源上湾国际社区万融城B区幕墙工程·显横隐竖玻璃幕墙设计计算书 浙江亚厦幕墙有限公司
3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.6178×1.2839×1.434×0.0003
=0.000894MPa 因为wk<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。
3.3 计算面板材料时的风荷载标准值
wk=βgzμzμs1w0
=1.6178×1.2839×1.6×0.0003
=0.000997MPa 因为wk<0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。
3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值
qEk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； βE：动力放大系数,取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； 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0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；
按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。
3.6 作用效应组合
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk ……5.4.1[JGJ102-2003] 上式中：
S：作用效应组合的设计值；
SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；
Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； γG、γw、γE：各效应的分项系数；
ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下： 进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：γG：1.2； 风 荷 载：γw：1.4； 地震作用：γE：1.3； 进行挠度计算时；
重力荷载：γG：1.0；
8
源上湾国际社区万融城B区幕墙工程·显横隐竖玻璃幕墙设计计算书 浙江亚厦幕墙有限公司
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：23m； 2：力学模型：双跨梁； 3：立柱跨度：L=4500mm； 其中短跨长L1=400mm； 长跨长L2=4100mm； 4：立柱左分格宽：1500mm； 立柱右分格宽：1500mm； 5：立柱计算间距：B=1500mm； 6：板块配置：中空玻璃6 +6 mm； 7：立柱材质：6063-T5； 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：
4.1 立柱型材选材计算
(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：
qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qwk=wkB
=0.001×1500 =1.5N/mm
9
源上湾国际社区万融城B区幕墙工程·显横隐竖玻璃幕墙设计计算书 浙江亚厦幕墙有限公司
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×1.5 =2.1N/mm
(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：
qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； βE：动力放大系数，取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙平面面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxG/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.08×0.0005 =0.0002MPa
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
=0.0002×1500 =0.3N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3×0.3 =0.39N/mm
(3)幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=2.1+0.5×0.39 =2.295N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=1.5N/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)；
33
M1=-q(L1+L2)/8L
=-2.295×(4003+41003)/8/4500 =-4397793.75N·mm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2
=2.295×400/2-(-4397793.75/400)+2.295×4100/2-(-4397793.75/4100) =17230.867N
4.2 确定材料的截面参数
(1)截面的型材惯性矩要求： k2=0
10
源上湾国际社区万融城B区幕墙工程·显横隐竖玻璃幕墙设计计算书 浙江亚厦幕墙有限公司
k1=4M1/(qL22)
=4×4397793.75/(2.295×41002) =0.456
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=2.456
R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.058
θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=26.537 x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)
=2.456/4+2×0.0581/3cos(26.537+240) =0.567
223
λ=x0(1-2k1+3k1x0-2x0-k1x0+x0) =0.1454
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6063-T5取70000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L2/180=4100/180=22.778
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=20mm 代入上式：
Ixmin=λqkL24/24Edf,lim
=0.1454×1.5×41004/24/70000/20 =1834221.649mm4 (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； fa ：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90； Wnx=Mx/γfa
=4397793.75/1.00/90 =48864.375mm3
11
源上湾国际社区万融城B区幕墙工程·显横隐竖玻璃幕墙设计计算书 浙江亚厦幕墙有限公司
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：铝合金立柱02 型材的抗弯强度设计值：90MPa 型材的抗剪强度设计值：τa=55MPa 型材弹性模量：E=70000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=3901180mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=859900mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=51546mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=52494mm3 型材净截面面积：An=1219mm2 型材线密度：γg=0.032913N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=6mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=31163mm3 塑性发展系数：γ=1.00
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
=0.0005×1500×4500 =3375N
N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk
=1.2×3375 =4050N
(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≤fa ……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)； 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； fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa； 则：
12