某工程外墙铝塑板计算书

湖南华天铝业有限公司

内部培训材料

之

某工程外墙铝单板幕墙计算书

By Pau Email: cspau@vip.qq.com

立柱与横梁设计计算

1、 风荷载标准值

W K =βZ ×µz×µs×w 0

式中：W K ————作用在幕墙上的风荷载标准值（KN/ｍ2）且其值不小于1.0 KN/ｍ2

ßZ ————瞬时风压的阵风风压系数取1.73（按C 类地区高度50米取值）

µz ——风压高度变化系数，竖直幕墙外表面可按±1.25取

µS ——风荷载体型系数，该建筑可取±1.5

W K =1.73×1.25×1.5×0.6=1.946KN/ｍ2

2、结构自重：

铝塑单单位面积重量：q GK =0.055KN

幕墙所用钢材附件面积重量 0.147KN

幕墙单位自重荷载：G= 0.055+0.14=0.202KN/ｍ2

幕墙单元构件重量：p k = 0.202×4×1.1=0.8KN/ｍ2

最大分格板块重量为：p b =0.055×1.2×1.6=0.1056KN

立柱自重荷载：p G =0.8KN

3） 地震作用

1）垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：q EK =ßE ɑmax G K

式中：

q EK ————垂直于幕墙平面外的分布水平地震作用力（KN/ｍ2）

G K ——铝单幕墙单位面积自重载荷G K =0.202 KN/ｍ2

ɑmax ————地震影响最大值，7度抗震设计取0.08，

βE ————动力放大系数取5.0

q E =5.0×0.08×0.202=0.0808 KN/ｍ2

2）平行于幕墙平面的单元地震作用：p EK = βE ɑmax P

幕墙单元地震：p E1= βE ɑmax P K

最大分格地震作用：p E2= βE ɑmax P b

式中：

p E1：平行于幕墙平面的单元地震作用（KN ）

p E2 ：平行于幕墙平面的最大分格地震作用（KN ）

p k ：幕墙单元构件重量（KN ） p k =0.8KN

p b ：最大分格板块重量（KN ） p b =0.1056KN

βE 动力放大系数取5.0 βE =5.0

ɑmax 地震影响最大值7度抗震设计取ɑma =x 0.08

幕墙单元地震：p E1=5.0×0.08×p k =5.0×0.08×0.8=0.3556KN

最大分格地震作用：p E2= βE ɑmax P b

p E2=5.0×0.08×0.1056=0.0422KN

4、温度作用：

年温差：最大温差取80℃，极限变化量ΔL=L.α. ΔT

式中：L Δ：受温度影响产生的变化量。

L 竖=3900， L 横=1.2

α：钢材线膨胀系数。1.2×10-5

ΔT ：极限温差△T=80℃

ΔL 竖= 3900×1.2×10-5×80= 3.744mm

ΔL 横=1.2×1.2×10-5×80=1.152 mm

为消除温度变化给幕墙构件带来得影响， 在两支构件之间留 伸缩缝，以消除温度应力。L 缝=（2~3）ΔL ，故竖缝取：15 mm ，横缝取：2 mm 。

5、荷载和作用效应组合：

1）进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时：

重力荷载：r G =1.2

风荷载： r W =1.4

地震作用：r E =1.3

进行位移和挠度计算时：

重力荷载：r G =1.0

风荷载： =1.0

地震作用：r E =1.0

2）水平作用效应组合系数：

风荷载： Ψw=1

地震作用：ΨE=0.6

3）组合形式：S 1= r G G+r W r E W K +ΨE r W q E

横梁计算分格宽1.2，高1.6，横梁计算分格高0.8，加肋式沿板材四周边缘：简支边，中肋支承线：固定边

一、 横梁计算

1、横梁型材的截面特性：

钢材强度设计值：215N/mm 2

钢材弹性模量：E=2.1×105 N/mm 2

X 轴的惯心矩：I X =13.71cm 4

Y 轴的惯心矩：I Y =13.71cm 4

X 轴的抵抗矩：W X =5.48 cm 3

Y 轴的抵抗矩：W Y =5.48cm 3

塑性发展系数：1.05

2、 幕墙横梁的荷载计算

q

G

：横梁自重荷载线荷载

q G =G

AK

×H=0.202×0.8=0.1616KN/m

q

E竖：

平行于幕墙平面的集中地震作用下横梁荷载线密度：

q

E竖

=5.0×0.08×0.202=0.0808 KN/ｍ2

1）水平方向线荷载由风荷载和水平地震作用地震作用组风荷载的线密度：

q W =W

K

×H=1.946×0.8=1.5568KN/m

水平地震作用下线密度：

q E水=q

E

×B=0.0808×1.2=0.0969KN/m

M

X

：横梁在竖直方向荷载作用下的弯矩KN.m

M

X

=q×B2/8

=（1.2×q

G +1.3×q

E竖

）×B2/8

=（1.2×0.1616+0.6×1.3×0.06）×1.22/8

=0.0439N.m

M

y

：横梁在水平方向荷载作用下的弯矩KN.m

M

y

= q×B2/8

=（1.4×q

W +0.6×1.3×q

E水

）×B2/8

=（1.4×1.5568+0.6×1.3×0.0969）×1.22/8 =0.4059

2）梁截面抗弯承载力的校核：

校核依据：σ= M X /γW X + M y /γW y ≤β×f a =0.85×215=182.45

N/mm 2

σ=（M X /W X + M y /W y ）×103/r

=（0.0439/5.48+0.4059/5.48）×103/1.05 =78.17N/mm 2≤f a =182.45 N/mm 2

满足要求

3） 横梁截面抗剪承载力的校核：

1.5V h /A wh ≤f a =125 N/mm 2

1.5V y /A wy ≤f a =125 N/mm 2

式中：V h ：横梁水平方向的剪力设计值（N ）

V y ：横梁竖直方向的剪力设计值（N ） A wy ：横梁截面水平方向腹板截面面积（mm 2） f a ：型材抗剪强度设计值f a =125 N/mm 2 A wh ：横梁截面竖直方向腹板截面面积（mm 2） V h =（1.2×q G +1.3×q E 竖）×1.2

=330N

V y =（1.4×q W +0.6×1.3×q E 水）×1.2 =2675.85N

A wh =50×3=150 mm 2 1.5V h /A wh =1.5×330/150=3.3N ≤f a =125 N/mm 2

A wy =50×3=150 mm 2 1.5V y /A wy =1.5×2675.85/150=26.75≤f a =125N/mm 2

满足要求

4） 梁刚度计算：

水平方向由风荷载和垂直于幕墙平面作用下的弯曲：

µ1=5×q ×B 4/（384×E ×I Y ）

=5×（q W +0.6×q E 水）×B 4/（384×E ×I Y ）

=5×（1.5568+0.6×0.0969）×1.24/384×2.1×105×13.71=1.772mm ≤15 mm 1.772mm ≤L/300=4

竖直方向由自重和平行于幕墙平面的地震作用产生的弯曲：

µ2=5×（q E 竖+q G ）×B 4/（384×E ×I Y ）

=5×（0.0808+0.1616）×1.24/384×2.1×105×13.71

=0.23 mm ≤15mm 0.23mm ≤L/300=4mm

满足要求

一、 立柱的计算

1、立柱型材的截面特性：

钢材强度设计值：215N/mm 2

钢材抗剪强度设计值：125N/mm 2

钢材弹性模量：E=2.1×105 N/mm 2

X 轴的惯心矩：I X =101.34cm 4

X 轴的抵抗矩：W X =25.33 215N/mm 2

截面积：A 0=12.74сm 2

塑性发展系数：1.05

2、 柱竖直方向的荷载

立柱自重荷载：РG = 0.202×4×1.1=0.8KN

竖直方向地震荷载：p E1= 0.3556KN

3、 立柱水平方向的线荷载：

风荷载的线荷载：q W =1.6060 KN/m

水平地震作用下线荷载：q E 水=0.5016KN/m

4、 立柱的强度计算

1） 立柱承受弯曲应力校核：

校核依据：σ= N/A+ M/γW ≤f a =215 N/mm 2（拉弯构件）

N ：立柱竖直方向拉力设计值

N=1.3×p E1+1.2×РG

=1.3×0.3556+1.2×0.8=1.5290KN

立柱水平方向线荷载设计值：

q y =（1.4×q W +0.6×1.3×q E 水）

=1.4×1.6060+0.6×1.3×0.5016

=2.6396KN/m

立柱按双跨梁计算

M y =mq y L 2 弯矩系数：m =0.05933

M y =0.05933×2.6396×3.92

=2.3817 KN.m

σ= N/A+ M/γW ≤f a =215 N/mm 2（拉弯构件）

=1.5290×103/12.74×102+2.3817×103/1.05×25.33 =90.749≤f a =215 N/mm 2

2）立柱挠度计算

=μqL4/EI

µ

max

最大挠度系数。µ=3.92×10-3

µ

=μqL4/EI

max

=3.92×10-3×2.6396×3.94×108/2.1×105×101.34 =11.5≤L/300=13

故刚度满足要求。