内蒙古美术馆幕墙工程
设计计算书
1
设计： 校对： 审核： 二〇一六年一月九日
目录
1 计算引用的规范、标准及资料 ............................................................................................................................................. 1
1.1 幕墙设计规范： ......................................................................................................................................................... 1 1.2 建筑设计规范： ......................................................................................................................................................... 1 1.3 铝材规范： ................................................................................................................................................................. 1 1.4 金属板及石材规范： ................................................................................................................................................. 1 1.5 玻璃规范： ................................................................................................................................................................. 1 7 连接件计算 ........................................................................................................................................................................... 10
7.1 横梁与立柱间焊接强度计算 ................................................................................................................................... 11 7.2 立柱与主结构连接 ................................................................................................................................................... 11 8 幕墙埋件计算(特殊倒锥形胶粘型化学锚栓) .................................................................................................................... 12
8.1 荷载值计算 ............................................................................................................................................................... 12 8.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算 ................................................................................................................ 12 1.6 钢材规范： ................................................................................................................................................................. 1 1.7 胶类及密封材料规范： ............................................................................................................................................. 2 1.8 五金件规范： ............................................................................................................................................................. 2 1.9 相关物理性能等级测试方法：.................................................................................................................................. 2 1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版) ..................................................................................................................... 2 1.11 土建图纸： ............................................................................................................................................................... 2 2 X-4轴到X-3轴位置玻璃幕墙计算 ....................................................................................................................................... 2
2.1 幕墙所在地区 ............................................................................................................................................................. 2 2.2 地面粗糙度分类等级 ................................................................................................................................................. 2 2.3 抗震设防 ..................................................................................................................................................................... 3 3 幕墙承受荷载计算 ................................................................................................................................................................. 3
3.1 风荷载标准值的计算方法 ......................................................................................................................................... 3 3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值.............................................................................................................................. 4 3.3 计算面板材料时的风荷载标准值.............................................................................................................................. 4 3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 .......................................................................................................... 4 3.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 .......................................................................................................... 4 3.6 作用效应组合 ............................................................................................................................................................. 4 4 幕墙立柱计算 ......................................................................................................................................................................... 4
4.1 立柱型材选材计算 ..................................................................................................................................................... 4 4.2 确定材料的截面参数 ................................................................................................................................................. 5 4.3 选用立柱型材的截面特性 ......................................................................................................................................... 5 4.4 立柱的抗弯强度计算 ................................................................................................................................................. 5 4.5 立柱的挠度计算 ......................................................................................................................................................... 6 4.6 立柱的抗剪计算 ......................................................................................................................................................... 6 5 幕墙横梁计算 ......................................................................................................................................................................... 6
5.1 横梁型材选材计算 ..................................................................................................................................................... 6 5.2 确定材料的截面参数 ................................................................................................................................................. 7 5.3 选用横梁型材的截面特性 ......................................................................................................................................... 8 5.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 ......................................................................................................................................... 8 5.5 横梁的挠度计算 ......................................................................................................................................................... 8 5.6 横梁的抗剪计算 ......................................................................................................................................................... 8 6 玻璃板块的选用与校核 ......................................................................................................................................................... 9
6.1 玻璃板块荷载计算： ................................................................................................................................................. 9 6.2 玻璃的强度计算： ................................................................................................................................................... 10 6.3 玻璃最大挠度校核： ............................................................................................................................................... 10
2
8.3 群锚受剪内力计算 ................................................................................................................................................... 13 8.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算........................................................................................................................ 13 8.5 锚栓钢材受剪破坏承载力计算 ............................................................................................................................... 13 8.6 基材混凝土受剪承载力计算 ................................................................................................................................... 13 9 幕墙转接件强度计算 ........................................................................................................................................................... 14
9.1 受力分析 ................................................................................................................................................................... 14 9.2 转接件的强度计算 ................................................................................................................................................... 14 10 幕墙焊缝计算 ..................................................................................................................................................................... 14
10.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 14 10.2 焊缝特性参数计算 ................................................................................................................................................. 14 10.3 焊缝校核计算 ......................................................................................................................................................... 14 11 显竖隐横玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算 ............................................................................................................................. 15
11.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算 .............................................................................................................. 15 11.2 玻璃与铝框间在温度作用下结构胶粘结厚度 ...................................................................................................... 15 11.3 结构胶设计总结 ..................................................................................................................................................... 15 11.4 立柱连接伸缩缝计算 ............................................................................................................................................. 15 11.5 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 ...................................................................................................................... 15 11.6 耐候胶胶缝计算 ..................................................................................................................................................... 16 11.7 幕墙所在地区 ......................................................................................................................................................... 16 11.8 地面粗糙度分类等级 ............................................................................................................................................. 16 11.9 抗震设防 ................................................................................................................................................................. 16 12 幕墙承受荷载计算 ............................................................................................................................................................. 16
12.1 风荷载标准值的计算方法 ..................................................................................................................................... 16 12.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 17 12.3 计算面板材料时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 17 12.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 17 12.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 17 12.6 作用效应组合 ......................................................................................................................................................... 17 13 幕墙立柱计算 ..................................................................................................................................................................... 18
13.1 立柱型材选材计算 ................................................................................................................................................. 18 13.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 18 13.3 选用立柱型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 19 13.4 立柱的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 20 13.5 立柱的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 20 13.6 立柱的稳定性计算 ................................................................................................................................................. 21
14 幕墙横梁计算 ..................................................................................................................................................................... 22
14.1 横梁型材选材计算 ................................................................................................................................................. 22 14.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 22 14.3 选用横梁型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 23 14.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 ..................................................................................................................................... 23 14.5 横梁的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 23 14.6 横梁的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 24 15 玻璃板块的选用与校核 ..................................................................................................................................................... 24
15.1 玻璃板块荷载计算： ............................................................................................................................................. 24 21.4 立柱的抗弯强度计算 ............................................................................................................................................. 33 21.5 立柱的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 34 21.6 立柱的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 34 22 幕墙横梁计算 ..................................................................................................................................................................... 34
22.1 横梁型材选材计算 ................................................................................................................................................. 34 22.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 35 22.3 选用横梁型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 35 22.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 ..................................................................................................................................... 36 22.5 横梁的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 36 15.2 玻璃的强度计算： ................................................................................................................................................. 25 15.3 玻璃最大挠度校核： ............................................................................................................................................. 25 16 连接件计算 ......................................................................................................................................................................... 26
16.1 横梁与立柱间焊接强度计算 ................................................................................................................................. 26 16.2 立柱与主结构连接 ................................................................................................................................................. 26 17 幕墙埋件计算(特殊倒锥形胶粘型化学锚栓) .................................................................................................................. 27
17.1 荷载标准值计算 ..................................................................................................................................................... 27 17.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算 ............................................................................................................. 28 17.3 群锚受剪内力计算 ................................................................................................................................................. 28 17.4 锚栓钢材受剪破坏承载力计算 ............................................................................................................................. 28 18 幕墙焊缝计算 ..................................................................................................................................................................... 28
18.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 28 18.2 焊缝特性参数计算 ................................................................................................................................................. 28 18.3 焊缝校核计算 ......................................................................................................................................................... 29 19 显竖隐横玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算 ............................................................................................................................. 29
19.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算 ............................................................................................................. 29 19.2 玻璃与铝框间在温度作用下结构胶粘结厚度 ..................................................................................................... 29 19.3 结构胶设计总结 ..................................................................................................................................................... 30 19.4 立柱连接伸缩缝计算 ............................................................................................................................................. 30 19.5 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 ..................................................................................................................... 30 19.6 耐候胶胶缝计算 ..................................................................................................................................................... 30 19.7 幕墙所在地区 ......................................................................................................................................................... 30 19.8 地面粗糙度分类等级 ............................................................................................................................................. 30 19.9 抗震设防 ................................................................................................................................................................. 30 20 幕墙承受荷载计算 ............................................................................................................................................................. 31
20.1 风荷载标准值的计算方法 ..................................................................................................................................... 31 20.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 31 20.3 计算面板材料时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 31 20.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 31 20.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 32 20.6 作用效应组合 ......................................................................................................................................................... 32 21 幕墙立柱计算 ..................................................................................................................................................................... 32
21.1 立柱型材选材计算 ................................................................................................................................................. 32 21.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 33 21.3 选用立柱型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 33
3
22.6 横梁的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 36 23 玻璃板块的选用与校核 ..................................................................................................................................................... 37
23.1 玻璃板块荷载计算： ............................................................................................................................................. 37 23.2 玻璃的强度计算： ................................................................................................................................................. 37 23.3 玻璃最大挠度校核： ............................................................................................................................................. 38 24 连接件计算 ......................................................................................................................................................................... 38
24.1 横梁与立柱间焊接强度计算 ................................................................................................................................. 38 24.2 立柱与主结构连接 ................................................................................................................................................. 39 25 幕墙埋件计算(土建预埋) .................................................................................................................................................. 40
25.1 荷载标准值计算 ..................................................................................................................................................... 40 25.2 埋件计算 ................................................................................................................................................................. 40 25.3 锚板总面积校核 ..................................................................................................................................................... 40 25.4 锚筋长度计算 ......................................................................................................................................................... 41 26 幕墙转接件强度计算 ......................................................................................................................................................... 41
26.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 41 26.2 转接件的强度计算 ................................................................................................................................................. 41 27 幕墙焊缝计算 ..................................................................................................................................................................... 41
27.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 41 27.2 焊缝特性参数计算 ................................................................................................................................................. 41 27.3 焊缝校核计算 ......................................................................................................................................................... 41 28 显竖隐横玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算 ............................................................................................................................. 42
28.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算 ............................................................................................................. 42 28.2 玻璃与铝框间在温度作用下结构胶粘结厚度 ..................................................................................................... 42 28.3 结构胶设计总结 ..................................................................................................................................................... 42 28.4 立柱连接伸缩缝计算 ............................................................................................................................................. 42 28.5 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算 ..................................................................................................................... 42 28.6 耐候胶胶缝计算 ..................................................................................................................................................... 43 28.7 幕墙所在地区 ......................................................................................................................................................... 43 28.8 地面粗糙度分类等级 ............................................................................................................................................. 43 28.9 抗震设防 ................................................................................................................................................................. 43 29 幕墙承受荷载计算 ............................................................................................................................................................. 43
29.1 风荷载标准值的计算方法 ..................................................................................................................................... 43 29.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 44 29.3 计算面板材料时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 44 29.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 44
29.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 44 29.6 作用效应组合 ......................................................................................................................................................... 44 30 幕墙立柱计算 ..................................................................................................................................................................... 45
30.1 立柱型材选材计算 ................................................................................................................................................. 45 30.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 45 30.3 选用立柱型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 46 30.4 立柱的抗弯强度计算 ............................................................................................................................................. 46 30.5 立柱的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 46 30.6 立柱的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 46 38.1 风荷载标准值的计算方法 ..................................................................................................................................... 55 38.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 56 38.3 计算面板材料时的风荷载标准值 ......................................................................................................................... 56 38.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 56 38.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 ..................................................................................................... 56 38.6 作用效应组合 ......................................................................................................................................................... 56 39 幕墙立柱计算 ..................................................................................................................................................................... 56
39.1 立柱型材选材计算 ................................................................................................................................................. 57 39.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 57 31 幕墙横梁计算 ..................................................................................................................................................................... 47
31.1 横梁型材选材计算 ................................................................................................................................................. 47 31.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 48 31.3 选用横梁型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 48 31.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 ..................................................................................................................................... 48 31.5 横梁的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 49 31.6 横梁的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 49 32 背栓连接石材的选用与校核 ............................................................................................................................................. 49
32.1 石材板块荷载计算 ................................................................................................................................................. 49 32.2 石材的抗弯设计 ..................................................................................................................................................... 50 32.3 石材的剪应力校核 ................................................................................................................................................. 50 32.4 背栓自身强度计算 ................................................................................................................................................. 50 32.5 背栓锚固处板材抗拉承载力计算 ......................................................................................................................... 51 33 连接件计算 ......................................................................................................................................................................... 51
33.1 横梁与立柱间焊接强度计算 ................................................................................................................................. 51 33.2 立柱与主结构连接 ................................................................................................................................................. 51 34 幕墙埋件计算(土建预埋) .................................................................................................................................................. 52
34.1 荷载标准值计算 ..................................................................................................................................................... 52 34.2 埋件计算 ................................................................................................................................................................. 53 34.3 锚板总面积校核 ..................................................................................................................................................... 53 34.4 锚筋长度计算： ..................................................................................................................................................... 53 35 幕墙转接件强度计算 ......................................................................................................................................................... 53
35.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 53 35.2 转接件的强度计算 ................................................................................................................................................. 53 36 幕墙焊缝计算 ..................................................................................................................................................................... 54
36.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 54 36.2 焊缝特性参数计算 ................................................................................................................................................. 54 36.3 焊缝校核计算 ......................................................................................................................................................... 54 37 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 ..................................................................................................................................... 54
37.1 立柱连接伸缩缝计算 ............................................................................................................................................. 54 37.2 耐候胶胶缝计算 ..................................................................................................................................................... 54 37.3 幕墙所在地区 ......................................................................................................................................................... 55 37.4 地面粗糙度分类等级 ............................................................................................................................................. 55 37.5 抗震设防 ................................................................................................................................................................. 55 38 幕墙承受荷载计算 ............................................................................................................................................................. 55
4
39.3 选用立柱型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 58 39.4 立柱的抗弯强度计算 ............................................................................................................................................. 58 39.5 立柱的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 59 39.6 立柱的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 59 40 幕墙横梁计算 ..................................................................................................................................................................... 60
40.1 横梁型材选材计算 ................................................................................................................................................. 60 40.2 确定材料的截面参数 ............................................................................................................................................. 61 40.3 选用横梁型材的截面特性 ..................................................................................................................................... 61 40.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 ..................................................................................................................................... 61 40.5 横梁的挠度计算 ..................................................................................................................................................... 62 40.6 横梁的抗剪计算 ..................................................................................................................................................... 62 41 背栓连接石材的选用与校核 ............................................................................................................................................. 62
41.1 石材板块荷载计算 ................................................................................................................................................. 62 41.2 石材的抗弯设计 ..................................................................................................................................................... 63 41.3 石材的剪应力校核 ................................................................................................................................................. 63 41.4 背栓自身强度计算 ................................................................................................................................................. 63 41.5 背栓锚固处板材抗拉承载力计算 ......................................................................................................................... 64 42 连接件计算 ......................................................................................................................................................................... 64
42.1 横梁与立柱间焊接强度计算 ................................................................................................................................. 64 42.2 立柱与主结构连接 ................................................................................................................................................. 64 43 幕墙埋件计算(土建预埋) .................................................................................................................................................. 65
43.1 荷载标准值计算 ..................................................................................................................................................... 65 43.2 埋件计算 ................................................................................................................................................................. 66 43.3 锚板总面积校核 ..................................................................................................................................................... 66 43.4 锚筋长度计算 ......................................................................................................................................................... 66 44 幕墙转接件强度计算 ......................................................................................................................................................... 66
44.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 66 44.2 转接件的强度计算 ................................................................................................................................................. 66 45 幕墙焊缝计算 ..................................................................................................................................................................... 67
45.1 受力分析 ................................................................................................................................................................. 67 45.2 焊缝特性参数计算 ................................................................................................................................................. 67 45.3 焊缝校核计算 ......................................................................................................................................................... 67 46 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 ..................................................................................................................................... 67
46.1 立柱连接伸缩缝计算 ............................................................................................................................................. 67 46.2 耐候胶胶缝计算 ..................................................................................................................................................... 67
47 附录 常用材料的力学及其它物理性能 ........................................................................................................................... 69
5
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
1 计算引用的规范、标准及资料 1.1 幕墙设计规范：
《铝合金结构设计规范》 GB50429-2007 《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003 《建筑瓷板装饰工程技术规程》 CECS101：98 《建筑幕墙》 GB/T21086-2007 《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-2001 《小单元建筑幕墙》 JG/T216-2007 《建筑幕墙工程技术规范》 DGJ08-56-2012
1.2 建筑设计规范：
《地震震级的规定》 GB/T17740-1999 《钢结构设计规范》 GB50017-2003 《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2010 《高处作业吊蓝》 GB19155-2003 《工程抗震术语标准》 JGJ/T97-2011 《工程网络计划技术规程》 JGJ/T121-99 《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2013 《混凝土结构加固设计规范》 GB50367-2013 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010 《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》 JG160-2004 《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-2010 《建筑防火封堵应用技术规程》 CECS154：2003 《钢结构焊接规范》 GB50661-2011 《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2008 《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012 《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010 《建筑设计防火规范》 GB50016-2014 《建筑物防雷设计规范》 GB50057-2010 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB50018-2002 《民用建筑设计通则》 GB50352-2005 《擦窗机》 GB19154-2003 《钢结构焊接规范》 GB50661-2011 《钢结构工程施工规范》 GB50755-2012
1.3 铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》 GB/T3190-2008 《建筑用隔热铝合金型材》 JG175-2011 《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》 JG/T133-2000 《铝合金建筑型材第1部分基材》 GB5237.1-2008 《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》 GB5237.2-2008 《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》 GB5237.3-2008 《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》 GB5237.4-2008 《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》 GB5237.5-2008 《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》 GB5237.6-2012
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》 YS/T431-2009 《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》 YS/T437-2009 《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》 YS/T459-2003 《变形铝和铝合金牌号表示方法》 GB/T16474-2011
1.4 金属板及石材规范：
《干挂饰面石材及其金属挂件》 JC830.1、2-2005 《建筑装饰用微晶玻璃》 JC/T872-2000 《建筑幕墙用瓷板》 JG/T217-2007 《建筑装饰用搪瓷钢板》 JG/T234-2008 《微晶玻璃陶瓷复合砖》 JC/T994-2006 《超薄天然石材复合板》 JC/T1049-2007 《铝幕墙板 板基》 YS/T429.1-2000 《铝幕墙板 第2部分：有机聚合物喷涂铝单板》 YS/T429.2-2012 《建筑幕墙用铝塑复合板》 GB/T17748-2008 《建筑幕墙用陶板》 JG/T324-2011 《建筑装饰用石材蜂窝复合板》 JG/T328-2011 《建筑幕墙用氟碳铝单板制品》 JG331-2011 《纤维增强水泥外墙装饰挂板》 JC/T2085-2011 《建筑用泡沫铝板》 JG/T359-2012 《金属装饰保温板》 JG/T360-2012 《外墙保温用锚栓》 JG/T366-2012 《聚碳酸酯（PC）中空板》 JG/T116-2012 《聚碳酸酯（PC）实心板》 JG/T347-2012 《铝塑复合板用铝带》 YS/T432-2000 《天然板石》 GB/T18600-2009 《天然大理石荒料》 JC/T202-2011 《天然大理石建筑板材》 GB/T19766-2005 《天然花岗石荒料》 JC/T204-2011 《天然花岗石建筑板材》 GB/T18601-2009 《天然石材统一编号》 GB/T17670-2008 《天然饰面石材术语》 GB/T13890-2008
1.5 玻璃规范：
《镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃》 GB/T18915.1-2013 《镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃》 GB/T18915.2-2013 《防弹玻璃》 GB17840-1999 《平板玻璃》 GB11614-2009 《建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃》 GB15763.3-2009 《建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃》 GB15763.2-2005 《建筑用安全玻璃 防火玻璃》 GB15763.1-2009 《半钢化玻璃》 GB/T17841-2008 《热弯玻璃》 JC/T915-2003(2014) 《压花玻璃》 JC/T511-2002 《中空玻璃》 GB/T11944-2012
1.6 钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》 JG/T178-2005 《不锈钢棒》 GB/T1220-2007
1
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
《不锈钢冷加工钢棒》 GB/T4226-2009 《不锈钢冷轧钢板及钢带》 GB/T3280-2007 《不锈钢热轧钢板及钢带》 GB/T4237-2007 《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-2000 《彩色涂层钢板和钢带》 GB/T12754-2006 《低合金钢焊条》 GB/T5118-2012 《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-2008 《建筑幕墙用钢索压管接头》 JG/T201-2007 《耐候结构钢》 GB/T4171-2008 《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997 《合金结构钢》 GB/T3077-1999 《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-2002 《冷拔异形钢管》 GB/T3094-2012 《碳钢焊条》 GB/T5117-2012 《碳素结构钢》 GB/T700-2006 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007 《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999
1.7 胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》 JC484-2006 《幕墙玻璃接缝用密封胶》 JC/T882-2001 《彩色涂层钢板用建筑密封胶》 JC/T884-2001 《丁基橡胶防水密封胶粘带》 JC/T942-2004 《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》 JC887-2001 《工业用橡胶板》 GB/T5574-2008 《混凝土建筑接缝用密封胶》 JC/T881-2001 《建筑窗用弹性密封剂》 JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》 GB/T13477.1～20-2002 《建筑用防霉密封胶》 JC/T885-2001 《建筑用硅酮结构密封胶》 GB16776-2005 《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》 GB/T19686-2005 《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》 JG/T174-2014 《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T973-2005 《聚氨酯建筑密封胶》 JC/T482-2003 《聚硫建筑密封胶》 JC/T483-2006 《绝热用岩棉、矿棉及其制品》 GB/T11835-2007 《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》 GB/T529-2008 《石材用建筑密封胶》 JC/T883-2001 《修补用天然橡胶胶粘剂》 HG/T3318-2002 《中空玻璃用弹性密封胶》 JC/T486-2001 《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 JC/T914-2003 《建筑表面用有机硅防水剂》 JC/T902-2002 《钢结构防火涂料》 GB14907-2002
1.8 五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》 GB/T12616-2004 《封闭型平圆头抽芯铆钉》 GB/T12615-2004 《紧固件螺栓和螺钉通孔》 GB/T5277-1985 《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》 GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15-2014 《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T3098.6-2014 《紧固件机械性能抽芯铆钉》 GB/T3098.19-2004 《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》 GB/T3098.2-2000 《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》 GB/T3098.4-2000 《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T3098.1-2010 《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB/T3098.5-2000 《紧固件术语盲铆钉》 GB/T3099.2-2004 《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997 《十字槽盘头螺钉》 GB/T818-2000 《铜及铜合金铸件》 GB/T13819-2013 《锌合金压铸件》 GB/T13821-2009 《铝合金压铸件》 GB/T15114-2009 《铸件尺寸公差与机械加工余量》 GB/T6414-1999 《电动采光排烟窗》 JG189-2006
1.9 相关物理性能等级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T139-2001 《玻璃幕墙光学性能》 GB/T18091-2000 《彩色涂层钢板和钢带试验方法》 GB/T13448-2006 《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002(2011版) 《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-2000 《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》 GB/T15227-2007 《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB/T18575-2001 《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB/T18250-2000 《建筑装饰装修工程质量验收规范》 GB50210-2001 《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》 GB/T228.1-2010
1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版) 1.11 土建图纸：
2 X-4轴到X-3轴位置玻璃幕墙计算 2.1 幕墙所在地区
呼和浩特地区；
2.2 地面粗糙度分类等级
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。
2
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
2.3 抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；
在围护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，呼和浩特地区地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，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=0.16；
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：15.5m； 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：
βα
gz=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，15.5m高度处的阵风系数为： βgz=1+2×2.5×0.14×(15.5/10)-0.15=1.6555 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： A类场地：μzA=1.284×(z/10)0.24 B类场地：μzB=1.000×(z/10)0.30
C类场地：μzC=0.544×(z/10)0.44 D类场地：μzD=0.262×(z/10)0.60
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，15.5m高度处风压高度变化系数： μz=1.000×(15.5/10)0.30=1.1405 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： 1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；
2 当从属面积大于或等于25m2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；
3 当从属面积大于1m2且小于25m2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] 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=2.56×5.6 =14.336m2
当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=1.156 则：
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 =1+[0.8-1]×1.156/1.4 =0.835
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：
3
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
μs1=0.835+0.2 =1.035
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0.3KN/m2，按重现期50年，呼和浩特地区取0.00055MPa；
3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.6555×1.1405×1.035×0.00055
=0.001075MPa 但本处wk值取给定值：0.0018MPa
3.3 计算面板材料时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.6555×1.1405×1.2×0.00055
=0.001246MPa 但本处wk值取给定值：0.0018MPa(根据风洞试验取值)
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0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；
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；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16； 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：15.5m； 2：力学模型：简支梁；
3：立柱跨度：L=5600mm； 4：立柱左分格宽：2560mm； 立柱右分格宽：2560mm； 5：立柱计算间距：B=2560mm； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 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：
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
=0.0018×2560 =4.608N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk
=1.4×4.608 =6.451N/mm
4
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
(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0.16；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙构件的面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.16×0.0005 =0.0004MPa
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
=0.0004×2560 =1.024N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
=1.3×1.024 =1.331N/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
=6.451+0.5×1.331 =7.116N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=4.608N/mm
(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(N·mm)；
Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； L：立柱跨度(mm)； 采用Sw+0.5S2E组合： Mw=qwL/8 ME=qEL2/8 Mx=Mw+0.5ME =qL2/8
=7.116×56002/8 =27894720N·mm
4.2 确定材料的截面参数
(1)立柱抵抗矩预选值计算：
Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值(N·mm)； γ：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； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215MPa； Wnx=Mx/γfs
=27894720/1.05/215
=123564.651mm3 (2)立柱惯性矩预选值计算：
qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L：计算跨度(mm)；
df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； df,lim=5qkL4/384EIxmin
L/250=5600/250=22.4mm
按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，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； 对本例取：
df,lim=22.4mm
Ixmin=5qkL4/384Edf,lim
=5×4.608×56004/384/206000/22.4 =12787572.816mm4
4.3 选用立柱型材的截面特性
按上一项计算结果选用型材号：200x120X8 型材的抗弯强度设计值：fs=215MPa 型材的抗剪强度设计值：τs=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=26010970mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=11552090mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=260110mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=260110mm3 型材净截面面积：An=4864mm2 型材线密度：γg=0.381824N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=16mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=159872mm3 塑性发展系数：γ=1.05
4.4 立柱的抗弯强度计算
(1)立柱轴向拉力设计值：
Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；
qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL
=0.0005×2560×5600 =7168N
N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk =1.2×7168 =8601.6N (2)抗弯强度校核：
5
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
按简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足：
N/An+Mx/γWnx≤fs ……6.3.7[JGJ102-2003] 上式中：
N：立柱轴力设计值(N)；
Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)； An：立柱净截面面积(mm2)；
Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； γx：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； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa； 则：
N/An+Mx/γWnx=8601.6/4864+27894720/1.05/260110 =103.904MPa≤215MPa 立柱抗弯强度满足要求。
4.5 立柱的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为：Ix=26010970mm4 预选值为：Ixmin=12787572.816mm4 实际挠度计算值为： df=5qkL4/384EIx
=5×4.608×56004/384/206000/26010970 =11.012mm 而df,lim=22.4mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
4.6 立柱的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (立柱的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=wkBL/2
=0.0018×2560×5600/2 =12902.4N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Vwk
=1.4×12902.4 =18063.36N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEAkBL/2
=0.0004×2560×5600/2 =2867.2N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk
=1.3×2867.2 =3727.36N
(5)V：立柱所受剪力设计值组合： 采用Vw+0.5VE组合： V=Vw+0.5VE
=18063.36+0.5×3727.36 =19927.04N (6)立柱剪应力校核：
τmax：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)；
Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)；
t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τmax=VSx/Ixt
=19927.04×159872/26010970/16 =7.655MPa
7.655MPa≤125MPa 立柱抗剪强度满足要求!
5 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：15.5m； 2：横梁跨度：B=2560mm； 3：横梁上分格高：1000mm； 横梁下分格高：1000mm； 4：横梁计算间距：H=1000mm； 5：力学模型：梯形荷载简支梁； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：横梁材质：Q235；
因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯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(按梯形分布)： 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)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH
6
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=0.0018×1000 =1.8N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×1.8 =2.52N/mm
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分布)： 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0.16；
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] =5.0×0.16×0.0004 =0.00032MPa
qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH
=0.00032×1000 =0.32N/mm
qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3×0.32 =0.416N/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组合设计值： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=2.52+0.5×0.416 =2.728N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=1.8N/mm
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： 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)；
H：幕墙横梁计算间距(mm)；
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 My=Mw+0.5ME
=qB2(3-(H/B)2)/24
=2.728×25602×(3-(1000/2560)2)/24 =2121110.933N·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 =0.0004×1000
=0.4N/mm
G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.2×0.4 =0.48N/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
=0.48×25602/8 =393216N·mm
5.2 确定材料的截面参数
(1)横梁抵抗矩预选：
Wnx：绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)； Wny：绕Y方向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(N·mm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(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； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γxfs
=393216/1.05/215 =1741.821mm3 Wny=My/γyfs
=2121110.933/1.05/215 =9395.84mm3 (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/250=2560/250=10.24mm B/500=2560/500=5.12mm 对本例取：
df1,lim=10.24mm df2,lim=3mm
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Q235取206000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)；
df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin
……(受风荷载与地震作用的挠度计算)
7
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim
=1.8×25604(25/8-5(1000/2/2560)2+2(1000/2/2560)4)/240/206000/10.24 =448522.101mm4
Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)；
df2,lim=5GkB4/384EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim
=5×0.4×25604/384/206000/3 =361967.983mm4
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：钢管80×80×5 型材抗弯强度设计值：215MPa 型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=1412500mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=1412500mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=35310mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=35310mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=35310mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=35310mm3 型材净截面面积：An=1500mm2 型材线密度：γg=0.11775N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=5mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=10mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=10mm
型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=21130mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=21130mm3 塑性发展系数：γx=γy=1.05
5.4 幕墙横梁的抗弯强度计算
按横梁强度计算公式，应满足：
Mx/γxWnx+My/γyWny≤fs ……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)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)； 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：
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； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合，则：
Mx/γxWnx+My/γyWny=393216/1.05/35310+2121110.933/1.05/35310 =67.816MPa≤215MPa 横梁抗弯强度满足要求。
5.5 横梁的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为： Ix=1412500mm4 Iy=1412500mm4 预选值为：
Ixmin=361967.983mm4 Iymin=448522.101mm4
横梁挠度的实际计算值如下：
df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy
=1.8×25604(25/8-5(1000/2/2560)2+2(1000/2/2560)4)/240/206000/1412500 =3.252mm df2=5GkB4/384EIx
=5×0.4×25604/384/206000/1412500 =0.769mm df1,lim=10.24mm df2,lim=3mm
所以，横梁挠度满足规范要求。
5.6 横梁的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)； Vwk=qwkB(1-H/2B)/2
=1.8×2560(1-1000/2/2560)/2 =1854N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)； Vw=1.4Vwk =1.4×1854 =2595.6N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)； VEk=qEkB(1-H/2B)/2
=0.32×2560(1-1000/2/2560)/2 =329.6N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)； VE=1.3VEk =1.3×329.6 =428.48N
(5)Vx：水平总剪力(N)； 采用Vw+0.5VE组合 Vx=Vw+0.5VE
=2595.6+0.5×428.48 =2809.84N
(6)Vy：垂直总剪力(N)：
Vy=1.2×0.0004×BH1/2
=1.2×0.0004×2560×1000/2 =614.4N
(7)横梁剪应力校核：
τx：横梁水平方向剪应力(MPa)；
8
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Vx：横梁水平总剪力(N)；
Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)； τx=VxSy/Iyty ……6.2.5[JGJ102-2003] =2809.84×21130/1412500/10 =4.203MPa
4.203MPa≤125MPa
τy：横梁垂直方向剪应力(N)； Vy：横梁垂直总剪力(N)；
Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τy=VySx/Ixtx ……6.2.5[JGJ102-2003] =614.4×21130/1412500/10 =0.919MPa
0.919MPa≤125MPa 横梁抗剪强度能满足!
6 玻璃板块的选用与校核
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=2560mm×1000mm；
3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃6mm,内片钢化玻璃6mm； 模型简图为：
6.1 玻璃板块荷载计算：
(1)外片玻璃荷载计算：
t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
GAk1：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； qEAk1：外片玻璃地震作用标准值(MPa)； γg1：外片玻璃的体积密度(N/mm3)；
wk1：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk1：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q1：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk1=γg1t1
=0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk1=βEαmaxGAk1
=5×0.16×0.000154 =0.000123MPa wk1=1.1wkt13/(t13+t23)
=1.1×0.0018×63/(63+63) =0.00099MPa qk1=wk1+0.5qEAk1
=0.00099+0.5×0.000123 =0.001052MPa
q1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1
=1.4×0.00099+0.5×1.3×0.000123 =0.001466MPa (2)内片玻璃荷载计算：
t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
GAk2：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa) qEAk2：内片玻璃地震作用标准值(MPa) γg2：内片玻璃的体积密度(N/mm3)；
wk2：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk2：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q2：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk2=γg2t2
=0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk2=βEαmaxGAk2
=5×0.16×0.000154 =0.000123MPa wk2=wkt23/(t13+t23)
=0.0018×63/(63+63) =0.0009MPa qk2=wk2+0.5qEAk2
=0.0009+0.5×0.000123 =0.000962MPa
q2=1.4wk2+0.5×1.3qEAk2
=1.4×0.0009+0.5×1.3×0.000123 =0.00134MPa
(3)玻璃板块整体荷载组合计算：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3(qEAk1+qEAk2)
=1.4×0.0018+0.5×1.3×(0.000123+0.000123) =0.00268MPa
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] wk=0.0018MPa
9
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
6.2 玻璃的强度计算：
校核依据：σ≤[fg] (1)外片校核：
θ1：外片玻璃的计算参数； η1：外片玻璃的折减系数；
qk1：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)；
θ1=qk1a4/Et14 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.001052×10004/72000/64 =11.274
按系数θ1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η1=0.955；
σ1：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q1：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a：玻璃短边边长(mm)； b：玻璃长边边长(mm)； t1：外片玻璃厚度(mm)；
m1：外片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m1=0.1124； σ1=6m1q1a2η1/t12 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.1124×0.001466×10002×0.955/62 =26.227MPa
26.227MPa≤fg1=84MPa(钢化玻璃) 外片玻璃的强度满足要求! (2)内片校核：
θ2：内片玻璃的计算参数； η2：内片玻璃的折减系数；
qk2：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
θ2=qk2a4/Et24 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.000962×10004/72000/64 =10.309
按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η2=0.959
σ2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q2：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a：玻璃短边边长(mm)； b：玻璃长边边长(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
m2：内片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m2=0.1124； σ2=6m2q2a2η2/t22 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.1124×0.00134×10002×0.959/62 =24.073MPa
24.073MPa≤fg2=84MPa(钢化玻璃) 内片玻璃的强度满足要求!
6.3 玻璃最大挠度校核：
校核依据：
df=ημwka4/D≤df,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中：
df：玻璃板挠度计算值(mm)； η：玻璃挠度的折减系数；
μ：玻璃挠度系数，按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.01148； wk：风荷载标准值(MPa)
a：玻璃板块短边尺寸(mm)； D：玻璃的弯曲刚度(N·mm)；
df,lim：许用挠度，取短边长的1/60，为16.667mm； 其中：
D=Ete3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中：
E：玻璃的弹性模量(MPa)； te：玻璃的等效厚度(mm)； υ：玻璃材料泊松比，为0.2；
te=0.95×(t13+t23)1/3 ……6.1.5-3[JGJ102-2003] =0.95×(63+63)1/3 =7.182mm
D=Ete3/(12(1-υ2))
=72000×7.1823/(12×(1-0.22)) =2315347.704N·mm θ：玻璃板块的计算参数；
θ=wka4/Ete4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.0018×10004/72000/7.1824 =9.396
按参数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=0.965 df=ημwka4/D
=0.965×0.01148×0.0018×10004/2315347.704 =8.612mm
8.612mm≤df,lim=16.667mm(中空玻璃) 玻璃挠度能满足要求!
7 连接件计算
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
2：立柱计算间距：B1=2560mm；
3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=2560mm×1000mm； 4：幕墙立柱跨度：L=5600mm； 5：板块配置：中空玻璃；
6：龙骨材质：立柱为：Q235；横梁为：Q235； 7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm； 8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm； 9：立柱受力模型：单跨简支；
10：连接形式：立柱与主体螺栓连接； 立柱与横梁焊接连接；
因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算：
10
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
7.1 横梁与立柱间焊接强度计算
(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)： Vw=1.4wkHB(1-H/2B)/2
=1.4×0.0018×1000×2560×(1-1000/2/2560)/2 =2595.6N
(2)地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)： VEk=βEαmaxGk/A×HB(1-H/2B)/2
=5.0×0.16×0.0004×1000×2560×(1-1000/2/2560)/2 =329.6N
(3)地震作用下横梁剪力设计值： VE=1.3VEk =1.3×329.6 =428.48N
(4)连接部位水平总剪力N1： 采用Sw+0.5SE组合： N1=Vw+0.5VE
=2595.6+0.5×428.48 =2809.84N (5)自重荷载计算：
N2k：自重荷载标准值(N)； B：横梁宽度(mm)；
Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)； N2k=0.0004×B×Hg/2
=0.0004×2560×1000/2 =512N
N2：自重荷载(N)： N2=1.2×N2k =1.2×512 =614.4N
(6)连接处组合荷载V： 采用SG+S2w+0.5SE V=(N1+N22)0.5
=(2809.842+614.42)0.5 =2876.228N
(7)连接焊缝的强度计算：
V：连接处的组合总剪力(N)； Lw：角焊缝的总有效长度(mm)； hf：角焊缝的高度(mm)；
ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； f：焊缝最大应力值(MPa)； f=V/0.707/Lw/hf
=2876.228/0.707/100/4 =10.171MPa
10.171MPa≤ffw=160MPa 焊缝强度可以满足要求!
7.2 立柱与主结构连接
(1)连接处风荷载设计值计算：
Nwk：连接处风荷载标准值(N)；
B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nwk=wkB1L
=0.0018×2560×5600 =25804.8N
Nw：连接处风荷载设计值(N)： Nw=1.4Nwk
=1.4×25804.8 =36126.72N
(2)连接处地震作用设计值：
NEk：连接处地震作用标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NEk=βEαmaxGk/A×B1L
=5×0.16×0.0005×2560×5600 =5734.4N
NE：连接处地震作用设计值(N)： NE=1.3NEk
=1.3×5734.4 =7454.72N
(3)连接处水平剪切总力：
N1：连接处水平总力(N)； 采用Sw+0.5SE组合： N1=Nw+0.5NE
=36126.72+0.5×7454.72 =39854.08N (4)连接处重力总力：
NGk：连接处自重总值标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NGk=0.0005×B1L
=0.0005×2560×5600 =7168N
NG：连接处自重总值设计值(N)； NG=1.2NGk =1.2×7168 =8601.6N (5)连接处总剪力：
N：连接处总剪力(N)； N=(N12+NG2)0.5
=(39854.082+8601.62)0.5 =40771.745N (6)螺栓承载力计算：
Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取2； d：螺栓杆直径：12mm；
fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa； Nv3b=nv3πd2fv3b/4
=2×3.14×122×175/4 =39564N
11
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Nnum3：螺栓个数： Nnum3=N/Nv3b
=40771.745/39564
=1.031个 实际取2个 (7)立柱型材壁承压能力计算：
Nc4：立柱型材壁承压能力(N)； nv3：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：12mm； t2：连接部位立柱壁厚：8mm；
fc4：型材的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc4=nv3×Nnum3dt2fc4 =2×2×12×8×305 =117120N
117120N≥40771.745N 强度可以满足要求!
(8)钢角码型材壁承压能力计算：
Nc5：钢角码型材壁承压能力(N)； nv4：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数；
d：连接螺栓公称直径12mm； t4：幕墙钢角码壁厚：6mm；
fc5：钢角码的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc5=nv4×Nnum3dt4fc5 =2×2×12×6×305 =87840N
87840N≥40771.745N 强度可以满足要求!
8 幕墙埋件计算(特殊倒锥形胶粘型化学锚栓)
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
2：立柱计算间距：B=2560mm； 3：立柱长度：L=5600mm； 4：立柱力学模型：单跨梁； 5：埋件位置：侧埋； 6：板块配置：中空玻璃；
7：选用锚栓：柱椎式定型化学高强锚栓(高强螺杆) FHB-A 12x80/165 N HDG 锚栓排数×列数：2×2；
锚栓最外排间距×最外列间距：150mm×200mm； 混凝土等级：C35；；
8.1 荷载值计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEk=βEαmaxGk/A
=5.0×0.16×0.0005 =0.0004MPa
(2)幕墙受水平荷载设计值组合：
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3qEk
=1.4×0.0018+0.5×1.3×0.0004 =0.00278MPa
(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0005×BL
=0.0005×2560×5600 =7168N
(4)校核处埋件受力分析： V：剪力(N)；
N：轴向拉力(N)；
e0：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)； V=1.2Gk =1.2×7168 =8601.6N N=qBL
=0.00278×2560×5600 =39854.08N M=e0V
=328×8601.6
=2821324.8N·mm
8.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算
按附录F.1.2[GB50367-2013]规定，在轴心拉力和弯矩共同作用下(下图所示)，进行弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算： 1：当N/n-My1/Σyi2≥0时： Nh=N/n+My1/Σyi2
2：当N/n-My1/Σyi2<0时： Nh=(M+NL)y1//Σyi/2 在上面公式中：
M：弯矩设计值；
Nh：群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值； y1，yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；
y1/，yi/：锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离； L：轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；
…………
在本例中：
12
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
N/n-My1/Σyi2
=39854.08/4-2821324.8×75/22500 =559.104 因为：
559.104≥0 所以：
Nh=N/n+My1/Σyi2=19367.936N
按JGJ102-2003的5.5.7中第七条规定，这里的Nh再乘以2就是现场实际拉拔应该达到的值。 另外，我们接着分析一下锚栓群受拉区的总拉力： 当N/n-My1/Σyi2≥0时：
螺栓群中的所有锚栓在组合外力作用下都承受拉力，中性轴在锚栓群形心位置，这种情况下群锚受拉区总拉力为：
Ng=N+MΣyi/Σyi2=N 而当N/n-My1/Σyi2＜0时：
最下排的锚栓底部埋板部分为结构受压区，螺栓群的中性轴取最下一排锚栓位置，这种情况下群锚受拉区总拉力为：
Ng=(M+NL)Σyi//Σyi/2 本例中，因为： 559.104≥0 所以：
Ng=N+MΣyi/Σyi2=N=39854.08N
As：锚栓的有效截面面积；
fud,V：锚栓钢材用于抗剪计算的强度设计值； 代入已知参数，则： Va=ψE,vfud,VAs
=0.7×290×84.3
=17112.9N≥Vh=4300.8N
所以，锚栓钢材受剪破坏承载力满足设计要求！
8.6 基材混凝土受剪承载力计算
Vc=0.18ψVfcu,k0.5c11.5d00.3hef0.2 16.3.6[GB50367-2013] 在上面公式中：
Vc：锚栓连接的基材混凝土受剪承载力设计值；
ψV：考虑各种因素对基材混凝土受剪承载力影响的修正系数，按16.3.7[GB50367-2013]计算； c1：平行与剪力方向的边距； d0：锚栓外径；
hef：锚栓的有效锚固深度，hef=80mm；
ψV=ψs,Vψh,Vψα,Vψe,Vψu,VAcV/Ac,V0 16.3.7-1[GB50367-2013] ψs,V=0.7+0.2c2/c1≤1 16.3.7-2[GB50367-2013] =0.7+0.2×120/120 =0.9
因此ψs,V=min(0.9,1)=0.9
ψh,V=(1.5c1/h)1/3≥1 16.3.7-3[GB50367-2013] =(1.5×120/180)1/3 =1
因此ψh,V=max(1,1)=1
ψα,V按16.3.7-4[GB50367-2013]取值，要求如下： 当0°<αV≤55°时，ψα,V＝1.0；
当55°<αV≤90°时，ψα,V＝1(cosαV+0.5sinαV)； 当90°<αV≤180°时，ψα,V＝2.0； 因此ψα,V=1
ψe,V=1/(1+2eV/3c1)≤1 16.3.7-5[GB50367-2013] 在本计算中，ψe,V=1
ψu,V按16.3.7-6[GB50367-2013]取值，要求如下： 当边缘无配筋时，ψu,V＝1.0；
当边缘配有直径d≥12mm钢筋时，ψu,V＝1.2；
当边缘配有直径d≥12mm钢筋及s≥100mm钢筋时，ψu,V＝1.4； 在本计算中，ψu,V=1.2 在上面这些公式中：
ψs,V：边距比c2/c1对受剪承载力的影响系数； ψh,V：边厚比c1/h对受剪承载力的影响系数；
ψα,V：剪力与垂直于构件自由边的轴线之间的夹角对受剪承载力的影响系数； ψe,V：荷载偏心对受剪承载力的影响系数；
ψu,V：构件锚固区配筋对受剪承载力的影响系数；
AcV/Ac,V0：锚栓边距、间距等几何效应对抗剪承载力的影响系数，按16.3.8及16.3.9[GB50367-2013]确定； c2：垂直与c1方向的边距； h：构件厚度；
eV：剪力对受剪锚栓形心的偏心矩； AcV0＝4.5c12 16.3.8[GB50367-2013] =4.5×1202 =64800mm2
13
8.3 群锚受剪内力计算
按附录F.2.1[GB50367-2013]规定，当边距c≥10hef时，所有锚栓均匀分摊剪切荷载； 当边距c<10hef时，部分锚栓分摊剪切荷载； 其中：
hef：锚栓的有效锚固深度；
c：锚栓与混凝土基材之间的距离； 本例中：
c=150mm<10hef=800mm
在本计算中，部分螺栓受剪，所以，承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vh=V/m=4300.8N
8.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算
Nta=ψE,tfud,tAs 16.2.2[GB50367-2013] 上面公式中：
ψE,t：锚栓抗拉承载力抗震折减系数：对6度或以下地区取1.0；7度地区取0.85；8度地区取0.75； Nta：锚栓钢材受拉承载力设计值；
fud,t：锚栓钢材用于抗拉计算的强度设计值； As：锚栓有效截面面积； Nta=ψE,tfud,tAs
=0.75×490×84.3
=30980.25N≥Nh=19367.936N 锚栓钢材受拉破坏承载力满足设计要求！
8.5 锚栓钢材受剪破坏承载力计算
Va=ψE,vfud,VAs 16.2.4-1[GB50367-2013] 其中：
Va：锚栓钢材受剪承载力设计值；
ψE,v：锚栓抗剪承载力抗震折减系数：对6度或以下地区取1.0；7度地区取0.8；8度地区取0.7；
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Ac,V＝1.5×(3c1+s2+c2)h 16.3.10-3[GB50367-2013] =1.5×(3×120+200+180)×180 =199800mm2
将各参数代入16.3.7-1[GB50367-2013]，得： ψV=ψs,Vψh,Vψα,Vψe,Vψu,VAcV/Ac,V0 =0.9×1×1×1×1.2×199800/64800 =3.33
再代入已知参数到16.3.6[GB50367-2013]，得： Vc=0.18ψVfcu,k0.5c11.5d00.3hef0.2
=0.18×3.33×350.5×1201.5×120.3×800.2 =23599.076≥Vg=8601.6N
所以，混凝土的受剪承载能力满足计算要求！
9 幕墙转接件强度计算
基本参数：
1：转接件断面面积：A=750mm2；
2：转接件断面抵抗矩：W=15625mm3；
9.1 受力分析
转接件的受力情况根据前面埋件的计算结果，有： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=8601.6N N=39854.08N
M=2821324.8N·mm
9.2 转接件的强度计算
校核依据：
σ=N/A/2+M/γW/2≤f 上式中：
σ：转接件的抗弯强度(MPa)；
f：转接件抗弯强度设计值，为215MPa； N：转接件所受轴向拉力(N)； M：转接件所受弯矩(N·mm)； γ：塑性发展系数，取1.05； W：转接件断面抵抗矩(mm3)； σ=N/A/2+M/γW/2
=39854.08/750/2+2821324.8/1.05/15625/2 =112.5525MPa≤f=215MPa 转接件强度可以满足要求。
10 幕墙焊缝计算
基本参数：
1：焊缝形式：三边围焊； 2：其它参数同埋件部分；
10.1 受力分析
焊缝实际受力情况同转接件计算部分： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=8601.6N N=39854.08N
M=2821324.8N·mm
10.2 焊缝特性参数计算
(1)焊缝有效厚度：
he：焊缝有效厚度(mm)； hf：焊角高度(mm)； he=0.7hf =0.7×8 =5.6mm (2)焊缝总面积：
A：焊缝总面积(mm2)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； he：焊缝有效厚度(mm)； A=he(Lv+2Lh-6hf)
=5.6×(100+2×50-6×6) =918.4mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算： I：截面惯性矩(mm4)； he：焊缝有效厚度(mm)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； W：截面抵抗距(mm3)；
I=he(2(Lh-2hf)He2+(Lv-2hf)3+6(Lh-2hf)×(Lv-He)2)/12 =971360.096mm4 W=2I/Lv
=2×971360.096/100 =19427.202mm3
10.3 焊缝校核计算
校核依据：
双转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 单转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 上式中：
σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； ((σf/βf)2+τf2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((39854.08/1.22/688.8+2821324.8/1.22/19427.202)2+(8601.6/688.8)2)0.5/2
14
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=83.4655MPa
83.4655MPa≤ffw=160MPa， 焊缝强度可以满足要求。
11 显竖隐横玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
2：玻璃分格尺寸：宽×高=B×H=2560mm×1000mm； 3：幕墙类型：显竖隐横玻璃幕墙 4：年温温差：56℃；
11.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算
(1)水平荷载作用下结构胶粘结宽度：
Cs1：风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值(mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； qEAk：地震作用标准值(MPa)； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)；
f1：结构胶的短期强度允许值，取0.2MPa； Cs1=(1.4×wk+0.5×1.3×qEAk)×a/2f1
=(1.4×0.0018+0.5×1.3×0.000246)×1000/2/0.2 =6.7mm
(2)自重效应(永久荷载)作用下玻璃与铝框间胶缝宽度的计算： Cs2：自重效应下结构胶粘结宽度最小值(mm)；
qG1：玻璃与铝框间玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35； f2：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)； Cs2=qG1ab/2(a+b)f2
=0.000415×2560×1000/2/(2560+1000)/0.01 =14.921mm
(3)自重效应(永久荷载)作用下玻璃与玻璃间胶缝宽度的计算： Cs3：自重效应下结构胶粘结宽度最小值(mm)；
qG2：玻璃与玻璃间玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35； f2：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)； Cs3=qG2ab/2(a+b)f2
=0.000207×2560×1000/2/(2560+1000)/0.01 =7.443mm
实际玻璃与铝框间胶缝宽度取15mm； 实际玻璃与玻璃间胶缝宽度取12mm；
11.2 玻璃与铝框间在温度作用下结构胶粘结厚度
us1：在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm)； H：玻璃板块高度(mm)； Δt：年温差：56℃
a1：铝型材线膨胀系数，2.3×10-5； a2：玻璃线膨胀系数，1×10-5； us1=HΔt(a1-a2)
=1000×56×(2.3-1)×10-5 =0.728mm
ts1：温度作用下结构胶粘结厚度计算值(mm)；
δ1：温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：10% ts1=us1/(δ1(2+δ1))0.5
=0.728/(0.1×(2+0.1))0.5 =1.589mm
实际玻璃与铝框间胶缝厚度取8mm； 实际玻璃与玻璃间胶缝厚度取12mm；
11.3 结构胶设计总结
按5.6.1[JGJ102-2003]规定，硅酮结构胶还需要满足下面要求： 1：粘接宽度≥7mm；
2：12mm≥粘接厚度≥6mm；
3：粘接宽度大于厚度，但不宜大于厚度的2倍；
综合上面计算结果，本工程玻璃与铝框间结构胶设计满足规范要求。 玻璃与玻璃间结构胶设计满足规范要求。
11.4 立柱连接伸缩缝计算
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙--伸缩缝d，d值按下式计算：
d≥αΔｔL+d1+d2 上式中：
d：伸缩缝计算值(mm)；
α：立柱材料的线膨胀系数，取1.2×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； L：立柱跨度(mm)；
d1：施工误差，取3mm；
d2：考虑其它作用的预留量，取2mm； d=αΔｔL+d1+d2
=0.000012×56×5600+3+2 =8.763mm
实际伸缩空隙d取20mm，满足要求。.
11.5 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算
(1)每扣板边承受水平总拉力计算： N：每扣板边承受水平总拉力(N)； B：分格宽度(mm)； H：分格高度(mm)；
q：板块水平荷载设计值(MPa)； q=1.4wk+0.5×1.3×qEAk
=1.4×0.0018+0.5×1.3×0.000246 =0.003MPa N=q×BH
=0.003×2560×1000 =7680N
15
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
(2)紧固螺钉抗拉强度计算：
ftb：螺栓连接的抗拉强度设计值，对普通碳钢（C级）取170MPa； de：螺栓有效直径：5.061833mm； Ntb：螺栓抗拉承载能力设计值(N)； Ntb=πde2ftb/4
=3.14×5.0618332×170/4 =3419.276N
Nnum：每扣板边紧固螺栓个数： Nnum=1.25×N/Ntb
=1.25×7680/3419.276 =2.808个
实际取5个，满足要求。.
类；
在围护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，呼和浩特地区地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，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=0.16；
11.6 耐候胶胶缝计算
ws：胶缝宽度计算值(mm)；
α：板块材料的线膨胀系数，为1×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； H：板块的高度(mm)；
δ：耐候硅酮密封胶的变位承受能力：25% dc：施工偏差，取3mm；
dE：考虑其它作用的预留量，取2mm； ws=α△ｔH/δ+dc+dE
=0.00001×56×1000/0.25+3+2 =7.24mm
实际胶缝取16mm，满足要求。.
12 幕墙承受荷载计算 12.1 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：15.5m； 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，15.5m高度处的阵风系数为： βgz=1+2×2.5×0.14×(15.5/10)-0.15=1.6555 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： A类场地：μzA=1.284×(z/10)0.24 B类场地：μzB=1.000×(z/10)0.30 C类场地：μzC=0.544×(z/10)0.44 D类场地：μzD=0.262×(z/10)0.60
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，15.5m高度处风压高度变化系数： μz=1.000×(15.5/10)0.30=1.1405 μs1：局部风压体型系数；
16
X-3轴到X-1轴位置玻璃幕墙计算
11.7 幕墙所在地区
呼和浩特地区；
11.8 地面粗糙度分类等级
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。
11.9 抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
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： 1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；
2 当从属面积大于或等于25m2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；
3 当从属面积大于1m2且小于25m2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] 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=2.56×15.85 =40.576m2
当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=1.398 则：
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 =1+[0.8-1]×1.398/1.4 =0.8
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=0.8+0.2 =1
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0.3KN/m2，按重现期50年，呼和浩特地区取0.00055MPa；
=1.6555×1.1405×1×0.00055
=0.001038MPa 但本处wk值取给定值：0.0025MPa
12.3 计算面板材料时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.6555×1.1405×1.2×0.00055
=0.001246MPa 但本处wk值取给定值：0.0025Mpa(根据风洞试验取值)
12.4 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0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；
12.5 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；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16； 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。
12.6 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；
12.2 计算支撑结构时的风荷载标准值
wk=β
gzμzμs1w0
17
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
13 幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：15.5m； 2：力学模型：双跨梁；
3：立柱跨度：L=15850mm； 其中短跨长L1=5700mm； 长跨长L2=10150mm； 4：立柱左分格宽：2560mm； 立柱右分格宽：2560mm； 5：立柱计算间距：B=2560mm； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：立柱材质：Q235；
8：安装方式：偏心受压，座底式连接；
本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，模型如下：
各支点的自由度如下：
TABLE: Joint Restraint Assignments Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No 1 Yes No Yes No No No 2 Yes No No No No No 3 Yes No No
No
No No
13.1 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
=0.0025×2560 =6.4N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×6.4 =8.96N/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0.16；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙平面面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxG/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.16×0.0005 =0.0004MPa
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
=0.0004×2560 =1.024N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
=1.3×1.024 =1.331N/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
=8.96+0.5×1.331 =9.626N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=6.4N/mm
(4)求支座反力R1及最大弯矩：
由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。
M1：中支座弯矩(N·mm)； R1：中支座反力(N)； M1=-q(L13+L23)/8L
=-9.626×(57003+101503)/8/15850 =-93441386.875N·mm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2
=9.626×5700/2-(-93441386.875/5700)+9.626×10150/2-(-93441386.875/10150) =101885.324N
13.2 确定材料的截面参数
(1)截面的型材惯性矩要求： k2=0
k1=4M1/(qL22)
=4×93441386.875/(9.626×101502) =0.377
查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明： x0=A/4+2R1/3cos(θ+240) 其中：
A=2+k1-k2=2.377
R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.067
θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=26.848
18
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)
=2.377/4+2×0.0671/3cos(26.848+240) =0.55
λ=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1735
代入df,lim=λqkL24/24EIxmin 上式中：
df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)； L2：长跨长度(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L2/250=10150/250=40.6
按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，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； 对本例取：
df,lim=30mm 代入上式：
Ixmin=λqkL24/24Edf,lim
=0.1735×6.4×101504/24/206000/30 =79459148.234mm4 (2)截面的型材抵抗矩要求：
Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值即M1(N·mm)； γ：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； fs ：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； Wnx=Mx/γfs
=93441386.875/1.05/215 =413915.335mm3
13.3 选用立柱型材的截面特性
按上一项计算结果选用型材号：300X200X8 型材的抗弯强度设计值：215MPa
型材的抗剪强度设计值：τs=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa
型材X轴主惯性距: 9877.001cm4 X轴的惯性距: 9877.001cm4 型材Y轴主惯性距: 5256.841cm4 Y轴的惯性距: 5256.841cm4 型材X轴上抗弯距: 658.467cm3 X轴下抗弯距: 658.467cm3 型材Y轴左抗弯距: 525.684cm3 Y轴右抗弯距: 525.684cm3 型材X轴的面积矩: 394.912cm3 型材Y轴的面积矩: 298.112cm3
型材面积: 77.440cm2 塑性发展系数：γ=1.05 立柱的抗弯强度计算
施加荷载之后变形情况如下：
(1)立柱轴向拉力设计值：
Gk：立柱轴向拉力线荷载集度标准值(N)； qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； ` B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Gk=qGAkA =qGAkBL
=0.0005×2560 =1.28N/mm
G：立柱轴向拉力线荷载集度设计值 (N)； G=1.2Gk =1.2×1.28 =1.535 N/mm （2）荷载施加
19
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
TABLE: Frame Loads - Distributed Frame LoadPat CoordSys Type Dir AbsDistB FOverLA FOverLB Text Text Text Text Text mm N/mm N/mm 1 Q1 GLOBAL Force X 5700 9.63 9.63 1 DEAD GLOBAL Force Gravity 5700 1.54 1.54 2 Q1 GLOBAL Force X 10150 9.63 9.63 2 DEAD GLOBAL Force
Gravity 10150 1.54 1.54
(3)抗弯强度校核
可知其型材利用率为0.646＜1，满足强度要求。
13.4 立柱的挠度计算
根据上图表截图可知挠度为22.39mm， 而df,lim=30mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
13.5 立柱的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (立柱的抗剪强度设计值)
20
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
有上表可知，V=58056.4. 立柱剪应力：
τmax：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)；
Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)；
t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τmax=VSx/Ixt
=58056.4×435888/101803400/24 =10.358MPa
10.358MPa≤125MPa 立柱抗剪强度满足要求!
13.6 立柱的稳定性计算
通过表格， 稳定系数和长细比，满足要求。
21
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
14 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：15.5m； 2：横梁跨度：B=2560mm； 3：横梁上分格高：1000mm； 横梁下分格高：1000mm； 4：横梁计算间距：H=1000mm； 5：力学模型：梯形荷载简支梁； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：横梁材质：Q235；
因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
14.1 横梁型材选材计算
(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)： 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)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH
=0.0025×1000 =2.5N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×2.5 =3.5N/mm
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分布)： 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0.16；
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] =5.0×0.16×0.0004
=0.00032MPa
qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH
=0.00032×1000 =0.32N/mm
qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3×0.32 =0.416N/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组合设计值： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=3.5+0.5×0.416 =3.708N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=2.5N/mm
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： 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)；
H：幕墙横梁计算间距(mm)；
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 My=Mw+0.5ME
=qB2(3-(H/B)2)/24
=3.708×25602×(3-(1000/2560)2)/24 =2883093.6N·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 =0.0004×1000 =0.4N/mm
G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.2×0.4 =0.48N/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
=0.48×25602/8 =393216N·mm
14.2 确定材料的截面参数
(1)横梁抵抗矩预选：
Wnx：绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；
22
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Wny：绕Y方向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(N·mm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(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； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γxfs
=393216/1.05/215 =1741.821mm3 Wny=My/γyfs
=2883093.6/1.05/215 =12771.179mm3 (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/250=2560/250=10.24mm B/500=2560/500=5.12mm 对本例取：
df1,lim=10.24mm df2,lim=3mm
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Q235取206000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)；
df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin
……(受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim
=2.5×25604(25/8-5(1000/2/2560)2+2(1000/2/2560)4)/240/206000/10.24 =622947.362mm4
Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)；
df2,lim=5GkB4/384EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim
=5×0.4×25604/384/206000/3 =361967.983mm4
14.3 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：钢管80×80×5 型材抗弯强度设计值：215MPa
型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=1412500mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=1412500mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=35310mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=35310mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=35310mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=35310mm3 型材净截面面积：An=1500mm2 型材线密度：γg=0.11775N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=5mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=10mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=10mm
型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=21130mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=21130mm3 塑性发展系数：γx=γy=1.05
14.4 幕墙横梁的抗弯强度计算
按横梁强度计算公式，应满足：
Mx/γxWnx+My/γyWny≤fs ……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)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)； 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：
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； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合，则：
Mx/γxWnx+My/γyWny=393216/1.05/35310+2883093.6/1.05/35310 =88.369MPa≤215MPa 横梁抗弯强度满足要求。
14.5 横梁的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为： Ix=1412500mm4 Iy=1412500mm4 预选值为：
Ixmin=361967.983mm4 Iymin=622947.362mm4
横梁挠度的实际计算值如下：
df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy
=2.5×25604(25/8-5(1000/2/2560)2+2(1000/2/2560)4)/240/206000/1412500 =4.516mm df2=5GkB4/384EIx
=5×0.4×25604/384/206000/1412500 =0.769mm
23
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
df1,lim=10.24mm df2,lim=3mm
所以，横梁挠度满足规范要求。
14.6 横梁的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)； Vwk=qwkB(1-H/2B)/2
=2.5×2560(1-1000/2/2560)/2 =2575N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)； Vw=1.4Vwk =1.4×2575 =3605N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)； VEk=qEkB(1-H/2B)/2
=0.32×2560(1-1000/2/2560)/2 =329.6N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)； VE=1.3VEk =1.3×329.6 =428.48N
(5)Vx：水平总剪力(N)； 采用Vw+0.5VE组合 Vx=Vw+0.5VE
=3605+0.5×428.48 =3819.24N
(6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=1.2×0.0004×BH1/2
=1.2×0.0004×2560×1000/2 =614.4N
(7)横梁剪应力校核：
τx：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)；
Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)； τx=VxSy/Iyty ……6.2.5[JGJ102-2003] =3819.24×21130/1412500/10 =5.713MPa
5.713MPa≤125MPa
τy：横梁垂直方向剪应力(N)； Vy：横梁垂直总剪力(N)；
Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τy=VySx/Ixtx ……6.2.5[JGJ102-2003] =614.4×21130/1412500/10 =0.919MPa
0.919MPa≤125MPa 横梁抗剪强度能满足!
15 玻璃板块的选用与校核
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=2560mm×1000mm；
3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃6mm,内片钢化玻璃6mm； 模型简图为：
15.1 玻璃板块荷载计算：
(1)外片玻璃荷载计算：
t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
GAk1：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； qEAk1：外片玻璃地震作用标准值(MPa)； γg1：外片玻璃的体积密度(N/mm3)；
wk1：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk1：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q1：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk1=γg1t1
=0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk1=βEαmaxGAk1
=5×0.16×0.000154 =0.000123MPa wk1=1.1wkt13/(t13+t23)
=1.1×0.0025×63/(63+63) =0.001375MPa qk1=wk1+0.5qEAk1
=0.001375+0.5×0.000123 =0.001436MPa
q1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1
24
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=1.4×0.001375+0.5×1.3×0.000123 =0.002005MPa (2)内片玻璃荷载计算：
t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
GAk2：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa) qEAk2：内片玻璃地震作用标准值(MPa) γg2：内片玻璃的体积密度(N/mm3)；
wk2：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk2：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q2：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk2=γg2t2
=0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk2=βEαmaxGAk2
=5×0.16×0.000154 =0.000123MPa wk2=wkt23/(t13+t23)
=0.0025×63/(63+63) =0.00125MPa qk2=wk2+0.5qEAk2
=0.00125+0.5×0.000123 =0.001312MPa
q2=1.4wk2+0.5×1.3qEAk2
=1.4×0.00125+0.5×1.3×0.000123 =0.00183MPa
(3)玻璃板块整体荷载组合计算：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3(qEAk1+qEAk2)
=1.4×0.0025+0.5×1.3×(0.000123+0.000123) =0.00366MPa
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] wk=0.0025MPa
15.2 玻璃的强度计算：
校核依据：σ≤[fg] (1)外片校核：
θ1：外片玻璃的计算参数； η1：外片玻璃的折减系数；
qk1：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)；
θ1=qk1a4/Et14 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.001436×10004/72000/64 =15.389
按系数θ1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η1=0.938；
σ1：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q1：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；
a：玻璃短边边长(mm)； b：玻璃长边边长(mm)； t1：外片玻璃厚度(mm)；
m1：外片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m1=0.1124； σ1=6m1q1a2η1/t12 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.1124×0.002005×10002×0.938/62 =35.232MPa
35.232MPa≤fg1=84MPa(钢化玻璃) 外片玻璃的强度满足要求! (2)内片校核：
θ2：内片玻璃的计算参数； η2：内片玻璃的折减系数；
qk2：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
θ2=qk2a4/Et24 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.001312×10004/72000/64 =14.06
按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η2=0.944
σ2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q2：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a：玻璃短边边长(mm)； b：玻璃长边边长(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
m2：内片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m2=0.1124； σ2=6m2q2a2η2/t22 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.1124×0.00183×10002×0.944/62 =32.362MPa
32.362MPa≤fg2=84MPa(钢化玻璃) 内片玻璃的强度满足要求!
15.3 玻璃最大挠度校核：
校核依据：
df=ημwka4/D≤df,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中：
df：玻璃板挠度计算值(mm)； η：玻璃挠度的折减系数；
μ：玻璃挠度系数，按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.01148； wk：风荷载标准值(MPa)
a：玻璃板块短边尺寸(mm)； D：玻璃的弯曲刚度(N·mm)；
df,lim：许用挠度，取短边长的1/60，为16.667mm； 其中：
D=Ete3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中：
E：玻璃的弹性模量(MPa)； te：玻璃的等效厚度(mm)； υ：玻璃材料泊松比，为0.2；
te=0.95×(t13+t23)1/3 ……6.1.5-3[JGJ102-2003]
25
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=0.95×(63+63)1/3 =7.182mm
D=Ete3/(12(1-υ2))
=72000×7.1823/(12×(1-0.22)) =2315347.704N·mm θ：玻璃板块的计算参数；
θ=wka4/Ete4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.0025×10004/72000/7.1824 =13.05
按参数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=0.948 df=ημwka4/D
=0.948×0.01148×0.0025×10004/2315347.704 =11.751mm
11.751mm≤df,lim=16.667mm(中空玻璃) 玻璃挠度能满足要求!
16 连接件计算
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
2：立柱计算间距：B1=2560mm；
3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=2560mm×1000mm；
4：幕墙立柱跨度：L=15850mm，短跨L1=5700mm，长跨L2=10150mm； 5：板块配置：中空玻璃；
6：龙骨材质：立柱为：Q235；横梁为：Q235； 7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm； 8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm； 9：立柱受力模型：双跨；
10：连接形式：立柱与主体螺栓连接； 立柱与横梁焊接连接；
因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算：
16.1 横梁与立柱间焊接强度计算
(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)： Vw=1.4wkB2/4
=1.4×0.0025×1000×2560×(1-1000/2/2560)/2 =3605N
(2)地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)： VEk=βEαmaxGk/A×B2/4
=5.0×0.16×0.0004×1000×2560×(1-1000/2/2560)/2 =329.6N
(3)地震作用下横梁剪力设计值： VE=1.3VEk =1.3×329.6 =428.48N
(4)连接部位水平总剪力N1： 采用Sw+0.5SE组合： N1=Vw+0.5VE
=3605+0.5×428.48
=3819.24N (5)自重荷载计算：
N2k：自重荷载标准值(N)； B：横梁宽度(mm)；
Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)； N2k=0.0004×B×Hg/2
=0.0004×2560×1000/2 =512N
N2：自重荷载(N)： N2=1.2×N2k =1.2×512 =614.4N
(6)连接处组合荷载V： 采用SG+Sw+0.5SE V=(N12+N22)1/2
=(3819.242+614.42)0.5 =3868.344N
(7)连接焊缝的强度计算：
V：连接处的组合总剪力(N)； Lw：角焊缝的总有效长度(mm)； hf：角焊缝的高度(mm)；
ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； f：焊缝最大应力值(MPa)； f=V/0.707/Lw/hf
=3868.344/0.707/100/4 =13.679MPa
13.679MPa≤ffw=160MPa 焊缝强度可以满足要求!
16.2 立柱与主结构连接
(1)连接处水平剪切总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平剪切总力。 qw：风荷载线分布集度设计值(N/mm)； qw=1.4wkB1
=1.4×0.0025×2560 =8.96N/mm
qE：地震作用线分布集度设计值(N/mm)； qE=1.3βEαmaxGk/A×B1
=1.3×5.0×0.16×0.0005×2560 =1.331N/mm 采用Sw+0.5SE组合： q=qw+0.5×qE
=8.96+0.5×1.331 =9.626N/mm
N1：连接处水平剪切总力(N)； R1：中支座反力(N)；
N1=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
=9.626×15850×(57002+3×5700×10150+101502)/8/5700/10150 =101885.324N (2)连接处重力总力：
26
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
NGk：连接处自重总值标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NGk=0.0005×B1L
=0.0005×2560×15850 =20288N
NG：连接处自重总值设计值(N)； NG=1.2NGk =1.2×20288 =24345.6N (3)连接处总剪力：
N：连接处总剪力(N)； N=(N12+NG2)0.5
=(101885.3242+24345.62)0.5 =104753.651N (4)螺栓承载力计算：
Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取2； d：螺栓杆直径：12mm；
fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa； Nv3b=nv3πd2fv3b/4
=2×3.14×122×175/4 =39564N
Nnum3：螺栓个数： Nnum3=N/Nv3b
=104753.651/39564
=2.648个 实际取3个 (5)立柱型材壁承压能力计算：
Nc4：立柱型材壁承压能力(N)； nv3：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：12mm；
t2：连接部位立柱壁厚：12mm；
fc4：型材的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc4=nv3×Nnum3dt2fc4 =2×3×12×12×305 =263520N
263520N≥104753.651N 强度可以满足要求!
(6)钢角码型材壁承压能力计算：
Nc5：钢角码型材壁承压能力(N)； nv4：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：连接螺栓直径：12mm； t4：幕墙钢角码壁厚：6mm；
fc5：钢角码的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc5=nv4×Nnum3dt4fc5 =2×3×12×6×305 =131760N
131760N≥104753.651N
强度可以满足要求!
17 幕墙埋件计算(特殊倒锥形胶粘型化学锚栓)
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
3：幕墙立柱跨度：L=15850mm，短跨L1=5700mm，长跨L2=10150mm； 3：立柱计算间距：B=2560mm； 4：立柱力学模型：双跨梁，侧埋； 5：板块配置：中空玻璃；
6：选用锚栓：柱椎式定型化学高强锚栓(高强螺杆) FHB-A 12x80/165 N HDG 锚栓排数×列数：2×2；
锚栓最外排间距×最外列间距：150mm×200mm； 混凝土等级：C35；；
17.1 荷载标准值计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEk=βEαmaxGk/A
=5.0×0.16×0.0005 =0.0004MPa
(2)连接处水平总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平总力。 qw：风荷载线荷载设计值(N/mm)； qw=1.4wkB
=1.4×0.0025×2560 =8.96N/mm
qE：地震作用线荷载设计值(N/mm)； qE=1.3qEkB
=1.3×0.0004×2560 =1.331N/mm
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ133-2001] q=qw+0.5qE
=8.96+0.5×1.331 =9.626N/mm
N：连接处水平总力(N)； R1：中支座反力(N)；
N=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
=9.626×15850×(57002+3×5700×10150+101502)/8/5700/10150 =101885.324N
(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0005×BL
=0.0005×2560×15850 =20288N
(4)校核处埋件受力分析： V：剪力(N)；
N：轴向拉力(N)，等于中支座反力R1；
e0：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)； V=1.2Gk
=1.2×20288
27
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=24345.6N N=R1
=101885.324N M=e0×V
=328×24345.6 =7985356.8N·mm
力为：
Ng=(M+NL)Σyi//Σyi/2 本例中，因为： -1146.525<0 所以：
Ng=(NL+M)Σyi//Σyi/2=104178.374N
17.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算
按附录F.1.2[GB50367-2013]规定，在轴心拉力和弯矩共同作用下(下图所示)，进行弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算： 1：当N/n-My1/Σyi2≥0时： Nh=N/n+My1/Σyi2
2：当N/n-My1/Σyi2<0时： Nh=(M+NL)y1//Σyi/2 在上面公式中：
M：弯矩设计值；
Nh：群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值； y1，yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；
y1/，yi/：锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离； L：轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；
17.3 群锚受剪内力计算
按附录F.2.1[GB50367-2013]规定，当边距c≥10hef时，所有锚栓均匀分摊剪切荷载； 当边距c<10hef时，部分锚栓分摊剪切荷载； 其中：
hef：锚栓的有效锚固深度；
c：锚栓与混凝土基材之间的距离； 本例中：
c=150mm<10hef=800mm
在本计算中，部分螺栓受剪，所以，承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vh=V/m=12172.8N
17.4 锚栓钢材受剪破坏承载力计算
Va=ψE,vfud,VAs 16.2.4-1[GB50367-2013] 其中：
Va：锚栓钢材受剪承载力设计值；
ψE,v：锚栓抗剪承载力抗震折减系数：对6度或以下地区取1.0；7度地区取0.8；8度地区取0.7； As：锚栓的有效截面面积；
fud,V：锚栓钢材用于抗剪计算的强度设计值； 代入已知参数，则： Va=ψE,vfud,VAs
=0.7×290×84.3
=17112.9N≥Vh=12172.8N
所以，锚栓钢材受剪破坏承载力满足设计要求！
…………18 幕墙焊缝计算
在本例中：
N/n-My1/Σyi2
=101885.324/4-7985356.8×75/22500 =-1146.525 因为：
-1146.525<0 所以：
Nh=(NL+M)y1//Σyi/2=52089.187N
按JGJ102-2003的5.5.7中第七条规定，这里的Nh再乘以2就是现场实际拉拔应该达到的值。 另外，我们接着分析一下锚栓群受拉区的总拉力： 当N/n-My1/Σyi2≥0时：
螺栓群中的所有锚栓在组合外力作用下都承受拉力，中性轴在锚栓群形心位置，这种情况下群锚受拉区总拉力为：
Ng=N+MΣyi/Σyi2=N 而当N/n-My1/Σyi2＜0时：
最下排的锚栓底部埋板部分为结构受压区，螺栓群的中性轴取最下一排锚栓位置，这种情况下群锚受拉区总拉
28
基本参数：
1：焊缝形式：三边围焊； 2：其它参数同埋件部分；
18.1 受力分析
焊缝实际受力情况同转接件计算部分： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=24345.6N N=101885.324N
M=7985356.8N·mm
18.2 焊缝特性参数计算
(1)焊缝有效厚度：
he：焊缝有效厚度(mm)；
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
hf：焊角高度(mm)； he=0.7hf =0.7×8 =5.6mm (2)焊缝总面积：
A：焊缝总面积(mm2)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； he：焊缝有效厚度(mm)； A=he(Lv+2Lh-6hf)
=5.6×(100+2×50-6×6) =918.4mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算： I：截面惯性矩(mm4)； he：焊缝有效厚度(mm)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； W：截面抵抗距(mm3)；
I=he(2(Lh-2hf)He2+(Lv-2hf)3+6(Lh-2hf)×(Lv-He)2)/12 =1125951.829mm4 W=2I/Lv
=2×971360.096/100 =22519.03mm3
18.3 焊缝校核计算
校核依据：
双转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 单转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 上式中：
σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； ((σf/βf)2+τf2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((101885.324/1.22/688.8+7985356.8/1.22/22519.03)2+(24345.6/688.8)2)0.5/2 =129.7615MPa
129.78MPa≤ffw=160MPa， 焊缝强度满足要求。
19 显竖隐横玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数：
1：计算点标高：15.5m；
2：玻璃分格尺寸：宽×高=B×H=2560mm×1000mm； 3：幕墙类型：显竖隐横玻璃幕墙 4：年温温差：56℃；
19.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算
(1)水平荷载作用下结构胶粘结宽度：
Cs1：风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值(mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； qEAk：地震作用标准值(MPa)； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)；
f1：结构胶的短期强度允许值，取0.2MPa； Cs1=(1.4×wk+0.5×1.3×qEAk)×a/2f1
=(1.4×0.0025+0.5×1.3×0.000246)×1000/2/0.2 =9.15mm
(2)自重效应(永久荷载)作用下玻璃与铝框间胶缝宽度的计算： Cs2：自重效应下结构胶粘结宽度最小值(mm)；
qG1：玻璃与铝框间玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35； f2：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)； Cs2=qG1ab/2(a+b)f2
=0.000415×2560×1000/2/(2560+1000)/0.01 =14.921mm
(3)自重效应(永久荷载)作用下玻璃与玻璃间胶缝宽度的计算： Cs3：自重效应下结构胶粘结宽度最小值(mm)；
qG2：玻璃与玻璃间玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35； f2：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)； Cs3=qG2ab/2(a+b)f2
=0.000207×2560×1000/2/(2560+1000)/0.01 =7.443mm
实际玻璃与铝框间胶缝宽度取15mm； 实际玻璃与玻璃间胶缝宽度取12mm；
19.2 玻璃与铝框间在温度作用下结构胶粘结厚度
us1：在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm)； H：玻璃板块高度(mm)； Δt：年温差：56℃
a1：铝型材线膨胀系数，2.3×10-5； a2：玻璃线膨胀系数，1×10-5； us1=HΔt(a1-a2)
=1000×56×(2.3-1)×10-5 =0.728mm
ts1：温度作用下结构胶粘结厚度计算值(mm)；
δ1：温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：10% ts1=us1/(δ1(2+δ1))0.5
=0.728/(0.1×(2+0.1))0.5 =1.589mm
实际玻璃与铝框间胶缝厚度取8mm； 实际玻璃与玻璃间胶缝厚度取12mm；
29
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
19.3 结构胶设计总结
按5.6.1[JGJ102-2003]规定，硅酮结构胶还需要满足下面要求： 1：粘接宽度≥7mm；
2：12mm≥粘接厚度≥6mm；
3：粘接宽度大于厚度，但不宜大于厚度的2倍；
综合上面计算结果，本工程玻璃与铝框间结构胶设计满足规范要求。 玻璃与玻璃间结构胶设计满足规范要求。
19.6 耐候胶胶缝计算
ws：胶缝宽度计算值(mm)；
α：板块材料的线膨胀系数，为1×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； H：板块的高度(mm)；
δ：耐候硅酮密封胶的变位承受能力：25% dc：施工偏差，取3mm；
dE：考虑其它作用的预留量，取2mm； ws=α△ｔH/δ+dc+dE
=0.00001×56×1000/0.25+3+2 =7.24mm
实际胶缝取16mm，满足要求。.
19.4 立柱连接伸缩缝计算
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙--伸缩缝d，d值按下式计算：
d≥αΔｔL+d1+d2 上式中：
d：伸缩缝计算值(mm)；
α：立柱材料的线膨胀系数，取1.2×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； L：立柱跨度(mm)；
d1：施工误差，取3mm；
d2：考虑其它作用的预留量，取2mm； d=αΔｔL+d1+d2
=0.000012×56×15850+3+2 =15.651mm
实际伸缩空隙d取20mm，满足要求。.
庭院位置玻璃幕墙计算
19.7 幕墙所在地区
呼和浩特地区；
19.8 地面粗糙度分类等级
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。
19.5 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算
(1)每扣板边承受水平总拉力计算： N：每扣板边承受水平总拉力(N)； B：分格宽度(mm)； H：分格高度(mm)；
q：板块水平荷载设计值(MPa)； q=1.4wk+0.5×1.3×qEAk
=1.4×0.0025+0.5×1.3×0.000246 =0.004MPa N=q×BH
=0.004×2560×1000 =10240N
(2)紧固螺钉抗拉强度计算：
ftb：螺栓连接的抗拉强度设计值，对普通碳钢（C级）取170MPa； de：螺栓有效直径：5.061833mm； Ntb：螺栓抗拉承载能力设计值(N)； Ntb=πde2ftb/4
=3.14×5.0618332×170/4 =3419.276N
Nnum：每扣板边紧固螺栓个数： Nnum=1.25×N/Ntb
=1.25×10240/3419.276 =3.743个
实际取10个，满足要求。.
30
19.9 抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；
在围护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，呼和浩特地区地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，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=0.16；
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
20 幕墙承受荷载计算 20.1 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：8m；
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，8m高度处的阵风系数为： βgz=1+2×2.5×0.14×(10/10)-0.15=1.7 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： A类场地：μzA=1.284×(z/10)0.24 B类场地：μzB=1.000×(z/10)0.30 C类场地：μzC=0.544×(z/10)0.44 D类场地：μzD=0.262×(z/10)0.60
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，8m高度处风压高度变化系数： μz=1.000×(10/10)0.30=1 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： 1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；
2 当从属面积大于或等于25m2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
31
减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0；
3 当从属面积大于1m2且小于25m2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] 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=2.46×7.895 =19.4217m2
当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=1.288 则：
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 =1+[0.8-1]×1.288/1.4 =0.816
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=0.816+0.2 =1.016
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0.3KN/m2，按重现期50年，呼和浩特地区取0.00055MPa；
20.2 计算支撑结构时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.7×1×1.016×0.00055 =0.00095MPa
20.3 计算面板材料时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.7×1×1.2×0.00055 =0.001122MPa
20.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值
qEk=βEα
maxGk/A
……5.3.4[JGJ102-2003]
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
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0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；
7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；
本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
20.5 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；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16； 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。
20.6 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；
21.1 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
=0.00095×2460 =2.337N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk
=1.4×2.337 =3.272N/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0.16；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙平面面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxG/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.16×0.0005 =0.0004MPa
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
=0.0004×2460 =0.984N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
=1.3×0.984 =1.279N/mm
32
21 幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：8m； 2：力学模型：双跨梁；
3：立柱跨度：L=7895mm； 其中短跨长L1=1900mm； 长跨长L2=5995mm； 4：立柱左分格宽：2460mm； 立柱右分格宽：2460mm； 5：立柱计算间距：B=2460mm； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm；
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
(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
=3.272+0.5×1.279 =3.911N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=2.337N/mm
(4)求支座反力R1及最大弯矩：
由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。
M1：中支座弯矩(N·mm)； R1：中支座反力(N)； M1=-q(L13+L23)/8L
=-3.911×(19003+59953)/8/7895 =-13766487.784N·mm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2
=3.911×1900/2-(-13766487.784/1900)+3.911×5995/2-(-13766487.784/5995) =24980.521N
df,lim=23.98mm 代入上式：
Ixmin=λqkL24/24Edf,lim
=0.1681×2.337×59954/24/206000/23.98 =4280115.953mm4 (2)截面的型材抵抗矩要求：
Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值即M1(N·mm)； γ：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； fs ：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； Wnx=Mx/γfs
=13766487.784/1.05/215 =60981.12mm3
21.3 选用立柱型材的截面特性
按上一项计算结果选用型材号：180X100X6 型材的抗弯强度设计值：215MPa 型材的抗剪强度设计值：τs=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=13828030mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=5459390mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=153645mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=153645mm3 型材净截面面积：An=3216mm2 型材线密度：γg=0.252456N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=12mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=94536mm3 塑性发展系数：γ=1.05
21.2 确定材料的截面参数
(1)截面的型材惯性矩要求： k2=0
k1=4M1/(qL22)
=4×13766487.784/(3.911×59952) =0.392
查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明： x0=A/4+2R1/3cos(θ+240) 其中：
A=2+k1-k2=2.392
R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.065
θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=26.751 x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)
=2.392/4+2×0.0651/3cos(26.751+240) =0.552
λ=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1681
代入df,lim=λqkL24/24EIxmin 上式中：
df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)； L2：长跨长度(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L2/250=5995/250=23.98
按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，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； 对本例取：
33
21.4 立柱的抗弯强度计算
(1)立柱轴向拉力设计值：
Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；
qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL
=0.0005×2460×7895 =9710.85N
N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk
=1.2×9710.85 =11653.02N (2)抗弯强度校核：
按双跨梁(受拉)立柱强度公式，应满足：
N/An+Mx/γWnx≤fs ……6.3.7[JGJ102-2003]
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
上式中：
N：立柱轴力设计值(N)；
Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)； An：立柱净截面面积(mm2)；
Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； γ：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； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa； 则：
N/An+Mx/γWnx=11653.02/3216+13766487.784/1.05/153645 =88.956MPa≤215MPa 立柱抗弯强度满足要求。
21.5 立柱的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为：Ix=13828030mm4 预选值为：Ixmin=4280115.953mm4 实际挠度计算值为： df=λqkL24/24EIx
=0.1681×2.337×59954/24/206000/13828030 =7.422mm
而df,lim=23.98mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
21.6 立柱的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (立柱的抗剪强度设计值) (1)求中支座剪力设计值： 采用Vw+0.5VE组合
Vw1左=-(qL1/2-M1/L1)
=-(3.911×1900/2-(-13766487.784/1900)) =-10960.97N Vw1右=qL2/2-M1/L2
=3.911×5995/2-(-13766487.784/5995) =14019.551N 取V=14019.551N (2)立柱剪应力：
τmax：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)；
Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)；
t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τmax=VSx/Ixt
=14019.551×94536/13828030/12 =7.987MPa
7.987MPa≤125MPa 立柱抗剪强度满足要求!
22 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：8m；
2：横梁跨度：B=2460mm； 3：横梁上分格高：1000mm； 横梁下分格高：1000mm； 4：横梁计算间距：H=1000mm； 5：力学模型：梯形荷载简支梁； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：横梁材质：Q235；
因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
22.1 横梁型材选材计算
(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)： 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)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH
=0.00095×1000 =0.95N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×0.95 =1.33N/mm
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分布)： 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0.16；
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] =5.0×0.16×0.0004
34
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=0.00032MPa
qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH
=0.00032×1000 =0.32N/mm
qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3×0.32 =0.416N/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组合设计值： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=1.33+0.5×0.416 =1.538N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=0.95N/mm
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： 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)；
H：幕墙横梁计算间距(mm)；
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 My=Mw+0.5ME
=qB2(3-(H/B)2)/24
=1.538×24602×(3-(1000/2460)2)/24 =1099336.767N·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 =0.0004×1000 =0.4N/mm
G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.2×0.4 =0.48N/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
=0.48×24602/8 =363096N·mm
22.2 确定材料的截面参数
(1)横梁抵抗矩预选：
Wnx：绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；
Wny：绕Y方向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(N·mm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(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； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γxfs
=363096/1.05/215 =1608.399mm3 Wny=My/γyfs
=1099336.767/1.05/215 =4869.709mm3 (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/250=2460/250=9.84mm B/500=2460/500=4.92mm 对本例取：
df1,lim=9.84mm df2,lim=3mm
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Q235取206000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)；
df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin
……(受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim
=0.95×24604(25/8-5(1000/2/2460)2+2(1000/2/2460)4)/240/206000/9.84 =208953.346mm4
Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)；
df2,lim=5GkB4/384EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim
=5×0.4×24604/384/206000/3 =308638.944mm4
22.3 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：钢管80×80×5 型材抗弯强度设计值：215MPa
35
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=1412500mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=1412500mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=35310mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=35310mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=35310mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=35310mm3 型材净截面面积：An=1500mm2 型材线密度：γg=0.11775N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=5mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=10mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=10mm
型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=21130mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=21130mm3 塑性发展系数：γx=γy=1.05
22.4 幕墙横梁的抗弯强度计算
按横梁强度计算公式，应满足：
Mx/γxWnx+My/γyWny≤fs ……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)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)； 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：
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； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合，则：
Mx/γxWnx+My/γyWny=363096/1.05/35310+1099336.767/1.05/35310 =39.445MPa≤215MPa 横梁抗弯强度满足要求。
22.5 横梁的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为： Ix=1412500mm4 Iy=1412500mm4 预选值为：
Ixmin=308638.944mm4 Iymin=208953.346mm4
横梁挠度的实际计算值如下：
df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy
=0.95×24604(25/8-5(1000/2/2460)2+2(1000/2/2460)4)/240/206000/1412500 =1.456mm df2=5GkB4/384EIx
=5×0.4×24604/384/206000/1412500 =0.656mm
df1,lim=9.84mm df2,lim=3mm
所以，横梁挠度满足规范要求。
22.6 横梁的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)； Vwk=qwkB(1-H/2B)/2
=0.95×2460(1-1000/2/2460)/2 =931N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)； Vw=1.4Vwk =1.4×931 =1303.4N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)； VEk=qEkB(1-H/2B)/2
=0.32×2460(1-1000/2/2460)/2 =313.6N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)； VE=1.3VEk =1.3×313.6 =407.68N
(5)Vx：水平总剪力(N)； 采用Vw+0.5VE组合 Vx=Vw+0.5VE
=1303.4+0.5×407.68 =1507.24N
(6)Vy：垂直总剪力(N)：
Vy=1.2×0.0004×BH1/2
=1.2×0.0004×2460×1000/2 =590.4N
(7)横梁剪应力校核：
τx：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)；
Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)； τx=VxSy/Iyty ……6.2.5[JGJ102-2003] =1507.24×21130/1412500/10 =2.255MPa
2.255MPa≤125MPa
τy：横梁垂直方向剪应力(N)； Vy：横梁垂直总剪力(N)；
Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τy=VySx/Ixtx ……6.2.5[JGJ102-2003] =590.4×21130/1412500/10 =0.883MPa
36
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
0.883MPa≤125MPa 横梁抗剪强度能满足!
23 玻璃板块的选用与校核
基本参数：
1：计算点标高：8m；
2：玻璃板尺寸：宽×高=B×H=2460mm×1000mm；
3：玻璃配置：中空玻璃，外片钢化玻璃6mm,内片钢化玻璃6mm； 模型简图为：
23.1 玻璃板块荷载计算：
(1)外片玻璃荷载计算：
t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
GAk1：外片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； qEAk1：外片玻璃地震作用标准值(MPa)； γg1：外片玻璃的体积密度(N/mm3)；
wk1：分配到外片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk1：分配到外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q1：分配到外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk1=γg1t1
=0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk1=βEαmaxGAk1
=5×0.16×0.000154 =0.000123MPa wk1=1.1wkt13/(t13+t23)
=1.1×0.001122×63/(63+63) =0.000617MPa qk1=wk1+0.5qEAk1
=0.000617+0.5×0.000123 =0.000679MPa
q1=1.4wk1+0.5×1.3qEAk1
=1.4×0.000617+0.5×1.3×0.000123 =0.000944MPa (2)内片玻璃荷载计算：
t1：外片玻璃厚度(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
wk：作用在板块上的风荷载标准值(MPa)；
GAk2：内片玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa) qEAk2：内片玻璃地震作用标准值(MPa) γg2：内片玻璃的体积密度(N/mm3)；
wk2：分配到内片上的风荷载作用标准值(MPa)； qk2：分配到内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q2：分配到内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk2=γg2t2
=0.0000256×6 =0.000154MPa qEAk2=βEαmaxGAk2
=5×0.16×0.000154 =0.000123MPa wk2=wkt23/(t13+t23)
=0.001122×63/(63+63) =0.000561MPa qk2=wk2+0.5qEAk2
=0.000561+0.5×0.000123 =0.000622MPa
q2=1.4wk2+0.5×1.3qEAk2
=1.4×0.000561+0.5×1.3×0.000123 =0.000865MPa
(3)玻璃板块整体荷载组合计算：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3(qEAk1+qEAk2)
=1.4×0.001122+0.5×1.3×(0.000123+0.000123) =0.001731MPa
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] wk=0.001122MPa
23.2 玻璃的强度计算：
校核依据：σ≤[fg] (1)外片校核：
θ1：外片玻璃的计算参数； η1：外片玻璃的折减系数；
qk1：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t1：外片玻璃厚度(mm)；
θ1=qk1a4/Et14 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.000679×10004/72000/64 =7.277
按系数θ1，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η1=0.982；
σ1：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q1：作用在板块外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)；
37
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
a：玻璃短边边长(mm)； b：玻璃长边边长(mm)； t1：外片玻璃厚度(mm)；
m1：外片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m1=0.1108； σ1=6m1q1a2η1/t12 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.1108×0.000944×10002×0.982/62 =17.119MPa
17.119MPa≤fg1=84MPa(钢化玻璃) 外片玻璃的强度满足要求! (2)内片校核：
θ2：内片玻璃的计算参数； η2：内片玻璃的折减系数；
qk2：作用在内片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
θ2=qk2a4/Et24 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.000622×10004/72000/64 =6.666
按系数θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η2=0.987
σ2：内片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q2：作用在板块内片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a：玻璃短边边长(mm)； b：玻璃长边边长(mm)； t2：内片玻璃厚度(mm)；
m2：内片玻璃弯矩系数， 按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m2=0.1108； σ2=6m2q2a2η2/t22 ……6.1.2[JGJ102-2003] =6×0.1108×0.000865×10002×0.987/62 =15.766MPa
15.766MPa≤fg2=84MPa(钢化玻璃) 内片玻璃的强度满足要求!
23.3 玻璃最大挠度校核：
校核依据：
df=ημwka4/D≤df,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中：
df：玻璃板挠度计算值(mm)； η：玻璃挠度的折减系数；
μ：玻璃挠度系数，按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.01128； wk：风荷载标准值(MPa)
a：玻璃板块短边尺寸(mm)； D：玻璃的弯曲刚度(N·mm)；
df,lim：许用挠度，取短边长的1/60，为16.667mm； 其中：
D=Ete3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中：
E：玻璃的弹性模量(MPa)； te：玻璃的等效厚度(mm)； υ：玻璃材料泊松比，为0.2；
te=0.95×(t13+t23)1/3 ……6.1.5-3[JGJ102-2003]
=0.95×(63+63)1/3 =7.182mm
D=Ete3/(12(1-υ2))
=72000×7.1823/(12×(1-0.22)) =2315347.704N·mm θ：玻璃板块的计算参数；
θ=wka4/Ete4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] =0.001122×10004/72000/7.1824 =5.857
按参数θ，查表6.1.2-2[JGJ102-2003]，η=0.993 df=ημwka4/D
=0.993×0.01128×0.001122×10004/2315347.704 =5.428mm
5.428mm≤df,lim=16.667mm(中空玻璃) 玻璃挠度能满足要求!
24 连接件计算
基本参数：
1：计算点标高：8m；
2：立柱计算间距：B1=2460mm；
3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=2460mm×1000mm；
4：幕墙立柱跨度：L=7895mm，短跨L1=1900mm，长跨L2=5995mm； 5：板块配置：中空玻璃；
6：龙骨材质：立柱为：Q235；横梁为：Q235； 7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm； 8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm； 9：立柱受力模型：双跨；
10：连接形式：立柱与主体螺栓连接； 立柱与横梁焊接连接；
因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算：
24.1 横梁与立柱间焊接强度计算
(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)： Vw=1.4wkB2/4
=1.4×0.00095×1000×2460×(1-1000/2/2460)/2 =1303.4N
(2)地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)： VEk=βEαmaxGk/A×B2/4
=5.0×0.16×0.0004×1000×2460×(1-1000/2/2460)/2 =313.6N
(3)地震作用下横梁剪力设计值： VE=1.3VEk =1.3×313.6 =407.68N
(4)连接部位水平总剪力N1： 采用Sw+0.5SE组合： N1=Vw+0.5VE
=1303.4+0.5×407.68
38
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=1507.24N (5)自重荷载计算：
N2k：自重荷载标准值(N)； B：横梁宽度(mm)；
Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)； N2k=0.0004×B×Hg/2
=0.0004×2460×1000/2 =492N
N2：自重荷载(N)： N2=1.2×N2k =1.2×492 =590.4N
(6)连接处组合荷载V： 采用SG+Sw+0.5SE V=(N12+N22)1/2
=(1507.242+590.42)0.5 =1618.748N
(7)连接焊缝的强度计算：
V：连接处的组合总剪力(N)； Lw：角焊缝的总有效长度(mm)； hf：角焊缝的高度(mm)；
ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； f：焊缝最大应力值(MPa)； f=V/0.707/Lw/hf
=1618.748/0.707/100/4 =5.724MPa
5.724MPa≤ffw=160MPa 焊缝强度可以满足要求!
24.2 立柱与主结构连接
(1)连接处水平剪切总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平剪切总力。 qw：风荷载线分布集度设计值(N/mm)； qw=1.4wkB1
=1.4×0.00095×2460 =3.272N/mm
qE：地震作用线分布集度设计值(N/mm)； qE=1.3βEαmaxGk/A×B1
=1.3×5.0×0.16×0.0005×2460 =1.279N/mm 采用Sw+0.5SE组合： q=qw+0.5×qE
=3.272+0.5×1.279 =3.911N/mm
N1：连接处水平剪切总力(N)； R1：中支座反力(N)；
N1=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
=3.911×7895×(19002+3×1900×5995+59952)/8/1900/5995 =24980.521N (2)连接处重力总力：
NGk：连接处自重总值标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NGk=0.0005×B1L
=0.0005×2460×7895 =9710.85N
NG：连接处自重总值设计值(N)； NG=1.2NGk
=1.2×9710.85 =11653.02N (3)连接处总剪力：
N：连接处总剪力(N)； N=(N12+NG2)0.5
=(24980.5212+11653.022)0.5 =27564.82N (4)螺栓承载力计算：
Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取2； d：螺栓杆直径：12mm；
fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa； Nv3b=nv3πd2fv3b/4
=2×3.14×122×175/4 =39564N
Nnum3：螺栓个数： Nnum3=N/Nv3b
=27564.82/39564
=0.697个 实际取2个 (5)立柱型材壁承压能力计算：
Nc4：立柱型材壁承压能力(N)； nv3：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：12mm； t2：连接部位立柱壁厚：6mm；
fc4：型材的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc4=nv3×Nnum3dt2fc4 =2×2×12×6×305 =87840N
87840N≥27564.82N 强度可以满足要求!
(6)钢角码型材壁承压能力计算：
Nc5：钢角码型材壁承压能力(N)； nv4：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：连接螺栓直径：12mm； t4：幕墙钢角码壁厚：6mm；
fc5：钢角码的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc5=nv4×Nnum3dt4fc5 =2×2×12×6×305 =87840N
87840N≥27564.82N
39
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
强度可以满足要求!
25 幕墙埋件计算(土建预埋)
基本参数：
1：计算点标高：8m；
2：幕墙立柱跨度：L=7895mm，短跨L1=1900mm，长跨L2=5995mm； 3：立柱计算间距：B=2460mm； 4：立柱力学模型：双跨梁； 5：埋件位置：侧埋； 6：板块配置：中空玻璃； 7：混凝土强度等级：C25；
25.1 荷载标准值计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEk=βEαmaxGk/A
=5.0×0.16×0.0005 =0.0004MPa
(2)连接处水平总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平总力。 qw：风荷载线荷载设计值(N/mm)； qw=1.4wkB
=1.4×0.00095×2460 =3.272N/mm
qE：地震作用线荷载设计值(N/mm)； qE=1.3qEkB
=1.3×0.0004×2460 =1.279N/mm
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=3.272+0.5×1.279 =3.911N/mm
N：连接处水平总力(N)； R1：中支座反力(N)； N=R1
=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
=3.911×7895×(19002+3×1900×5995+59952)/8/1900/5995 =24980.521N
(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0005×BL
=0.0005×2460×7895 =9710.85N
(4)校核处埋件受力分析： V：剪力(N)；
N：轴向拉力(N)，等于中支座反力R1；
e0：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)； V=1.2Gk
=1.2×9710.85 =11653.02N
N=R1
=24980.521N M=e0×V
=145×11653.02 =1689687.9N·mm
25.2 埋件计算
校核依据，同时满足以下两个条件：
a：AS≥V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1-1[JGJ102-2003] b：AS≥N/0.8abfy+M/0.4arabfyz C.0.1-2[JGJ102-2003] 其中：
AS：锚筋的总截面面积(mm2)； V：剪力设计值(N)；
ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85； av：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；
fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，但不大于300MPa； N：法向拉力设计值(N)； ab：锚板弯曲变形折减系数； M：弯矩设计值(N·mm)；
z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)； 另外：
d：锚筋直径(mm)； t：锚板厚度(mm)；
fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；
av=(4.0-0.08d)×(fc/fy)0.5 C.0.1-5[JGJ102-2003] =(4.0-0.08×12)×(11.9/270)0.5 =0.638
ab=0.6+0.25t/d C.0.1-6[JGJ102-2003] =0.6+0.25×8/12 =0.767 AS=nπd2/4
=4×3.14×122/4 =452.16mm2
V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz
=11653.02/1/0.638/270+24980.521/0.8/0.767/270+1689687.9/1.3/1/0.767/270/110 =275.488mm2≤AS=452.16mm2 N/0.8abfy＋M/0.4arabfyz
=24980.521/0.8/0.767/270+1689687.9/0.4/1/0.767/270/110 =336.219mm2≤AS=452.16mm2
所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。
25.3 锚板总面积校核
A：锚板总面积(mm2)；
fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取； 0.5fcA=0.5×11.9×60000 =357000N
N=24980.521N≤0.5fcA 埋板面积满足要求。
40
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
25.4 锚筋长度计算
计算依据：
la=1.1×α×(fy/ft)×d C.0.5[JGJ102-2003] 在上面的公式中：
la：受拉钢筋的锚固长度(mm)；
ft：混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，当混凝土强度高于C40时，按C40取值； fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取； d：锚筋公称直径(mm)；
α：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16，带肋筋取0.14； la=1.1×α×(fy/ft)×d
=1.1×0.16×(270/1.27)×12 =449.008mm
如果锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值，按规范C.0.5第3条规定，锚固长度可适当减小，以不小于15倍锚固钢筋直径为宜，实际选用的锚筋长度为180mm； 所以，可以满足要求！
27 幕墙焊缝计算
基本参数：
1：焊缝形式：三边围焊； 2：其它参数同埋件部分；
27.1 受力分析
焊缝实际受力情况同转接件计算部分： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=11653.02N N=24980.521N
M=1689687.9N·mm
27.2 焊缝特性参数计算
(1)焊缝有效厚度：
he：焊缝有效厚度(mm)； hf：焊角高度(mm)； he=0.7hf =0.7×8 =5.6mm (2)焊缝总面积：
A：焊缝总面积(mm2)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； he：焊缝有效厚度(mm)； A=he(Lv+2Lh-6hf)
=5.6×(100+2×50-6×6) =918.4mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算： I：截面惯性矩(mm4)； he：焊缝有效厚度(mm)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； W：截面抵抗距(mm3)；
I=he(2(Lh-2hf)He2+(Lv-2hf)3+6(Lh-2hf)×(Lv-He)2)/12 =971360.096mm4 W=2I/Lv
=2×971360.096/100 =19427.202mm3
26 幕墙转接件强度计算
基本参数：
1：转接件断面面积：A=750mm2；
2：转接件断面抵抗矩：W=15625mm3；
26.1 受力分析
转接件的受力情况根据前面埋件的计算结果，有： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=11653.02N N=24980.521N
M=1689687.9N·mm
26.2 转接件的强度计算
校核依据：
σ=N/A/2+M/γW/2≤f 上式中：
σ：转接件的抗弯强度(MPa)；
f：转接件抗弯强度设计值，为215MPa； N：转接件所受轴向拉力(N)； M：转接件所受弯矩(N·mm)； γ：塑性发展系数，取1.05； W：转接件断面抵抗矩(mm3)； σ=N/A/2+M/γW/2
=24980.521/750/2+1689687.9/1.05/15625/2 =68.149MPa≤f=215MPa 转接件强度可以满足要求。
27.3 焊缝校核计算
校核依据：
双转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 单转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 上式中：
σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
41
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； ((σf/βf)2+τf2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((24980.521/1.22/688.8+1689687.9/1.22/19427.202)2+(11653.02/688.8)2)0.5/2 =51.2125MPa
51.2125MPa≤ffw=160MPa， 焊缝强度可以满足要求。
28 显竖隐横玻璃幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数：
1：计算点标高：8m；
2：玻璃分格尺寸：宽×高=B×H=2460mm×1000mm； 3：幕墙类型：显竖隐横玻璃幕墙 4：年温温差：56℃；
28.1 抗震设计下结构硅酮密封胶的宽度计算
(1)水平荷载作用下结构胶粘结宽度：
Cs1：风荷载和地震作用下结构胶粘结宽度最小值(mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； qEAk：地震作用标准值(MPa)； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)；
f1：结构胶的短期强度允许值，取0.2MPa； Cs1=(1.4×wk+0.5×1.3×qEAk)×a/2f1
=(1.4×0.001122+0.5×1.3×0.000246)×1000/2/0.2 =4.327mm
(2)自重效应(永久荷载)作用下玻璃与铝框间胶缝宽度的计算： Cs2：自重效应下结构胶粘结宽度最小值(mm)；
qG1：玻璃与铝框间玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35； f2：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)； Cs2=qG1ab/2(a+b)f2
=0.000415×2460×1000/2/(2460+1000)/0.01 =14.753mm
(3)自重效应(永久荷载)作用下玻璃与玻璃间胶缝宽度的计算： Cs3：自重效应下结构胶粘结宽度最小值(mm)；
qG2：玻璃与玻璃间玻璃单位面积重力荷载设计值(MPa)，分项系数取1.35； f2：结构胶的长期强度允许值，取0.01MPa； a：矩形分格短边长度(mm)； b：矩形分格长边长度(mm)； Cs3=qG2ab/2(a+b)f2
=0.000207×2460×1000/2/(2460+1000)/0.01 =7.359mm
实际玻璃与铝框间胶缝宽度取15mm； 实际玻璃与玻璃间胶缝宽度取12mm；
28.2 玻璃与铝框间在温度作用下结构胶粘结厚度
us1：在年温差作用下玻璃与玻璃附框型材相对位移量(mm)； H：玻璃板块高度(mm)； Δt：年温差：56℃
a1：铝型材线膨胀系数，2.3×10-5； a2：玻璃线膨胀系数，1×10-5； us1=HΔt(a1-a2)
=1000×56×(2.3-1)×10-5 =0.728mm
ts1：温度作用下结构胶粘结厚度计算值(mm)；
δ1：温度作用下结构硅酮密封胶的变位承受能力：10% ts1=us1/(δ1(2+δ1))0.5
=0.728/(0.1×(2+0.1))0.5 =1.589mm
实际玻璃与铝框间胶缝厚度取8mm； 实际玻璃与玻璃间胶缝厚度取12mm；
28.3 结构胶设计总结
按5.6.1[JGJ102-2003]规定，硅酮结构胶还需要满足下面要求： 1：粘接宽度≥7mm；
2：12mm≥粘接厚度≥6mm；
3：粘接宽度大于厚度，但不宜大于厚度的2倍；
综合上面计算结果，本工程玻璃与铝框间结构胶设计满足规范要求。 玻璃与玻璃间结构胶设计满足规范要求。
28.4 立柱连接伸缩缝计算
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙--伸缩缝d，d值按下式计算：
d≥αΔｔL+d1+d2 上式中：
d：伸缩缝计算值(mm)；
α：立柱材料的线膨胀系数，取1.2×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； L：立柱跨度(mm)；
d1：施工误差，取3mm；
d2：考虑其它作用的预留量，取2mm； d=αΔｔL+d1+d2
=0.000012×56×7895+3+2 =10.305mm
实际伸缩空隙d取20mm，满足要求。.
28.5 玻璃镶嵌槽紧固螺钉抗拉强度计算
(1)每扣板边承受水平总拉力计算： N：每扣板边承受水平总拉力(N)； B：分格宽度(mm)； H：分格高度(mm)；
q：板块水平荷载设计值(MPa)； q=1.4wk+0.5×1.3×qEAk
42
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=1.4×0.001122+0.5×1.3×0.000246 =0.002MPa N=q×BH
=0.002×2460×1000 =4920N
(2)紧固螺钉抗拉强度计算：
ftb：螺栓连接的抗拉强度设计值，对普通碳钢（C级）取170MPa； de：螺栓有效直径：5.061833mm； Ntb：螺栓抗拉承载能力设计值(N)； Ntb=πde2ftb/4
=3.14×5.0618332×170/4 =3419.276N
Nnum：每扣板边紧固螺栓个数： Nnum=1.25×N/Ntb
=1.25×4920/3419.276 =1.799个
实际取5个，满足要求。.
别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；
在围护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，呼和浩特地区地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，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=0.16；
28.6 耐候胶胶缝计算
ws：胶缝宽度计算值(mm)；
α：板块材料的线膨胀系数，为1×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； H：板块的高度(mm)；
δ：耐候硅酮密封胶的变位承受能力：25% dc：施工偏差，取3mm；
dE：考虑其它作用的预留量，取2mm； ws=α△ｔH/δ+dc+dE
=0.00001×56×1000/0.25+3+2 =7.24mm
实际胶缝取16mm，满足要求。.
29 幕墙承受荷载计算 29.1 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：9m；
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，9m高度处的阵风系数为： βgz=1+2×2.5×0.14×(10/10)-0.15=1.7 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： A类场地：μzA=1.284×(z/10)0.24 B类场地：μzB=1.000×(z/10)0.30 C类场地：μzC=0.544×(z/10)0.44 D类场地：μzD=0.262×(z/10)0.60
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；
43
E-C轴位置石材幕墙计算
28.7 幕墙所在地区
呼和浩特地区；
28.8 地面粗糙度分类等级
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。
28.9 抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
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，9m高度处风压高度变化系数： μz=1.000×(10/10)0.30=1 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： 1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；
2 当从属面积大于或等于25m2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；
3 当从属面积大于1m2且小于25m2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] 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=1.25×7.28 =9.1m2
当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=0.959 则：
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 =1+[0.8-1]×0.959/1.4 =0.863
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=0.863+0.2 =1.063
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
44
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0.3KN/m2，按重现期50年，呼和浩特地区取0.00055MPa；
29.2 计算支撑结构时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.7×1×1.063×0.00055
=0.000994MPa 但本处wk值取给定值：0.0026Mpa(根据风洞试验取值)
29.3 计算面板材料时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.7×1×1.2×0.00055
=0.001122MPa 但本处wk值取给定值：0.0026MPa
29.4 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0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；
29.5 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；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16； 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。
29.6 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；
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
地震作用的组合系数ψE为0.5；
30 幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：9m； 2：力学模型：简支梁；
3：立柱跨度：L=7280mm； 4：立柱左分格宽：1250mm； 立柱右分格宽：1250mm； 5：立柱计算间距：B=1250mm； 6：板块配置：石材； 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：
30.1 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
=0.0026×1250 =3.25N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×3.25 =4.55N/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0.16；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；
A：幕墙构件的面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.16×0.0011 =0.00088MPa
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
=0.00088×1250 =1.1N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3×1.1 =1.43N/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
=4.55+0.5×1.43 =5.265N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=3.25N/mm
(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(N·mm)；
Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； L：立柱跨度(mm)； 采用Sw+0.5SE组合： Mw=qwL2/8 ME=qEL2/8 Mx=Mw+0.5ME =qL2/8
=5.265×72802/8 =34879572N·mm
30.2 确定材料的截面参数
(1)立柱抵抗矩预选值计算：
Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值(N·mm)； γ：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； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215MPa； Wnx=Mx/γfs
=34879572/1.05/215 =154505.302mm3 (2)立柱惯性矩预选值计算：
qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)；
45
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
L：计算跨度(mm)；
df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； df,lim=5qkL4/384EIxmin
L/250=7280/250=29.12mm
按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外围护 An：立柱净截面面积(mm2)；
Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； γx：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；
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； 对本例取：
df,lim=29.12mm
Ixmin=5qkL4/384Edf,lim
=5×3.25×72804/384/206000/29.12 =19814771.44mm4
30.3 选用立柱型材的截面特性
按上一项计算结果选用型材号：200x120X8 型材的抗弯强度设计值：fs=215MPa 型材的抗剪强度设计值：τs=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=26010970mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=11552090mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=260110mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=260110mm3 型材净截面面积：An=4864mm2 型材线密度：γg=0.381824N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=16mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=159872mm3 塑性发展系数：γ=1.05
30.4 立柱的抗弯强度计算
(1)立柱轴向拉力设计值：
Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；
qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL
=0.0011×1250×7280 =10010N
N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk
=1.2×10010 =12012N (2)抗弯强度校核：
按简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足：
N/An+Mx/γWnx≤fs ……6.3.7[JGJ102-2003] 上式中：
N：立柱轴力设计值(N)；
Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)；
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； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa； 则：
N/An+Mx/γWnx=12012/4864+34879572/1.05/260110 =130.18MPa≤215MPa 立柱抗弯强度满足要求。
30.5 立柱的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为：Ix=26010970mm4 预选值为：Ixmin=19814771.44mm4 实际挠度计算值为： df=5qkL4/384EIx
=5×3.25×72804/384/206000/26010970 =22.183mm 而df,lim=29.12mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
30.6 立柱的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (立柱的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=wkBL/2
=0.0026×1250×7280/2 =11830N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Vwk
=1.4×11830 =16562N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEAkBL/2
=0.00088×1250×7280/2 =4004N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk =1.3×4004 =5205.2N
(5)V：立柱所受剪力设计值组合： 采用Vw+0.5VE组合： V=Vw+0.5VE
=16562+0.5×5205.2 =19164.6N (6)立柱剪应力校核：
τmax：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)；
46
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)；
t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τmax=VSx/Ixt
=19164.6×159872/26010970/16 =7.362MPa
7.362MPa≤125MPa 立柱抗剪强度满足要求!
31 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：横梁跨度：B=1250mm； 3：横梁上分格高：500mm； 横梁下分格高：500mm； 4：横梁计算高度：H=250mm： 非背栓结构取平均分格高；
背栓结构取最大分格高度的一半； 5：力学模型：两点集中荷载简支梁；
6：集中力作用点到横梁端部的距离：a=150mm； 7：板块配置：石材； 8：横梁材质：Q235；
本处幕墙横梁按两点集中荷载简支梁模型进行设计计算，受力模型如下：
31.1 横梁型材选材计算
(1)横梁在风荷载作用下的集中力计算(按两点集中荷载简支梁)： Pwk：风荷载作用下集中荷载标准值(N)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：横梁跨度(mm)；
H：横梁计算高度(mm)； Pwk=wkBH/2
=0.0026×1250×250/2
=406.25N
Pw：风荷载作用下集中荷载设计值(N)； Pw=1.4Pwk
=1.4×406.25 =568.75N
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(按两点集中荷载简支梁)： 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0.16；
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] =5.0×0.16×0.001 =0.0008MPa
PEk：横梁在水平地震作用下集中力标准值(N)； B：横梁跨度(mm)；
H：横梁计算高度(mm)； PEk=qEAkBH/2
=0.0008×1250×250/2 =125N
PE：横梁在水平地震作用下集中力设计值(N)； PE=1.3PEk =1.3×125 =162.5N
(3)幕墙横梁受水平荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] P=Pw+0.5PE
=568.75+0.5×162.5 =650N
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] Pk=Pwk
=406.25N
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)； P：集中荷载的设计值组合(N)；
a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； My=Pa
=650×150 =97500N·mm
(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁)： PGk：横梁自重荷载作用下集中力标准值(N)； B：横梁跨度(mm)；
H1：横梁自重荷载作用高度(mm)： 非背栓结构取横梁上分格高； 背栓结构取最大分格高度的一半； PGk=0.001×BH1/2
=0.001×1250×250/2 =156.25N
PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； PG=1.2PGk
47
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=1.2×156.25 =187.5N
Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； Mx=PG×a
=187.5×150 =28125N·mm
31.2 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； 此处取：γx=γy=1.05
fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γxfs
=28125/1.05/215 =124.585mm3 Wny=My/γyfs
=97500/1.05/215 =431.894mm3 (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：横梁的跨度(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/250=1250/250=5mm B/500=1250/500=2.5mm 对本例取： df1,lim=5mm df2,lim=2.5mm
Pk：风荷载作用下的水平集中荷载标准值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)；
df,lim=Pka(3B2-4a2)/24EIymin ……(受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=Pka(3B2-4a2)/24Edf1,lim
=406.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/5
=11333.34mm4
PGk：重力作用下的集中荷载标准值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； B：横梁的跨度(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)；
df,lim=PGka(3B2-4a2)/24EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=PGka(3B2-4a2)/24Edf2,lim
=156.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/2.5 =8717.954mm4
31.3 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：角钢L5×5
型材抗弯强度设计值：215MPa 型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=112100mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=112100mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=7900mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=3130mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny1=7900mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny2=3130mm3 型材净截面面积：An=480.3mm2 型材线密度：γg=0.037704N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=5mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=5mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=5mm
型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=3179mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=3179mm3 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； 此处取：γx=γy=1.05
31.4 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≤fs ……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)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)； 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，取1.05；
fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合，则：
Mx/γxWnx+My/γyWny=28125/1.05/3130+97500/1.05/3130 =38.225MPa≤215MPa 横梁抗弯强度满足要求。
48
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
31.5 横梁的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为： Ix=112100mm4 Iy=112100mm4 预选值为：
Ixmin=8717.954mm4 Iymin=11333.34mm4 横梁的实际挠度计算值为： df1=Pka(3B2-4a2)/24EIy
=406.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/112100 =0.506mm
df2=PGka(3B2-4a2)/24EIx
=156.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/112100 =0.194mm 而df1,lim=5mm df2,lim=2.5mm
所以，横梁挠度满足规范要求。
31.6 横梁的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=Pwk =406.25N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Pwk =568.75N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=PEk =125N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3PEk =162.5N
(5)Vx：水平总剪力(N)；
Vx：横梁受水平总剪力(N)： 采用Vw+0.5VE组合： Vx=Vw+0.5VE
=568.75+0.5×162.5 =650N
(6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=PG
=187.5N
(7)横梁剪应力校核：
τx：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)；
Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；
τx=VxSy/Iyty ……6.2.5[JGJ102-2003] =650×3179/112100/5 =3.687MPa
3.687MPa≤125MPa
τy：横梁垂直方向剪应力(MPa)； Vy：横梁垂直总剪力(N)；
Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τy=VySx/Ixtx ……6.2.5[JGJ102-2003] =187.5×3179/112100/5 =1.063MPa
1.063MPa≤125MPa 横梁抗剪强度能满足!
32 背栓连接石材的选用与校核
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：板块净尺寸(短边×长边)：a×b=500mm×1250mm； 3：背栓孔到长边端面的垂直距离：a1=150mm； 背栓孔到短边端面的垂直距离：b1=150mm； 4：石材配置：δ30mm，四个背栓；
5：规范说明：现行《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001中并没有给出背栓相关的计算方法，计算中一些公式参考自北京市地方标准《建筑装饰工程石材应用技术规范》DB 11/T512-2007。 模型简图为：
32.1 石材板块荷载计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
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0.16； Gk：石材板块的重力荷载标准值(N)； Gk=abtγg
a：短边边长：500mm；
49
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
b：长边边长：1250mm； t：石材厚度：30mm；
γg：石材密度：0.00003N/mm3； Gk=abtγg
=500×1250×30×0.00003 =562.5N
A：幕墙平面面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.16×562.5/(500×1250) =0.00072MPa
(2)石材板块荷载集度设计值组合：
采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3qEAk
=1.4×0.0026+0.5×1.3×0.00072 =0.004108MPa
32.2 石材的抗弯设计
(1)计算边长的计算：
b0：支撑点间板块长边边长(mm)； a0：支撑点间板块短边边长(mm)； a：板块短边边长(mm)； b：板块长边边长(mm)；
a1：背栓孔到长边端面的垂直距离(mm)； b1：背栓孔到短边端面的垂直距离(mm)； a-2a1=200mm≤b-2b1=950mm 所以：
a0=200mm b0=950mm (2)抗弯校核计算：
校核依据：σ≤fsc=3.72MPa
σ：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)； fsc：石材的抗弯强度设计值(MPa)；
m：石材最大弯矩系数，按支撑点间板块短边边长与长边边长的比0.2105，查表得：0.1303； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； b0：支撑点间板块长边边长(mm)； t：石材厚度：30mm； 应力设计值为： σ=6×m×q×b02/t2
=6×0.1303×0.004108×9502/302 =3.221MPa
3.221MPa≤fsc=3.72MPa 石材抗弯强度能满足要求。
32.3 石材的剪应力校核
校核依据：τ≤τsc=1.86MPa
τ：背栓在石材中产生的剪应力设计值(MPa)； τsc：石材的抗剪强度设计值(MPa)；
q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a：短边边长：500mm； b：长边边长：1250mm；
h：背栓锚入深度：15； α：背栓角度：25°；
D：背栓孔直径：13.5mm；
τ=qab×1.25/4(π×h/cosα×(D+h×tanα))
=0.004108×500×1250×1.25/4/(3.14×15/cos25°×(13.5+15×tan25°))) =0.754MPa
0.754MPa≤τsc=1.86MPa 石材抗剪强度能满足。
32.4 背栓自身强度计算
(1)背栓抗拉强度计算： 校核依据：
N=1.25qLxLy/n 4.5.12-1[DB 11/T512-2007] N≤Nt/K 4.5.12-2[DB 11/T512-2007] 上面两个公式中：
N：水平荷载作用下单个背栓所受的拉力设计值(N)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； Lx，Ly：板材面板在X，Y向的边长(mm)； n：单块板块板材背栓个数；
Nt：背栓受拉承载力标准值(N)，查厂家资料取6000； K：背栓承载力系数，取2.15； N=1.25qLxLy/n
=1.25×0.004108×500×1250/4 =802.344N
802.344N≤6000/K=2790.698N 背栓抗拉强度能满足。 (2)抗剪强度计算： 校核依据：
V=1.5G/n 4.5.13-1[DB 11/T512-2007] V≤Vt/K 4.5.13-2[DB 11/T512-2007] 上面两个公式中：
V：每个锚栓自身剪应力(MPa)； G：板块自重设计值； n：单块板块背栓个数；
Vt：背栓抗剪承载力标准值(N)，查厂家资料取4000； K：背栓承载力系数，取2.15； 其中：
G=1.35abtγg
a：短边边长：500mm； b：长边边长：1250mm； t：石材厚度：30mm；
γg：石材密度：0.00003N/mm3； G=1.35abtγg
=1.35×500×1250×30×0.00003 =759.375N V=1.5G/n
=1.5×759.375/4 =284.766N
284.766N≤4000/K=1860.465N 背栓抗剪强度能满足。
50
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
32.5 背栓锚固处板材抗拉承载力计算
校核依据：
Nmax=βZP×fcu0.5×Hey1.5 4.5.14-1[DB 11/T512-2007]
Nt≤Nmax/K 4.5.14-3[DB 11/T512-2007] 上面两个公式中：
Nmax：背栓锚固处板材受拉承载力最大值(N)；
βZP：破坏系数，板材取12.5，有效孔深小于15mm时乘以0.8浅孔折减。 fcu：石材基材抗压强度，取110(MPa)；
Hey：背栓的有效锚固深度(mm)，可按下面公式取，其中H为背栓锚固深度，查看厂家手册得到： Hey=H-1 4.5.14-2[DB 11/T512-2007] =15-1 =14mm
Nt：背栓锚固处板材受拉承载力设计值，取水平荷载作用下单个背栓所受的拉力设计值； K：背栓承载力系数，取1.8； Nmax=βZP×fcu0.5×Hey1.5 =10×1100.5×141.5 =5493.997N
802.344N≤5493.997/K=3052.221N
背栓锚固处板材抗拉承载力能满足要求。
33 连接件计算
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：立柱计算间距：B1=1250mm；
3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=1250mm×250mm； 对于背栓结构，H取最大分格的一半； 对于非背栓结构，H取平均分格高度； 4：幕墙立柱跨度：L=7280mm； 5：板块配置：石材；
6：龙骨材质：立柱为：Q235；横梁为：Q235； 7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm； 8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm； 9：立柱受力模型：单跨简支；
10：连接形式：立柱与主体螺栓连接； 立柱与横梁焊接连接；
本处幕墙横梁按两点集中荷载模型进行设计计算：
33.1 横梁与立柱间焊接强度计算
(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按两点集中荷载)： Vw=1.4wkBH/2
=1.4×0.0026×1250×250/2 =568.75N
(2)地震作用下横梁剪力标准值(按两点集中荷载)： VEk=βEαmaxGk/A×BH/2
=5.0×0.16×0.001×1250×250/2 =125N
(3)地震作用下横梁剪力设计值： VE=1.3VEk =1.3×125 =162.5N
(4)连接部位水平总剪力N1： 采用Sw+0.5SE组合： N1=Vw+0.5VE
=568.75+0.5×162.5 =650N
(5)自重荷载计算：
PGk：横梁自重荷载作用下集中力标准值(N)； B：横梁跨度(mm)；
Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)；
对于背栓结构，取最大分格的一半； 对于非背栓结构，取上分格高度； PGk=0.001×BHg/2
=0.001×1250×250/2 =156.25N
PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； PG=1.2PGk =1.2×156.25 =187.5N
N2：自重荷载(N)： N2=PG =187.5N
(6)连接处组合荷载V： 采用SG+Sw+0.5SE V=(N12+N22)0.5 =(6502+187.52)0.5 =676.503N
(7)连接焊缝的强度计算：
V：连接处的组合总剪力(N)； Lw：角焊缝的总有效长度(mm)； hf：角焊缝的高度(mm)；
ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； f：焊缝最大应力值(MPa)； f=V/0.707/Lw/hf
=676.503/0.707/100/4 =2.392MPa
2.392MPa≤ffw=160MPa 焊缝强度可以满足要求!
33.2 立柱与主结构连接
(1)连接处风荷载设计值计算：
Nwk：连接处风荷载标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nwk=wkB1L
=0.0026×1250×7280 =23660N
51
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Nw：连接处风荷载设计值(N)： Nw=1.4Nwk
=1.4×23660 =33124N
(2)连接处地震作用设计值：
NEk：连接处地震作用标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NEk=βEαmaxGk/A×B1L
=5×0.16×0.0011×1250×7280 =8008N
NE：连接处地震作用设计值(N)： NE=1.3NEk =1.3×8008 =10410.4N
(3)连接处水平剪切总力：
N1：连接处水平总力(N)； 采用Sw+0.5SE组合： N1=Nw+0.5NE
=33124+0.5×10410.4 =38329.2N (4)连接处重力总力：
NGk：连接处自重总值标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NGk=0.0011×B1L
=0.0011×1250×7280 =10010N
NG：连接处自重总值设计值(N)： NG=1.2NGk =1.2×10010 =12012N (5)连接处总剪力：
N：连接处总剪力(N)； N=(N12+NG2)0.5
=(38329.22+120122)0.5 =40167.346N (6)螺栓承载力计算：
Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取2； d：螺栓杆直径：12mm；
fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa； Nv3b=nv3πd2fv3b/4
=2×3.14×122×175/4 =39564N
Nnum3：螺栓个数： Nnum3=N/Nv3b
=40167.346/39564
=1.015个 实际取2个 (7)立柱型材壁承压能力计算：
Nc4：立柱型材壁承压能力(N)； nv3：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：12mm； t2：连接部位立柱壁厚：8mm；
fc4：型材的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc4=nv3×Nnum3dt2fc4 =2×2×12×8×305 =117120N
117120N≥40167.346N 强度可以满足要求!
(8)钢角码型材壁承压能力计算：
Nc5：钢角码型材壁承压能力(N)； nv4：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数；
d：连接螺栓公称直径12mm； t4：幕墙钢角码壁厚：6mm；
fc5：钢角码的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc5=nv4×Nnum3dt4fc5 =2×2×12×6×305 =87840N
87840N≥40167.346N 强度可以满足要求!
34 幕墙埋件计算(土建预埋)
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：立柱跨度：L=7280mm；
3：立柱计算间距：B=1250mm； 4：立柱力学模型：单跨简支； 5：埋件位置：侧埋； 6：板块配置：石材；
7：混凝土强度等级：C25；
34.1 荷载标准值计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEk=βEαmaxGk/A
=5.0×0.16×0.0011 =0.00088MPa
(2)幕墙受水平荷载设计值组合：
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3qEk
=1.4×0.0026+0.5×1.3×0.00088 =0.004212MPa
(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0011×BL
=0.0011×1250×7280 =10010N
52
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
(4)校核处埋件受力分析： V：剪力(N)；
N：轴向拉力(N)；
e0：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)； V=1.2Gk
=1.2×10010 =12012N N=qBL
=0.004212×1250×7280 =38329.2N M=e0V
=145×12012 =1741740N·mm
34.2 埋件计算
校核依据，同时满足以下两个条件：
a：AS≥V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1-1[JGJ102-2003] b：AS≥N/0.8abfy+M/0.4arabfyz C.0.1-2[JGJ102-2003] 其中：
AS：锚筋的总截面面积(mm2)； V：剪力设计值(N)；
ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85； av：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；
fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，但不大于300MPa； N：法向拉力设计值(N)； ab：锚板弯曲变形折减系数； M：弯矩设计值(N·mm)；
z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)； 另外：
d：锚筋直径(mm)； t：锚板厚度(mm)；
fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取； av=(4.0-0.08d)×(fc/fy)0.5 C.0.1-5[JGJ102-2003] =(4.0-0.08×12)×(11.9/270)0.5 =0.638
ab=0.6+0.25t/d C.0.1-6[JGJ102-2003] =0.6+0.25×8/12 =0.767 AS=nπd2/4
=4×3.14×122/4 =452.16mm2
V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz
=12012/1/0.638/270+38329.2/0.8/0.767/270+1741740/1.3/1/0.767/270/110 =359.903mm2≤AS=452.16mm2 N/0.8abfy＋M/0.4arabfyz
=38329.2/0.8/0.767/270+1741740/0.4/1/0.767/270/110 =422.505mm2≤AS=452.16mm2
所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。
34.3 锚板总面积校核
A：锚板总面积(mm2)；
fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取； 0.5fcA=0.5×11.9×60000 =357000N N=38329.2N≤0.5fcA 埋板面积满足要求。
34.4 锚筋长度计算：
计算依据：
la=1.1×α×(fy/ft)×d C.0.5[JGJ102-2003] 在上面的公式中：
la：受拉钢筋的锚固长度(mm)；
ft：混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，当混凝土强度高于C40时，按C40取值； fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取； d：锚筋公称直径(mm)；
α：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16，带肋筋取0.14； la=1.1×α×(fy/ft)×d
=1.1×0.16×(270/1.27)×12 =449.008mm
如果锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值，按规范C.0.5第3条规定，锚固长度可适当减小，以不小于15倍锚固钢筋直径为宜，实际选用的锚筋长度为180mm； 所以，可以满足规范要求！
35 幕墙转接件强度计算
基本参数：
1：转接件断面面积：A=750mm2；
2：转接件断面抵抗矩：W=15625mm3；
35.1 受力分析
转接件的受力情况根据前面埋件的计算结果，有： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=12012N N=38329.2N
M=1741740N·mm
35.2 转接件的强度计算
校核依据：
σ=N/A/2+M/γW/2≤f 上式中：
σ：转接件的抗弯强度(MPa)；
f：转接件抗弯强度设计值，为215MPa； N：转接件所受轴向拉力(N)； M：转接件所受弯矩(N·mm)；
53
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
γ：塑性发展系数，取1.05； W：转接件断面抵抗矩(mm3)； σ=N/A/2+M/γW/2
=38329.2/750/2+1741740/1.05/15625/2 =78.6345MPa≤f=215MPa 转接件强度可以满足要求。
36 幕墙焊缝计算
基本参数：
1：焊缝形式：三边围焊； 2：其它参数同埋件部分；
36.1 受力分析
焊缝实际受力情况同转接件计算部分： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=12012N N=38329.2N
M=1741740N·mm
36.2 焊缝特性参数计算
(1)焊缝有效厚度：
he：焊缝有效厚度(mm)； hf：焊角高度(mm)； he=0.7hf =0.7×8 =5.6mm (2)焊缝总面积：
A：焊缝总面积(mm2)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； he：焊缝有效厚度(mm)； A=he(Lv+2Lh-6hf)
=5.6×(100+2×50-6×6) =918.4mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算： I：截面惯性矩(mm4)； he：焊缝有效厚度(mm)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； W：截面抵抗距(mm3)；
I=he(2(Lh-2hf)He2+(Lv-2hf)3+6(Lh-2hf)×(Lv-He)2)/12 =971360.096mm4 W=2I/Lv
=2×971360.096/100 =19427.202mm3
36.3 焊缝校核计算
校核依据：
双转接件时：((σf/βf)2+τ2f2)0.5/2≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 单转接件时：((σf/βf)+τf2)0.5≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 上式中：
σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； ((σf/βf)2+τf2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((38329.2/1.22/688.8+1741740/1.22/19427.202)2+(12012/688.8)2)0.5/2 =60.1845MPa
60.1845MPa≤ffw=160MPa， 焊缝强度可以满足要求。
37 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：板块分格尺寸：1250mm×500mm； 3：幕墙类型：石材幕墙； 4：年温温差：56℃；
37.1 立柱连接伸缩缝计算
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙--伸缩缝(d)，d值按下式计算：
d≥αΔｔL+d1+d2 上式中：
d：伸缩缝计算值(mm)；
α：立柱材料的线膨胀系数，取1.2×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； L：立柱跨度(mm)；
d1：施工误差，取3mm；
d2：考虑其它作用的预留量，取2mm； d=αΔｔL+d1+d2
=0.000012×56×7280+3+2 =9.892mm
实际伸缩空隙d取20mm，满足设计要求。
37.2 耐候胶胶缝计算
ws：胶缝宽度计算值(mm)；
α：板块材料的线膨胀系数，为0.8×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； b：板块的长边长度(mm)；
δ：耐候硅酮密封胶的变位承受能力：25% dc：施工偏差，取3mm；
54
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
dE：考虑其它作用的预留量，取2mm；
ws=α△ｔb/δ+dc+dE ……附4.1[JGJ102-2003] =0.000008×56×1250/0.25+3+2 =7.24mm
实际胶缝取8mm，满足设计要求。
wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：9m；
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，9m高度处的阵风系数为： βgz=1+2×2.5×0.14×(10/10)-0.15=1.7 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： A类场地：μzA=1.284×(z/10)0.24 B类场地：μzB=1.000×(z/10)0.30 C类场地：μzC=0.544×(z/10)0.44 D类场地：μzD=0.262×(z/10)0.60
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，9m高度处风压高度变化系数： μz=1.000×(10/10)0.30=1 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： 1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0；
2 当从属面积大于或等于25m2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；
3 当从属面积大于1m2且小于25m2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] 其中：
μs1(25)=0.8μs1(1) =0.8×1 =0.8
55
F-G位置石材幕墙计算
37.3 幕墙所在地区
呼和浩特地区；
37.4 地面粗糙度分类等级
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。
37.5 抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；
在围护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，呼和浩特地区地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，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=0.16；
38 幕墙承受荷载计算 38.1 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：
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
计算支撑结构时的构件从属面积： A=1.25×8.645 =10.80625m2
当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=1.034 则：
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 =1+[0.8-1]×1.034/1.4 =0.852
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=0.852+0.2 =1.052
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0.3KN/m2，按重现期50年，呼和浩特地区取0.00055MPa；
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；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16； 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。
38.6 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；
38.2 计算支撑结构时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.7×1×1.052×0.00055
=0.000984MPa 但本处wk值取给定值：0.0018Mpa(根据风洞试验取值)
39 幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：9m； 2：力学模型：双跨梁；
3：立柱跨度：L=8645mm； 其中短跨长L1=1965mm； 长跨长L2=6680mm； 4：立柱左分格宽：1250mm； 立柱右分格宽：1250mm； 5：立柱计算间距：B=1250mm； 6：板块配置：石材； 7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；
本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，采用座底式连接，模型如下：
38.3 计算面板材料时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.7×1×1.2×0.00055
=0.001122MPa 但本处wk值取给定值：0.0018MPa
38.4 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0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；
38.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值
PEk=βEα
maxGk
……5.3.5[JGJ102-2003]
56
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
各支点的自由度如下：
TABLE: Joint Restraint Assignments Joint U1 U2 U3 R1 R2 R3 Text Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No Yes/No 1 Yes No Yes No No No 2 Yes No No No No No 3 Yes No
No No
No No
39.1 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
=0.0018×1250 =2.25N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×2.25 =3.15N/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0.16；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙平面面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxG/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.16×0.0011 =0.00088MPa
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
=0.00088×1250 =1.1N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
=1.3×1.1 =1.43N/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
=3.15+0.5×1.43 =3.865N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=2.25N/mm
(4)求支座反力R1及最大弯矩：
由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。
M1：中支座弯矩(N·mm)； R1：中支座反力(N)； M1=-q(L13+L23)/8L
=-3.865×(19653+66803)/8/8645 =-17082055.953N·mm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2
=3.865×1965/2-(-17082055.953/1965)+3.865×6680/2-(-17082055.953/6680) =27956.815N
39.2 确定材料的截面参数
(1)截面的型材惯性矩要求： k2=0
k1=4M1/(qL22)
=4×17082055.953/(3.865×66802) =0.396
查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明： x0=A/4+2R1/3cos(θ+240) 其中：
A=2+k1-k22=2.396
R=((A/4)-k1/2)3/2=0.064
θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=26.712 x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)
=2.396/4+2×0.0641/3cos(26.712+240) =0.553
λ=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1667
代入df,lim=λqkL24/24EIxmin 上式中：
df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)； L2：长跨长度(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L2/250=6680/250=26.72
按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，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；
57
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm； 对本例取：
df,lim=26.72mm 代入上式：
Ixmin=λqkL24/24Edf,lim
=0.1667×2.25×66804/24/206000/26.72 =5653391.375mm4 (2)截面的型材抵抗矩要求：
Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值即M1(N·mm)； γ：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； fs ：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； Wnx=Mx/γfs
=17082055.953/1.05/215 =75668.022mm3
39.3 选用立柱型材的截面特性
按上一项计算结果选用型材号：180X100X6 型材的抗弯强度设计值：215MPa 型材的抗剪强度设计值：τs=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=13828030mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=5459390mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=153645mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=153645mm3 型材净截面面积：An=3216mm2 型材线密度：γg=0.252456N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=12mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=94536mm3 塑性发展系数：γ=1.05
39.4 立柱的抗弯强度计算
(1)立柱轴向拉力设计值：
Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；
qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL
=0.0011×1250×8645 =11886.875N
N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk
=1.2×11886.875 =14264.25N (2)抗弯强度校核：
58
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
可知其型材利用率为0.515＜1，满足强度要求
39.5 立柱的挠度计算
根据上图表截图可知挠度为11.26mm， 而df,lim=26.72mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
39.6 立柱的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (立柱的抗剪强度设计值) 有上表可知，V=15456. N 取V=15456N 立柱剪应力：
τmax：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)；
Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)；
59
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)；
t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τmax=VSx/Ixt
=15466.294×94536/13828030/12 =8.811Mpa6MPa 立柱抗剪强度满足要求!
40 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：横梁跨度：B=1250mm； 3：横梁上分格高：500mm； 横梁下分格高：500mm； 4：横梁计算高度：H=250mm： 非背栓结构取平均分格高；
背栓结构取最大分格高度的一半； 5：力学模型：两点集中荷载简支梁；
6：集中力作用点到横梁端部的距离：a=150mm； 7：板块配置：石材； 8：横梁材质：Q235；
本处幕墙横梁按两点集中荷载简支梁模型进行设计计算，受力模型如下：
40.1 横梁型材选材计算
(1)横梁在风荷载作用下的集中力计算(按两点集中荷载简支梁)： Pwk：风荷载作用下集中荷载标准值(N)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：横梁跨度(mm)；
H：横梁计算高度(mm)； Pwk=wkBH/2
=0.0018×1250×250/2 =281.25N
Pw：风荷载作用下集中荷载设计值(N)；
Pw=1.4Pwk
=1.4×281.25 =393.75N
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(按两点集中荷载简支梁)： 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0.16；
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] =5.0×0.16×0.001 =0.0008MPa
PEk：横梁在水平地震作用下集中力标准值(N)； B：横梁跨度(mm)；
H：横梁计算高度(mm)； PEk=qEAkBH/2
=0.0008×1250×250/2 =125N
PE：横梁在水平地震作用下集中力设计值(N)； PE=1.3PEk =1.3×125 =162.5N
(3)幕墙横梁受水平荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] P=Pw+0.5PE
=393.75+0.5×162.5 =475N
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] Pk=Pwk
=281.25N
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)； P：集中荷载的设计值组合(N)；
a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； My=Pa
=475×150 =71250N·mm
(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁)： PGk：横梁自重荷载作用下集中力标准值(N)； B：横梁跨度(mm)；
H1：横梁自重荷载作用高度(mm)： 非背栓结构取横梁上分格高； 背栓结构取最大分格高度的一半； PGk=0.001×BH1/2
=0.001×1250×250/2 =156.25N
PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； PG=1.2PGk =1.2×156.25 =187.5N
60
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； Mx=PG×a
=187.5×150 =28125N·mm
40.2 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； 此处取：γx=γy=1.05
fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γxfs
=28125/1.05/215 =124.585mm3 Wny=My/γyfs
=71250/1.05/215 =315.615mm3 (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：横梁的跨度(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/250=1250/250=5mm B/500=1250/500=2.5mm 对本例取： df1,lim=5mm df2,lim=2.5mm
Pk：风荷载作用下的水平集中荷载标准值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)；
df,lim=Pka(3B2-4a2)/24EIymin ……(受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=Pka(3B2-4a2)/24Edf1,lim
=281.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/5 =7846.158mm4
PGk：重力作用下的集中荷载标准值(N)；
a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； B：横梁的跨度(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)；
df,lim=PGka(3B2-4a2)/24EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=PGka(3B2-4a2)/24Edf2,lim
=156.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/2.5 =8717.954mm4
40.3 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：角钢L5×5
型材抗弯强度设计值：215MPa 型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=112100mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=112100mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=7900mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=3130mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny1=7900mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny2=3130mm3 型材净截面面积：An=480.3mm2 型材线密度：γg=0.037704N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=5mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=5mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=5mm
型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=3179mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=3179mm3 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； 此处取：γx=γy=1.05
40.4 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≤fs ……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)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)； 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，取1.05；
fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合，则：
Mx/γxWnx+My/γyWny=28125/1.05/3130+71250/1.05/3130 =30.237MPa≤215MPa 横梁抗弯强度满足要求。
61
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
40.5 横梁的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为： Ix=112100mm4 Iy=112100mm4 预选值为：
Ixmin=8717.954mm4 Iymin=7846.158mm4 横梁的实际挠度计算值为： df1=Pka(3B2-4a2)/24EIy
=281.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/112100 =0.35mm
df2=PGka(3B2-4a2)/24EIx
=156.25×150×(3×12502-4×1502)/24/206000/112100 =0.194mm 而df1,lim=5mm df2,lim=2.5mm
所以，横梁挠度满足规范要求。
40.6 横梁的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τs=125MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=Pwk =281.25N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Pwk =393.75N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=PEk =125N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3PEk =162.5N
(5)Vx：水平总剪力(N)；
Vx：横梁受水平总剪力(N)： 采用Vw+0.5VE组合： Vx=Vw+0.5VE
=393.75+0.5×162.5 =475N
(6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=PG
=187.5N
(7)横梁剪应力校核：
τx：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)；
Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；
τx=VxSy/Iyty ……6.2.5[JGJ102-2003] =475×3179/112100/5 =2.694MPa
2.694MPa≤125MPa
τy：横梁垂直方向剪应力(MPa)； Vy：横梁垂直总剪力(N)；
Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τy=VySx/Ixtx ……6.2.5[JGJ102-2003] =187.5×3179/112100/5 =1.063MPa
1.063MPa≤125MPa 横梁抗剪强度能满足!
41 背栓连接石材的选用与校核
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：板块净尺寸(短边×长边)：a×b=500mm×1250mm； 3：背栓孔到长边端面的垂直距离：a1=150mm； 背栓孔到短边端面的垂直距离：b1=150mm； 4：石材配置：δ30mm，四个背栓；
5：规范说明：现行《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001中并没有给出背栓相关的计算方法，计算中一些公式参考自北京市地方标准《建筑装饰工程石材应用技术规范》DB 11/T512-2007。 模型简图为：
41.1 石材板块荷载计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
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0.16； Gk：石材板块的重力荷载标准值(N)； Gk=abtγg
a：短边边长：500mm；
62
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
b：长边边长：1250mm； t：石材厚度：30mm；
γg：石材密度：0.00003N/mm3； Gk=abtγg
=500×1250×30×0.00003 =562.5N
A：幕墙平面面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.16×562.5/(500×1250) =0.00072MPa
(2)石材板块荷载集度设计值组合：
采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3qEAk
=1.4×0.0018+0.5×1.3×0.00072 =0.002988MPa
41.2 石材的抗弯设计
(1)计算边长的计算：
b0：支撑点间板块长边边长(mm)； a0：支撑点间板块短边边长(mm)； a：板块短边边长(mm)； b：板块长边边长(mm)；
a1：背栓孔到长边端面的垂直距离(mm)； b1：背栓孔到短边端面的垂直距离(mm)； a-2a1=200mm≤b-2b1=950mm 所以：
a0=200mm b0=950mm (2)抗弯校核计算：
校核依据：σ≤fsc=3.72MPa
σ：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)； fsc：石材的抗弯强度设计值(MPa)；
m：石材最大弯矩系数，按支撑点间板块短边边长与长边边长的比0.2105，查表得：0.1303； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； b0：支撑点间板块长边边长(mm)； t：石材厚度：30mm； 应力设计值为： σ=6×m×q×b02/t2
=6×0.1303×0.002988×9502/302 =2.343MPa
2.343MPa≤fsc=3.72MPa 石材抗弯强度能满足要求。
41.3 石材的剪应力校核
校核依据：τ≤τsc=1.86MPa
τ：背栓在石材中产生的剪应力设计值(MPa)； τsc：石材的抗剪强度设计值(MPa)；
q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a：短边边长：500mm； b：长边边长：1250mm；
h：背栓锚入深度：15； α：背栓角度：25°；
D：背栓孔直径：13.5mm；
τ=qab×1.25/4(π×h/cosα×(D+h×tanα))
=0.002988×500×1250×1.25/4/(3.14×15/cos25°×(13.5+15×tan25°))) =0.548MPa
0.548MPa≤τsc=1.86MPa 石材抗剪强度能满足。
41.4 背栓自身强度计算
(1)背栓抗拉强度计算： 校核依据：
N=1.25qLxLy/n 4.5.12-1[DB 11/T512-2007] N≤Nt/K 4.5.12-2[DB 11/T512-2007] 上面两个公式中：
N：水平荷载作用下单个背栓所受的拉力设计值(N)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； Lx，Ly：板材面板在X，Y向的边长(mm)； n：单块板块板材背栓个数；
Nt：背栓受拉承载力标准值(N)，查厂家资料取6000； K：背栓承载力系数，取2.15； N=1.25qLxLy/n
=1.25×0.002988×500×1250/4 =583.594N
583.594N≤6000/K=2790.698N 背栓抗拉强度能满足。 (2)抗剪强度计算： 校核依据：
V=1.5G/n 4.5.13-1[DB 11/T512-2007] V≤Vt/K 4.5.13-2[DB 11/T512-2007] 上面两个公式中：
V：每个锚栓自身剪应力(MPa)； G：板块自重设计值； n：单块板块背栓个数；
Vt：背栓抗剪承载力标准值(N)，查厂家资料取4000； K：背栓承载力系数，取2.15； 其中：
G=1.35abtγg
a：短边边长：500mm； b：长边边长：1250mm； t：石材厚度：30mm；
γg：石材密度：0.00003N/mm3； G=1.35abtγg
=1.35×500×1250×30×0.00003 =759.375N V=1.5G/n
=1.5×759.375/4 =284.766N
284.766N≤4000/K=1860.465N 背栓抗剪强度能满足。
63
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
41.5 背栓锚固处板材抗拉承载力计算
校核依据：
Nmax=βZP×fcu0.5×Hey1.5 4.5.14-1[DB 11/T512-2007]
Nt≤Nmax/K 4.5.14-3[DB 11/T512-2007] 上面两个公式中：
Nmax：背栓锚固处板材受拉承载力最大值(N)；
βZP：破坏系数，板材取12.5，有效孔深小于15mm时乘以0.8浅孔折减。 fcu：石材基材抗压强度，取110(MPa)；
Hey：背栓的有效锚固深度(mm)，可按下面公式取，其中H为背栓锚固深度，查看厂家手册得到： Hey=H-1 4.5.14-2[DB 11/T512-2007] =15-1 =14mm
Nt：背栓锚固处板材受拉承载力设计值，取水平荷载作用下单个背栓所受的拉力设计值； K：背栓承载力系数，取1.8； Nmax=βZP×fcu0.5×Hey1.5 =10×1100.5×141.5 =5493.997N
583.594N≤5493.997/K=3052.221N
背栓锚固处板材抗拉承载力能满足要求。
42 连接件计算
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：立柱计算间距：B1=1250；
3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=1250mm×250mm； 对于背栓结构，H取最大分格的一半； 对于非背栓结构，H取平均分格高度；
4：幕墙立柱跨度：L=8645mm，短跨L1=1965mm，长跨L2=6680mm； 5：板块配置：石材；
6：龙骨材质：立柱为：Q235；横梁为：Q235； 7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm； 8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm； 9：立柱受力模型：双跨；
10：连接形式：立柱与主体螺栓连接； 立柱与横梁焊接连接；
本处幕墙横梁按两点集中荷载模型进行设计计算：
42.1 横梁与立柱间焊接强度计算
(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按两点集中荷载)： Vw=1.4wkBH/2
=1.4×0.0018×1250×250/2 =393.75N
(2)地震作用下横梁剪力标准值(按两点集中荷载)： VEk=βEαmaxGk/A×BH/2
=5.0×0.16×0.001×1250×250/2 =125N
(3)地震作用下横梁剪力设计值： VE=1.3VEk =1.3×125 =162.5N
(4)连接部位水平总剪力N1： 采用Sw+0.5SE组合： N1=Vw+0.5VE
=393.75+0.5×162.5 =475N
(5)自重荷载计算：
PGk：横梁自重荷载作用下集中力标准值(N)； B：横梁跨度(mm)；
Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)；
对于背栓结构，取最大分格的一半； 对于非背栓结构，取上分格高度； PGk=0.001×BHg/2
=0.001×1250×250/2 =156.25N
PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； PG=1.2PGk =1.2×156.25 =187.5N
N2：自重荷载(N)： N2=PG =187.5N
(6)连接处组合荷载V： 采用SG+Sw+0.5SE V=(N12+N22)1/2 =(4752+187.52)0.5 =510.667N
(7)连接焊缝的强度计算：
V：连接处的组合总剪力(N)； Lw：角焊缝的总有效长度(mm)； hf：角焊缝的高度(mm)；
ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； f：焊缝最大应力值(MPa)； f=V/0.707/Lw/hf
=510.667/0.707/100/4 =1.806MPa
1.806MPa≤ffw=160MPa 焊缝强度可以满足要求!
42.2 立柱与主结构连接
(1)连接处水平剪切总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平剪切总力。 qw：风荷载线分布集度设计值(N/mm)； qw=1.4wkB1
=1.4×0.0018×1250 =3.15N/mm
qE：地震作用线分布集度设计值(N/mm)；
64
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
qE=1.3βEαmaxGk/A×B1
=1.3×5.0×0.16×0.0011×1250 =1.43N/mm 采用Sw+0.5SE组合： q=qw+0.5×qE =3.15+0.5×1.43 =3.865N/mm
N1：连接处水平剪切总力(N)； R1：中支座反力(N)；
N1=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
=3.865×8645×(19652+3×1965×6680+66802)/8/1965/6680 =27956.815N (2)连接处重力总力：
NGk：连接处自重总值标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NGk=0.0011×B1L
=0.0011×1250×8645 =11886.875N
NG：连接处自重总值设计值(N)； NG=1.2NGk
=1.2×11886.875 =14264.25N (3)连接处总剪力：
N：连接处总剪力(N)： N=(N12+NG2)0.5
=(27956.8152+14264.252)0.5 =31385.543N (4)螺栓承载力计算：
Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取2； d：螺栓杆直径：12mm；
fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取175MPa； Nv3b=nv3πd2fv3b/4
=2×3.14×122×175/4 =39564N
Nnum3：螺栓个数： Nnum3=N/Nv3b
=31385.543/39564
=0.793个 实际取2个 (5)立柱型材壁承压能力计算：
Nc4：立柱型材壁承压能力(N)； nv3：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：12mm； t2：连接部位立柱壁厚：6mm；
fc4：型材的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc4=nv3×Nnum3dt2fc4 =2×2×12×6×305 =87840N
87840N≥31385.543N 强度可以满足要求!
(6)钢角码型材壁承压能力计算：
Nc5：钢角码型材壁承压能力(N)； nv4：剪切面数：取2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：连接螺栓直径：12mm； t4：幕墙钢角码壁厚：6mm；
fc5：钢角码的承压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc5=nv4×Nnum3dt4fc5 =2×2×12×6×305 =87840N
87840N≥31385.543N 强度可以满足要求!
43 幕墙埋件计算(土建预埋)
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：幕墙立柱跨度：L=8645mm，短跨L1=1965mm，长跨L2=6680mm； 3：立柱计算间距：B=1250mm； 4：立柱力学模型：双跨梁； 5：埋件位置：侧埋； 6：板块配置：石材；
7：混凝土强度等级：C25；
43.1 荷载标准值计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEk=βEαmaxGk/A
=5.0×0.16×0.0011 =0.00088MPa (2)连接处水平总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平总力。 qw：风荷载线荷载设计值(N/mm)； qw=1.4wkB
=1.4×0.0018×1250 =3.15N/mm
qE：地震作用线荷载设计值(N/mm)； qE=1.3qEkB
=1.3×0.00088×1250 =1.43N/mm
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=3.15+0.5×1.43 =3.865N/mm
N：连接处水平总力(N)； R1：中支座反力(N)； N=R1
=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
65
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
=3.865×8645×(19652+3×1965×6680+66802)/8/1965/6680 =27956.815N
(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0011×BL
=0.0011×1250×8645 =11886.875N
(4)校核处埋件受力分析： V：剪力(N)；
N：轴向拉力(N)，等于中支座反力R1；
e0：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)； V=1.2Gk
=1.2×11886.875 =14264.25N N=R1
=27956.815N M=e0×V
=145×14264.25 =2068316.25N·mm
43.2 埋件计算
校核依据，同时满足以下两个条件：
a：AS≥V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1-1[JGJ102-2003] b：AS≥N/0.8abfy+M/0.4arabfyz C.0.1-2[JGJ102-2003] 其中：
AS：锚筋的总截面面积(mm2)； V：剪力设计值(N)；
ar：钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85； av：钢筋受剪承载力系数，不大于0.7；
fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，但不大于300MPa； N：法向拉力设计值(N)； ab：锚板弯曲变形折减系数； M：弯矩设计值(N·mm)；
z：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)； 另外：
d：锚筋直径(mm)； t：锚板厚度(mm)；
fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取；
av=(4.0-0.08d)×(fc/fy)0.5 C.0.1-5[JGJ102-2003] =(4.0-0.08×12)×(11.9/270)0.5 =0.638
ab=0.6+0.25t/d C.0.1-6[JGJ102-2003] =0.6+0.25×8/12 =0.767 AS=nπd2/4
=4×3.14×122/4 =452.16mm2
V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz
=14264.25/1/0.638/270+27956.815/0.8/0.767/270+2068316.25/1.3/1/0.767/270/110 =321.397mm2≤AS=452.16mm2 N/0.8abfy＋M/0.4arabfyz
=27956.815/0.8/0.767/270+2068316.25/0.4/1/0.767/270/110 =395.737mm2≤AS=452.16mm2
所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。
43.3 锚板总面积校核
A：锚板总面积(mm2)；
fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取； 0.5fcA=0.5×11.9×60000 =357000N
N=27956.815N≤0.5fcA 埋板面积满足要求。
43.4 锚筋长度计算
计算依据：
la=1.1×α×(fy/ft)×d C.0.5[JGJ102-2003] 在上面的公式中：
la：受拉钢筋的锚固长度(mm)；
ft：混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取，当混凝土强度高于C40时，按C40取值； fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按[GB50010]选取； d：锚筋公称直径(mm)；
α：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16，带肋筋取0.14； la=1.1×α×(fy/ft)×d
=1.1×0.16×(270/1.27)×12 =449.008mm
如果锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值，按规范C.0.5第3条规定，锚固长度可适当减小，以不小于15倍锚固钢筋直径为宜，实际选用的锚筋长度为180mm； 所以，可以满足要求！
44 幕墙转接件强度计算
基本参数：
1：转接件断面面积：A=750mm2；
2：转接件断面抵抗矩：W=15625mm3；
44.1 受力分析
转接件的受力情况根据前面埋件的计算结果，有： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=14264.25N N=27956.815N
M=2068316.25N·mm
44.2 转接件的强度计算
校核依据：
σ=N/A/2+M/γW/2≤f 上式中：
σ：转接件的抗弯强度(MPa)；
66
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
f：转接件抗弯强度设计值，为215MPa； N：转接件所受轴向拉力(N)； M：转接件所受弯矩(N·mm)； γ：塑性发展系数，取1.05； W：转接件断面抵抗矩(mm3)； σ=N/A/2+M/γW/2
=27956.815/750/2+2068316.25/1.05/15625/2 =81.6725MPa≤f=215MPa 转接件强度可以满足要求。
45 幕墙焊缝计算
基本参数：
1：焊缝形式：三边围焊； 2：其它参数同埋件部分；
45.1 受力分析
焊缝实际受力情况同转接件计算部分： V：剪力(N)
N：轴向拉力(N) M：弯矩(N·mm) V=14264.25N N=27956.815N
M=2068316.25N·mm
45.2 焊缝特性参数计算
(1)焊缝有效厚度：
he：焊缝有效厚度(mm)； hf：焊角高度(mm)； he=0.7hf =0.7×8 =5.6mm (2)焊缝总面积：
A：焊缝总面积(mm2)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； he：焊缝有效厚度(mm)； A=he(Lv+2Lh-6hf)
=5.6×(100+2×50-6×6) =918.4mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算： I：截面惯性矩(mm4)； he：焊缝有效厚度(mm)； Lv：竖向焊缝长度(mm)； Lh：横向焊缝长度(mm)； W：截面抵抗距(mm3)；
I=he(2(Lh-2hf)He2+(Lv-2hf)3+6(Lh-2hf)×(Lv-He)2)/12 =971360.096mm4 W=2I/Lv
=2×971360.096/100 =19427.202mm3
45.3 焊缝校核计算
校核依据：
双转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 单转接件时：((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw 7.1.3-3[GB50017-2003] 上式中：
σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)； βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)； ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)； ((σf/βf)2+τf2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((27956.815/1.22/688.8+2068316.25/1.22/19427.202)2+(14264.25/688.8)2)0.5/2 =61.1505MPa
61.1505MPa≤ffw=160MPa， 焊缝强度可以满足要求。
46 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数：
1：计算点标高：9m；
2：板块分格尺寸：1250mm×500mm； 3：幕墙类型：石材幕墙； 4：年温温差：56℃；
46.1 立柱连接伸缩缝计算
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙--伸缩缝(d)，d值按下式计算：
d≥αΔｔL+d1+d2 上式中：
d：伸缩缝计算值(mm)；
α：立柱材料的线膨胀系数，取1.2×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； L：立柱跨度(mm)；
d1：施工误差，取3mm；
d2：考虑其它作用的预留量，取2mm； d=αΔｔL+d1+d2
=0.000012×56×8645+3+2 =10.809mm
实际伸缩空隙d取20mm，满足设计要求。
46.2 耐候胶胶缝计算
ws：胶缝宽度计算值(mm)；
α：板块材料的线膨胀系数，为0.8×10-5； △ｔ：温度变化,取56℃； b：板块的长边长度(mm)；
67
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
δ：耐候硅酮密封胶的变位承受能力：25% dc：施工偏差，取3mm；
dE：考虑其它作用的预留量，取2mm；
ws=α△ｔb/δ+dc+dE ……附4.1[JGJ102-2003] =0.000008×56×1250/0.25+3+2 =7.24mm
实际胶缝取8mm，满足设计要求。
68
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
47 附录 常用材料的力学及其它物理性能
一、 玻璃的强度设计值 fg(MPa)
JGJ102-2003表5.2.1 种类 厚度(mm) 大面 侧面 普通玻璃 5 28.0 19.5 5～12 28.0 19.5 浮法玻璃 15～19 24.0 17.0 ≥20 20.0 14.0 5～12 84.0 58.8 钢化玻璃 15～19 72.0 50.4 ≥20 59.0 41.3 二、 长期荷载作用下玻璃的强度设计值 fg(MPa)
JGJ113-2009表4.1.9 种类 厚度(mm) 大面 侧面 5～12 9 6 平板玻璃 15～19 7 5 ≥20 6 4 5～12 28 20 半钢化玻璃 15～19 24 17 ≥20 20 14 5～12 42 30 钢化玻璃 15～19 36 26 ≥20 30 21 三、 铝合金型材的强度设计值 (MPa )
GB50429-2007表4.3.4 厚度 强度设计值 铝合金牌号 状态 (mm) 抗拉、抗压 抗剪 6061 T4 不区分 90 55 T6 不区分 200 115 6063 T5 不区分 90 55 T6 不区分 150 85 6063A T5 ≤10 135 75 T6 ≤10 160 90 四、 钢材的强度设计值(1-热轧钢材) fs(MPa)
JGJ102-2003表5.2.3 钢材牌号 厚度或直径抗拉、抗压、抗d(mm) 弯 抗剪 端面承压 Q235 d≤16 215 125 325
Q345 d≤16 310 180 400 五、 钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢) fs(MPa)
GB50018-2002表4.2.1 钢材牌号 抗拉、抗压、抗弯 抗剪 端面承压 Q235 205 120 310 Q345 300 175 400 六、 材料的弹性模量E(MPa)
JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9 材料 E 材料 E 玻璃 0.72×105 不锈钢绞线 1.2×105～1.5×105 铝合金、单层铝板 0.70×105 高强钢绞线 1.95×105 钢、不锈钢 2.06×105 钢丝绳 0.8×105～1.0×105 消除应力的高强钢丝 2.05×105 花岗石板 0.8×105 蜂窝铝板 10mm 0.35×105 铝塑复合板 4mm 0.2×105 蜂窝铝板 15mm 0.27×105 铝塑复合板 6mm 0.3×105 蜂窝铝板 20mm 0.21×105 七、 材料的泊松比υ
JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7 材料 υ 材料 υ 玻璃 0.2 钢、不锈钢 0.3 铝合金 0.3(按GB50429) 高强钢丝、钢绞线 0.3 铝塑复合板 0.25 蜂窝铝板 0.25 花岗岩 0.125 八、 材料的膨胀系数α(1/℃)
JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7 材料 α 材料 α 玻璃 0.8×10-5～1.0×10-5 不锈钢板 1.80×10-5 铝合金、单层铝板 2.3×10-5(按GB50429) 混凝土 1.00×10-5 钢材 1.20×10-5 砖砌体 0.50×10-5 铝塑复合板 ≤4.0×10-5 蜂窝铝板 2.4×10-5 花岗岩 0.8×10-5 九、 材料的重力密度γ
g (KN/m3)
JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7 材料 γg 材料 γg 普通玻璃、夹层玻璃 钢化、半钢化玻璃 25．6 矿棉 1.2～1.5 玻璃棉 0.5～1.0 钢材 78．5 岩棉 0.5～2.5 铝合金 2700kg/m3(按 GB50429) 十、 板材单位面积重力标准值（MPa）
JGJ133-2001表5.2.2
69
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
板材 厚度 qk qk （mm） (N/m2) 板材 厚度 （mm） (N/m2) 2.5 67.5 单层铝板 3.0 81.0 1.5 117.8 4.0 112.0 不锈2.0 157.0 4.0 55.0 钢板 2.5 196.3 铝塑复合板 6.0 73.6 3.0 235.5 500～560 蜂窝铝板10.0 53.0 20.0 625～（铝箔芯） 15.0 70.0 花岗20.0 74.0 石板 25.0 30.0 700 750～840 十一、 螺栓连接的强度设计值一(MPa)
JGJ102-2003表B.0.1-1 普通螺栓 锚承压型连接高强螺栓的性能等级 C级螺栓 A、B级螺栓 栓 度螺栓 锚栓和构件钢材的牌号 抗抗承抗抗承抗抗抗承拉 剪 压 拉 剪 压 拉 拉 剪 压 ftb fvb fcb ftb fvb fcb ftb ftb fvb fcb 4.6、4.8级 170 140 - - - - - - - - 普通螺栓 5.6级 - - - 210 190 - - - - - 8.8级 - - - 400 320 - - - - - 锚栓 Q235钢 - - - - - - 140 - - - Q345钢 - - - - - - 180 - - - 承压型连接高8.8级 - - - - - - - 400 250 - 强度螺栓 10.9级 - - - - - - - 500 310 - Q235钢 - - 305 - - 405 - - - 470 构件 Q345钢 - - 385 - - 510 - - - 590 Q390钢 - - 400 - - 530 - - - 615 十二、 螺栓连接的强度设计值二(MPa)
GB50429-2007表4.3.5-1 普通螺栓 螺栓的材料、性能等级 和铝合金 不锈钢 钢 构件铝合金牌号 抗拉 抗剪 承压 抗拉 抗剪 承压 抗拉 抗剪 承压 ftv fvb fcb ftv fvb fcb ftv fvb fcb 普铝合金 2B11 170 160 — — — — — — — 通2A90 150 145 — — — — — — — 螺不锈钢 A2-50、A4-50 — — — 200 190 — — — — 栓 A2-70、A4-70 — — — 280 265 — — — — 钢 4.6、4.8级 — — — — — — 170 140 — 构6061-T4 — — 210 — — 210 — — 210 件 6061-T6 — — 305 — — 305 — — 305
6063-T5 — — 185 — — 185 — — 185 6063-T6 — — 240 — — 240 — — 240 6063A-T5 — — 220 — — 220 — — 220 6063A-T6 — — 255 — — 255 — — 255 5083-O/F/H112 — — 315 — — 315 — — 315 十三、 焊缝的强度设计值(MPa)
JGJ102-2003表B.0.1-3 构件钢材 对接焊缝 角焊缝 焊接方法和焊条型号 牌号 厚度或直径 抗压抗拉和抗弯受拉ftw 抗剪 抗拉、 d（mm） fcw 一级、二级 三级 f抗压和 vw 抗剪ffw 自动焊、半自动焊Q235d≤16 215 215 185 125 160 和E43型焊条的钢 16＜d≤40 205 205 175 120 160 手工焊 40＜d≤60 200 200 170 115 160 自动焊、半自动焊Q345d≤16 310 310 265 180 200 和E50型焊条的钢 16＜d≤35 295 295 250 170 200 手工焊 35＜d≤50 265 265 225 155 200 自动焊、半自动焊Q390d≤16 350 350 300 205 220 和E55型焊条的钢 16＜d≤35 335 335 285 190 220 手工焊 35＜d≤50 315 315 270 180 220 自动焊、半自动焊Q420d≤16 380 380 320 220 220 和E55型焊条的钢 16＜d≤35 360 360 305 210 220 手工焊 35＜d≤50 240 240 290 195 220 十四、 不锈钢螺栓连接的强度设计值(MPa)
JGJ102-2003表B.0.3 类别 组别 性能等级 σb 抗拉 抗剪 A1、A2 50 500 230 175 A(奥氏体) A3、A4 70 700 320 245 A5 80 800 370 280 50 500 230 175 C1 70 700 320 245 C(马氏体) 100 1000 460 350 C3 80 800 370 280 C4 50 500 230 175 70 700 320 245 F(铁素体) F1 45 450 210 160 60 600 275 210 十五、 楼层弹性层间位移角限值
GB/T21086-2007表20 建筑高度 建筑高度H（m） 结构类型 H≤150 150＜H≤250 H＞250 70
内蒙古美术馆幕墙工程幕墙设计计算书 常泰建设集团有限公司
框架 1/550 — — 板柱-剪力墙 1/800 — — 框架-剪力墙、框架-核心筒 1/800 线性插值 筒中筒 1/1000 线性插值 1/500 剪力墙 1/1000 线性插值 框支层 1/1000 — — 多、高层钢结构 1/250（GB50011-2010） 十六、 部分单层铝合板强度设计值（MPa）
JGJ133-2001表5.3.2 牌号 试样状态 厚度（mm） 抗拉强度fta1 抗剪强度fva1 2A11 T42 0.5～2.9 129.5 75.1 ＞2.9～10.0 136.5 79.2 2A12 T42 0.5～2.9 171.5 99.5 ＞2.9～10.0 185.5 107.6 7A04 T62 0.5～2.9 273.0 158.4 ＞2.9～10.0 287.0 166.5 7A09 T62 0.5～2.9 273.0 158.4 ＞2.9～10.0 287.0 166.5 上海规范表3.2.9【DGJ08-56-2012】 牌号 状 态 规定非比例延伸应力δp0.2 抗拉强度fta1 抗剪强度fva1 1060 H14、H24 70 54 32 1050 H14、H24 75 58 34 1100 H14、H24 95 74 43 3003 H14 125 97 56 3003 H24 115 89 52 3004 O 60 47 27 5005 H14 120 93 54 H24、H34 110 86 50 5052 O 65 50 29 十七、 铝塑复合板强度设计值（MPa）
JGJ133-2001表5.3.3 板厚t(mm) 抗拉强度fta2 抗剪强度fva2 4 70 20 十八、 蜂窝铝板强度设计值（MPa）
JGJ133-2001表5.3.4 板厚t(mm) 抗拉强度fta3 抗剪强度fva3 20 10.5 1.4 十九、 不锈钢板强度设计值（MPa）
JGJ133-2001表5.3.5 序号 屈服强度标准值σ0.2 抗弯、抗拉强度fts1 抗剪强度fvs1
1 170 154 120 2 200 180 140 3 220 200 155 4 250 226 176
71
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容