《第六章 框式幕墙支撑体系的计算与设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章 框式幕墙支撑体系的计算与设计.docx（51页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第六章 框式幕墙支承体系的设计与计算本章主要内容 6.1 玻璃幕墙构件的设计与计算 6.2 玻璃幕墙的连接设计与计算 6.3 玻璃幕墙的安装方法简介worse建筑幕墙结构 6.1 玻璃幕墙构件的设计与计算6.2 玻璃幕墙的连接设计与计算6.3 玻璃幕墙的安装方法简介6.1 构件的设计与计算荷载的计算:包括风荷载、地震荷载、自重立柱力学模型：包括常见的三种力学模型即简支梁、双跨梁和多跨静定梁强度及挠度计算与校核：根据立柱的材性不同有所不同。构造措施：包括型材的壁厚和宽厚比。玻璃幕墙构件设计与计算荷载的计算:包括风荷载、地震荷载、玻璃自重力学模型：一般来说为简支梁。横梁强度及挠度计算与校核：根据横
2、梁的材性不同有所不同。构造措施：包括型材的壁厚和宽厚比。建筑幕墙结构 6.1 立柱的设计与计算（1）立柱的受力模式立柱支撑点按铰支考虑，通常按单跨简支梁计算。如果每层由两个支撑点，也可以按双跨梁计算。立柱也可按连续梁计算，此时要在立柱接头要做构造处理，立柱要作为连续，能传递弯矩，应满足以下两条件：芯柱插入上下柱的不少于2hc，hc为立柱截面高度芯柱的惯性矩不小于立柱的惯性矩。worse立柱是偏心受拉构件，在个别情况下，如果立柱在下面支撑，有可能出现偏心受压。立柱应采用上端悬挂支柱，尽量避免下端支撑。金属构件刚度较小，受压时容易丧失稳定。简支梁、双跨梁、连续梁的弯矩、剪力、挠度可由结构静力手册和
3、结构软件计算得出。建筑幕墙结构 简支梁幕墙立柱每层用一处连接件与主体结构连接，每层立柱在连接处向上悬挑一段，上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上，计算时取简支梁计算简图是对结构作了简化，假定立柱是以连接件为支座的单跨梁(也可以认为是以楼层高度为跨度的简支梁)，这样按简支梁计算弯距与剪力。优点：传力明确，施工方便缺点：由简支梁算出的型材截面过大，浪费材料双跨梁幕墙立柱每层有两处连接件与主体结构连接，每层立柱在楼层处连接点向上悬挑一段，上一跨立柱下端用插芯连接支承此悬挑端上，计算时取双跨梁计算简图优点：可减小弯矩和挠度，尤其对挠度的影响很大缺点：中间支座处的支座反力很大，施工不方便铰接多跨梁幕
4、墙立柱每层用一处连接件与主体结构连接，每层立柱在连接处向上悬挑一段，上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上，实际上是一段段带悬挑的简支梁用铰连接成多跨梁，这种多跨静定梁计算简图要比取单跨简支梁与实际支承情况更为接近。优点：可减小幕墙的挠度缺点：由于活动接头不完全连续，实际上可采用的弯矩值比简支梁的略小。接头处要进行构造处理（2）立柱荷载:立柱水平向承受风荷载和地震作用，使立柱受弯。竖向承受幕墙的重力荷载，使立柱产生轴力。按照构件式幕墙和单元式幕墙的不同，荷载的取值可分为以下两种情况：幕墙为构件式：立柱承担两边分格内各一半的荷载。幕墙为单元式：由于立柱为组合框，验算时要按照等刚度分配荷载。（3
5、）立柱计算与校核:按照拉弯构件进行计算。N + M fAn Wn按照压弯构件进行计算。N+M fN E= 2 EA AW (1 0.8 N / NE )1.1 2校核：对铝合金构件： d对钢构件：df . limf . lim= l / 180= l / 250（4）立柱的构造要求:最小壁厚铝型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm，闭口部位的厚度不应小于2.5mm。型材孔壁和螺钉直接采用螺纹连接时，其局部厚度不应小于螺钉的公称直径。最大宽厚比型材杆件相邻两纵边之间的平板部分称为板件(翼板)。一纵边与其他板件相连接，另一纵边为自由的板件，称为截面的自由挑出部位；两纵边均与其他板件相连接的板件，
6、称为截面的双侧加劲部位。板件的宽厚比不应超过一定限值，以保证截面受压时保持局部稳定性。截面宽厚比b0/t限值截面部位铝型材钢型材6063-T56063A-T56063-T66061-T6Q235Q3456061-T46063A-T6自由挑出171513121512双侧加劲504540354033思考：上表中的宽厚比是由什么理论得出的结果，试进行推导。6.1 横梁的设计与计算（1）计算模型:横梁以立柱为支承，按立柱之间的距离作为横梁的计算跨度，梁的支承条件按简支考虑，因此横梁按照单跨简支梁考虑。（2）计算荷载：横梁是双向受弯构件，在水平方向，由板传来风荷载、地震作用；在竖直方向，由板和横梁的重力
7、荷载产生竖向弯矩。H 1H 1H 1worseH 2H 2H 2BBB横梁竖向荷载:明框：集中荷载。隐框：均布荷载。BH1,BH2BH1,BH2BH1,BH2梯形梯形三角形三角形三角形梯形建筑幕墙结构 6.1 横梁的设计与计算（3）横梁的计算与校核:横梁截面受弯承载力:截面弯曲应力应符合下式要求：Mx+M y fW Wnxny横梁截面受剪承载力:截面剪切应力应符合下式要求：V y S x fV x S y fworseI x txI y t y横梁抗扭承载力:当玻璃在横梁上偏置使横梁产生较大的扭矩时，应进行横梁抗扭承载力计算。M t = q e校核：对铝合金构件：d f . lim= l /
8、180对钢构件：d f . lim= l / 250建筑幕墙结构 6.1 横梁的设计与计算（4）横梁的构造要求:最小壁厚：横梁截面主要受力部位的厚度，应符合下列要求：当横梁跨度不大于1.2m时，铝合金型材截面主要受力部位的厚度不应小于2.0mm；当横梁跨度大于1.2m时，其截面主要受力部位的厚度不应小于2.5mm。型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时，其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径；钢型材截面主要受力部位的厚度不应小于2.5mm。最大宽厚比同立柱。建筑幕墙结构 6.1 玻璃幕墙构件的设计与计算6.2 玻璃幕墙的连接设计与计算6.3 玻璃幕墙的安装方法简介6.2 连接的设计与计算横竖插
9、接式立柱与横梁的连接幕墙连接设立柱与埋件计与计算的连接埋件与主体结构的连接具体的定义以及角码胀浮式他们之间的优缺点比较详见教材角码插接式：P80-84通槽螺栓式：螺栓连接:调节灵活、安装速度快；费用高焊缝连接:费用低，安装定位困难。平板埋件槽式埋件板槽式埋件建筑幕墙结构 6.2 立柱与横梁连接设计1、构造要求(1)横梁可通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接。角码应能承受横梁的剪力，其厚度不应小于3mm；(2)横梁与立柱之间应留1.52mm伸缩缝，用双面带泡沫体充填，并用密封胶密封以利于克服横梁因热胀冷缩所产生的伸缩；(3)角码和立柱采用不同金属材料时，应采用绝缘垫片分隔或采取其他有效措施防止双金属腐
10、蚀。2、设计计算worse在立柱安装横梁的位置上安装铝角码，将横梁搁置在其上并用不锈钢螺丝定位。螺栓受剪，立挺壁与角钢壁受承压。计算中要区分横向和竖向不同的受力情况，竖向节点要承受水平方向的风荷载、地震作用与竖直方向的重力荷载；横向节点由于横梁搁在角码上，只承受水平风荷载和地震作用。建筑幕墙结构 立柱与横梁的连接节点立柱与横梁的连接节点6.2 立柱与埋件连接设计（1）幕墙与埋件连接设计应考虑的基本要求：对重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用有足够的承载能力。在上述荷载和作用下，不应使幕墙构件产生有害的变形。 当主体结构与幕墙产生相对位移时，不应影响幕墙的正常使用。连接件与主体结构的锚固力应大于
11、连接件本身的承载力。同样与连接件直接连接的主体结构的承载力也应大于连接件的承载力。（2）连接计算螺栓连接在现行规范中要求幕墙的连接要采用螺栓连接。在进行玻璃幕墙的连接时一般采用不锈钢螺栓（A-2）。此不锈钢的螺栓强度要超过Q235钢螺栓。同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉，应符合下列公式的要求：建筑幕墙结构 6.2 立柱与埋件连接设计Nv2Nt2 1b+bNvNtNV Ncb注：摩擦型高强度螺栓和承压型高强度螺栓在普通玻璃幕墙中用的极少。焊缝连接由于连接设计的形式不同，焊接的形式也有所不同，具体的焊接形式应该根据具体的设计进行计算，参考钢结构设计规范进行。（3）构造要求幕墙与主体结构连
12、接的固定支座应有足够的强度，材质宜采用铝合金、不锈钢或表面热镀锌处理的碳钢。固定支座采用长圆孔等措施使得支座有适当的调节范围，其调节范围均不小于40mm。立柱与主体结构的连接支承点每层不宜少于1个。当每层设两个支承点时，上支承点宜采用圆孔，下支承点宜采用长圆孔。建筑幕墙结构 立柱与埋件的连接节点动画演示6.2 埋件的设计与计算（1）埋件的种动画演示类板式埋件(侧埋)槽式埋件(上埋)板槽式埋件(侧埋)建筑幕墙结构 6.2 埋件的设计与计算（2）埋件的计算当有剪力、法向压力、弯矩共同作用时，锚筋面积按下式计算并应大于其最大值：AS V 0.3N+M 0.4NZ平板埋件(侧埋)rV fy1.3rb
13、fy ZA M - 0.4NZS0.4r b fy ZNv = (4.0 - 0.08d )fcb = 0.6 + 0.25tM其中f ydVe1r钢筋层数影响系数，当锚筋等间距配置时，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85v锚筋受剪承载力系数。当 v大于0.7时，取0.7d 钢筋直径（mm） t 锚板厚度（mm）b锚板弯曲变形折减系数，当采取防止锚板弯变形的措施时，可1.0 Z 沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离建筑幕墙结构 6.2 埋件的设计与计算（2）埋件的计算(续)当有剪力、法向拉力、弯矩共同作用时，锚筋面积按下式计算并应大于其最大值：AS=V+N+M平板埋件(侧埋)rV f
14、 y0.8b1.3rb f y Zf yAS =N+M0.8b f y0.4r b f y ZN其中 v = (4.0 - 0.08d )fcb = 0.6 + 0.25tMf ydVe1r钢筋层数影响系数，当锚筋等间距配置时，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85v锚筋受剪承载力系数。当 v大于0.7时，取0.7d 钢筋直径（mm） t 锚板厚度（mm）b锚板弯曲变形折减系数，当采取防止锚板弯变形的措施时，可1.0 Z 沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离建筑幕墙结构 6.2 埋件的设计与计算（3）埋件的构造措施 受力预埋件的锚板宜采用Q235号钢。锚筋应采用级或级钢筋，并严禁采用冷
15、加工钢筋。 预埋件受力直锚筋不宜少于4根，且不宜多于4层；其直径不宜小于8mm。受剪预埋件的直锚筋可用2根。预埋件的锚筋应位于构件外层主筋的内侧。 为了充分利用锚筋的受拉强度时，锚固长度la应符合要求；锚筋最小锚固长度在任何情况下不应小于250mm。当锚筋按构造配置、并且尚未充分利用其受拉强度时，锚固长度可适当减少，但不应小于180mm。光圆钢筋端部应作弯钩。 锚板的厚宜大于锚筋直径的0.6倍。锚筋中心至锚板边缘的距离c、c1不应小于钢筋直径的2倍和20mm中的较大值。建筑幕墙结构 6.2 结构胶的计算1、硅酮结构密封胶计算硅酮结构密封胶应根据不同的受力情况进行承载力极限状态验算。在风荷载、水
16、平地震作用下，硅酮结构密封胶的拉应力设计值不应大于其强度设计值 f1 ，f1 应取0.2N/mm2；在永久荷载作用下，硅酮结构密封胶的拉应力设计值不应大于其强度设计值 f2 ，f2 应取0.01N/mm2。(1) 结构 胶宽度计算竖向隐框、半隐框玻璃幕墙中玻璃和铝框之间硅酮结构密封胶的粘接宽度 cs ，应根据受力情况分别按下列规定计算。非抗震设计时，可取第、条款计算的较大值；抗震设计时，可取第、条款计算的较大值。 在风荷载作用下，粘接宽度 cs 应按下式计算：c =was2000 f1 在风荷载和水平地震作用下，粘接宽度 cs应按下式计算：建筑幕墙结构 6.2 结构胶的计算cs =(w + 0
17、.5qE )a2000 f1 在玻璃永久荷载作用下，粘接宽度 cs应按下式计算：cs =qG ab2000(a + b) f2 水平倒挂的隐框、半隐框玻璃和铝框之间硅酮结构密封胶的粘接宽度下式计算：cs =wa+qG a2000 f12000 f2(2) 结构胶厚度计算，c应取s建筑幕墙结构 6.2 结构胶的计算硅酮结构密封胶的粘接厚度 ts应符合以下公式：ts u s (2+ )us = hg2、硅酮结构密封胶构造要求（1）硅酮结构密封胶的粘接宽度不应小于7mm；其粘接厚度不应小于6mm。硅酮结构密封胶的粘接宽度宜大于厚度，但不宜大于厚度的2倍。（2）隐框或横向半隐框玻璃幕墙，每块玻璃的下端
18、宜设置两个铝合金或不锈钢托条，托条应能承受该分格玻璃的重力荷载作用，且其长度不应小于100mm、厚度不应小于2mm、高度不应超出玻璃外表面。拖条上应设置衬垫。建筑幕墙结构 6.1 玻璃幕墙构件的设计与计算6.2 玻璃幕墙的连接设计与计算6.3 玻璃幕墙的安装方法简介6.3 玻璃幕墙的安装1、框架式幕墙：该幕墙的安装是在工厂里加工好构件，然后在现场依次安装立柱、横梁和玻璃面板的玻璃幕墙形式。2、单元式幕墙：单元式幕墙是将面板和金属框架（横梁、立柱）在工厂组装为幕墙单元，以幕墙单元形式在现场完成安装施工的玻worse璃幕墙形式。建筑幕墙结构 框架幕墙正常的安装顺序立柱通过预埋件、角码以及螺栓等连接件与主体结构连接。施工时，宜自下至上分别安装立柱和横梁，然后自上至下安装玻璃。这种施工方式中，整根立柱处于受拉状态，可按照拉弯构件进行设计验算；动画演示单元幕墙的安装顺序（一）单元幕墙的安装顺序（二）单元幕墙的安装顺序（三）在工厂将立柱、横梁和玻璃面板组成单元，然后在施工时将单元块自下至上进行安装。动画演示同济大学建筑幕墙结构谢谢聆听!