石材幕墙设计计算手册详解

石材幕墙

设计计算书

设计：__________

校对：__________

装饰有限企业

二0一0年二月

目录

I计算引用的规范、原则及资料................................................错误!未定义书签。

1.1幕墙设计规范：.......................................................错误!未定义书签。

1.2建筑设计规范：.......................................................错误!未定义书签。

1.3金属板及石材规范：...................................................错误!未定义书签。

1.4钢材规范：...........................................................错误!未定义书签。

1.5胺类及密封材料规范：.................................................错误!未定义书签。

1.6有关物理性能等级测试措施：..........................................错误!未定义书签。

1.7《建筑构造静力计算手册》（第二版）.....................................错误!未定义书签。

1.8土建图纸：...........................................................错误!未定义书签。

2基本参数..................................................................错误!未定义书签。

2.1幕墙所在地区.........................................................错误!未定义书签。

2.2地面粗糙度分类等级..................................................错误!未定义书签。

2.3抗震设防.............................................................错误!未定义书签。

3幕墙承受荷载计算...........................................................错误!未定义书签。

3.1风荷载原则值日勺计算措施...............................................错误!未定义书签。

3.2计算支撑构造时的风荷载原则值........................................错误!未定义书签。

3.3计算面板材料时日勺风荷载原则值........................................错误!未定义书签。

3.4垂直于幕墙平面日勺分布水平地震作用原则值.............................错误!未定义书签。

3.5作用效应组合.........................................................错误!未定义书签。

4幕墙立柱计算...............................................................错误!未定义书签。

4.1立柱型材选材计算.....................................................错误!未定义书签。

4.2确定材料的I截面参数..................................................错误!未定义书签。

4.3选用立柱型材口勺截面特性..............................................错误!未定义书签。

4.4立柱的抗弯强度计算..................................................错误!未定义书签。

4.5立柱的挠度计算.......................................................错误!未定义书签。

4.6立柱的抗剪计算.......................................................错误!未定义书签。

5幕墙横梁计算...............................................................错误!未定义书签。

5.1横梁型材选材计算.....................................................错误!未定义书签。

5.2确定材料日勺截面参数..................................................错误!未定义书签。

5.3选用横梁型材日勺截面特性..............................................错误!未定义书签。

5.4幕墙横梁的I抗弯强度计算..............................................错误!未定义书签。

5.5横梁的挠度计算.......................................................错误!未定义书签。

5.6横梁的抗剪计算.......................................................错误!未定义书签。

6短槽式（托板）连接石材的选用与校核..........................................错误!未定义书签。

6.1石材板块荷载计算.....................................................错误!未定义书签。

6.2石材的抗弯设计.......................................................错误!未定义书签。

6.3短槽托板在石材中产生的剪应力校核....................................错误!未定义书签。

6.4短槽托板剪应力校核..................................................错误!未定义书签。

7连接件计算.................................................................错误!未定义书签。

7.1横梁与立柱间焊接强度计算............................................错误!未定义书签。

7.2立柱与主构造连接.....................................................错误!未定义书签。

8幕墙埋件计算（土建预埋）.....................................................错误!未定义书签。

8.1荷载原则值计算.......................................................错误!未定义书签。

8.2埋件计算.............................................................错误!未定义书签。

8.3锚板总面积校核.......................................................错误!未定义书签。

8.4锚筋长度计算：.......................................................错误!未定义书签。

9幕墙焊缝计算...............................................................错误!未定义书签。

9.1受力分析..............................................................错误!未定义书签。

9.2焊缝特性参数计算.....................................................错误!未定义书签。

9.3焊缝校核计算.........................................................错误!未定义书签。

10石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算.............................................错误!未定义书签。

10.1立柱连接伸缩缝计算..................................................错误!未定义书签。

10.2耐侯胶胶缝计算......................................................错误!未定义书签。

石材幕墙设计计算书

1计算引用的规范、原则及资料

1.1幕墙设计规范：

《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2023

《建筑幕墙》GB/T21086-2023

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2023

1.2建筑设计规范：

《钢沟造设计规范》GB50017-2023

《高层建筑混凝土构造技术规程》JGJ3-2023

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2023年版）

《混凝土构造后锚固技术规程》JGJ145-2023

《建筑钢构造焊接技术规程》JGJ81-2023

《建筑构造荷载规范》GB50009-2023（2023年版、局部修订）

《建筑抗震设计规范》GB50011-2023（2023年版）

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2023年版）

《冷弯薄壁型钢构造设计规范》GB50018-2023

《民用建筑设计通则》GB50352-2023

1.3金属板及石材规范：

《干珪饰面石材及其金属挂件》JC830.k2-2023

《天然板石》GB/T18600-2023

《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2023

《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2023

L4钢材规范：

《建筑构造用冷弯矩形钢管》JG/T178-2023

《合金构造钢》GB/T3077-1999

《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术规定》GB/T13912-2023

《碳钢焊条》GB/T5117-1999

《碳素构造钢》GB/T700-2023

《碳素构造钢和低合金构造钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2023

《优质碳素构造钢》GB/T699-1999

L5胶类及密封材料规范：

《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2023

《干洋石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-2023

《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-2023

《建筑用硅酮构造密封胶》GB16776-2023

《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2023

《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2023

《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2023

《石材用建筑密封胶》JC/T883-2023

1.6有关物理性能等级测试措施：

《居住建筑节能检测原则》JGJ132-2023

《钢沟造工程施工质量验收规范》GB50205-2023

《混凝土构造工程施工质量验收规范》GB50204-2023

《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测措施》GB/T15227-2023

《建筑幕墙抗震性能振动台试验措施》GB/T18575-2023

《建筑幕墙平面内变形性能检测措施》GB/T18250-2023

《建筑外门窗保温性能分级及检测措施》GB/T8484-2023

《建筑外窗采光性能分级及检测措施》GB/T11976-2023

《建筑门窗空气隔声性能分级及检测措施》GB/T8485-2023

《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2023

1.7《建筑构造静力计算手册》(第二版)

1.8土建图纸：

2基本参数

2.1幕墙所在地区

2.2地面粗糙度分类等级

幕墙属于外围护构件，按《建筑构造荷载规范》(GB50009-2023)

A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏日勺乡镇和都市郊区;

C类：指有密集建筑群日勺都市市区；

D类：指有密集建筑群且房屋较高的都市市区；

根据上面分类原则，本工程按C类地形考虑。

2.3抗震设防

按《建筑工程抗震设防分类原则》，建筑工程应分为如下四个抗震设防类别：

1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，波及国家公共安全的重大建筑工程和地震时也许发生

严重次生灾害等尤其重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；

2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢夏的生命线有关建筑，以及地震时也

许导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防原则的建筑，简称乙类；

3.原则设防类：指大量的除1、2、4款以外按原则规定进行设防的建筑，简称丙类；

4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，容许在一定条件下适度减少规

定的建筑，简称丁类；

在维护构造抗震设计计算中：

1.特殊设防类，应按高于当地区抗震设防烈度提高一度的规定加强其抗震措施，同步，应按

同意口勺地震安全性评价的成果且高于当地区抗震设防烈度口勺规定确定其地震作用；

2.重点设防类，应按高于当地区抗震设防烈度一度的规定加强其抗震措施，同步，应按当地

区抗震设防烈度确定其地震作用；

3.原则设防类，应按当地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；

4,适度设防类，应按当地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；

根据国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-20232023版），唐山地区地震基本烈度为：8

度，地震动峰值加速度为0.2g,由于本工程是原则设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响

系数最大值应按当地区抗震设防烈度选用，也就是取：16；

3幕墙承受荷载计算

3.1风荷载原则值的计算措施

幕墙属于外围护构件，按建筑构造荷载规范(GB50009-20232023年版)计算:

叫二3g2U2Pslw0……-2[GB50009-20232023年版]

上式中：

\限：作用在幕墙上的风荷载原则值(MPa)；

Z：计算点标高：25m；

8注瞬时风压的阵风系数；

根据不一样场地类型,按如下公式计算(高度局限性5m按5m计算)：

Psz=K(l+2ut)

其中K为地面粗糙度调整系数，Uf为脉动系数

012

A类场地：Pg2=0.92X(1+2-)其中：uf=0.387X(Z/10)

016

B类场地："尸0.89X(1+2-)其中:Uf=0.5(Z/1O)

0,22

C类场地：B/0.85X(1+2-)其中：uf=0.734(Z/10)

D类场地：P^O.80X(1+2-)其中：uFl.2248(Z/10)0,3

对于C类地形，25nl高度处瞬时风压的阵风系数:

6.=0.85X(1+2X(0.734IZ/10)°22))=1.87

Uz：风压高度变化系数；

根据不一样场地类型,按如下公式计算:

A类场地:Uz=1.379X(Z/10)024

当Z>300m时，取Z=300m,当Z<5m时,取Z=5m；

032

B类场地：uz=(Z/10)

当Z>350m时,KZ=350m,当Z〈10m时,取Z=10m；

C类场地:LX=0.616X(Z/10)°-H

当Z>400m时,取Z=400nb当Z〈15m时,取Z=15m；

060

D类场地：uz=0.318X(Z/10)

当Z>450m时,取Z=450m,当Z<30m时,取Z=30m；

对于C类地形，25m高度处风压高度变化系数：

u=0.616X(Z/10)OH=0.9219

usl：局部风压体型系数；

按《建筑构造荷载规范》GB50009-2023（2023年版）第条：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u工

一、外表面

1.正压区按表采用：

2.负压区

-对墙面，取-1.0

-对墙角边，取T.8

二、内表面

对封闭式建筑物，按表面风压的正负状况取-0.2或0.2。

本计算点为大面位置。

按JGJ102-2023第条文阐明：风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口附近、边角部位

较大。根据风洞试验成果和国外口勺有关资料，在上述区域风吸力系数可取T.8,其他墙面可考虑-

1.0,由于维护构造有启动时也许，因此还应考虑室内压-0.2。对无启动日勺构造，《建筑构造荷载

规范》条文阐明第7.3.3条指出“对封闭建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙，

以及机械通风等原因，室内也许存在正负不一样日勺气压，参照国外规范，大多取±(0.2-0.25)的

压力系数，现取±0.2"。即不管有无启动扇，均要考虑内表面的局部体型系数。

另注：上述的局部体型系数usi(1)是合用于围护构件的附属面积A不不小于或等于In?日勺状

况，当围护构件的附属面积A不小于或等于10痛时，局部风压体型系数u.(lO)可乘以折减系数

0.8；当构件的附属面积不不小于10而而不小于1m2时，局部风压体型系数U/A)可按面积的对数

线性插值,即：

US1(A)=Usl(l)+[Usido)-US1(1)HogA

在上式中：当A》10i/时取AtICW；当AWln?时取A=ln6

w()：基本风压值(MPa),根据现行*建筑构造荷载规范〉GB50009-2023附表D.4(全国基本风压

分布图)中数值采用，但不不不小于0.3KN/m2,按重现期50年,唐山地区取0.0004MPa；

3.2计算支撑构造时的风荷载原则值

计算支撑构造时口勺构件附属面积：

A=1.2X5.1=6.12m2

LogA=0.787

usi(A)=usl(l)+[usl(10)-usl(l)]logA

=0.843

usl=0.843+0.2

=1.043

1"二B◎口2RsMo

=1.87X0.9219X1.043X0.0004

=0.000719MPa由于OOIMPa,因此按JGJ102-2023,取wk=0.OOIMPa.

3.3计算面板材料时的风荷载原则值

计算面板材料时H勺构件附属面积：

A=1.2X0.8=0.96m2

LogA=0

u5,(A)=Usi(l)+[usi(10)-nsl(l)]logA

=1

Usi=l+0.2

=1.2

Wk二B中u工uS]W()

=1.87X0.9219X1.2X0.0004

=0.000827MPa由于wXO.OOIMPa,因此按JGJ102-2023,取w*0.OOIMPa.

3.4垂直于幕墙平面时分布水平地震作用原则值

qE#BEQzGk/A…・・・[JGJ102-2023]

q^：垂直于幕墙平面口勺分布水平地震作用原则值(MPa)；

BE：动力放大系数，取5.0；

a皿：水平地震影响系数最大值，取0.16；

Gk：幕墙构件的重力荷载原则值(N)；

A：幕墙构件的面积(mm?)；

3.5作用效应组合

荷载和作用效应按下式进行组合：

S=yGS(,；k++dY帆YESB,....[JGJ102-2023]

上式中：

S：作用效应组合的设计值；

Sa：重力荷载作为永久荷载产生口勺效应原则值；

着、S,k:分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应原则值；

YG、八.、YE：各效应的分项系数；

八.、如:：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。

上面『'JYG、九、YE为分项系数,按、5.4.3、5.4.41JGJ102-2023]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：Yc：1.2；

风荷载：Y-1.4：

地震作用：YE：1.3；

进行挠度计算时；

重力荷载：YG：1.0；

风荷载：YA：1.0；

地震作用：可不做组合考虑；

上式中，风荷载的组合系数帆为1.0；

地震作用的组合系数如为0.5；

4幕墙立柱计算

基本参数：

1：计算点标高：25m；

2：力学模型：单跨简支梁；

3：立柱跨度：L=5100mm；

4：立柱左分格宽：1200mn；立柱右分格宽：1200mm；

5：立柱计算间距：B=1200mm；

6：板块配置：石材；

7：立柱材质：Q235；

8：安装方式：偏心受拉；

本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下:

的力图M

----------------------1-

,77^77

L

简媛受力模型

4.1立柱型材选材计算

(1)风荷载作用H勺线荷载集度(按矩形分布)：

W：风荷载线分布最大荷载集度原则值(N/nmi)；

wk：风荷载原则值(MPa)；

B：幕墙立柱计算间距(mm)；

q”k=WkB

=0.001X1200

=1.2N/mm

q”：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；

q”=1.4q*k

=1.4X1.2

=1.68N/mm

(2)水平地震作用线荷载集度(市矩形分布)：

垂直于幕墙平面『、J分布水平地震作用原则值(MPa)；

BE：动力放大系数，取5.0；

j水平地震影响系数最大值,取0.16：

Gk：幕墙构件的重力荷载原则值(N),(含面板和框架)；

A：幕墙构件的面积5而)；

qi.：AK=3Ealm«Gk/A-••…[JGJ102-2023]

=5.0X0.16X0.0011

=0.00088MPa

q..：水平地震作用线荷载集度原则值(N/mm)；

B：幕墙立柱计算间距(mm)；

Ql-k-QEAkB

=0.00088X1200

=1.056N/mm

q).：：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；

Qi：=l»3口味

=1.3X1.056

=1.373N/mm

(3)幕墙受荷载集度组合：

用于强度计算时,采用Sw+0.5&设计值组合:……[JGJ102-2023]

q=q.,+0.5qE

=1.68+0.5X1.373

=2.366N/mm

用于挠度计算时，采用S.原则值：……[JGJ102-2023]

5二m

=1.2N/mm

(4)立柱在组合荷载作用下口勺弯矩设计值：

NL：弯矩组合设计值(N-mm)；

M：风荷载作用下立柱产生[I勺弯矩设计值(N-mm)；

MR：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N•mm)；

L：立柱跨度(mm)；

采用Sw+0.5SE组合:

M=q.L2/8

ME=qEL78

MX=M+O.5ME

=qL2/8

=2.366X510078

=7692457.5N•mm

4.2确定材料的截面参数

(1)立柱抵御矩预选值计算：

Wnx：立柱净截面抵御矩预选值(mnO；

此：弯矩组合设计值(N-mm)；

Y：塑性发展系数：

对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范，取1.05；

对于铝合金龙骨，按最新《铝合金构造设计规范》GB50429-2023,取1.00；

L：型材抗弯强度设计值(MPa),对。235取215MPa：

Wnx=Mx/Yfs

=7692457.5/1.05/215

=34075.116mm3

(2)立柱惯性矩预选值计算：

qk：风荷载线荷载集度原则值(N/mm)；

E：型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa；

L：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm1)；

L：计算跨度(mm)；

dt-.lim：按规范规定，立柱时挠度限值(mm)；

=

dt.iim5qkL/384EIxnjn

以250=5100/250=20.4mm

按［.2］《建筑幕墙》GB/T21086-2023的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其他形式幕

墙或外维护构造无绝对挠度限制)：

当跨距W4500mm时，绝对挠度不应当不小于20mm；

当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应当不小于30mm；

对本例取：

dt.iim~20.4nlm

=,

L«iin5qkL/384Edt,iim

=5X1.2X51007384/206000/20.4

二2515378.489mm1

4.3选用立柱型材的截面特性

按上一项计算成果选用型材号：矩形钢管120X60X4材料也是L5*4

型材的抗弯强度设计值：fs=215MPa

型材的抗剪强度设计值：Ts=125MPa

型材弹性模量:E=206000MPa

绕X轴惯性矩：L=2552000mm'

4

绕Y轴惯性矩：Iz=847700mm

绕X轴净截面抵御矩：W“尸42530mm：'

绕X轴净截面抵御矩：W*42530rm『

型材净截面面积：A=1376mm2

型材线密度：yg=0.108016N/mm

型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=8mm

3

型材受力面对中性轴H勺面积矩：Sx=26460inm

塑性发展系数：Y二L05

4.4立柱的抗弯强度计算

⑴立柱轴向拉力设计值：

此：立柱轴向拉力原则值(N)；

q,；Ak：幕墙单位面积的自重原则值(MPa)；

A：立柱单元的面积(nM)；

B：幕墙立柱计算间距(mm)；

L：立柱跨度(mm)；

Nk=QcAkA

二qGAkBL

=0.0011X1200X5100

=6732N

N：立柱轴向拉力设计值(N)；

N=1.2Nk

=1.2X6732

=8078.4N

(2)抗弯强度校核:

按单跨简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足：

N/An+M/YH'Wfs••・・・•[JGJ102-2023]

上式中：

N：立柱轴力设计值(N)；

M4立柱弯矩设计值(N-nm)；

人：立柱净截面面积(nm?)；

Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵御矩(mm)；

Yx：塑性发展系数：

对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范，取1.05；

对于铝合金龙骨，按最新《铝合金构造设计规范》GB50429-2023,取1.00；

fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa；

则：

N/An+Mx/YWn=8078.4/1376+7692457.5/1.05/42530

=178.129MPa^215MPa

立柱抗弯强度满足规定。

4.5立柱的挠度计算

由于惯性矩预选是根据挠度限值计算口勺，因此只要选择的立柱惯性矩不小于预选值，挠度就

满足规定：

实际选用的型材惯性矩为：L=2552000rm/

预选值为：Ixmln=2515378.48W

实际挠度计算值为：

d,=5qkL7384EIx

=5X1.2X51007384/206000/2552023

=20.107mm

而dr,iin=20.4mm

因此，立柱挠度满足规范规定。

4.6立柱的抗剪计算

校核根据：

T=125MPa(立柱的抗剪强度设计值)

(DL：风荷载作用下剪力原则值(N)：

丫吐二MBL/2

=0.001X1200X5100/2

=3060N

(2)匕：风荷载作用下剪力设计值(N)：

V=l.4Vwk

=1.4X3060

=4284N

(3)%：地震作用下剪力原则值(N)：

Vp.k-qEAkBL/2

=0.00088X1200X5100/2

二2692.8N

(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)：

VE=1.3VER

=1.3X2692.8

=3500.64N

(5)V：立柱所受剪力设计值组合：

采用V„+0.5VE组合：

V=V,A+0.5VE

二4284+0.5X3500.64

=6034.32N

(6)立柱剪应力校核：

立柱最大剪应力(MPa)；

V：立柱所受剪力(N)；

S.：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3

L：立柱型材截面惯性矩(mm>

t：型材截面垂直于X轴腹板『、J截面总宽度(mm)；

=VSX/Lt

二6034.32X26460/2552023/8

=7.821MPa

7.821MPa^l25MPa

立柱抗剪强度满足规定!

5幕墙横梁计算

基本参数：

1：计算点标高：25m；

2：横梁跨度:B=1200mm；

3：横梁上分格高:800mm；横梁下分格高:800mm；

4：横梁计算间距:H=800mm；

5：力学模型：梯形荷载简支梁；

6：板块配置：石材；

7：横梁材质：Q235；

由于B〉H,因此本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下:

弯矩阳M)

剪力图(V)

q(N/m)

梯形荷载简支梁受力模型

5.1横梁型材选材计算

(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)：

q“k：风荷载线分布最大荷载集度原则值(N/nmi)；

Wk：风荷载原则值(MPa)；

H：幕墙横梁计算间距(nim)；

q«k=wkH

=0.001X800

=0.8N/mm

qu风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；

q”=l.4q*k

=1.4X0.8

=1.12N/mm

(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分内):

q^：垂直于幕墙平面口勺分布水平地震作用(MPa)；

BE：动力放大系数，取5.0；

j水平地震影响系数最大值,取0.16；

G：幕墙构件的重力荷载原则俏(N),(重要指面板组件)：

A：幕墙平面面积(mn?)；

qaik=BE。皿GMA……[JGJ102-2023]

=5.0X0.16X0.001

=0.0008MPa

qF.k：横梁受水平地震作用线荷载集度原则值(N/mm)；

H：幕墙横梁计算间距(mm)；

Ql-k-QEAkH

=0.0008X800

=0.64N/mm

q,：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；

qi：=l.3qek

=1.3X0.64

=0.832N/mm

(3)幕墙横梁受荷载集度组合：

用于强度计算时,采用S,+0.5金组合设计值:……[JGJ102-2023]

q=q*+0.5qfi

=L12+0.5X0,832

=1.536N/mm

用于挠度计算时,采用S.原则值:……[JGJ102-2023]

=0.8N/mm

(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)：

My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N-mm)；

M：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N-mm)；

ME：地震作用下横梁产生正、J弯矩(N-mm)；

B：横梁跨度(mm)；

H：幕墙横梁计算间距(mm)；

采用S.+0.5SE组合：……[JGJ102-2023]

M“=qP(3-(H/B)2)/24

22

ME=qeB(3-(H/B))/24

My=M+O.5ME

=qB2(3-(H/B)2)/24

=1.536X12023X(3-(800/1200)2)/24

=235520N•min

(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)：

Gk：横梁自重线荷载原则值(N/mm)；

H.：横梁自重荷载作用高度(mm),对挂式构造取横梁下分格高，对非挂式构造取横梁上分格

高；

Gk=0.001XH(

=0.001X800

=0.8N/mm

G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)：

G—1.2Gk

二1.2X0.8

=0.96N/mm

M：横梁在自重荷载作用下口勺弯矩设计值(N•mm)；

B：横梁跨度(mm)；

M=GB2/8

=0.96X12023/8

=172800N•mm

5.2确定材料的截面参数

(1)横梁抵御矩预选：

以：绕X方向横梁净截面诋御矩预选值(mm3);

3

Wny：绕Y方向横梁净截面丞御矩预选值(mm)；

瓜：横梁在自重荷载作用下的弯矩(N-mm)；

My：风荷载及地震作用弯矩组合值(N•mm)；

丫八Yy：塑性发展系数：

对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范，取1.05；

对于铝合金龙骨,按最新《铝合金构造设计规范》GB50429-2023,MZ1.00；

fs：型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取215；

按下面公式计算：

Wns=Mx/yxfs

=172800/1.05/215

=765.449mm3

Wn广My/Yyfs

=235520/1.05/215

=1043.278mm3

(2)横梁惯性矩预选：

cln.K..：按规范规定，横梁在水平力原则值作用下口勺挠度限值(mm)；

d12.H..：按规范规定，横梁在自重力原则值作用下口勺挠度限值(mm)；

B：横梁跨度(mm)；

按有关规范，钢材横梁的相对挠度不应不小于L/250,铝材横梁日勺相对挠度不应不小于

L/180：

《建筑幕墙》GB/T21086-2023尚有如下规定：

按[.2],对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其他形式幕墙或外维护构造无绝对决度限制)：

当跨距W4500mm时，绝对挠度不应当不小于20丽；

当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应当不小于30mm；

按[,b],自重原则值作用下挠度不应超过其跨度日勺1/500,并且不应不小于3mm；

B/250=1200/250=4.8mm

B/500=1200/500=2.4mm

对本例取：

dfijim_4.8mm

dt2,iii»-2.4mm

qu风荷载作用线荷载集度原则值(N/mm)：

E：型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa；

绕Y轴最小惯性矩(mnO；

B：横梁跨度(mm)；

(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B")/240EIm”

……(受风荷我与地震作用的I挠度计算)

(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)^^OEdn.H..

=0.8X12023(25/8-5(800/2/1200)2+2(800/2/1200)1)/240/206000/4.8

=18133.765mm'

Gk：横梁自重线荷载原则值（N/mni）；

Uin：绕X轴最小惯性矩（而）；

d.2.liw=5GkB7384ELmin……（自重作用下产生的挠度计算）

Ixnin=5GkB1/384Edf2,lim

=5X0.8X12023/384/206000/2.4

=43689.32mm'

5.3选用横梁型材的截面特性

按照上面的预选成果选用型材：

选用型材号：角钢L5X4

型材抗弯强度设计值：215MPa

型材抗剪强度设计值：125MPa

型材弹性模量：E=206000MPa

绕X轴惯性矩：I尸92600mm'

绕Y轴惯性矩:Ir92600mm'

绕X轴净截面抵御矩：W“x尸6700n】n?

绕X轴净截面抵御矩：此片2560加3

绕Y轴净截面抵御矩：W.『6700nmi3

3

绕Y轴净截面抵御矩：Wny2=2560mm

型材净截面面积：A=389.7mm2

型材线密度：丫50.030591N/mm

横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：P4mm

横梁截面垂直于X轴腹板H勺截面总宽度：t，=4min

横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：t,.二4mm

3

型材受力面对中性轴的面积矩（绕X轴）：Sr=2595mm

3

型材受力面对中性轴的面积矩（绕Y轴）：Sy=2595mm

塑性发展系数：Yx=Yy=L05

5.4幕墙横梁的抗弯强度计算

按横梁强度计算公式，应满足：

丫Mnx+MJYMnyWfs……[JGJ102-2023]

上式中：

扎：横梁绕X轴方向（幕墙平面内方向）的弯矩设计值（N-mm）；

My：横梁绕Y轴方向（垂直于幕墙平面方向）的弯矩设计值（N•mm）；

W..：横梁绕X轴方向（幕墙平面内方向）的净截面抵御矩（mn?）；

W.,y：横梁绕Y轴方向（垂直于幕墙平面方向）的净截面抵御矩（mn?）：

Yx>Yy：

对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范，取1.05；

对于铝合金龙骨，按最新《铝合金构造设计规范》GB50429-2023,取1.00；

却型材的抗弯强度设计值，取215MPa。

采用SG+S.+0.5SE组合，则：

Mx/YxWnx+My/yX=172800/1.05/2560+235520/1.05/2560

=151.905MPa^215MPa

横梁抗弯强度满足规定。

5.5横梁的挠度计算

由于惯性矩预选是根据挠度限值计算日勺，因此只要选择的横梁惯性矩不小于预选值，挠度就

满足规定：

实际选用的型材惯性矩为：

!

Ix=92600mm

l

Iy=92600mm

预选值为：

1

Iwin=43689.32mm

1

Iynin=18133.765mm

横梁挠度的实际计算值如下：

2

dtl=qkB,(25/8-5(H/2B)+2(H/2B)*)/240EIy

=0.8X12023(25/8-5(800/2/1200)2+2(800/2/1200)1)/240/206000/92600

=0.94mm

d,2=5GkB7384EIx

二5X0.8X12023/384/206000/92600

=1.132mm

九1加二4.8mm

d,2.iiffi=2.4mm

因此，横梁挠度满足规范规定。

5.6横梁的抗剪计算

校核根

TNNX^T=125MPa(型材的抗剪强度设计值)

(l)V,k：风荷教作用下剪力原则值(N)；

V^B(l-H/2B)/2

=0,8X1200(1-800/2/1200)/2

=320N

(2)VW：风荷载作用下剪力设计值(N)；

31.4Vn

=1.4X320

=448N

(3)%：地震作用下剪力原则值3);

=q/(l-H/2B)/2

=0.64X1200(1-800/2/1200)/2

=256N

(4)4：地震作用下剪力设计值(N)；

31.3VRk

=1.3X256

=332.8N

(5)VX：水平总剪力(N)；

采用V.+0.5VE组合

V=Vw+0.5VE

=448+0.5X332.8

=614.4N

(6)Vy：垂直总剪力(N)：

V=1.2X0.001XBH/2

=1.2X0.001X1200X800/2

=576N

(7)横梁剪应力校核：

横梁水平方向剪应力(MPa)；

V.：横梁水平总剪力(N)；

，：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mnO(绕Y轴)；

L：横梁型材截面惯性矩(mm」)；

3：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；

T=VxSy/Iyty……[JGJ102-2023]

二614.4X2595/92600/4

=4.304MPa

4.304MPaW125MPa

Ty：横梁垂直方向剪应力(N)；

Vy：横梁垂直总剪力(N)；

Su横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm>(绕X轴);

L：横梁型材截面惯性矩(口向)；

tu横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；

Ty=VySx/lxtx[JGJ102-2023]

=576X2595/92600/4

=4.035MPa

4.035MPaW125MPa

横梁抗剪强度能满足！

6短槽式(托板)连接石材的选用与校核

基本参数：

1：计算点标高：25m；

2：板块净尺J：aXb=1200mmX800nun；

3：石材配置:托板式62材m,对边连接;

模型简图为：

对边托板连接板块

6.1石材板块荷载计算

⑴垂直于幕墙平面的分布水平地震作用原则值：

q..：Ak：垂直于幕墙平面口勺分布水平地震作用原则值(MPa)；

BE：动力放大系数，取5.0；

aa：水平地震影响系数最大值，取0.16；

Gk：石材板块的重力荷载原则值(N)；

A：幕墙平面面积(mm?)；

口区取二BEQiwxGk/A.J[GJ102-2023]

=5X0.16X0.00075

=0.0006MPa

(2)石材板块荷载集度设计值组合：

采用Sw+0.5SE设计值组合：……[JGJ102-2023]

q=1.4\\%+0.5X1.3qWk

=1.4X0.001+0.5X1.3X0.0006

=0.00179MPa

6.2石材的抗弯设计

⑴计算边长确实定：

a：短槽连接边边长：1200mm：

b：无槽边边长:800mm；

aI：短槽中心到面板边侧距离150mm；

a0：计算短边边长(mm)；

bo：计算长边边长(mm)；

由于：a-2a1=900>b=800,因此：

ao=8OOmm

bo=9OOmm

(2)石材强度校核:

校核根据：oWf『3.72MPa

。：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)；

fSc：石材的抗弯强度设计值(MPa)；

m：四点支撑石材最大弯矩系数，按短边与长边的边长比0.889,查表得：0.1487；

q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)；

b0：计算长边边长(mm)；

t：石材厚度:25mm；

应力设计值为：

2

o=6XmXqXb(l7t....[JGJ133-2023]

=6X0.1487X0.00179X9007252

=2.07MPa

2.07MPaW3.72MPa

强度能满足规定。

6.3短槽托板在石材中产生的剪应力校核

校核根据：JWT『1.86MPa

T.：短槽托板在石材中产生的剪应力设计值(MPa)；

T.：石材的抗剪强度设计值(MPa)；

q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)；

a：短槽连接边边长(nun)；

b：无短槽边边长(mm)；

P：应力调整系数,按表[JGJ133-2023],取1.25；

n：一种连接边上的短槽数量：2；

t：石材厚度：25mm；

c：短槽槽口宽度：6mm；

s：单个槽底总长度：80mn；

T尸qabP/(nX(t-c)s)・-1[JGJ133-2023]

=0.00179X1200X800X1.25/(2X(25-6)X80)

=0.707MPa

0.707MPaW1.86MPa

石材抗剪强度能满足。

6.4短槽托板剪应力校核

校核根据：Tp=140MPa

T2：短槽托板的剪应力设计值(MPa)；

TP：短槽杆板的抗剪强度设计俏(MPa)：

q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)；

a：短槽连接边边长(mm)；

b：无短槽边边长(mm)；

B：应力调整系数,按表[JGJ133-2023],取1.25；

n：一种连接边上日勺短槽数量：2；

A.,：短槽托板截面面积：300mm；

T2=qab3/(2nXAP)……-1[JGJ133-2023]

=0.00179X1200X800X1.25/(2X2X300)

=1.79MPa

1.79MPaW140MPa

短槽托板抗剪强度能满足。

7连接件计算

基本参数：

1：计算点标高：25m；

2：立柱计算间距：1200mm；

3：横梁计算分格尺寸：宽X高=BXH=1200mmX800mm；

4：幕墙立柱跨度:L=5100mm；

5：板块配置：石材；

6：龙骨材质：立柱为：Q235；横梁为：Q235；

7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm；

8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm；

9：立柱受力模型：单跨简支；

10：连接形式：立柱与主体螺栓连接；

立柱与横梁焊接连接；

由于B>H,因此本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算:

7.1横梁与立柱间焊接强度计算

(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)：

V=1.4wkHB(l-H/2B)/2

=1.4X0.001X800X1200X(1-800/2/1200)/2

=448N

(2)地震作用下横梁剪力原则值(按梯形分布)：

38速—例(1-14/28)/2

=5.0X0.16X0.001X800X1200X(1-800/2/1200)/2

=256N

(3)地震作用下横梁剪力设计值：

VF=1.3VEk

=1.3X256

=332.8N

⑷连接部位水平总剪力N：

采用Sw+0.5SE组合:

N尸K+0.5Ve

=448+0.5X332.8

=614.4N

⑸刍重荷载计算：

N”：自重荷载原则值(N)：

B：横梁宽度(mm)；

凡：横梁受自重荷载分格高(rmn);

N2k=0.001XBXHg/2

=0.001X1200X800/2

=480N

N,：自重荷载(N)：

N2=1.2XN2k

=1.2X480

=576N

(6)连接处组合荷载V：

+

采用SGSK+0.5SE

2205

V=(N.+N2)-

=(614.42+5762)0,5

=842.178N

(7)连接焊缝向强度计算：

V：连接处的组合总剪力(N)；

L：角焊缝口勺总有效长度(mm)：

h,：角焊缝的高度(mm)；

fj：角焊缝口勺强度设计值［MPa)；

f：焊缝最大应力值(MPa)；

f=V/0.707/L/hf

=842.178/0.707/80/4

=3.722MPa

3.722MPaWl60Mpa