清远喜洋洋

3：横梁上分格高：3180mm； 横梁下分格高：3180mm； 4：横梁计算间距：H=3180mm； 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：

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)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：横梁跨度(mm)； qwk=wkB

=0.001×1300 =1.3N/mm

qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×1.3 =1.82N/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)： qEAk：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0.08；

Gk：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(mm2)；

qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.08×0.0004 =0.00016MPa

14

qEk：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)； qEk=qEAkB

=0.00016×1300 =0.208N/mm

qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk

=1.3×0.208 =0.27N/mm

(3)幕墙横梁受荷载集度组合：

用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE

=1.82+0.5×0.27 =1.955N/mm

用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk

=1.3N/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)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)； Mw：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的弯矩(N·mm)； B：横梁跨度(mm)； Mw=qwB2/12 ME=qEB2/12

采用Sw+0.5SE组合： My=Mw+0.5ME =qB2/12

=1.955×13002/12 =275329.167N·mm

(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；

H1：横梁自重荷载作用高度(mm)，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高；

Gk=0.0004×H1 =0.0004×3180 =1.272N/mm

G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk

=1.2×1.272 =1.526N/mm

Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； B：横梁跨度(mm)； Mx=GB2/8

=1.526×13002/8 =322367.5N·mm

15

5.2 确定材料的截面参数

(1)横梁抵抗矩预选：

Wnx：绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)； Wny：绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；

Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)； γx，γy：塑性发展系数：

对于冷弯薄壁型钢龙骨，按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002，取1.00；

对于热轧型钢龙骨，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，均取1.00； fa：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γxfa

=322367.5/1.00/90

3

=3581.861mm Wny=My/γyfa

=275329.167/1.00/90 =3059.213mm3 (2)横梁惯性矩预选：

df1,lim：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)； df2,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（其它形式幕墙或外围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=1300/180=7.222mm B/500=1300/500=2.6mm 对本例取：

df1,lim=7.222mm df2,lim=2.6mm

qk：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； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)；

df1,lim=qkB4/120EIymin ……(受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4/120Edf1,lim

=1.3×13004/120/70000/7.222

16

=61204.026mm4

Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)； Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；

df2,lim=5GkB4/384EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim

=5×1.272×13004/384/70000/2.6 =259912.946mm4

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：清远横梁

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：Ix=451650mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=1197430mm4

3

绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=15335mm 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=10615mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny1=20647mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny2=26028mm3 型材净截面面积：An=1140.157mm2 型材线密度：γg=0.030784N/mm

横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=3mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=6mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=7mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=9246mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=16563mm3 塑性发展系数：γx=γy=1.00

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：

Mx/γxWnx+My/γyWny≤fa ……6.2.4[JGJ102-2003] 上式中：

Mx：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)；

3

Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm)；

Wny：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)； γx，γy：塑性发展系数：

对于冷弯薄壁型钢龙骨，按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002，取1.00；

对于热轧型钢龙骨，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； fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合，则：

Mx/γxWnx+My/γyWny=322367.5/1.00/10615+275329.167/1.00/20647

17