幕墙设计与计算！非常值得收藏！0



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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= K 1σk）≤（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 、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 + 0.2×1.2T

◆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．竖直方向的弯矩和挠度：

◆弯矩Mx=1/8 qB2（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=5 q kB4／384EIx

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=1/12 qB2 q=（1.4WK+0.6×1.3qEk）B

挠度f= q kB4／120EIy q k =（WK+0.6qEk）B

◆当B＞H时 其中：弯矩My=1/8 q B2 q=（1.4WK+0.6×1.3qEk）H

挠度f= 5 q kB4／384EIy q k=（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．多跨铰接连续静定梁――底层竖框的上端悬挑于固定点之上一定长度，第二层竖框的下端通过

铝插芯与底层竖框连接，其上端也悬挑一定长度，其余层依次同样安装。（见图c）

d．多跨铰接连续一次超静定梁――双跨梁竖框上端带有一个悬挑端，其安装方式同多跨铰接连续静定梁。（见图d）

◆ 计算模型选用原则：

a． 当楼面梁截面高度足够（或楼层间有辅助支撑结构）可以布置两个支点时，应优

先采用多跨铰接连续一次超静定梁；其次采用双跨梁。

b． 当楼面梁截面高度较小（或楼层间无辅助支撑结构）只能布置一个支点时，应优先采用多跨铰接连续静定梁。此情况原则上不采用简支梁进行竖框计算，除非工程有特殊要求，方采用简支梁计算模型。

◆ 四种计算模型预选曲线： （ 一、简 支 梁 ）

（ 二、双 跨 梁 ）

（ 三、多跨铰接连续静定梁 ）

（ 四、多跨铰接连续一次超静定梁 ）

3.3 面材的应力计算

a．玻璃在垂直于幕墙平面方向上的荷载作用下的最大应力设计值为：

δ=6θ.q.a2／t2 （N／mm2）

式中：q ――面荷载设计值（N／mm2）；

a ――玻璃的短边长（mm）；

t ――玻璃的计算厚度（mm），按幕墙规范的规定执行；

θ――弯曲系数，按玻璃的边长比a／b查表（见幕墙规范）。

b．铝复合板、铝单板、蜂窝板在垂直于幕墙平面方向上的荷载作用下的最大应力标

准值为： δ=6m.q.a2／t2 . η （N／mm2）

式中：q ――面荷载的标准值（N／mm2）；

a ――板分格的短边长（mm）；

t ――板的厚度（mm）；

m――弯曲系数，按板分格的边长比和边界条件查表；

η ――考虑大挠度变形的应力折减系数，

根据θ=Wka4／Et4或θ=qEKa4／Et4 注：查表（E为板的弹性模量）。

c．花岗石板（四角支承式）在垂直于幕墙平面方向的荷载作用下的最大应力设计值

为：δ=6m.q.a2／t2

式中：t――石板厚度（mm）； 其余含义同b，但m所查的表不同。

3.4 结构胶的厚度和宽度计算

a． 隐框、半隐框幕墙采用的结构胶宽度除应满足构造要求外，还应按下面的公式计算确定。

◆ 结构胶的宽度按下面两种方法计算，取其中的较大者（但不得小于7mm）。

第一种在风荷载作用下：CS=Wka／2000f1（mm）

式中：Wk――风荷载标准值（KN／m2）；

a ――玻璃的短边长度（mm）；

f1 ――胶的短期强度允许值（可按0.14N/mm2）。

第二种在玻璃自重作用下：CS=qGKab／2000（a+b）f2

式中：qGK――玻璃单位面积重量（KN／m2）；

ab ――玻璃的短边和长边长度（mm）；

f2 ――胶的长期强度允许值（可按0.007N/mm2）。

b． 倒挂玻璃的粘结宽度

CS= a（Wk/ f1 + qGK/ f2）

2000 注：式中符号同上。

c． 结构胶的厚度按下式计算：

ts= us／ δ√（2+δ）

式中：us――幕墙玻璃的相对位移量（mm）；

δ――结构胶的变位承受能力（%）。

注：①玻璃与金属框之间的粘结厚度ts不应小于6mm，且不应大于12mm。

②几种结构胶的变位承受能力

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