铝单板幕墙工程设计计算书

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0.1g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：αmax=0.08；

3 幕墙承受荷载计算 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》(GB50009-2012)计算： wk=βgzμs1μzw0 ……8.1.1-2[GB50009-2012] 上式中：

wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：22.4m； βgz：高度z处的阵风系数；

根据不同场地类型,按以下公式计算：

-α

βgz=1+2gI10(z/10) ……条文说明部分8.6.1[GB50009-2012]

其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m；

A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m； 也就是：

对A类场地：当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m； 对B类场地：当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m； 对C类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m； 对D类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m； g：峰值因子，取2.5；

I10：10m高名义湍流度，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23和0.39； α：地面粗糙度指数，对应A、B、C、D地面粗糙度，可分别取0.12、0.15、0.22和0.30； 对于B类地形，22.4m高度处的阵风系数为：

-0.15

βgz=1+2×2.5×0.14×(22.4/10)=1.6202 μz：风压高度变化系数；

根据不同场地类型,按《建筑结构荷载规范》条文说明部分8.2.1提供的公式计算：

A0.24

A类场地：μz=1.284×(z/10)

B0.30

B类场地：μz=1.000×(z/10)

C0.44

C类场地：μz=0.544×(z/10)

D0.60

D类场地：μz=0.262×(z/10)

公式中的截断高度和梯度高度与计算阵风系数时相同，也就是：

对A类场地：当z>300m时，取z=300m，当z<5m时，取z=5m； 对B类场地：当z>350m时，取z=350m，当z<10m时，取z=10m； 对C类场地：当z>450m时，取z=450m，当z<15m时，取z=15m； 对D类场地：当z>550m时，取z=550m，当z<30m时，取z=30m； 对于B类地形，22.4m高度处风压高度变化系数：

0.30

μz=1.000×(22.4/10)=1.2737 μs1：局部风压体型系数；

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μs1：

1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用； 2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0；

3 其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。 本计算点为墙面大面位置，按如上说明，查表得： μs1(1)=1

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：

2

1 当从属面积不大于1m时，折减系数取1.0；

2

2 当从属面积大于或等于25m时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0；

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3 当从属面积大于1m且小于25m时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：

μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 ……8.3.4[GB50009-2012]

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其中：

μs1(25)=0.8μs1(1) =0.8×1 =0.8

计算支撑结构时的构件从属面积： A=2.1×2.6

2

=5.46m

当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=0.737 则：

μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 =1+[0.8-1]×0.737/1.4 =0.895

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用：

1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物：

-当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μs1； -当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μs1； -当开洞率大于0.30时，取0.8μs1；

3 其它情况，应按开放式建筑物的μs1取值；

注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比； 2：μs1应取主导洞口对应位置的值；

本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为： μs1=0.895+0.2 =1.095

而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： μs1=1+0.2 =1.2

w0：基本风压值(MPa)，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中数值采用，但不小于

2

0.3KN/m，按重现期50年，淮安地区取0.0004MPa；

3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值

wk=βgzμzμs1w0

=1.6202×1.2737×1.095×0.0004

=0.000904MPa 因为wk<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。

3.3 计算面板材料时的风荷载标准值

wk=βgzμzμs1w0

=1.6202×1.2737×1.2×0.0004

=0.000991MPa 因为wk<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。

3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值

qEk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] qEk：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0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；

2

A：幕墙构件的面积(mm)；

3.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值

PEk=βEαmaxGk ……5.3.5[JGJ102-2003] PEk：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N)； βE：动力放大系数,取5.0；

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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)；

按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。

3.6 作用效应组合

荷载和作用效应按下式进行组合：

S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk ……5.4.1[JGJ102-2003] 上式中：

S：作用效应组合的设计值；

SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；

Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； γG、γw、γE：各效应的分项系数；

ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。

上面的γG、γw、γE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：γG：1.2； 风 荷 载：γw：1.4； 地震作用：γE：1.3； 进行挠度计算时；

重力荷载：γG：1.0； 风 荷 载：γw：1.0；

地震作用：可不做组合考虑；

上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0； 地震作用的组合系数ψE为0.5；

4 幕墙立柱计算

基本参数：

1：计算点标高：22.4m； 2：力学模型：简支梁；

3：立柱跨度：L=2600mm； 4：立柱左分格宽：2100mm； 立柱右分格宽：2100mm； 5：立柱计算间距：B=2100mm； 6：板块配置：铝单板； 7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；

本处幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

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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)：

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：幕墙立柱计算间距(mm)； qwk=wkB

=0.001×2100 =2.1N/mm

qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×2.1 =2.94N/mm

(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：

qEAk：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0.08；

Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；

2

A：幕墙构件的面积(mm)；

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

qEk：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)； qEk=qEAkB

=0.00016×2100 =0.336N/mm

qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk

=1.3×0.336 =0.437N/mm

(3)幕墙受荷载集度组合：

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

=2.94+0.5×0.437 =3.158N/mm

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

=2.1N/mm

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