×12019/953860/2.5=3.175MPa3.175MPa≤55MPaτay：横梁铝框垂直方向剪应力(MPa)；Vay：横梁铝框垂直总剪力(N)；Sax：横梁铝框受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)；Iax：横梁铝框截面惯性矩(mm4)；tax：横梁铝框垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；τay=VaySax/Iaxtax……6.2.5[JGJ102-2003]=275.4×12610/905040/5=0.767MPa0.767MPa≤55MPa铝框横梁抗剪强度可以满足!(2)钢框的抗剪计算：校核依据：τmax≤τs=120MPa(钢材的抗剪强度设计值)a.横梁钢框剪力计算：Vsx：横梁钢框受水平总剪力(N)：采用Vw+0.5VE组合：Vsx=qsB(1-H/2B)/2=1.527×2700×(1-1200/2/2700)/2=1603.35NVsy：横梁钢框垂直总剪力(N)：Vsy=Gs×B/2=0.372×2700/2=502.2Nb.横梁剪应力校核：τsx：横梁钢框水平方向剪应力(MPa)；Vsx：横梁钢框水平总剪力(N)；Ssy：横梁钢框受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)；Isy：横梁钢框截面惯性矩(mm4)；tsy：横梁钢框垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；τsx=VsxSsy/Isytsy……6.2.5[JGJ102-2003]=1603.35×13116/825350/8=3.185MPa3.185MPa≤120MPaτsy：横梁钢框垂直方向剪应力(MPa)；Vsy：横梁钢框垂直总剪力(N)；Ssx：横梁钢框受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)；Isx：横梁钢框截面惯性矩(mm4)；tsx：横梁钢框垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；τsy=VsySsx/Isxtsx……6.2.5[JGJ102-2003]=502.2×11044/560800/8=1.236MPa1.236MPa≤120MPa钢框横梁抗剪强度可以满足!玻璃板块的选用与校核基本参数：1：计算点标高：24.3m；2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=2700mm×1200mm；3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃6mm,内片钢化玻璃6mm；模型简图为：玻璃板块荷载计算：(1)外片玻璃荷载计算：t1：外片玻璃厚度(mm)；t2：内片玻璃厚度(mm)；wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；GAk1：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；qEAk1：外片玻璃地震作用标准值(MPa)；γg1：外片玻璃的体积密度(N/mm3)；wk1：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)；qk1：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；q1：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；GAk1=γg1t1=0.0000256×6=0.000154MPaqEAk1=βEαmaxGAk1=5×0.08×0.000154=0.000062MPawk1=1.1wkt13/(t13+t23)=1.1×0.001309×63/(63+63)=0.00072MPaqk1=wk1+0.5qEAk1=0.00072+0.5×0.000062=0.000751MPaq1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1=1.4×0.00072+0.5×1.3×0.000062=0.001048MPa(2)内片玻璃荷载计算：t1：外片玻璃厚度(mm)；t2：内片玻璃厚度(mm)；wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；GAk2：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)qEAk2：内片玻璃地震作用标准值(MPa)γg2：内片玻璃的体积密度(N/mm3)；wk2：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)；qk2：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；q2：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；