隐框玻璃幕墙设计计算书
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隐框玻璃幕墙设计计算书
第三章隐框玻璃幕墙设计计算书（B3DY-06）
第一节计算引用的规范、标准及资料
3.1.1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
3.1.2建筑设计规范：
《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
《地震震级的规定》 GB/T17740-1999
《钢结构防火涂料》 GB14907-2002
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
《高层民用建筑钢结构技术规范》 JGJ99-98
《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-95(2005年版)
《高处作业吊蓝》 GB19155-2003
《工程抗震术语标准》 JGJ/T97-95
《工程网络计划技术规程》 JGJ/T121-99
《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005
《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2004
《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》 JG160-2004
《既有居住建筑节能改造技术规程》 JGJ129-2004
《建筑表面用有机硅防水剂》 JC/T902-2002
《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-2001
《建筑防火封堵应用技术规程》 CECS154：2003
《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002
《建筑隔声评价标准》 GB/T50121-2005
《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2004
《建筑工程预应力施工规程》 CECS180：2005
《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001(2006年版、局部修订) 《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001
《建筑抗震设防分类标准》 GB50223-2004
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001
《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94(2000年版)
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》 GB50018-2002
《民用建筑隔声设计规范》 GBJ118-88
《民用建筑热工设计规范》 GB50176-93
《民用建筑设计通则》 GB50352-2005
《膜结构技术规程》 CECS158：2004
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 JGJ134-2001
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》 JGJ75-2003
《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002
3.1.3铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》 GB/T3190-1996
《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》 JG/T175-2005
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》 JG/T133-2000
《铝合金建筑型材第1部分基材》 GB5237.1-2004
《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》 GB5237.2-2004
《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》 GB5237.3-2004
《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》 GB5237.4-2004
《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》 GB5237.5-2004
《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》 GB5237.6-2004
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》 YS/T431-2000
《一般工业用铝及铝合金板、带材》 GB/T3880.1～3-2006 《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》 YS/T437-2000
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》 YS/T459-2003
3.1.4金属板及石材规范：
《干挂饰面石材及其金属挂件》 JC830.1、2-2005 《建筑装饰用微晶玻璃》 JC/T872-2000
《建筑幕墙用瓷板》 JG/T217-2007
《铝幕墙板、板基》 YS/T429.1-2000
《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》 YS/T429.2-2000
《铝塑复合板》 GB/T17748-1999
《铝塑复合板用铝带》 YS/T432-2000
《天然板石》 GB/T18600-2001
《天然大理石荒料》 JC/T202-2001
《天然大理石建筑板材》 GB/T19766-2005
《天然花岗石荒料》 JC/T204-2001
《天然花岗石建筑板材》 GB/T18601-2001
《天然石材统一编号》 GB/T17670-1999
《天然饰面石材术语》 GB/T13890-92
3.1.5玻璃规范：
《镀膜玻璃第1部分：阳光控制镀膜玻璃》 GB/T18915.1-2002 《镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃》 GB/T18915.2-2002 《防弹玻璃》 GB17840-1999
《浮法玻璃》 GB11614-1999
《夹层玻璃》 GB/T9962-1999
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《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》 GB15763.2-2005 《建筑用安全玻璃防火玻璃》 GB15763.1-2001 《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB17841-1999 《普通平板玻璃》 GB4871-1995 《热弯玻璃》 JC/T915-2003 《压花玻璃》 JC/T511-2002 《中空玻璃》 GB/T11944-2002 《着色玻璃》 GB/T18701-2002
3.1.6钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》 JG/T178-2005 《不锈钢棒》 GB/T1220-2007 《不锈钢和耐热钢冷轧钢带》 GB/T4239-1991 《不锈钢冷加工钢棒》 GB/T4226-1984 《不锈钢冷轧钢板及钢带》 GB/T3280-2007 《不锈钢热轧钢板及钢带》 GB/T4237-2007 《不锈钢丝》 GB/T4240-93 《建筑用不锈钢绞线》 JG/T200-2007 《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-2000 《擦窗机》 GB19154-2003 《彩色涂层钢板和钢带》 GB/T12754-2006 《低合金钢焊条》 GB/T5118-1995 《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-1994 《建筑幕墙用钢索压管接头》 JG/T201-2007 《高耐候结构钢》 GB/T4171-2000 《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997 《焊接结构用耐候钢》 GB/T4172-2000 《合金结构钢》 GB/T3077-1999 《结构用无缝钢管》 JBJ102
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-2002 《冷拔异形钢管》 GB/T3094-2000 《碳钢焊条》 GB/T5117-1999 《碳素结构钢》 GB/T700-2006 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007 《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999 《预应力筋用锚具、夹具和连接器》 GB/T14370-2000
3.1.7胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》 JC484-2006
《幕墙玻璃接缝用密封胶》 JC/T882-2001 《彩色涂层钢板用建筑密封胶》 JC/T884-2001 《丁基橡胶防水密封胶粘带》 JC/T942-2004 《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》 JC887-2001
《工业用橡胶板》 GB/T5574-1994 《混凝土建筑接缝用密封胶》 JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》 JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》 GB/T13477.1～20-2002 《建筑用防霉密封胶》 JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》 GB16776-2005
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》 GB/T19686-2005
《建筑用硬质塑料隔热条》 JG/T174-2005
《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T973-2005
《聚氨酯建筑密封胶》 JC/T482-2003
《聚硫建筑密封胶》 JC/T483-2006
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》 GB/T11835-2007
《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》 GB/T529-1999
《石材用建筑密封胶》 JC/T883-2001
《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》 GB/T531-1999
《修补用天然橡胶胶粘剂》 HG/T3318-2002
《中空玻璃用弹性密封胶》 JC/T486-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 JC/T914-2003
3.1.8门窗及五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》 GB/T12616-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉》 GB/T12615-2004
《紧固件螺栓和螺钉》 GB/T5277-1985
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》 GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》 GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能抽芯铆钉》 GB/T3098.19-2004
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》 GB/T3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》 GB/T3098.4-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T3098.1-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB/T3098.5-2000
《紧固件术语盲铆钉》 GB/T3099-2004
《铝合金窗》 GB/T8479-2003
《铝合金门》 GB/T8478-2003
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997
《十字槽盘头螺钉》 GB/T818-2000
《地弹簧》 QB/T3884-1999
《铝合金门插锁》 QB/T3885-1999
《平开铝合金窗把手》 QB/T3886-1999
《铝合金撑挡》 QB/T3887-1999
《铝合金窗不锈钢滑撑》 QB/T3888-1999
《铝合金门窗拉手》 QB/T3889-1999
《铝合金窗锁》 QB/T3900-1999
《铝合金门锁》 QB/T3901-1999
《推拉铝合金门用滑轮》 QB/T3902-1999
《闭合器》 QB/T3893-1999
《外装门锁》 QB/T2473-2000
《弹子插芯门锁》 GB/T2474-2000
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《叶片门锁》 QB/T2475-2000 《球型门锁》 QB/T2476-2000 《铜合金铸件》 GB/T13819-1992 《锌合压铸件》 GB/T13821-1992 《铝合金压铸件》 GB/T15114-1994 《铸件尺寸公差与机械加工余量》 QB/T6414-1999 《建筑门窗五金件插销》 JG214-2007 《建筑门窗五金件传动机构用执手》 JG124-2007 《建筑门窗五金件旋压执手》 JG213-2007 《建筑门窗五金件合页（铰链）》 JG125-2007
《建筑门窗五金件传动锁闭器》 JG126-2007 《建筑门窗五金件滑撑》 JG127-2007 《建筑门窗五金件滑轮》 JG129-2007 《建筑门窗五金件多点锁闭器》 JG215-2007 《建筑门窗五金件撑挡》 JG128-2007 《建筑门窗五金件通用要求》 JG212-2007 《建筑门窗五金件单点锁闭器》 JG130-2007 《建筑门窗内平开下悬五金系统》 JG168-2004 《钢塑共挤门窗》 JG207-2007 《电动采光排烟窗》 JG189-2006
3.1.9相关物理性能等级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T139-2001 《玻璃幕墙光学性能》 GB/T18091-2000 《采暖居住建筑节能检验标准》 JGJ132-2001 《彩色涂层钢板和钢带试验方法》 GB/T13448-2006 《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001 《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002 《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-2000 《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》 GB/T15227-2007 《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB/T18575-2001 《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB/T18250-2000 《建筑外窗保温性能分级及检测方法》 GB/T8484-2002 《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T11976-2002 《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》 GB/T7106-2002 《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》 GB/T8485-2002 《建筑外窗气密性能分级及检测方法》 GB/T7107-2002 《建筑外窗水密性能分级及检测方法》 GB/T7108-2002 《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》 GB50210-2001 《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T228-2002
3.1.10《建筑结构静力计算手册》(第二版)
3.1.11土建图纸：
第二节基本参数
3.2.1幕墙所在地区：
苏州地区；
3.2.2地面粗糙度分类等级：
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
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的乡镇和城市郊区；
C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；
依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。
3.2.3抗震烈度：
根据国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，苏州地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，水平地震影响系数最大值为：α
max
=0.04。
第三节幕墙承受荷载计算
3.3.1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(GB50009-2001 2006年版)计算：
w
k
=β
gz
μ
z
μ
s1
w
……7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版]
上式中：
w
k
：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；
Z：计算点标高：43.7m；
β
gz
：瞬时风压的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算：
β
gz
=K(1+2μ
f
)
其中K为地面粗糙度调整系数，μ
f
为脉动系数
A类场地：β
gz
=0.92×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=0.387×(Z/10)-0.12
B类场地：β
gz
=0.89×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=0.5(Z/10)-0.16
C类场地：β
gz
=0.85×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=0.734(Z/10)-0.22
D类场地：β
gz
=0.80×(1+2μ
f
) 其中：μ
f
=1.2248(Z/10)-0.3
对于B类地形，7.2m高度处瞬时风压的阵风系数：
β
gz
=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.16))=1.828
μ
z
：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：μ
z
=1.379×(Z/10)0.24
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；
B类场地：μ
z
=(Z/10)0.32
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；
C类场地：μ
z
=0.616×(Z/10)0.44
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；
D类场地：μ
z
=0.318×(Z/10)0.60
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；
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对于B类地形，7.2m高度处风压高度变化系数：
μ
z
=1.000×(Z/10)0.32=1
μ
s1
：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μ
s1
：
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。
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μ
s1
(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μ
s1
(10)可乘以折减系数0.8，
当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μ
s1
(A)可按面积的对数线性插值，即：
μ
s1(A)=μ
s1
(1)+[μ
s1
(10)-μ
s1
(1)]logA
w
：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，苏州地区取0.00045MPa；3.3.2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=0.6×4.2=2.52m2
LogA=0.401
μ
s1(A)=μ
s1
(1)+[μ
s1
(10)-μ
s1
(1)]logA
=1.656
μ
s1
=1.656+0.2 =1.856
w
k =β
gz
μ
z
μ
s1
w
=1.828×1×1.856×0.00045
=0.001527MPa
3.3.3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=0.6×2.4=1.44m2
LogA=0.158
μ
s1(A)=μ
s1
(1)+[μ
s1
(10)-μ
s1
(1)]logA
=1.743
μ
s1
=1.743+0.2 =1.943
w
k =β
gz
μ
z
μ
s1
w
=1.828×1×1.943×0.00045 =0.001598MPa
3.3.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
q
EAk
=β
E
α
max
G
k
/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
q
EAk
：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；
β
E
：动力放大系数,取5.0；
α
max
：水平地震影响系数最大值，取0.04；
G
k
：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；
A：幕墙构件的面积(mm2)；
3.3.5作用效应组合：
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γ
G
S
Gk
+ψ
w
γ
w
S
wk
+ψ
E
γ
E
S
Ek
……5.4.1[JGJ102-2003]
上式中：
S：作用效应组合的设计值；
S
Gk
：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；
S
wk
、S
Ek
：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；
γ
G
、γ
w
、γ
E
：各效应的分项系数；
ψ
w
、ψ
E
：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γ
G
、γ
w
、γ
E
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：γ
G
：1.2；
风荷载：γ
w
：1.4；
地震作用：γ
E
：1.3；
进行挠度计算时；
重力荷载：γ
G
：1.0；
风荷载：γ
w
：1.0；
地震作用：可不做组合考虑；
上式中，风荷载的组合系数ψ
w
为1.0；
地震作用的组合系数ψ
E
为0.5；
第四节幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：43.7m；
2：力学模型：双跨梁；
3：立柱跨度：L=4200mm，短跨长L
1
=425mm，长跨长L
2
=3775mm；
4：立柱左分格宽：600mm；立柱右分格宽：600mm；
5：立柱计算间距：B=600mm；
6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm；
7：立柱材质：6063-T5；
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：
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3.4.1 立柱型材选材计算：
(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：
q wk ：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； w k ：风荷载标准值(MPa)； B ：幕墙立柱计算间距(mm)； q wk =w k B
=0.001527×600 =0.916N/mm
q w ：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； q w =1.4q wk
=1.4×0.916 =1.282N/mm
(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：
q EAk ：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0.04；
G k ：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A ：幕墙平面面积(mm 2)；
q EAk =βE αmax G/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.04×0.0005 =0.0001MPa
q Ek ：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)；
q Ek =q EAk B
=0.0001×600 =0.06N/mm
q E ：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； q E =1.3q Ek
=1.3×0.06 =0.078N/mm
(3)幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用S w +0.5S E 设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=q w +0.5q E
=1.282+0.5×0.078 =1.321N/mm
用于挠度计算时，采用S w 标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] q k =q wk
=0.916N/mm
(4)求支座反力R 1及最大弯矩：
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M 1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。 M 1：中支座弯矩(N ·mm)； R 1：中支座反力(N)； M 1=-q(L 13+L 23)/8L
=-1.321×(4253+37753)/8/4200 =-2118037.734N ·mm R 1=qL 1/2-M 1/L 1+qL 2/2-M 1/L 2
=1.321×425/2-(-2118037.734/425)+1.321×3775/2-(-2118037.734/3775) =8318.788N
3.4.2 确定材料的截面参数：
(1)截面的型材惯性矩要求： k 2=0
k 1=4M 1/(qL 22)
=4×2118037.734/(1.321×37752) =0.45
查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明： x 0=A/4+2R 1/3cos(θ+240) 其中：
A=2+k 1-k 2=2.45
R=((A/4)2-k 1/2)3/2=0.058
θ=1/3arccos((A 3-12k 1A-8(1-2k 1-k 2))/64R)=26.518 x 0=A/4+2R 1/3cos(θ+240)
=2.45/4+2×0.0581/3cos(26.518+240) =0.565
λ=x 0(1-2k 1+3k 1x 0-2x 02-k 1x 02+x 03) =0.1475
代入d f,lim =λq k L 24/24EI xmin 上式中：
隐框玻璃幕墙设计计算书
d
f,lim
：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)；
q
k
：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)；
L
2
：长跨长度(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对6063-T5取70000MPa；
I
xmin
：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)；
L
2
/180=3775/180=20.972
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：
d
f,lim
=20mm
代入上式：
I
xmin =λq
k
L
2
4/24Ed
f,lim
=0.1475×0.916×37754/24/70000/20 =816612.532mm4
(2)截面的型材抵抗矩要求：
W
nx
：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)；
M
x ：弯矩组合设计值即M
1
(N·mm)；
γ：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《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00；
f
a
：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90；
W
nx =M
x
/γf
a
=2118037.734/1.00/90
=23533.753mm3
3.4.3选用立柱型材的截面特性：
按上一项计算结果选用型材号：100系列明框
型材的抗弯强度设计值：90MPa
型材的抗剪强度设计值：τ
a
=55MPa
型材弹性模量：E=70000MPa
绕X轴惯性矩：I
x
=1289720mm4
绕Y轴惯性矩：I
y
=508240mm4
绕X轴净截面抵抗矩：W
nx1
=27698mm3
绕X轴净截面抵抗矩：W
nx2
=24136mm3
型材净截面面积：A
n
=923.508mm2
型材线密度：γ
g
=0.024935N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=5mm
型材受力面对中性轴的面积矩：S
x
=15729mm3塑性发展系数：γ=1.00
3.4.4立柱的抗弯强度计算：
(1)立柱轴向拉力设计值：
N
k
：立柱轴向拉力标准值(N)；
q
GAk ：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)；
N
k
=q
GAk
A
=q
GAk
BL
=0.0005×600×4200
=1260N
N：立柱轴向拉力设计值(N)；
N=1.2N
k
=1.2×1260
=1512N
(2)抗弯强度校核：
按双跨梁(受拉)立柱强度公式，应满足：
N/A
n
+M
x
/γW
nx
≤f
a
……6.3.7[JGJ102-2003]
上式中：
N：立柱轴力设计值(N)；
M
x
：立柱弯矩设计值(N·mm)；
A
n
：立柱净截面面积(mm2)；
W
nx
：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；
γ：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《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00；
f
a
：型材的抗弯强度设计值，取90MPa；
则：
N/A
n
+M
x
/γW
nx
=1512/923.508+2118037.734/1.00/24136
=89.392MPa≤90MPa
立柱抗弯强度满足要求。
3.4.5立柱的挠度计算：
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就
满足要求：
实际选用的型材惯性矩为：I
x
=1289720mm4
预选值为：I
xmin
=816612.532mm4
实际挠度计算值为：
d
f
=λq
k
L
2
4/24EI
x
=0.1475×0.916×37754/24/70000/1289720
=12.663mm
而d
f,lim
=20mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
3.4.6立柱的抗剪计算：
校核依据：
τ
max
≤τ
a
=55MPa (立柱的抗剪强度设计值)
(1)求中支座剪力设计值：
采用V
w
+0.5V
E
组合
V
w1左
=-(qL
1
/2-M
1
/L
1
)
- 39 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
- 40 -
=-(1.321×425/2-(-2118037.734/425)) =-5264.331N V w1右=qL 2/2-M 1/L 2
=1.321×3775/2-(-2118037.734/3775) =3054.457N 取V=5264.331N (2)立柱剪应力：
τmax ：立柱最大剪应力(MPa)； V ：立柱所受剪力(N)；
S x ：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)； I x ：立柱型材截面惯性矩(mm 4)；
t ：型材截面垂直于X 轴腹板的截面总宽度(mm)； τmax =VS x /I x t
=5264.331×15729/1289720/5 =12.84MPa 12.84MPa ≤55MPa 立柱抗剪强度满足要求!
第五节 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：43.7m ； 2：横梁跨度：B=600mm ；
3：横梁上分格高：2400mm ；横梁下分格高：1200mm ； 4：横梁计算间距：H=1800mm ； 5：力学模型：三角荷载简支梁； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm ； 7：横梁材质：6063-T5；
因为B ≤H ，所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
3.5.1 横梁型材选材计算：
(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按三角形分布)： q wk ：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； w k ：风荷载标准值(MPa)； B ：横梁跨度(mm)； q wk =w k B
=0.001527×600 =0.916N/mm
q w ：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； q w =1.4q wk
=1.4×0.916 =1.282N/mm
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按三角形分布)： q EAk ：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0.04；
G k ：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(mm 2)；
q EAk =βE αmax G k /A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.04×0.0004 =0.00008MPa
q Ek ：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； B ：横梁跨度(mm)； q Ek =q EAk B
=0.00008×600 =0.048N/mm
q E ：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； q E =1.3q Ek
=1.3×0.048 =0.062N/mm
(3)幕墙横梁受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用S w +0.5S E 设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=q w +0.5q E
=1.282+0.5×0.062 =1.313N/mm
用于挠度计算时，采用S w 标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] q k =q wk
=0.916N/mm
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按三角形分布)： M y ：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N ·mm)； M w ：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N ·mm)； M E ：地震作用下横梁产生的弯矩(N ·mm)； B ：横梁跨度(mm)； M w =q w B 2/12 M E =q E B 2/12
隐框玻璃幕墙设计计算书
采用S
w +0.5S
E
组合：
M
y =M
w
+0.5M
E
=qB2/12
=1.313×6002/12
=39390N·mm
(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)：
G
k
：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；
H：横梁计算间距(mm)；
G
k
=0.0004×H
=0.0004×1800
=0.72N/mm
G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)；
G=1.2G
k
=1.2×0.72
=0.864N/mm
M
x
：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； B：横梁跨度(mm)；
M
x
=GB2/8
=0.864×6002/8
=38880N·mm
3.5.2确定材料的截面参数：
(1)横梁抵抗矩预选：
W
nx
：绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；
W
ny
：绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；
M
x
：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)；
M
y
：风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)；
γ
x ，γ
y
：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》GB 50429-2007，均取1.00；
f
a
：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90；按下面公式计算：
W
nx =M
x
/γ
x
f
a
=38880/1.00/90 =432mm3
W
ny =M
y
/γ
y
f
a
=39390/1.00/90
=437.667mm3
(2)横梁惯性矩预选：
d
f1,lim
：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)；
d
f2,lim
：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)；
B：横梁跨度(mm)；
按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180；
《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定：
按[5.1.1.2]，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；
按[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/180=600/180=3.333mm
B/500=600/500=1.2mm
对本例取：
d
f1,lim
=3.333mm
d
f2,lim
=1.2mm
q
k
：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对6063-T5取70000MPa；
I
ymin
：绕Y轴最小惯性矩(mm4)；
B：横梁跨度(mm)；
d
f1,lim
=q
k
B4/120EI
ymin
……(受风荷载与地震作用的挠度计算)
I
ymin
=q
k
B4/120Ed
f1,lim
=0.916×6004/120/70000/3.333
=4240.195mm4
I
xmin
：绕X轴最小惯性矩(mm4)；
G
k
：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；
d
f2,lim
=5G
k
B4/384EI
xmin
……(自重作用下产生的挠度计算)
I
xmin
=5G
k
B4/384Ed
f2,lim
=5×0.72×6004/384/70000/1.2
=14464.286mm4
3.5.3选用横梁型材的截面特性：
按照上面的预选结果选取型材：
选用型材号：隐框横梁
型材抗弯强度设计值：90MPa
型材抗剪强度设计值：55MPa
型材弹性模量：E=70000MPa
绕X轴惯性矩：I
x
=155380mm4
绕Y轴惯性矩：I
y
=120020mm4
绕X轴净截面抵抗矩：W
nx1
=6603mm3
绕X轴净截面抵抗矩：W
nx2
=4261mm3
绕Y轴净截面抵抗矩：：W
ny1
=5511mm3
绕Y轴净截面抵抗矩：：W
ny2
=5282mm3
型材净截面面积：A
n
=425.05mm2
型材线密度：γ
g
=0.011476N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=2mm
横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t
x
=4mm
横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：t
y
=4mm
型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：S
x
=3584mm3
型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：S
y
=3400mm3
塑性发展系数：γ
x
=γ
y
=1.00
- 41 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
3.5.4幕墙横梁的抗弯强度计算：按横梁抗弯强度计算公式，应满足：
M
x /γ
x
W
nx
+M
y
/γ
y
W
ny
≤f
a
……6.2.4[JGJ102-2003]
上式中：
M
x
：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm)；
M
y
：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
nx
：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)；
W
ny
：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)；
γ
x ，γ
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《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00；
f
a
：型材的抗弯强度设计值，取90MPa。
采用S
G +S
w
+0.5S
E
组合，则：
M
x /γ
x
W
nx
+M
y
/γ
y
W
ny
=38880/1.00/4261+39390/1.00/5282
=16.227MPa≤90MPa
横梁抗弯强度满足要求。
3.5.5横梁的挠度计算：
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：
实际选用的型材惯性矩为：
I
x
=155380mm4
I
y
=120020mm4
预选值为：
I
xmin
=14464.286mm4
I
ymin
=4240.195mm4
横梁挠度的实际计算值如下：
d
f1=q
k
B4/120EI
y
=0.916×6004/120/70000/120020 =0.118mm
d
f2=5G
k
B4/384EI
x
=5×0.72×6004/384/70000/155380
=0.112mm
d
f1,lim
=3.333mm
d
f2,lim
=1.2mm
所以，横梁挠度满足规范要求。
3.5.6横梁的抗剪计算：(三角荷载作用下) 校核依据：
τ
max ≤τ
a
=55MPa (型材的抗剪强度设计值)
(1)V
wk
：风荷载作用下剪力标准值(N)：
V
wk =q
wk
B/4
=0.916×600/4 =137.4N
(2)V
w ：风荷载作用下剪力设计值(N)：
V
w
=1.4V
wk
=1.4×137.4
=192.36N
(3)V
Ek
：地震作用下剪力标准值(N)：
V
Ek
=q
Ek
B/4
=0.048×600/4
=7.2N
(4)V
E
：地震作用下剪力设计值(N)：
V
E
=1.3V
Ek
=1.3×7.2
=9.36N
(5)V
x
：水平总剪力(N)；
V
x
：横梁受水平总剪力(N)：
采用V
w
+0.5V
E
组合：
V
x
=V
w
+0.5V
E
=192.36+0.5×9.36
=197.04N
(6)V
y
：垂直总剪力(N)：
V
y
=1.2×0.0004×BH/2
=1.2×0.0004×600×1800/2
=259.2N
(7)横梁剪应力校核：
τ
x
：横梁水平方向剪应力(MPa)；
V
x
：横梁水平总剪力(N)；
S
y
：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)；
I
y
：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
t
y
：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；
τ
x
=V
x
S
y
/I
y
t
y
……6.2.5[JGJ102-2003]
=197.04×3400/120020/4
=1.395MPa
1.395MPa≤55MPa
τ
y
：横梁垂直方向剪应力(MPa)；
V
y
：横梁垂直总剪力(N)；
S
x
：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)；
I
x
：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
t
x
：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；
τ
y
=V
y
S
x
/I
x
t
x
……6.2.5[JGJ102-2003]
=259.2×3584/155380/4
=1.495MPa
1.495MPa≤55MPa
横梁抗剪强度能满足!
- 42 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
第六节玻璃板块的选用与校核
基本参数：
1：计算点标高：43.7m；
2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=600mm×2400mm；
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：
3.6.1玻璃板块荷载计算：
(1)外片玻璃荷载计算：
t
1
：外片玻璃厚度(mm)；
t
2
：内片玻璃厚度(mm)；
w
k
：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
G
Ak1
：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；
q
EAk1
：外片玻璃地震作用标准值(MPa)；
γ
g1
：外片玻璃的体积密度(N/mm3)；
w
k1
：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)；
q
k1
：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；
q
1
：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；
G
Ak1
=γ
g1
t
1
=0.0000256×6
=0.000154MPa
q
EAk1
=β
E
α
max
G
Ak1
=5×0.04×0.000154
=0.000031MPa
w
k1
=1.1w
k
t
1
3/(t
1
3+t
2
3)
=1.1×0.001598×63/(63+63)
=0.000879MPa
q
k1
=w
k1
+0.5q
EAk1
=0.000879+0.5×0.000031
=0.000894MPa
q
1
=1.4w
k1
+0.5×1.3q
EAk1
=1.4×0.000879+0.5×1.3×0.000031
=0.001251MPa
(2)内片玻璃荷载计算：
t
1
：外片玻璃厚度(mm)；
t
2
：内片玻璃厚度(mm)；
w
k
：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
G
Ak2
：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)
q
EAk2
：内片玻璃地震作用标准值(MPa)
γ
g2
：内片玻璃的体积密度(N/mm3)；
w
k2
：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)；
q
k2
：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；
q
2
：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；
G
Ak2
=γ
g2
t
2
=0.0000256×6
=0.000154MPa
q
EAk2
=β
E
α
max
G
Ak2
=5×0.04×0.000154
=0.000031MPa
w
k2
=w
k
t
2
3/(t
1
3+t
2
3)
=0.001598×63/(63+63)
=0.000799MPa
q
k2
=w
k2
+0.5q
EAk2
=0.000799+0.5×0.000031
=0.000814MPa
q
2
=1.4w
k2
+0.5×1.3q
EAk2
=1.4×0.000799+0.5×1.3×0.000031
=0.001139MPa
(3)玻璃板块整体荷载组合计算：
用于强度计算时，采用S
w
+0.5S
E
设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003]
q=1.4w
k
+0.5×1.3(q
EAk1
+q
EAk2
)
=1.4×0.001598+0.5×1.3×(0.000031+0.000031)
=0.002278MPa
用于挠度计算时，采用S
w
标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]
w
k
=0.001598MPa
3.6.2玻璃的强度计算：
校核依据：σ≤[f
g
]
(1)外片校核：
θ
1
：外片玻璃的计算参数；
η
1
：外片玻璃的折减系数；
q
k1
：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)；
a：分格短边长度(mm)；
E：玻璃的弹性模量(MPa)；
- 43 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
t
1
：外片玻璃厚度(mm)；
θ
1=q
k1
a4/Et
1
4……6.1.2-3[JGJ102-2003]
=0.000894×6004/72000/64 =1.242
按系数θ
1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η
1
=1；
σ
1
：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；
q
1
：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；
a：玻璃短边边长(mm)；
b：玻璃长边边长(mm)；
t
1
：外片玻璃厚度(mm)；
m
1：外片玻璃弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m
1
=0.123；
σ
1=6m
1
q
1
a2η1/t12……6.1.2[JGJ102-2003]
=6×0.123×0.001251×6002×1/62
=9.232MPa
9.232MPa≤f
g1
=84MPa(钢化玻璃)
外片玻璃的强度满足要求!
(2)内片校核：
θ
2
：内片玻璃的计算参数；
η
2
：内片玻璃的折减系数；
q
k2
：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)；
E：玻璃的弹性模量(MPa)；
t
2
：内片玻璃厚度(mm)；
θ
2=q
k2
a4/Et
2
4……6.1.2-3[JGJ102-2003]
=0.000814×6004/72000/64 =1.131
按系数θ
2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η
2
=1
σ
2
：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)；
q
2
：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；
a：玻璃短边边长(mm)；
b：玻璃长边边长(mm)；
t
2
：内片玻璃厚度(mm)；
m
2：内片玻璃弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m
2
=0.123；
σ
2=6m
2
q
2
a2η2/t22……6.1.2[JGJ102-2003]
=6×0.123×0.001139×6002×1/62 =8.406MPa
8.406MPa≤f
g2
=84MPa(钢化玻璃)
内片玻璃的强度满足要求!
3.6.3玻璃最大挠度校核：
校核依据：
d
f =ημw
k
a4/D≤d
f,lim
……6.1.3-2[JGJ102-2003]
上面公式中：
d
f
：玻璃板挠度计算值(mm)；
η：玻璃挠度的折减系数；
μ：玻璃挠度系数，按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.01282；
w
k
：风荷载标准值(MPa)
a：玻璃板块短边尺寸(mm)；
D：玻璃的弯曲刚度(N·mm)；
d
f,lim
：许用挠度，取短边长的1/60，为10mm；
其中：
D=Et
e
3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中：
E：玻璃的弹性模量(MPa)；
t
e
：玻璃的等效厚度(mm)；
υ：玻璃材料泊松比，为0.2；
t
e
=0.95×(t
1
3+t
2
3)1/3……6.1.5-3[JGJ102-2003]
=0.95×(63+63)1/3
=7.182mm
D=Et
e
3/(12(1-υ2))
=72000×7.1823/(12×(1-0.22))
=2315347.704N·mm
θ：玻璃板块的计算参数；
θ=w
k
a4/Et
e
4……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.001598×6004/72000/7.1824
=1.081
按参数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=1
d
f
=ημw
k
a4/D
=1×0.01282×0.001598×6004/2315347.704
=1.147mm
1.147mm≤d
f,lim
=10mm(中空玻璃)
玻璃挠度能满足要求!
第七节连接件计算基本参数：
1：计算点标高：43.7m；
2：立柱计算间距：B
1
=600mm；
3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=600mm×1800mm；
4：幕墙立柱跨度：L=4200mm，短跨L
1
=425mm，长跨L
2
=3775mm；
5：板块配置：中空玻璃；
6：龙骨材质：立柱为：6063-T5；横梁为：6063-T5；
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：立柱与横梁连接处铝角码厚度：3mm；
10：横梁与角码连接螺栓公称直径：5mm；
11：立柱与角码连接螺栓公称直径：6mm；
12：立柱连接形式：双跨；
因为B≤H，所以本处幕墙横梁按三角形荷载模型进行设计计算：
3.7.1角码与立柱连接：
(1)自重荷载计算：
G
k
：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；
- 44 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
H：受荷单元平均分格高(mm)；
G
k
=0.0004×H
=0.0004×1800
=0.72N/mm
G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)；
G=1.2G
k
=1.2×0.72
=0.864N/mm
N
2
：自重荷载(N)：
B：横梁宽度(mm)；
N
2
=GB/2
=0.864×600/2
=259.2N
(2)连接处组合荷载N：
采用S
G +S
w
+0.5S
E
N=(N
12+N
2
2)1/2
=(197.0822+259.22)0.5
=325.616N
(3)连接处螺栓强度计算：
N
v2
b：螺栓受剪承载能力设计值(N)；
n
v2
：剪切面数：取1；立柱与横梁连接节点 d：螺栓杆直径：6mm；
f
v2
b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa；
N
v2b=n
v2
πd2f
v2
b/4 ……7.2.1-1[GB50017-2003]
=1×3.14×62×175/4 =4945.5N
N
num2
：螺栓个数：
N
num2=N/N
v2
b
=325.616/4945.5
=0.066个实际取2个
(4)连接部位立柱型材壁抗承压能力计算：
N
c2
：连接部位幕墙立柱型材壁抗承压能力设计值(N)；
N
num2
：连接处螺栓个数；
d：螺栓公称直径：6mm；
t
2
：连接部位立柱壁厚：2.5mm；
f
c2
：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa；
N
c2=N
num2
dt
2
f
c2
……7.2.1-3[GB50017-2003]
=2×6×2.5×185
=5550N
5550N≥325.616N
强度可以满足!
(5)连接部位铝角码壁抗承压能力计算：
N
c3
：连接部位幕墙铝角码壁抗承压能力设计值(N)；
N
num2
：连接处螺栓个数；
d：螺栓公称直径：6mm；
t
3：角码壁厚：3mm；
f
c3
：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa；
N
c3
=N
num2
dt
3
f
c3
……7.2.1-3[GB50017-2003]
=2×6×3×185
=6660N
6660N≥325.616N
强度可以满足!
3.7.2立柱与主结构连接：
(1)连接处水平剪切总力计算：
对双跨梁，中支座反力R
1
，即为立柱连接处最大水平剪切总力。
q
w
：风荷载线分布集度设计值(N/mm)；
q
w
=1.4w
k
B
1
=1.4×0.001527×600
=1.283N/mm
q
E
：地震作用线分布集度设计值(N/mm)；
q
E
=1.3β
E
α
max
G
k
/A×B
1
=1.3×5.0×0.04×0.0005×600
=0.078N/mm
采用S
w
+0.5S
E
组合：
q=q
w
+0.5×q
E
=1.283+0.5×0.078
=1.322N/mm
N
1
：连接处水平剪切总力(N)；
R
1
：中支座反力(N)；
N
1
=R
1
=qL(L
1
2+3L
1
L
2
+L
2
2)/8L
1
L
2
=1.322×4200×(4252+3×425×3775+37752)/8/425/3775
=8325.085N
(2)连接处重力总力：
N
Gk
：连接处自重总值标准值(N)：
B
1
：立柱计算间距(mm)；
L：立柱跨度(mm)；
N
Gk
=0.0005×B
1
L
=0.0005×600×4200
=1260N
N
G
：连接处自重总值设计值(N)：
N
G
=1.2N
Gk
=1.2×1260
=1512N
(3)连接处总剪力：
N：连接处总剪力(N)：
N=(N
1
2+N
G
2)0.5
=(8325.0852+15122)0.5
=8461.276N
(4)螺栓承载力计算：
N
v3
b：螺栓受剪承载能力设计值(N)；
n
v3
：剪切面数：取2；
- 45 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
d：螺栓杆直径：12mm；
f
v3
b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa；
N
v3b=n
v3
πd2f
v3
b/4 ……7.2.1-1[GB50017-2003]
=2×3.14×122×175/4 =39564N
N
num3
：螺栓个数：
N
num3=N/N
v3
b
=8461.276/39564
=0.214个实际取2个
(5)立柱型材壁抗承压能力计算：
N
c4
：立柱型材壁抗承压能力(N)：
N
num3
：连接处螺栓个数；
d：螺栓公称直径：12mm；
t
2
：连接部位立柱壁厚：2.5mm；
f
c4
：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa；
N
c4=2×N
num3
dt
2
f
c4
……7.2.1-3[GB50017-2003]
=2×2×12×2.5×185
=22200N
22200N≥8461.276N
强度可以满足要求!
(6)钢角码型材壁抗承压能力计算：
N
c5
：钢角码型材壁抗承压能力(N)：
N
num3
：连接处螺栓个数；
d：连接螺栓直径：12mm；
t
4
：幕墙钢角码壁厚：6mm；
f
c5
：钢角码的抗压强度设计值，对Q235取305MPa；
N
c5=2×N
num3
dt
4
f
c5
……7.2.1-3[GB50017-2003]
=2×2×12×6×305
=87840N
87840N≥8461.276N
强度可以满足要求!
第八节幕墙埋件计算(土建预埋)
基本参数：
1：计算点标高：43.7m；
2：幕墙立柱跨度：L=4200mm，短跨L
1=425mm，长跨L
2
=3775mm；
3：立柱计算间距：B=600mm；
4：立柱力学模型：双跨梁；
5：埋件位置：侧埋；
6：板块配置：中空玻璃；
7：混凝土强度等级：C30；
3.8.1荷载标准值计算：
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：
q
Ek =β
E
α
max
G
k
/A
=5.0×0.04×0.0005
=0.0001MPa
(2)连接处水平总力计算：
对双跨梁，中支座反力R
1
，即为立柱连接处最大水平总力。
q
w
：风荷载线荷载设计值(N/mm)；
q
w
=1.4w
k
B
=1.4×0.001527×600
=1.283N/mm
q
E
：地震作用线荷载设计值(N/mm)；
q
E
=1.3q
Ek
B
=1.3×0.0001×600
=0.078N/mm
采用S
w
+0.5S
E
组合：……5.4.1[JGJ102-2003]
q=q
w
+0.5q
E
=1.283+0.5×0.078
=1.322N/mm
N：连接处水平总力(N)；
R
1
：中支座反力(N)；
N=R
1
=qL(L
1
2+3L
1
L
2
+L
2
2)/8L
1
L
2
=1.322×4200×(4252+3×425×3775+37752)/8/425/3775
=8325.085N
(3)立柱单元自重荷载标准值：
G
k
=0.0005×BL
=0.0005×600×4200
=1260N
(4)校核处埋件受力分析：
V：剪力(N)；
N：轴向拉力(N)，等于中支座反力R
1
；
e
：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)；
V=1.2G
k
=1.2×1260
=1512N
N=R
1
=8325.085N
M=e
×V
=508×1512
=768096N·mm
3.8.2埋件计算：
校核依据，同时满足以下两个条件：
a：A
S
≥V/a
r
a
v
f
y
+N/0.8a
b
f
y
+M/1.3a
r
a
b
f
y
z C.0.1-1[JGJ102-2003]
b：A
S
≥N/0.8a
b
f
y
+M/0.4a
r
a
b
f
y
z C.0.1-2[JGJ102-2003] 其中：
A
S
：锚筋的总截面面积(mm2)；
V：剪力设计值(N)；
a
r
：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85；
a
v
：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；
- 46 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
f
y
：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，但不大于300MPa； N：法向拉力设计值(N)；
a
b
：锚板弯曲变形折减系数；
M：弯矩设计值(N·mm)；
z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；
另外：
d：锚筋直径(mm)；
t：锚板厚度(mm)；
f
c
：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；
a
v =(4.0-0.08d)×(f
c
/f
y
)0.5 C.0.1-5[JGJ102-2003]
=(4.0-0.08×12)×(14.3/300)0.5
=0.664
a
b
=0.6+0.25t/d C.0.1-6[JGJ102-2003] =0.6+0.25×8/12
=0.767
A
S
=nπd2/4
=4×3.14×122/4
=452.16mm2
V/a
r a
v
f
y
+N/0.8a
b
f
y
+M/1.3a
r
a
b
f
y
z
=1512/1/0.664/300+8325.085/0.8/0.767/300+768096/1.3/1/0.767/300/100 =78.493mm2≤A
S
=452.16mm2
N/0.8a
b f
y
＋M/0.4a
r
a
b
f
y
z
=8325.085/0.8/0.767/300+768096/0.4/1/0.767/300/100 =128.678mm2≤A
S
=452.16mm2
所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。
3.8.3锚板总面积校核：
A：锚板总面积(mm2)；
f
c
：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；
0.5f
c
A=0.5×14.3×40000
=286000N
N=8325.085N≤0.5f
c
A
埋板面积满足要求。
3.8.4锚筋长度计算：
计算依据：
l
a =1.1×α×(f
y
/f
t
)×d C.0.5[JGJ102-2003]
在上面的公式中：
l
a
：受拉钢筋的锚固长度(mm)；
f
t
：混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，当混凝土强度高于C40时，按C 40取值；
f
y
：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；
d：锚筋公称直径(mm)；
α：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16，带肋筋取0.14；
l
a =1.1×α×(f
y
/f
t
)×d
=1.1×0.14×(300/1.43)×12
=387.692mm
但是，由于锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值，按规范C.0.5第3条规定，锚固长度可适当减小，以不小于15倍锚固钢筋直径为宜，实际选用的锚筋长度为180mm；
所以，可以满足要求！
第九节幕墙焊缝计算
基本参数：
1：焊缝形式：三边围焊；
2：其它参数同埋件部分；
3.9.1受力分析：
根据前面埋件的计算结果，有：
V：剪力(N)
N：轴向拉力(N)
M：弯矩(N·mm)
V=1512N
N=8325.085N
M=768096N·mm
3.9.2焊缝特性参数计算：
(1)焊缝有效厚度：
h
e
：焊缝有效厚度(mm)；
h
f
：焊角高度(mm)；
h
e
=0.707h
f
=0.707×6
=4.242mm
(2)焊缝总面积：
A：焊缝总面积(mm2)；
L
v
：竖向焊缝长度(mm)；
L
h
：横向焊缝长度(mm)；
h
e
：焊缝有效厚度(mm)；
A=h
e
((L
v
-10)+2(L
h
-10))
=4.242×((100-10)+2×(50-10))
=721.14mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算：
I：截面惯性矩(mm4)；
h
e
：焊缝有效厚度(mm)；
L
v
：竖向焊缝长度(mm)；
L
h
：横向焊缝长度(mm)；
W：截面抵抗距(mm3)；
I=h
e
(L
v
-10)3/12+2((L
h
-10)h
e
3/12+h
e
·(L
h
-10)·((L
v
-10-h
e
)/2)2)
=882160.615mm4
W=2I/(L
v
-10)
=2×882160.615/(100-10)
=19603.569mm3
- 47 -
隐框玻璃幕墙设计计算书
3.9.3焊缝校核计算：校核依据：
((σ
f /β
f
)2+τ
f
2)0.5/2≤f
f
w 7.1.3-3[GB50017-2003]
上式中：
σ
f
：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)；
β
f
：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τ
f
：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)；
f
f
w：角焊缝的强度设计值(MPa)；
((σ
f /β
f
)2+τ
f
2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((8325.085/1.22/721.14+768096/1.22/19603.569)2+(1512/721.14)2)0.5/2 =20.8155MPa
20.8155MPa≤f
f
w=160MPa，
焊缝强度可以满足要求。
第十节隐框玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数：
1：计算点标高：43.7m；
2：玻璃分格尺寸：宽×高=B×H=600mm×2400mm；
3：幕墙类型：全隐框玻璃幕墙
4：年温温差：80℃；
3.10.1抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算：
(1)水平力作用下结构胶粘结宽度：
C
s1
：风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值(mm)；
w
k
：风荷载标准值(MPa)；
q
EAk
：地震作用标准值(MPa)，对于不等片合片的中空玻璃，取外片重量，其它情况，取组成板块的玻璃总重量，按公式5.3.4[JGJ102-2003]计算；
a：矩形分格短边长度(mm)；
f
1
：结构胶的短期强度允许值，取0.2MPa；
C
s1=(1.4×w
k
+0.5×1.3×q
EAk
)×a/2f
1
……5.6.3-2[JGJ102-2003]
=(1.4×0.001598+0.5×1.3×0.000061)×600/2/0.2
=3.415mm
(2)自重效应(永久荷载)作用下胶缝宽度的计算(玻璃与铝框间)：
C
s2
：自重效应下玻璃与铝框间结构胶粘结宽度最小值(mm)；
q
G1
：结构胶承担的玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35； a：分格短边长(mm)；
b：分格长边长(mm)；
f
2
：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa；
C
s2=q
G1
ab/2(a+b)f
2
……5.6.3-3[JGJ102-2003]
=0.000415×600×2400/2/(600+2400)/0.01
=9.96mm
(3)自重效应(永久荷载)作用下胶缝宽度的计算(玻璃与玻璃间)：
C
s3
：自重效应下玻璃与玻璃间结构胶粘结宽度最小值(mm)；
q
G2：结构胶承担的玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35；
a：分格短边长(mm)；
b：分格长边长(mm)；
f
2
：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa；
C
s3
=q
G2
ab/2(a+b)f
2
……5.6.3-3[JGJ102-2003]
=0.000207×600×2400/2/(600+2400)/0.01
=4.968mm
实际玻璃与铝框间胶缝宽度取14mm.
玻璃与玻璃间胶缝宽度取12mm.
3.10.2结构硅酮密封胶粘接厚度的计算：
(1)玻璃与铝框间温度作用下结构胶粘结厚度：
u
s1
：在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm)；
b：玻璃板块最大边(mm)；
Δt：年温差：80℃
a
1
：铝型材线膨胀系数，2.35×10-5；
a
2
：玻璃线膨胀系数，1×10-5；
u
s1
=bΔt(a
1
-a
2
)
=2400×80×(2.35-1)×10-5
=2.496mm
t
s1
：温度作用下结构胶粘结厚度计算值(mm)；
δ
1
：温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：10%
t
s1
=u
s1
/(δ
1
(2+δ
1
))0.5
=2.496/(0.1×(2+0.1))0.5
=5.447mm
(2)地震作用下结构胶粘结厚度：
u
s2
：在地震作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm)；
θ：风荷载标准值作用下主体结构层间位移角限值(rad)；(取值见表20[GB/T21086-2007])
h
g
：幕墙玻璃面板高度(mm)；
u
s2
=θh
g
……5.6.5-2[JGJ102-2003]
=1/550×2400
=4.364mm
t
s2
：地震作用下结构胶粘结厚度计算值(mm)；
δ
2
：地震作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：12.5%
t
s2
=u
s2
/(δ
2
(2+δ
2
))0.5……5.6.5[JGJ102-2003]
=4.364/(0.125×(2+0.125))0.5
=8.467mm
实际玻璃与铝框间胶缝厚度取10mm.
玻璃与玻璃间胶缝厚度取12mm.
3.10.3结构胶设计总结：
按5.6.1[JGJ102-2003]规定，硅酮结构胶还需要满足下面要求：
1：粘接宽度≥7mm；
2：12mm≥粘接厚度≥6mm；
3：粘接宽度大于厚度，但不宜大于厚度的2倍，但是在实际情况下，不大于厚度的3倍是
可以的；
综合上面计算结果，本工程设计中玻璃与铝框间结构胶满足规范要求。
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