建筑幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)1.幕墻基本本介紹什么是幕幕墻？由面板與玻璃支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)體系（（支撐裝裝置與支支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)）組成成的、可可相對(duì)主主體結(jié)構(gòu)構(gòu)有一定定位移能力力或自身有有一定變形能力力、不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)構(gòu)所受作作用的建建筑外維維護(hù)墻。。----建筑幕幕墻GB/T21086-20071.1幕墻的的定義義幕墻龍龍骨幕墻的的龍骨骨：支支撐面面板的的結(jié)構(gòu)構(gòu)。1.1幕墻的的定義義主體結(jié)結(jié)構(gòu)幕墻主體結(jié)結(jié)構(gòu)：：混凝土土梁、、混凝凝土樓樓板、、混凝凝土柱柱、鋼鋼梁、、鋼柱柱、混混凝土土墻。。。。。1.1幕墻的的定義義幕墻伸伸縮縫縫幕墻連連接件件幕墻可可相對(duì)對(duì)主體體結(jié)構(gòu)構(gòu)有一一定位移能能力或自身身有一一定變形能能力1.1幕墻的的定義義案例1面板材材料：：玻璃璃支撐體體系：：鋁合合金龍龍骨主體結(jié)結(jié)構(gòu)：：混凝凝土樓樓板相對(duì)位位移：：有，，伸縮縮縫1.1幕墻的的定義義案例2面板材材料：：石材材支撐體體系：：鋼橫橫梁主體結(jié)結(jié)構(gòu)：：混凝凝土梁梁相對(duì)位位移：：有，，石材材縫1.2幕墻的的特點(diǎn)點(diǎn)幕墻的的特點(diǎn)點(diǎn)1）具有有完整整的結(jié)結(jié)構(gòu)體體系2）自身身能承承受風(fēng)風(fēng)荷載載、地地震荷荷載和和溫差差作用用，并并將它它們傳傳遞到到主體體結(jié)構(gòu)構(gòu)上3）能承承受較較大的的自身身平面面內(nèi)和和平面面外的的變形形，并并具有有相對(duì)對(duì)于主主體結(jié)結(jié)構(gòu)較較大的的變位位能力力4）不分分擔(dān)主主體結(jié)結(jié)構(gòu)所所承受受的荷荷載和和作用用5）抵抗抗溫差差作用用能力力強(qiáng)6）抵抗抗地震震災(zāi)害害能力力強(qiáng)7）節(jié)省省基礎(chǔ)礎(chǔ)和主主體結(jié)結(jié)構(gòu)的的費(fèi)用用8）可用用于舊舊建筑筑的更更新改改造9）安裝裝速度度快，，施工工周期期短10）維修修更換換方便便11）建筑筑效果果好1.3幕墻的的種類類幕墻有有哪些些種類類？（（按面面板材材料分分）1）玻璃璃幕墻墻2）石材材幕墻墻3）鋁板板幕墻墻4）金屬屬板幕幕墻5）其他他板材材幕墻墻（陶陶土板板，GRC，陶瓷瓷板…）1.3幕墻的的種類類按幕墻墻安裝裝施工工方法法分1）單元元式幕幕墻2）構(gòu)件件式幕幕墻（（框架架式））1.3幕墻的的種類類按幕墻墻結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式分1）框支支承幕幕墻2）全玻玻幕墻墻3）點(diǎn)支支承玻玻璃幕幕墻幕墻類類型分分述－明框框明框玻玻璃幕幕墻的的要點(diǎn)點(diǎn)1）框支支承幕幕墻2）金屬屬框架架構(gòu)件件顯露露于面面板外外表面面3）應(yīng)用用最早早，性性能穩(wěn)穩(wěn)定可可靠4）外露露構(gòu)件件與龍龍骨之之間可可能需需要斷斷熱幕墻類類型分分述－全隱隱框全隱框框玻璃璃幕墻墻的要要點(diǎn)1）框支支承幕幕墻2）金屬屬框架架構(gòu)件件全不不顯露露于面面板外外表面面3）結(jié)構(gòu)構(gòu)膠是是關(guān)鍵鍵，須須進(jìn)行行相容容性試試驗(yàn)?zāi)粔︻愵愋头址质觯腚[隱框半隱框框玻璃璃幕墻墻的要要點(diǎn)1）框支支承幕幕墻2）金屬屬框架架構(gòu)件件兩對(duì)對(duì)邊顯顯露于于面板板外表表面；；另兩兩對(duì)邊邊不顯顯露于于面板板外表表面3）半隱隱框分分：橫橫明豎豎隱；；橫隱隱豎明明4）結(jié)構(gòu)構(gòu)膠仍仍很關(guān)關(guān)鍵，，須進(jìn)進(jìn)行相相容性性試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)粔︻愵愋头址质觯c(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻點(diǎn)支式式玻璃璃幕墻墻的要要點(diǎn)1）由玻玻璃面面板、、點(diǎn)支支承裝裝置及及支承承結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)成成2）通透透性也也很好好，常常用于于建筑筑大跨跨度空空間3）點(diǎn)支支承裝裝置：：駁接接爪；；騎縫縫夾板板等4）支承承結(jié)構(gòu)構(gòu)有多多種形形式：：拉索索；拉拉桿；；單管管；鋼鋼桁架架；單單層索索網(wǎng)；；玻璃璃肋等等幕墻類類型分分述－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻豎向拉拉索結(jié)結(jié)構(gòu)幕墻類類型分分述－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻水平拉拉索結(jié)結(jié)構(gòu)幕墻類類型分分述－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻自平衡衡結(jié)構(gòu)構(gòu)體系系幕墻類類型分分述－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻拉桿結(jié)結(jié)構(gòu)幕墻類類型分分述－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻單管（（桿））結(jié)構(gòu)構(gòu)玻璃肋肋支撐撐的點(diǎn)點(diǎn)式玻玻璃幕幕墻幕墻類類型分分述－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻幕墻類類型分分述－－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻玻璃肋肋支撐撐的玻玻璃幕幕墻幕墻類類型分分述－－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)支撐撐的點(diǎn)點(diǎn)式玻玻璃幕幕墻幕墻類類型分分述－－點(diǎn)支支式玻玻璃幕幕墻鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)支撐撐的點(diǎn)點(diǎn)式玻玻璃幕幕墻幕墻類類型分分述－石材材幕墻墻石材幕幕墻的的要點(diǎn)點(diǎn)1）不是是石材材貼面面墻2）獨(dú)立立于實(shí)實(shí)墻之之外3）石材材面板板金金屬掛掛件金金屬骨骨架4）按面面板材材料分分：天天然石石材幕幕墻（（如花花崗巖巖石材材幕墻墻和洞洞石幕幕墻等等）；；人造造石材材幕墻墻（如如微晶晶玻璃璃幕墻墻、瓷瓷板幕幕墻和和陶土土板幕幕墻））按金屬屬掛件件形式式分：：背栓栓式；；背槽槽式；；L型掛件件式；；T型掛件件式按板縫縫是否否打膠膠分：：封閉閉式；；開縫縫式幕墻類類型分分述－石材材幕墻墻開縫式式石材材幕墻墻1）無膠膠污染染，外外觀漂漂亮2）石材材后須須設(shè)二二次防防水板板，造造價(jià)較較高幕墻類類型分分述－金屬屬板幕幕墻金屬板板幕墻墻的要要點(diǎn)1）通過過承重重骨架架懸掛掛于主主體結(jié)結(jié)構(gòu)上上2）按面面板材材料：：鋁單單板幕幕墻；；鋁塑塑板幕幕墻；；鋁瓦瓦楞板板幕墻墻；銅銅板幕幕墻；；彩鋼鋼板幕幕墻；；鈦板板幕墻墻；鈦鈦鋅板板幕墻墻按板縫縫是否否打膠膠分：：封閉閉式；；開縫縫式幕墻類類型分分述－金屬屬板幕幕墻開縫式式金屬屬板幕幕墻的的要點(diǎn)點(diǎn)1）無膠膠污染染2）面板板后面面須設(shè)設(shè)二次次防水水板2.結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)一一般原原則：：2.2結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)方法2.2結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)方法2.3荷載和作用用效應(yīng)應(yīng)組合合2.3荷載和作用用效應(yīng)應(yīng)組合合2.4荷載與作用用荷載分分類2.4荷載與作用用2.4.1風(fēng)荷載載2.4.2自重荷荷載2.4荷載與與作用用GK=rg·Trg：材料料的重重力密密度T：材料料的厚厚度2.4.3雪荷載載2.4荷載與與作用用2.4.4活荷載載2.4荷載與與作用用活荷載載一般般按不不上人人屋面面S=0.5kN/m22.4.5溫度作作用2.4荷載與與作用用幕墻設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)考考慮年年溫度度變化化ΔT，年溫溫度變變化ΔT由當(dāng)?shù)氐貧夂蚝驐l件件、幕幕墻的的顏色色和反反射性性能決決定，，當(dāng)缺缺乏必必要資資料時(shí)時(shí)，ΔT可取為為80℃.2.4.6地震荷荷載2.4荷載與與作用用3.幕墻材料的的力學(xué)學(xué)性能能3.1材料強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值值3.2玻璃玻璃的的定義義玻璃是是一種種均質(zhì)質(zhì)的材材料，，一種種固化化的液液體，，分子子完全全任意意排列列，不不具有有晶體體的結(jié)結(jié)構(gòu)。。玻璃璃沒有有熔點(diǎn)點(diǎn)，當(dāng)當(dāng)他被被加熱熱時(shí)，，會(huì)追追加從從固體體狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)變變?yōu)榫呔哂兴芩苄缘牡酿べ|(zhì)質(zhì)狀態(tài)態(tài)。玻玻璃是是各向向同性性的。。性能符號(hào)值密度ρ25.6

kN/m3彈性模量E72000N/mm2泊松比μ0.2比熱容C0.72x103J/(kgxK)線膨脹系數(shù)α1x10-5K-1導(dǎo)熱率λ1

W/(mxK)玻璃的的基本本物理理性能能3.2玻璃玻璃主主要是是由硅硅（Si）和氧氧（O）構(gòu)成的的一個(gè)個(gè)不規(guī)規(guī)則的的三維維結(jié)構(gòu)構(gòu)。玻璃的的成分分成分分子式百分比二氧化硅SiO269%~74%氧化鈣CaO5%~12%氧化鈉Na2O12%~16%氧化鎂MgO0~6%氧化鋁Al2O30~3%3.2.1玻璃的的種類類主要用用于建建筑幕幕墻的的玻璃璃種類類浮法玻玻璃熱處理理玻璃璃鋼化玻玻璃半鋼化化玻璃璃夾層玻玻璃PVB夾層SGP夾層中空玻玻璃充空氣氣充惰性性氣體體鍍膜玻玻璃反射膜膜Low-E膜3.2.1玻璃的的種類類浮法玻玻璃浮法玻玻璃市市已溶溶化的的玻璃璃浮在在錫床床上，，靠自自重和和表面面張力力的作作用而而形成成平滑滑表面面。其其特點(diǎn)點(diǎn)是表表面平平整、、無波波紋。。倒入原原材料料熔窯1600°C熔融物物流進(jìn)進(jìn)錫槽槽600°C在退火火窯中中退火火200°C檢查切割阿3.2.1玻璃的的種類類鋼化玻玻璃和和半鋼鋼化玻玻璃將浮法法玻璃璃加熱熱至軟軟化點(diǎn)點(diǎn)，然然后用用常溫溫空氣氣均勻勻地噴噴涂驟驟然冷冷卻而而成。。鋼化玻玻璃表表面形形成壓壓應(yīng)力力，比比同厚厚度的的浮法法玻璃璃強(qiáng)度度提高高3~5倍。半鋼化化玻璃璃的生生產(chǎn)與與鋼化化玻璃璃相似似，但但是冷冷卻的的速度度要慢慢得多多。半半鋼化化玻璃璃的強(qiáng)強(qiáng)度一一般為為浮法法玻璃璃的1.5~2倍。玻璃原片加熱640°C冷卻鋼化玻璃/半鋼化玻璃3.2.1玻璃的的種類類玻璃的的破碎碎形式式浮法玻玻璃半鋼化化玻璃璃鋼化玻玻璃表面無無應(yīng)力力表面壓壓應(yīng)力力小表面壓壓應(yīng)力力大破碎成成大塊塊放射性性裂痕痕，無無大塊塊碎片片脫落落碎裂成成小顆顆粒3.2.1玻璃的的種類類夾層玻玻璃兩片或或多片片玻璃璃（浮浮法玻玻璃、、鋼化化玻璃璃、半半鋼化化玻璃璃），，可以以被一一層或或多層層聚乙乙烯醇醇縮丁丁醛樹樹脂(PVB)內(nèi)夾層層粘在在一起起，再再經(jīng)過過電熱熱高壓壓器加加熱到到140°C，在12Pa的壓力力下維維持6小時(shí)，，以消消除玻玻璃之之間的的空氣氣。在沖擊擊荷載載下，，玻璃璃可能能會(huì)破破碎，，但碎碎片會(huì)會(huì)粘在在夾層層上，，所以以夾層層玻璃璃是真真正的的安全全玻璃璃。放置玻玻璃原原片和和PVB層擠壓加熱+壓力完成3.2.1玻璃的的種類類中空玻玻璃中空玻玻璃由由兩片片、有有時(shí)是是三片片玻璃璃，通通過邊邊緣處處的間隔條條和密封膠膠相互互連接接而成成。第第一層層的密密封位位于間間隔條條和玻玻璃面面板之之間，，以防防止潮潮氣進(jìn)進(jìn)入面面板之之間的的空間間；第第二層層的密密封設(shè)設(shè)置在在間隔隔條之之后的的玻璃璃面板板之間間，同同時(shí)將將間隔隔條和和玻璃璃面板板粘成成一體體。3.2.2玻璃的力學(xué)學(xué)性能玻璃的強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值fg(N/mm2)——見《玻璃幕墻工工程技術(shù)規(guī)規(guī)范》JGJ-2003第5.2.1條之規(guī)定3.3鋼材鋼材的基本本物理性能能性能符號(hào)值密度ρ78.5

kN/m3彈性模量E206000N/mm2泊松比μ0.3線膨脹系數(shù)α1.2x10-5K-13.3鋼材鋼材的強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值3.3鋼材焊縫的強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值3.3鋼材螺栓連接的的強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值3.3鋼材螺栓連接的的強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值3.4鋁合金鋁合金的基基本物理性性能性能符號(hào)值密度ρ28.0

kN/m3彈性模量E70000N/mm2泊松比μ0.33線膨脹系數(shù)α2.35x10-5K-1鋁合金的牌牌號(hào)１．鋁合金結(jié)結(jié)構(gòu)材料型材材宜采用5xxx系列和6xxx系列鋁合金。。２．板材宜采采用3xxx系列和5xxx系列鋁合金。。3.4鋁合金鋁合金型材的的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值3.4鋁合金鋁合金板材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值3.4鋁合金鋁合金的基礎(chǔ)礎(chǔ)代號(hào)狀態(tài)１．經(jīng)常用的的鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)材料型材為為6063T5及6063T6。２．經(jīng)常用的的板材為3003H14及5005H14。3.4鋁合金鋁合金型材表表面處理：１．陽極氧化化；２．電泳噴涂涂；3．粉末噴涂；；4．氟碳噴涂。。表面處理的厚厚度應(yīng)滿足表表3.2.2的要求——見《玻璃幕墻工程程技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第3.2.2條之規(guī)定3.4鋁合金斷熱鋁型材：：１．穿條式——PA66GF25(聚酰胺66+25玻璃纖維）２．注膠式——PUR(聚氨基甲酸乙乙脂）3.5花崗石板3.6其他力學(xué)性能4.幕墻面板結(jié)構(gòu)計(jì)算算力學(xué)模型4.幕墻面板結(jié)構(gòu)計(jì)算算計(jì)算方法面材撓度控制制4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算單片玻璃在垂垂直于玻璃幕幕墻平面的風(fēng)風(fēng)荷載和地震震作用下，最最大應(yīng)力應(yīng)符符合下列規(guī)定定：1最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值——見《玻璃幕墻工程程技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.2條之規(guī)定4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算單片玻璃在風(fēng)風(fēng)荷載作用下下的跨中撓度度——見《玻璃幕墻工程程技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.3條之規(guī)定1單片玻璃的剛剛度D按下式計(jì)算2玻璃跨中撓度度按按下式計(jì)計(jì)算：4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算夾層玻璃在荷荷載作用下的的變形和應(yīng)力力分布4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算夾層及中空玻璃荷荷載分配4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算PVB膜夾層玻璃按按下列規(guī)定計(jì)計(jì)算：——見《玻璃幕墻工程程技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.4條之規(guī)定1作用于PVB膜夾層玻璃的的風(fēng)荷載和地地震作用按下下列公式分配配至兩片玻璃璃4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2PVB夾層玻璃撓度度計(jì)算4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算中空玻璃按下下列規(guī)定計(jì)算算——見《玻璃幕墻工程程技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第6.1.5條之規(guī)定4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算玻璃在不同類類型的支撐形形式下的變形形和應(yīng)力分布布4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算在垂直于幕墻墻平面的風(fēng)荷荷載和地震作作用下，四點(diǎn)點(diǎn)支承玻璃面面板的應(yīng)力和和撓度應(yīng)符合合下列規(guī)定——見《玻璃幕墻工程程技術(shù)規(guī)范》JGJ-2003第8.1.5條之規(guī)定4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算全玻璃幕墻結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算全玻璃單肋公公式來歷：σ=M/WM=q線h2/8=wlh2/8,式中q線=wlW=thr2/6σ=fg=(wlh2/8)/(thr2/6)=3wlh2/4thr2hr=(3wlh2/4fgt)1/24.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算[例題1]鋼化玻璃1500mm×1500mm，T=10mm，四角孔距邊125mm，WK=2000N/m2，qEK=74N/m2，驗(yàn)算玻璃強(qiáng)度度及撓度是否否滿足要求。。解：W=1.4××WK=1.4×2000=2800N/m2qE=1.3×qEK=1.3×74=96N/m2q=W+0.5×qE=2800+0.5×96=2848N/m2LX/LY=1.25/1.25=1查表得m=0.154，μ=0.02603qk=WK+0.5×qEK=2000+0.5×74=2037N/m2θ=[(wk+0.5qEk)]b4/Et4=(2.037×10-3×12504)/(0.72×105×104)=6.9，查表6.1.2-2得η=0.985σ=(6mqb2/t2)η=（6×0.154×2.848×10-3×12502/102）×0.985=40.5N/mm2＜84N/mm2故玻璃強(qiáng)度滿滿足要求！WK=2000N/m2θ=wkb4/Et4=(2×10-3×12504)/(0.72×105×104)=6.8ηη=0.986D=Et3/[12(1-ν2)]=0.72×105×103/[12×（1-0.22）]=6250000Nmmdf=[μwkb4/D]η=[（0.02603×2×10-3×12504）/6250000]××0.986=20.05mmdf/L=20.05/1250=1/62.3<1/60故玻璃撓度也也滿足要求??！4.1玻璃的結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算[例題2]全玻璃幕墻，，層高4m，兩玻璃肋間間距1.5m，面玻采用t=15mm鋼化玻璃，肋肋玻采用t=19mm鋼化玻璃，肋肋寬取為350mm，WK=3500Pa，qEK=135N/m2，驗(yàn)算面玻璃璃、玻璃肋強(qiáng)強(qiáng)度及撓度是是否滿足要求求。解：（1）面玻璃W=1.4××WK=1.4×3500=4900N/m2(另據(jù)規(guī)范7.2.2條,m=0.125,μμ=0.013)qE=1.3×qEK=1.3×135=176N/m2q面=W+0.5×qE=4900+0.5×176=4988N/m2qK=WK+0.5×qEK=3500+0.5×135=3568N/m2=3.568×10-3N/m2θ=[(wk+0.5qEk)]b4/Et4=(3.568×10-3×15004)/(0.72×105×154)=4.95ηη=1σ=(6mqa2/t2)η=(0.75×4.988××10-3×15002/152）×1=37.4N/mm2＜84N/mm2故面玻璃強(qiáng)度度滿足要求?。ˇ?wka4/Et4=(3.5××10-3×15004)/(0.72×105×154)=4.86ηη=1df={（0.013××3.5×10-3×15004）/[0.72×105×153/12×（1-0.22）]}×1=10.9mmdf/L=10.9/1500=1/138＜1/60，故面玻璃撓撓度也滿足要要求?。?）玻璃肋A．初選ｈr=[（3WLh2/4fgt）]1/2=[（3×4.988×10-3×1500××40002/4×50.4×19）]1/2=306mm取為350