湖北羿天建筑装饰设计有限公司
HUBEI YITIAN ARCHITECTURE & DECORATION DESIGN LTD.
Vx=G×B/2 =0.389kN (7)横梁剪应力
τx=Vy×Sx/(Ix×tx)
=0.914×6.538×100/(28.258×5.0)
=4.229N/mm2
τy=Vx×Sy/(Iy×ty)
=0.389×14.443×100/(107.662×5.0)
=1.043N/mm2
τ2
2
x=4.229N/mm < f=55.0N/mm
τ22
y=1.043N/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
横梁承受呈梯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×H
=1.000×0.950 =0.950KN/m
水平方向由风荷载作用产生的挠度:
d4
fw=qwk×Wfg×1000×(25/8-5×(H2
4
fg/(2×Wfg))+2×(Hfg/(2×Wfg)))/(0.7×Ix×240) =5.854mm
自重作用产生的挠度:
d4fG=5×GK×Wfg×1000/(384×0.7×Iy) =0.653mm
在风荷载标准值作用下，横梁的挠度为: dfw=5.854mm 在重力荷载标准值作用下，横梁的挠度为: dfG=0.653mm l----横梁跨度,l=1800mm
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！
七、横梁与立柱连接件计算
1. 横梁与立柱间连结 (1)横向节点(横梁与角码) N1: 连接部位受总剪力: 采用Sw+0.5SE组合 N1=(Qw+0.5×QE)×1000
=(0.881+0.5×0.065)×1000 =913.853N
选择的横梁与立柱连接螺栓为:不锈钢螺栓 A1,A2组 50级
Huos_J:连接螺栓的抗剪强度设计值:175N/mm2
Huos_L:连接螺栓的抗拉强度设计值:230N/mm2
Nv: 剪切面数: 1
D1: 螺栓公称直径: 6.000mm D0: 螺栓有效直径: 5.060mm Nvbh: 螺栓受剪承载能力计算:
N2
vbh=1×(π×D0/4)×Huos_J
=1×(3.14×5.0602
/4)×175 =3517.295N Num1: 螺栓个数: Num1=N1/Nvbh
=913.853/3517.295 =0.260 取 2 个
Ncb: 连接部位幕墙横梁铝型材壁抗承压能力计算: 横梁材料牌号:6061 T4
HL_Y:横梁材料局部抗承压强度设计值:133.0N/mm2
t: 幕墙横梁壁厚:2.500mm Ncb=D1×t×HL_Y ×Num1
=6.000×2.500×133.0×2.000 =3990.000N
3990.000N≥913.853N 强度可以满足
(2)竖向节点(角码与立柱) Gk: 横梁自重线荷载(N/m): Gk=400×H
=400×0.950 =380.000N/m
横梁自重线荷载设计值(N/m) G=1.2×Gk
=1.2×380.000 =456.000N/m N2: 自重荷载(N): N2=G×B/2
=456.000×1.800/2 =410.400N
N: 连接处组合荷载: 采用SG+SW+0.5SE
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N=(N220.5
1+N2)
N=(913.8532+410.4002)0.5
=1001.776N Num2: 螺栓个数: Num2=N/Nvbh =0.285 取 2 个
Ncbj: 连接部位铝角码壁抗承压能力计算:
HLjm_Y:连接部位角码壁抗承压强度设计值=120.0N/mm2
连接部位角码材料牌号:6063 T5 Lct1: 连接铝角码壁厚:3.000mm Ncbj=D1×Lct1×HLjm_Y×Num2
=6.000×3.000×120.0× 2.000 =4320.000N
4320.000N≥1001.776N 强度可以满足!
Ⅱ、建筑标高25米处隐框幕墙计算（墙面区）
基本参数:武汉地区基本风压0.35kN/m2
B类 计算部位六层：标高25米 跨度为4.3米
立柱左分格1.19米 立柱右分格1.19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25.0m处风荷载计算
W0:基本风压
W=0.35 kN/m2
0
βgz: 25.0m高处阵风系数(按B类区计算)
β×[1+(Z/10)-0.16
gz=0.89]=1.659
μz: 25.0m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)
=(25.0/10)0.32
=1.341 μsl:局部风压体型系数(墙面区) 支承结构（第1处）
4300mm×1190mm=5.12m2
该处从属面积为：5.12m2
μsl (A)=μsl (1)+[μsl (10)-μsl (1)]×log(A) =-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.709} =-0.858
μsl=-0.858+(-0.2)=-1.058
该处局部风压体型系数μsl=1.058 风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0 (GB50009-2001)（2006年版） =1.659×1.341×1.058×0.350
=0.824 kN/m2
因为W2
2
k≤1.0kN/m，取Wk=1.0 kN/m，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。 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
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按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=γw×W2
k=1.4×1.000=1.400kN/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：
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: 1.400kN/m2
B: 幕墙分格宽: 1.190m qw=W×B
=1.400×1.190 =1.666 kN/m (2)地震荷载计算
q2
EA: 地震作用设计值(KN/m):
G(包括玻璃和框)的平均自重: 500N/m2
Ak: 玻璃幕墙构件 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
q2
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
=5×0.040×500.000/1000
=0.100 kN/m2
γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3×qEAk =1.3×0.100
=0.130 kN/m2
qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEA×B
=0.130×1.190 =0.155 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: 1.666(kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: 4.300m
M×(L33
w=qw1+L2)/8/(L1+L2)
=(3.4353+0.8653
)/8/(3.435+0.865)×1.666 =1.994 kN·m
ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):
M33
E=qE×(L1+L2)/8/(L1+L2)
=(3.4353+0.8653
)/8/(3.435+0.865)×0.155 =0.185kN·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
=1.994+0.5×0.185 =2.087kN·m
2. 选用立柱型材的截面特性:
立柱型材号: XC8\\环达120隐框
选用的立柱材料牌号:6061 T5
型材强度设计值: 抗拉、抗压90.000N/mm2 抗剪55.0N/mm2
型材弹性模量: E=0.70×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=206.515cm4
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Y轴惯性矩: I4
y=70.186cm
立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: W3
n=32.826cm
立柱型材净截面积: A2
n=10.326cm
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=5.000mm
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=20.998cm 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=90.0N/mm(拉弯构件) B: 幕墙分格宽: 1.190m G2
Ak: 幕墙自重: 500N/m 幕墙自重线荷载: Gk=500×B/1000
=500×1.190/1000 =0.595kN/m Nk: 立柱受力: Nk=Gk×L
=0.595×4.300 =2.559kN
N: 立柱受力设计值:
rG: 结构自重分项系数: 1.2 N=1.2×Nk =1.2×2.559 =3.070kN
σ: 立柱计算强度(N/mm2
)(立柱为拉弯构件) N: 立柱受力设计值: 3.070kN A2
n: 立柱型材净截面面积: 10.326cm M: 立柱弯矩: 2.087kN·m
W3
n: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 32.826cm γ: 塑性发展系数: 1.00
σ=N×10/A3
n+M×10/(1.00×Wn)
=3.070×10/10.326+2.087×103
/(1.00×32.826)
=66.545N/mm2
66.545N/mm2
< ｆ2
a=90.0N/mm 立柱强度可以满足
4. 幕墙立柱的刚度计算:
校核依据: df≤L/180 df: 立柱最大挠度
Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值: Lt1: 立柱最大挠度所在位置支承跨度(支点间的距离) 3.435m
R=[L23+L3
01/2-(L12)/8/(L1+L2)]×qwk/L1 =1.629KN
d3
f=1000×[1.4355×R0-0.409×qWk×L1]×L1/(24×0.7×Ix)=7.789mm Du=U/(Lt1×1000)
=7.789/(3.435×1000) =1/440
1/440 < 1/180 且 U<=20(跨距大于4500mm时此值为30) 挠度可以满足要求！ 5. 立柱抗剪计算:
校核依据: τ2
max≤[τ]=55.0N/mm (1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN) R0: 双跨梁长跨端支座反力为:
R233
0=[L1/2-(L1+L2)/8/(L1+L2)]×qwk/L1 =1.629KN
Ra: 双跨梁中间支座反力为:
R33
a=qwk×((L1+L2)/(8×L1×L2)+(L1+L2)/2) =4.620KN
Rb: 双跨梁短跨端支座反力为: Rb=|qwk×(L1+L2)-R0-Ra| =1.132KN
Rc: 中间支承处梁受到的最大剪力(KN) Rc=|qwk×L1-R0| =2.459 KN Qwk=max(R0,Rb,Rc) =2.459 KN
(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN) Qw=1.4×Qwk =1.4×2.459 =3.442kN
(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN) R0_e: 双跨梁长跨端支座反力为:
R2/2-(L33
0_e=[L11+L2)/8/(L1+L2)]×qek/L1 =0.163KN
Ra_e: 双跨梁中间支座反力为: 0.462KN
R((L33
a_e=qek×1+L2)/(8×L1×L2)+(L1+L2)/2) =0.462KN
Rb_e: 双跨梁短跨端支座反力为: -0.113KN Rb_e=|qek×(L1+L2)-R0_e-Ra_e| =0.113KN
Rc: 中间支承处梁受到的最大剪力(KN) Rc=|qek×L1-R0_e| =0.246 KN QEk=max(R0_e,Rb_e,Rc) =0.246 KN
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(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN) QE=1.3×QEk =1.3×0.246 =0.320kN
(5)Q: 立柱所受剪力: 采用Qw+0.5QE组合 Q=Qw+0.5×QE
=3.442+0.5×0.320 =0.100×1.190×4.300×1000 =511.7N
N1E: 连接处地震作用设计值(N): N1E=1.3×N1Ek =1.3×511.7 =665.2N
N1: 连接处水平总力(N): N1=N1w+0.5×N1E
=3.602kN (6)立柱剪应力: τ: 立柱剪应力:
S3
s: 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: 20.998cm 立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=5.000mm I4
x: 立柱型材截面惯性矩: 206.515cm τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)
=3.602×20.998×100/(206.515×5.000)
=7.324N/mm2
τ=7.324N/mm2 < 55.0N/mm2
立柱抗剪强度可以满足
三、立柱与主结构连接
Lct2: 连接处热轧钢角码壁厚: 6.0mm
J: 连接处热轧钢角码承压强度: 305.0N/mm2
y D2: 连接螺栓公称直径: 12.0mm D0: 连接螺栓有效直径: 10.4mm
选择的立柱与主体结构连接螺栓为:不锈钢螺栓 A1,A2组 50级
L_L:连接螺栓抗拉强度:230N/mm2
L_J:连接螺栓抗剪强度:175N/mm2
采用SG+SW+0.5SE组合
N1wk: 连接处风荷载总值(N): N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
=1.000×1.190×4.300×1000 =5117.0N
连接处风荷载设计值(N) : N1w=1.4×N1wk
=1.4×5117.0 =7163.8N
N1Ek: 连接处地震作用(N): N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000
×665.2 2: 连接处自重总值设计值(N): 2k=500×B×Hsjcg
×1.190×4.300 2: 连接处自重总值设计值(N): 2=1.2×N2k
×2558.5 连接处总合力(N): 2
20.5
1+N2)
2+3070.2002)0.5
vb: 螺栓的受剪承载能力: v: 螺栓受剪面数目: 2
×π×D2
vb=20×L_J/4
×3.14×10.3602
×175/4 立柱型材种类: 6061 T4
cbl: 用一颗螺栓时，立柱型材壁抗承压能力(N): 2: 连接螺栓直径: 12.000mm v: 连接处立柱承压面数目: 2 立柱壁厚: 2.5mm
立柱局部承压强度: 133.0N/mm2
cbl=D2×t×2×XC_y
×2.5×2×133.0 um1: 立柱与建筑物主结构连接的螺栓个数:
计算时应取螺栓受剪承载力和立柱型材承压承载力设计值中的较小者计算螺栓个数。螺栓的受剪承载能力Nvb=29488.8N大于立柱型材承压承载力Ncbl=7980.0N um1=N/Ncbl
个
20
=7163.8+0.5 =7496.4N
N N =500 =2558.5N
N N =1.2 =3070.2N
N: N=(N =(7496.405 =8100.8N
N N N =2 =29488.8N
N D N t: XC_y: N =12.000 =7980.0N
N N =8100.754/7980.000 =2