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湖北羿天建筑装饰设计有限公司

HUBEI YITIAN ARCHITECTURE & DECORATION DESIGN LTD.

取2个

根据选择的螺栓数目，计算螺栓的受剪承载能力Nvb=58977.6N 根据选择的螺栓数目，计算立柱型材承压承载能力Ncbl=15960.0N Nvb=58977.6N > 8100.8N Ncbl=15960.0N > 8100.8N 强度可以满足

角码抗承压能力计算:

角码材料牌号:Q235钢 ( C级螺栓) Lct2: 角码壁厚: 6.0mm

y: 热轧钢角码承压强度: 305.000N/mm Ncbg: 钢角码型材壁抗承压能力(N): Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1

=12.000×2×305×6.000×2.000 =87840.0N

87840.0N > 8100.8N 强度可以满足

四、幕墙连接件焊缝计算

法向力设设计值N:7496.4N 剪力设计值V:3070.2N 弯矩M:153510.0N·mm 焊缝参数：

焊接形式：三围围焊

水平焊缝长度Lx:50.0mm 竖直焊缝长度Ly:100.0mm 焊角高度hf:6.0mm

角焊缝的计算厚度:he=0.707×hf=4.2mm 焊缝特性参数计算: 有效面积:

A=2×he×(Lx-2×hf)+he×(Ly-2×hf)

=2×4.2×(50.0-2×6.0)+4.2×(100.0-2×6.0)

=695.7mm2

形心到竖直焊缝轴线距离:

dx=(Lx-2×hf)×(Lx-he)/(2×(Lx-2×hf)+(Ly-2×hy)) =(50.0-2×6.0)×(50.0-4.2)/(2×(50.0-2×6.0) +(100.0-2×6.0)) =10.6mm

Ix=he×(Ly-2×hf)3

/12+(L3

x-2×hf)×(Ly-(Ly-2×he))/12

=4.2×(100.0-2×6.0)3

/12+(50.0-2×6.0)

×(100.03-(100.0-2×4.2)3

)/12

=980434.8mm4

y=he×[(Ly-2×hf)×dx+he×(Ly-2×hf)/12+(Lx-2×hf)/6+2×(Lx-2×hf)((Lx-he)/2-dx)]

=4.2×[(100.0-2×6.0)×10.62+4.22

×(100.0-2×6.0)/12+(50.0

-2×6.0)3/6+2×(50.0-2×6.0)((50.0-4.2)/2-10.6)2

]

=129906.1mm4

J=Ix+Iy

=980434.8+129906.1

=1110340.9mm4

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003 公式7.1.3-1、7.1.3-2和7.1.3-3计算 βf:角焊缝的强度设计值增大系数，取值为:1.22 σm:弯矩引起的正应力： σm=M×(LX-(dx+he/2))/J

=153510.0×(50.0-(10.6+4.2/2))/1110340.9

=5.154N/mm2

σn:正应力 σn=N/A

=7496.4/695.7

=10.776N/mm2

τM:弯矩引起的剪应力: τM=M×Ly/(2×J)

=153510.0×100.0/(2×1110340.9)

=6.913N/mm2

τV:剪力引起的剪应力: τV=V/A

=3070.200/695.688

=4.413N/mm2

总正应力σf=σM+σN

=15.929N/mm2

总切应力τf=τM+τV

=11.326N/mm2

角焊缝强度设计值fw

f= 160.000N/mm 强度校核：

((σ2

f/βf)+τ20.5

=((15.929/1.22)2+11.3262)0.5

=17.285 N/mm2≤160.000 N/mm2

焊缝强度可以满足！

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五、幕墙横梁计算

幕墙横梁计算简图如下图所示：

1. 选用横梁型材的截面特性:

选用型材号: XC8\\环达隐框横梁

选用的横梁材料牌号: 6061 T5

横梁型材抗剪强度设计值: 55.000N/mm2

横梁型材抗弯强度设计值: 90.000N/mm2

横梁型材弹性模量: E=0.70×105N/mm2

Mx横梁绕截面X轴(平行于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm) My横梁绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm)

W横梁截面绕截面X轴(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩: W3

nxnx=6.366cm

ny横梁截面绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩: Wny=12.992cm

型材截面积: A=7.769cm2

γ塑性发展系数，可取1.00 2. 幕墙横梁的强度计算:

校核依据: Mx/γWnx+My/γWny≤f=90.0 横梁上分格高: 2.100m 横梁下分格高: 1.000m

H----横梁受荷单元高(应为上下分格高之和的一半): 1.550m l----横梁跨度,l=1190mm

(1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m)

Ak: 横梁自重: 400N/m

Gk: 横梁自重荷载线分布均布荷载标准值(kN/m): 横梁自重受荷按上单元高: 2.100m

Gk=400×H/1000

=400×2.100/1000 =0.840kN/m

G: 横梁自重荷载线分布均布荷载设计值(kN/m) G=1.2×Gk =1.2×0.840 =1.008kN/m

My: 横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN·m)

M=G×B2

y/8

=1.008×1.1902

/8 =0.178kN·m

(2)横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)

风荷载线分布最大集度标准值(三角形分布) qwk=Wk×B

=1.000×1.190 =1.190kN/m

风荷载线分布最大集度设计值 qw=1.4×qwk =1.4×1.190 =1.666kN/m

Mxw: 横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)

xw=qw×B/12

=1.666×1.1902

/12 =0.197kN·m (3)地震作用下横梁弯矩

qEAk: 横梁平面外地震作用: βE: 动力放大系数: 5

αmax: 地震影响系数最大值: 0.040

G幕墙构件自重: 400 N/m2

Ak: qEAk=5×αmax× 400/1000 =5×0.040× 400/1000

=0.080kN/m2

qex: 水平地震作用最大集度标准值

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B: 幕墙分格宽: 1.190m

水平地震作用最大集度标准值(三角形分布) qex=qEAk×B

=0.080×1.190 =0.095KN/m

qE: 水平地震作用最大集度设计值 γE: 地震作用分项系数: 1.3 qE=1.3×qex =1.3×0.095 =0.124kN/m

MxE: 地震作用下横梁弯矩:

xE=qE×B/12

=0.124×1.1902

/12 =0.015kN·m (4)横梁强度:

σ: 横梁计算强度(N/mm2

采用SG+SW+0.5SE组合

W轴的净截面抵抗矩: 6.366cm3

nx: 横梁截面绕截面X

W: 12.992cm3

ny: 横梁截面绕截面Y轴的净截面抵抗矩 γ: 塑性发展系数: 1.00

σ=103

×M3

y/(1.00×Wny)+10×Mxw/(1.00×Wnx)+0.5×10×MxE/(1.00×Wnx)

=45.766N/mm2

45.766N/mm2

< ｆ2

a=90.0N/mm 横梁正应力强度可以满足

3. 幕墙横梁的抗剪强度计算:

校核依据: τ2

x=Vy×Sx/(Ix×tx)≤55.0N/mm

校核依据: τ2

y=Vx×Sy/(Iy×ty)≤55.0N/mm Vx----横梁竖直方向(X轴)的剪力设计值N； Vy----横梁水平方向(Y轴)的剪力设计值N；

S----横梁截面计算剪应力处以上(或下)截面对中性轴(X轴)的面积矩=5.711cm3

x；

S的面积矩=8.825cm3

y----横梁截面计算剪应力处左边(或右边)截面对中性轴(Y轴)；

I轴的毛截面惯性矩=25.618cm4

x----横梁绕截面X；

I轴的毛截面惯性矩=47.060cm4

y----横梁绕截面y； tx----横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度=5.5mm； ty----横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度=5.0mm；

f----型材抗剪强度设计值=55.0N/mm2

； (1)Qwk: 风荷载作用下横梁剪力标准值(kN)

k: 风荷载标准值: 1.000kN/m B: 幕墙分格宽: 1.190m 风荷载呈三角形分布时： Qwk=Wk×B2

=1.000×1.1902

/4 =0.354kN

(2)Qw: 风荷载作用下横梁剪力设计值(kN) Qw=1.4×Qwk =1.4×0.354 =0.496kN

(3)QEk: 地震作用下横梁剪力标准值(kN) 地震作用呈三角形分布时： Q2

Ek=qEAk×B/4

=0.080×1.1902

/4 =0.028kN

(4)QE: 地震作用下横梁剪力设计值(kN) γE: 地震作用分项系数: 1.3 QE=1.3×QEk =1.3×0.028 =0.037kN

(5)Vy: 横梁水平方向(y轴)的剪力设计值(kN): 采用Vy=Qw+0.5QE组合 Vy=Qw+0.5×QE

=0.496+0.5×0.037 =0.514kN

(6)Vx: 横梁竖直方向(x轴)的剪力设计值(kN): Vx=G×B/2 =0.600kN (7)横梁剪应力

τx=Vy×Sx/(Ix×tx)

=0.514×5.711×100/(25.618×5.5)

=2.084N/mm2

τy=Vx×Sy/(Iy×ty)

=0.600×8.825×100/(47.060×5.0)

=2.249N/mm2

τ2

x=2.084N/mm < f=55.0N/mm

τ22

y=2.249N/mm < f=55.0N/mm 横梁抗剪强度可以满足！

4.幕墙横梁的刚度计算

铝合金型材校核依据: df≤L/180

横梁承受呈三角形分布风荷载作用时的最大荷载集度： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(KN/m) qwk=Wk×B

=1.000×1.190 =1.190KN/m

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水平方向由风荷载作用产生的挠度: d4

fw=qwk×Wfg×1000/(0.7×Ix×120) =1.109mm

自重作用产生的挠度:

d4fG=5×GK×Wfg×1000/(384×0.7×Iy) =0.666mm

在风荷载标准值作用下，横梁的挠度为: dfw=1.109mm 在重力荷载标准值作用下，横梁的挠度为: dfG=0.666mm l----横梁跨度,l=1190mm

铝合金型材 dfw/l < 1/180

铝合金型材 dfG/l < 1/500 且 dfG不大于3mm 挠度可以满足要求！

Ⅲ、建筑标高5.1米处铝板幕墙计算（墙角区）

基本参数:武汉地区基本风压0.35kN/m2

B类计算部位首层：标高5.1米跨度为5.2米

立柱左分格1.025米立柱右分格1.025米横梁上分格2.1米横梁下分格1.0米

根据 GB 50011-2001 2008年版《建筑抗震设计规范》规定,武汉市抗震设防烈度为6度，本建筑属于标准设防类因此抗震设防烈度按6度设防来设计设计基本地震加速度0.05g

一、风荷载计算

标高为5.1m处风荷载计算

W0:基本风压

0=0.35 kN/m

βgz: 5.1m高处阵风系数(按B类区计算)

β[1+(Z/10)-0.16

gz=0.89×]=1.883

μz: 5.1m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2001)(2006年版)

μ0.32

z=(Z/10) (B类区，在10米以下按10米计算)

=(10.0/10)0.32

=1.000 μsl:局部风压体型系数(墙角区) 支承结构（第1处）

5200mm×1025mm=5.33m2

该处从属面积为：5.33m2

μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A) =-{1.8+[0.8×1.8-1.8]×0.727} =-1.538

μsl=-1.538+(-0.2)=-1.738

该处局部风压体型系数μsl=1.738 风荷载标准值:

Wk=βgz×μz×μsl×W0 (GB50009-2001)（2006年版） =1.883×1.000×1.738×0.350

=1.146 kN/m2

风荷载设计值:

W: 风荷载设计值(kN/m2

)

γw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=γw×W2

k=1.4×1.146=1.604kN/m

二、幕墙立柱计算

幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算：

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1. 荷载计算:

(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算 qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m)

W: 风荷载设计值: 1.604kN/m2

B: 幕墙分格宽: 1.025m qw=W×B

=1.604×1.025 =1.645 kN/m (2)地震荷载计算

EA: 地震作用设计值(KN/m):

G包括面板和框)的平均自重: 600N/m2

Ak: 幕墙构件( 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:

EAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m) qEAk=5×αmax×GAk

=5×0.040×600.000/1000

=0.120 kN/m2

γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3×qEAk =1.3×0.120

=0.156 kN/m2

qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEA×B

=0.156×1.025

=0.160 kN/m (3)立柱弯矩:

Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)

qw: 风荷载均布线荷载设计值: 1.645(kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: 5.200m

M33

w=qw×(L1+L2)/8/(L1+L2)

=(4.6503+0.5503

)/8/(4.650+0.550)×1.645 =3.981 kN·m

ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):

M=q33

EE×(L1+L2)/8/(L1+L2)

=(4.6503+0.5503

)/8/(4.650+0.550)×0.160 =0.387kN·m

M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)

采用SW+0.5SE组合 M=Mw+0.5×ME

=3.981+0.5×0.387 =4.175kN·m

2. 选用立柱型材的截面特性: 立柱型材号: 80x60x4方钢

选用的立柱材料牌号:Q235 d<=16

型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2

型材弹性模量: E=2.10×105N/mm2

X轴惯性矩: I4

x=87.219cm

Y轴惯性矩: I4

y=55.747cm

立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: W3

n=21.797cm

立柱型材净截面积: A2

n=10.096cm

立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=8.000mm

立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: S3

s=13.920cm 塑性发展系数: γ=1.00 3. 幕墙立柱的强度计算:

校核依据: N/A2

n+M/(γ×Wn)≤ｆa=215.0N/mm(拉弯构件) B: 幕墙分格宽: 1.025m G2

Ak: 幕墙自重: 600N/m 幕墙自重线荷载: Gk=600×B/1000

=600×1.025/1000 =0.615kN/m Nk: 立柱受力: Nk=Gk×L

=0.615×5.200 =3.198kN

N: 立柱受力设计值:

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