XXXXXXXX隐框玻璃幕墙设计计算书一、设计计算依据：1、XXXXXXXXXX楼建筑结构施工图。

2、规范：《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-96；《建筑幕墙》JG 3035-1996；《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-97；《建筑结构荷载规范》GBJ 50009-01；《钢结构设计规范》GBJ 17-88。

3、工程基本条件(1)、地区类别：C类(2)、基本风压：Wo =0.30 kN/m2(3)、风力取值按规范要求考虑。

(4)、地震烈度：7度，设计基本地震加速度值0.10g(5)、年最大温差：80oC(6)、建筑结构类型：Du/H的限值=1/300。

二、设计荷载确定原则:在作用于幕墙上的各种荷载中，主要有风荷载、地震作用、幕墙结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等等。

在幕墙的节点设计中通过预留一定的间隙，消除了由各种构件和饰面材料热胀冷缩引起的作用效应。

所以，作用于垂直立面幕墙的荷载主要是风荷载、地震作用，幕墙平面内主要是幕墙结构自重，其中风荷载引起的效应最大。

在进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时，各分项系数均取1.0，即采用其标准值。

1、风荷载根据规范，垂直于幕墙表面上的风荷载标准值，按下列公式(2.1)计算：W k = bz ms mz Wo ················(2.1)式中: W k ---风荷载标准值( KN/m2)；bz---瞬时风压的阵风系数；ms---风荷载体型系数；mz---风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关；按《建筑结构荷载规范》GBJ9取值；W o---基本风压( KN/m2)。

按规范要求，进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，风荷载分项系数应取γw= 1.4，即风荷载设计值为：W= γw W k = 1.4W k ··············(2.2)2、地震作用幕墙平面外地震作用标准值计算公式如下：qEK =bEamax GkA ·················(2.3)式中, qEK为垂直幕墙平面的分布水平地震作用；( KN/m2)bE为地震动力放大系数；amax为水平地震影响系数最大值；GkA为单位面积的幕墙结构自重( KN/m2)。

按规范要求，地震作用的分项系数取γE= 1.3，即地震作用设计值为：qE= γE qEK = 1.3 qEK ·············(2.4)3、幕墙结构自重按规范要求，幕墙结构自重的分项系数取γG=1.2。

4、荷载组合按规范要求对作用于幕墙同一方向上的各种荷载应作最不利组合。

对垂直立面上的幕墙，其平面外的荷载最不利荷载组合为：WK合=1.0 WK + 0.6 qEK ·············(2.5)W合 =1.0 W + 0.6 qE ·············(2.6)其中, WK合为组合荷载的标准值( KN/m2)；W合为组合荷载的设计值( KN/m2)。

三、立柱计算立柱一（第一处：138系列：[标高：45.3m,SL-1]根据大厦的建筑结构特点，幕墙立柱悬挂在建筑主体结构上，如图所示。

综合考虑幕墙标高、幕墙的横向分格宽度、所选立柱型材、楼层高度以及对立柱的固定方式，以下列情况最为不利，须作立柱强度和刚度的校核。

1、部位要素该处玻璃幕墙位于主楼，最大计算标高按45.3 m计，幕墙结构自重Gk/A=500 N/m2，幕墙横向计算分格宽度B=1200 mm。

2、力学模型该处每条立柱与主体结构通过钢支座进行连接，最大跨距跨高L=3400mm；采用简支梁力学模型，如图所示。

3、荷载确定按该处幕墙横向分格宽度B，取出一个纵向的计算单元，立柱受均布载作用，荷载取最大值(标高最高处的值)，对C类地区，该处风压高度变化系数为：mz=1.13，阵风系数bz=1.77根据公式(2.1)~(2.6)可得：WK=1.13×2×1.77×0.30=1.2(KN/m2)取WK =1.2(KN/m2)W=1.4WK=1.68(KN/m2)qEk=3.0×0.08×500/1000=0.12(KN/m2)qE=1.3qEK=0.156(KN/m2)WK合=1.0×1.2+0.6×0.12=1.272(KN/m2)W合=1.0×1..68+0.6×0.156=1.7736(KN/m2)从而，作用于立柱上的线荷载标准值和设计值分别为:qK=1200/1000×1.072=1.5264(N/mm)q=1200/1000×1.7736=2.12832(N/mm)4、幕墙立柱(CDSL-1)参数:该处幕墙的立柱的横截面参数如下:横截面主惯性矩： I=4219187 mm4横截面积： A=1734.749 mm2弯矩作用方向的净截面抵抗矩： W=58751.5 mm3 横截面静矩： Sz=61454.12 mm3型材壁厚： t=3 mm型材材料为：铝合金(6063-T5)；强度设计值为： f=85.5N/mm2；弹性模量为： E=70000 N/mm2。

5、立柱强度校核根据JGJ102-96幕墙立柱截面最大应力满足：smax= NA0 + MgW ≤f式中： smax ¾立柱中的最大应力 (N/mm2)N ¾立柱中的拉力设计值 (N)A0 ¾立柱净截面面积 (mm2)M ¾立柱弯矩设计值 (N.mm)g ¾塑性发展系数，取为1.05；W ¾弯矩作用方向的净截面抵抗矩；(mm3) 该处立柱跨中弯矩值最大，为：M= qL28==3075393.5(N.mm)立柱承受拉力设计值为：N = 1.2GkA×L×B= 1.2×500×3400×1200/1000000=2448 (N)则： smax=NA0 + MgW= 24481734.749 + 3075393.51.05×58751.5=51.3(N/mm2)可见：smax ≤ f所选立柱的强度满足设计要求。

6、立柱刚度校核幕墙立柱最大挠度：umax = 5qkL4384E.I=5×1.5264×34004384×70000×4219187=8.982(mm)式中： umax ¾立柱最大挠度；(mm)qk ¾立柱承受的标准线荷载；(N/mm)L ¾立柱长度；(mm)E ¾立柱材料的弹性模量；(N/mm2)I ¾立柱横截面主惯性矩；(mm4)根据规范对立柱刚度要求，立柱的最大允许挠度为[u]=L180 且不大于20mm,即， [u]=20 mm可见， umax≤[u]所选立柱的刚度满足设计要求。

四、横梁计算 [标高：45.3m,HL-1]综合考虑横梁所处位置的标高、幕墙的横向分格宽度、所选横梁型材，以下列情况最为不利，须作横梁强度和刚度的校核。

1、部位基本参数该处幕墙位于主楼；最大标高为45.30m；饰面材料为玻璃，横梁所受到的重力取为GK/A=500 N/m2；横梁的计算长度取B=1200 m m；幕墙的纵向分格高度H= 1800mm。

2、力学模型横梁与立柱相接，相当于两端简支。

在幕墙平面内，横梁受到饰面板材的重力作用，可视为均布线荷载q G；qG=1.2 GK/A.H =1.2×500 ×1800/106= 1.08(kN/m)在幕墙平面外，横梁受到风压等荷载作用，其受力面积为上左图阴影部分；其中q是阴影面积承受的最大设计线荷载；q= 1.1824(kN/m)，相应的最大标准线荷载：qK=0.8445 (kN/m)因此横梁是一个双弯构件。

3、幕墙横梁(HL-01)参数:该处幕墙横梁的横截面参数如下:横截面积： A=981.1502 mm2横截面X-X惯性矩： IX=625950.9 mm4横截面X-X最小抵抗矩： WX=17124.66 mm3横截面Y-Y惯性矩： IY=341991.9 mm4横截面Y-Y最小抵抗矩： WY=11398.02 mm3横梁的材料为：铝合金(6063-T5)其强度设计值为： f=85.5N/mm2；其弹性模量为： E=70000 N/mm2。

4、横梁强度校核根据JGJ102-96幕墙横梁截面最大应力满足：smax= MXg.WX+ MYg.WY≤f式中： smax ¾横梁中的最大应力 (N/mm2)MX ¾绕X轴(幕墙平面内方向)的弯矩设计值 (N.mm) MY ¾绕Y轴(垂直幕墙平面方向)的弯矩设计值 (N.mm) g ¾材料塑性发展系数，取为1.05；MX= qG.B28= 1.08×120028=194400(N.mm)MY= q.B212= 1.1824×1200212=141888(N.mm)则： smax=MXg.WX+ MYg.WY= 1944001.05×17124.66 + 1418881.05×11398.02 =15.85(N/mm2)可见：smax ≤ f所选横梁的强度满足设计要求。

5、横梁刚度校核该处幕墙横梁最大挠度是umaxY、umaxX二部分的矢量和：umaxY = 2qkB4120EIY=2×0.8445×12004120×70000×341991.9=1.22(mm)式中： umaxY ¾横梁在幕墙平面外的最大挠度；(mm)qk ¾横梁承受的标准线荷载；(N/mm)B ¾横梁长度；(mm)E ¾横梁材料的弹性模量；(N/mm2)IY ¾横梁横截面主惯性矩(对Y-Y轴)；(mm4)横梁在幕墙平面内由自重引起的挠度umaxX为：umaxX = 5qGKB4384EIX=5×1.2/1.2×12004384×70000×625950.9= 0.618(mm)从而，横梁的最大挠度为：umax =umaxX 2+umaxY2= 1.222 + 0.6182= 1.36(mm)根据规范对横梁的刚度要求，横梁的最大允许挠度为[u]=B/ 180 ，且不大于20mm。