幕墙结构设计原理和方法(精)资料

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幕墙结构设计原理和方法

第一节结构设计原理 .................................................................................. 2 第二节风荷载 .............................................................................................. 4 第三节地震作用 ........................................................................................ 17 第四节自重和活荷载 ................................................................................ 36 第五节温度变化 ........................................................................................ 37 第六节连接计算 ........................................................................................ 41

第一节结构设计原理

建筑结构的可靠性直接关系到人民生命财产安全，历来是建筑结构设计必须首先面对和需要审慎解决的重大问题。结构的可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的能力。结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，即结构在规定的时间内、在规定的条件下、完成预定功能的概率。建筑结构可靠度也是一个国家综合性经济问题，实际上是选择一种安全与经济相对的最佳平衡。

结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件，不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。设计使用年限是房屋的地基基础和主体结构“合理使用年限”的具体化，实际上它与合理使用年限是等同的含义。

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068规定：“结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。结构的可靠度可采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定”。结构在规定的设计使用年限内满足以下功能要求：

1.在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；

2.在正常使用时具有良好的工作性能；

3.在正常维护下具有足够的耐久性；

4.在设计规定的偶然事件发生后，仍然能保持必须的整体稳定性。结构的设计使用年限如下表：表1

类别 1 2 3 4 设计使用年限（年） 5 25 50 100 示例临时性结构易于替换的结构构件普通房屋和构筑物纪念性建筑和特别重的建筑构件为保证建筑结构具有规定的可靠度，除应进行必要的设计计算外，还应

对结构材料性能、施工质量、使用和维护进行相应的控制。

结构可靠度与结构的使用年限长短有关，GB50068所指的结构可靠度，是对结构的设计使用年限而言的，当结构的使用年限超过设计使用年限后，结构失效概率可能较设计预期值要大。

设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能等级取值而选用的时间参数。它不等同于建筑结构的设计使用年限。GB50068所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为50年确定的。

建筑幕墙是建筑物的外围护构件，它要承受外界施加给它的各种作用。《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）对结构上的作用给出的定义：“施加在结构上的集中或分布荷载，以及引起结构外加变形或约束变形的原因，均称为结构上的作用”。“引起结构外加变形或约束变形的原因系指地震、基础沉降、温度变化、焊接等作用”。这就是说，作用是指能使结构产生效应（内力、变形、应力、应变、裂缝等）的各种原因的总称，其中包括施加在结构上的集中力和分布力系，以及形成结构外加变形或约束变形的原因。前一种作用是力（包括集中力和分布力）在结构上的集结，就是通常说的荷载。后一种作用（如温度变化、材料的收缩与徐变、地基变形、地震等）不是以力的形式出现的，过去将施加在结构上的作用统称为荷载（国际上也有这个习惯），但荷载这个术语对间接作用并不恰当，它混淆了两种不同的作用，而且容易发生误解，例如将地震作用当作是施加在结构上而与地基和结构本身无关的外力。《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）将这两类作用分别称为直接作用和间接作用，而荷载仅等同于直接作用，《建筑结构荷载规范》（GB50009）对直接作用作了规定。间接作用，除地震作用由《建筑抗震设计规范》（GB50011）作了规定外，其余间接作用暂时还没有相应的规范。

第二节风荷载

风荷载是作用于幕墙上的一种主要直接作用。它垂直作用于幕墙的表面上。幕墙是一种薄壁外围护构件，一块玻璃，一根杆就是一个受力单元，而且质量较轻，在设计时，既需考虑长期使用过程中，在一定时距平均最大风速的风荷载作用下保证其正常功能不受影响；又必须注意到在阵风袭击下不受损坏，避免安全事故。

建设部2002年1月10日以建标[2002]10号通知发布了《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001），从2002年3月1日起施行。《建筑结构荷载规范》GB50009规定对垂直于建筑物表面的风荷载标准值，当计算主要承重结构时应按下式计算：

WK=βZμSμZW0 ；（1）式中：WK—风荷载标准值，N/m2； βZ—高度Z处的风振系数； μS—风荷载体型系数；

μZ—风压高度变化系数 W0—基本风压，N/m2。

当计算围护结构时应按下式公式计算： WK=β（2）

式中： β2 .25）。

μS—风荷载体型系数(JGJ102和JGJ133规定取为±1.5)；风荷载的组合值、频遇值和准永久值系数可分别取0.6 、0.4 和 0。一. 基本风压:

gz—高度

ZW0

Z处的阵风系数（JGJ102和JGJ133规定取为

GB50009规定的基本风压是根据全国气象台站历年来的最大风速纪录，按基本风速的标准要求，将不同风速仪高度和时距的年最大风速，统一换算为离地10m高、自记10min平均年最大风速（m/s）。根据该风速数据（选取最大风速数据，一般应有25年以上的资料；当无法满足时，至少不少于10年的风速资料）经统计分析确定重现期为50年的最大风速，作为当地的基本风速V0。再按伯努力公式：

W0=1/2ρv02确定基本风速。

ρ= γ/g，γ为空气重力密度，g为重力加速度，以ρ= γ/g代入W0=γ/2g*v02。以往国内的风速记录大多数根据风压板的观测结果，刻度所反映的风速，实际上是统一根据标准的空气密度ρ=1.25Kg/m3按上述公式反算而得，因此在按该风速确定风压时，可统一按W0=V02/1600（KN/m2）计算。

当前各气象站已积累了根据风杯式自记风速仪记录的10min平均最大风速数据，因此在这次数据处理时基本上是以自记的数据为依据。所以在确定风压时，必须考虑各台站观测当时的空气密度，当缺乏资料时也可参考有关规定采用。

GB50009将基本风压的重现期由以往的30年改为50年，这样在标准上将与国外大部份国家取得一致，经修改后各地的风压并不是在原有的基础上提高10%，而是根据新的风速观测数据进行统计分析后重新确定的。对于风荷载比较敏感的高层建筑和高耸建筑，仍要求将基本风压提高10%，这相当于将重现期提高到100年左右。对于围护结构，其重要性与主体结构相比要低些，仍可取50年一遇的基本风压。

基本风压应按GB50009规范附录D4附表D.4给出的50年一遇的风压（其中136个城市基本风压见本教材表2）或全国基本风压分布图(见GB50009附图D5.3)采用，但不得低于0.3KN/m2。

全国136个城市基本风压值与基本雪压值表2

序号 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63

城市名北京上海石家庄张家口秦皇岛保定大同阳泉包头通辽朝阳鞍山本溪丹东四平吉林齐刘哈尔绥化哈尔滨德州威海泰安青岛莱阳淮阴南通杭州金华宁波蚌埠合肥黄山基本风压W0（Pa） 450 550 350 550 450 400 550 400 550 550 550 500 450 550 550 500 450 550 550 450 650 400 600 400 400 450 450 350 500 350 350 350 基本雪压S0（Pa） 400 200 300 250 250 350 250 350 250 300 450 400 550 400 350 450 400 500 450 350 450 350 200 250 400 250 450 550 300 450 550 450 序号 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 6

城市名天津重庆邢台承德唐山沧州太原临汾呼和浩特阜新锦州沈阳营口大连长春通化鹤岗佳木斯牡丹江烟台济南潍坊衮州徐州南京常州舟山衢州温州六安安庆赣州基本风压W0（Pa） 500 400 300 400 400 400 400 400 550 600 600 550 600 650 650 500 400 650 500 550 450 400 400 350 400 400 850 350 600 350 400 300 基本雪压S0（Pa） 400 0 350 300 350 300 350 250 400 400 400 500 400 400 350 800 650 650 600 400 300 350 350 350 500 350 500 500 350 550 350 350 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 91 93 95 97 99 101 103 105 107 109 111 113 115 117 119 121 123 125

九江南昌邵武福州厦门宝鸡汉中洒泉兰州天水格尔本玉树乌鲁木齐哈密新乡洛阳许昌南阳商邱恩施天门黄石吉首衡阳长沙梅县汕头堪江柳州南宁海口 350 450 300 700 800 350 300 550 300 350 400 300 600 700 400 400 400 350 350 300 300 350 300 400 350 300 800 800 300 350 750 400 450 350 200 200 300 150 200 200 200 800 200 300 350 400 450 450 200 350 350 300 350 450 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 7

景德镇樟树南平龙岩延安西安安康张掖平凉银川西宁伊宁库尔勒安阳三门峡郑州开封驻马店枣阳宜昌武汉岳阳常德郴州韶关广州深圳桂林梧州北海三亚 350 300 350 350 350 350 450 500 300 650 350 600 450 450 400 450 450 400 400 300 350 400 400 300 350 500 750 300 300 700 850 350 400 250 250 150 100 250 200 200 1000 250 400 200 400 300 450 400 300 500 550 500 300 127 129 131 133 135 绵阳内江遵义大理丽江 300 400 300 650 300 150 300 128 130 132 134 136 成都涪陵贵阳昆明玉溪 300 300 300 300 300 100 200 2．风压高度变化系数：

在大气边界层内，风速随离地面高度变化而增大。当气压场随高度不变时，速度随高度增大的规律，主要取决于地面粗糙度和温度垂直梯度。通常认为在离地面高度为300~500m时风速不再受地面粗糙度的影响，也即达到所谓“梯度风速”，该高度称之梯度风高度。地面粗糙度等级低的地区，其梯度风高度比等级高的地区为低。

原规范将地面粗糙度等级由过去的陆、海两类改成A、B、C三类，但随我国建设事业的蓬勃发展，城市房屋的高度和密度日益增大，因此，对大城市中心地区，其粗糙程度也有不同程度的提高。考虑到大多数发达国家，诸如美、英、日等国家的规范，以及国际标准ISO4354和欧洲统一规范EN1991-2-4都将地面粗糙度等级划分为四类，甚至于五类（日本）。为适应当前发展形势，这次修订也将由三类改成四类，其中A、B两类的有关参数不变，C类指有密度建筑群的城市市区，其粗糙度指数α由0.2改为0.22，梯度风高度HG仍取400m；新增添的D类，指有密集建筑群且有大量高层建筑的大城市市区，其粗糙度指数α取0.3，HG取450m。

根据地面粗糙度指数及梯度风高度，即可得出风压变化系数如下： μ μ μ

=1.379(Z/10)0. 24 (3a)

B0. 32

(3b) z=1.000(Z/10)

C0.44

(3c) z=0.616(Z/10)

D0. 60

(3d) z=0.318(Z/10)

在确定城区的粗糙度类别时,若无α的实测资料,可按下述原则近似确定： (一)

以拟建房屋为中心，2km为半径的迎风半园影响范围内的房屋高度

和密集度来区分粗糙度类

别，风向原则上应以该地区最大风的风向为准，但也可取其主导风向； (二)

以半园影响范围内建筑物的平均高度h来划分地面粗糙度类别：当

h≥18m，为D类，

9m＜h≤18m，为C类，h＜9m，为B类； (三)

影响范围内不同高度的面域可按下述原则确定，即每座建筑物向外

延伸距离为其高度的面域内

均为该高度，当不同高度的面域相交时，交叠部分的高度取大者； (四)

平均高度h取各面域面积为权数计算。

当直接以高度Z来描述风压高度变化系数时：由（Z/10）0.24=0.575Z0.24 则 μ(4a) 由 (4b)

由 (Z/10)0.44=0.363Z0.44 则 uZC=0.616×0.363Z0.44=0.224Z0.44 (4c)

由 (2/10)0.60=0.251Z0.60 则 uZD=0.318×0.251Z0.60=0.08Z0.60 (4d)

表3 风压高度变化系数μZ

离地面或海平地面粗糙度类别 A B C D 面高度(m) 5 1.17 1.00 0.74 0.62

=1.379×0.575Z0.24=0.794Z0.24

(Z/10)0.32=0.479Z0.32

则

uZB=0.479Z0.32

10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 250 300 350 400 ≥450 1.38 1.52 1.63 1.80 1.92 2.03 2.12 2.20 2.27 2.34 2.40 2. 2.83 2.99 3.12 3.12 3.12 3.12 1.00 1.14 1.25 1.42 1.56 1.67 1.77 1.86 1.95 2.02 2.09 2.38 2.61 2.80 2.97 3.12 3.12 3.12 0.74 0.74 0.84 1.00 1.13 1.25 1.35 1.45 1.54 1.62 1.70 2.03 2.30 2.54 2.75 2.94 3.12 3.12 0.62 0.62 0.62 0.62 0.73 0.84 0.93 1.02 1.11 1.19 1.27 1.61 1.92 2.19 2.45 2.68 2.91 3.12 例1．求A类地区高度45m处风压高度变化系数。解

：

uZA=1.379*(45/10)0.24=1.988

或

uZA=0.794*450.24=1.98

例2．求B类地区高度75m处风压高度变化系数

解： uZB=(75/10)0.32=1. 906 或 uZB=0.479*750.32=1.907

例3．求C类地区高度125m处风压高度变化系数解： uZA=0.224*1250.44=1.87

例4．求D类地区高度150m处风压高度变化系数解： uZD=0.08*1500.6=1.617 三．风荷载体型系数。

风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力（或吸力）与来流风的速度压的比值，它描述的是建筑物表面在稳定风压的作用下的静压

uZC=0.616*(125/10)0.44=1.87

或

uZD=0.318*(150/10)0.6=1.615

或

力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。由于涉及的是固体和流体相互作用的流体力学问题，对于不规则形状的固体，问题尤为复杂；无法得出理论上的结果。一般均应由试验确定，鉴于真型的实侧方法对结构设计的不现实性，目前只能采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行测试。GB50009表7.3.1列出3不同类型的建筑物和各类结构体型及其体型系数，这些都是根据国内外的试验资料和外国规范中的建议性规定整理而成。当建筑物与表中列出的体型数同时，可按该表的规定采用；当建筑物与表中的体型不同时，可参考有关资料采用；当建筑物与表中的体型不同且无有关资料可以借鉴时，宜由风洞试验确定；对于重要且体型复杂的建筑物应由风洞试验确定。

当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予注意，对比较重要的高层建筑，在风洞试验中要考虑周围建筑物的干扰因素。验算围护构件及连接的强度时，可按下列规定采用局部风荷载体型系数。 1．外表面

1）正压区按GB50009表7.3.1采用 2）负压区 —对墙面取-1.0 —对墙角边取-1.8

—对屋面局部部位（周边和屋面坡度大于10度的屋脊部位）取-2.2

—对檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件，取-2.0 注：对墙角边和屋面局部部位的作用宽度为房屋宽度的0.1或房屋平均高度的0.4。取其小者，但不小于1.5m 2．内表面

对封闭式建筑物按外表面风压的正负情况取-0.2或0.2 四．阵风系数

计算围护结构的风荷载时，阵风系数按下述公式确定：β（5a）

式中：K—地面粗糙度调整系数。对A、B、C、D四种类型分别取0.92、0.、0.85、0.80；

μf—脉动系数。μf=0.5×351.8（α-0.16）（Z/10）-α (5b)

式中：α—地面粗糙度指数对应于A、B、C、D四类地貌，分别取0.12、0.16、0.22和0.30。

将K、α系数代入后，各类地区阵风系数计算公式为： β

gzA

gz=K（1+2μf）

=0.92*(1+2μ

Bf)

=0.387(Z/10)-0.12 (5c)

B-0.16=0.5(Z/10) f

β(5d) β(5e)

gz=0.*(1+2

μ μ

gz=0.85*(1+2

Cf)

C-0.22 f=0.734(Z/10)

β(5f)

gz=0.80*(1+2

Df)

D-0.3 f=1.2248(Z/10)

根据上海风速实测资料证明了以上取值的可行性。80~81年通过在四次台风过程中对上海电视塔20m~186m七个高度处瞬时风速和十分钟平均最大风速的观测数据得出阵风系数的近似计算公式： β

[0.7/ √(z/10)]=e (5g) gz

由此式可算出,在10m、20m、50m、100m及150m处阵风系数为2.01、1.74、1.51、1.38和1.33。

上海金茂大厦根据历年0~500m各高程风速资料进行风洞试验得出的设计

风荷载和按GB50009计算结果相吻合。

上海金茂大厦设计风荷载与按GB50009计算结果对照表

表4 N/m2

层数标高（m）地面粗糙度类别 B 125.55 C D 53 213.80 B C D 82 316.10 B C D 88 340.00 B C D μz βgz Wk 31 2.2471 1.8753 1.4512 2. 2.3702 1.9772 3.0196 2.8152 2.5254 3.0908 2.9069 2.6382 1.4837 1.5652 1.7174 1.4352 1.4862 1.5820 1.4022 1.4337 1.4954 1.3962 1.4245 1.4804 gz

风洞试验结果 550×2.2471×1.4837× 2500 1.5=2750 550×1.8753×1.5652×1.5=2422 550×1.4512×1.7174×1.5=2056 550×2.×1.4352× 3000 1.5=3155 550×2.3702×1.4862×1.5=2906 550×1.9772×1.5820×1.5=2581 550×3.0196×1.4022× 3500 1.5=3493 550×2.8152×1.4337×1.5=3330 550×2.5254×1.4954×1.5=3115 550×3.0908×1.3962× 4000 1.5=3560 550×2.9069×1.4245×1.5=3416 550×2.6382×1.4804×1.5=3222 阵风系数β

离地面高度 m 5 10 15 20 30 40 50 60 70

表5

D 3.21 2.76 2.54 2.39 2.21 2.09 2.01 1.94 1. A 1.69 1.63 1.60 1.58 1.54 1.52 1.51 1.49 1.48 地面粗糙度类别 B C 1.88 2.30 1.78 2.10 1.72 1.99 1.69 1.92 1. 1.83 1.60 1.77 1.58 1.73 1.56 1.69 1.54 1.66 13

80 90 100 150 200 250 300 1.47 1.47 1.46 1.43 1.42 1.40 1.39 1.53 1.52 1.51 1.47 1.44 1.42 1.41 1. 1.62 1.60 1.54 1.50 1.46 1.44 1.85 1.81 1.78 167 1.60 1.55 1.51 例5．计算A类地区高度45m处阵风系数。解： μ β

=0.387×（45/10）-0.12=0.323 =0.92×（1+2×0.323）=1.514

例6．计算B类地区高度75m处阵风系数。解： μ β

B-0.16=0.5×（75/10）=0.3622 f

gz=0.×（1+2×0.3622）=1.535

例7．计算C类地区高度125m处阵风系数。解： μ β

C-0.22=0.734×（125/10）=0.421 f

gz=0.85×（1+2×0.421）=1.5657

例8．计算D类地区高度150m处阵风系数。解： μ β

例9．厦门市一建筑幕墙位于滨海大道上，计算高度160m处风荷载标准值。解: W0=800N/m2 (750×1.1) μ

0.24

D-0.3

=1.2248×（150/10）=0.5435 f

gz=0.80×（1+2×0.5435）=1.66

=1.379×（160/10）

=2.6826

-0.12

=0.387×（160/10）=0.27747 β

gzA

μ=1.4305

=0.92×（1+2×0.27747）

墙面区： Wk=1.4305×2.826×(1+0.2)×800=3881N/m2

墙角区： Wk=1.4305×2.826×(1.8+0.2)×800=68N/m2

按JGJ102和133规定计算Wk=2.25×2.826×1.5×750×1.1=7869N/m2 例10．求上海中心区一幕墙高度220m处风荷载标准值。解： W0=550N/m2 (550*1.1) μ（50009）

μ μ

0.4

=0.713×（220/10）=2.455（JGJ102）

=0.318×（220/10）0.6=2.032

D-0.30

=0.4845 f=1.2248×（220/10）

gz=0.80×（1+2

×0.4845）=1.5752

墙面区： Wk=1.5752×2.032×(1+0.2)×550=2113N/m2 墙角区： Wk=1.5752×2.032×(1.8+0.2)×550=3521N/m2

按JGJ102和133规定计算Wk=2.25×2.455×1.5×550×1.1=5013N/m2 例11．求常州市一幕墙高度90m处风荷载标准值。解： W0=400N/m2 （350×1.1） μ μ0.3518）=1.5162

墙面区： Wk=1.5162×2.02×(1+0.2)×400=1470N/m2 墙角区： Wk=1.5162×2.02×(1.8+0.2)×400=2450N/m2 按JGJ102和133规定计算Wk=2.25×2.02×1.5×350×1.1=2625N/m2 例12．求合肥市一幕墙高度120m处风荷载标准值。解： W0=350N/m2 (300×1.1) μ μ μ

ZZCCZB

=（90/10）0.32=2.02

gz=0.×（1+2×

B-0.16=0.5×（90/10）=0.3518 f

=0.616×（120/10）0.44=1.838 (50009) =0.713×（120/10）0.40=1.926 (JGJ102)

gz=0.85×（1+2×

C-0.22=0.734×（120/10）=0.4249 f

0.4249）=1.5723

墙面区:： Wk=1.5723×1.838×(1+0.2)×350=1214N/m2 墙角区： Wk=1.5723×1.838×(1.8+0.2)×350=2023N/m2 按JGJ102和133规定计算Wk=2.25×1.926×1.5×300×1.1=2145N/m2

第三节地震作用

一．震级和烈度

地震是一种突发性自然灾害，目前科学技术还达不到控制地震发生的水平，但是可以预防和减轻地震灾害。人类在长期与地震灾害的斗争中，积累了丰富的经验，随着科学技术的发展，人们通过地震台站网监测纪录和现场调查，积累了不少地震资料，对这些资料的分析和经验总结，人们对地震作用规律有了初步认识。

地震是一种自然现象，地壳中岩层发生断裂或错动，以及火山爆发都可能导致地面发生程度不同的震动，这种现象称为地震。随每次地震强烈程度不同，释放出的能量大小是不同的，所引起的地震灾害也是不同的。地震的强弱在地震工程学中是以震级来表示的，它直接取决于一次地震中所释放出的能量大小，所以每次地震都有一确定的震级。震级是对地震大小的相对度量。 GB/T17740—1999《地震震级的规定》是地震震级M的测定方法和使用的规定。

地震烈度则是用以描述某一地区地面和建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。显然对于距震中远近不同的地区所受的震害是不同的。一般说来，距震中越远，地震烈度就越低。地震烈度是指地震引起的地面震动及其影响的强弱程度。

GB/T17742—1999《中国地震烈度表》规定了地震烈度从Ⅰ度到Ⅻ度的在地面上人的感觉、房屋震害程度、其它震害现象、水平向地面峰值加速度、峰值速度的评定指标和使用说明，适用于地震烈度评定。

中国地震烈度表见表6。

中国地震烈度表表6

烈在地面上人的房屋震害程度度感觉震害现象平均震害指数 Ⅰ 无感 Ⅱ 室内个别静止中人有感觉 Ⅲ 室内少数静止门窗轻微作中人有感觉响 Ⅳ 室内多数人、室门窗作响外少数人有感觉，少数人梦中惊醒 Ⅴ 室内普遍、室外门窗、屋顶，多数人有感觉，屋架颤动作多数人梦中惊响，灰土掉醒落，抹灰出现细小裂缝，有檐瓦掉落，个别屋顶烟囱掉落 Ⅵ 多数人站立不损坏—墙体0~0.1稳，少数人惊逃出现裂缝，檐0 户外瓦掉落，少数屋顶烟囱裂缝、掉落 Ⅶ 大多数人惊逃户外，骑自行车的人有感觉，行驶中的汽车驾乘人员有感觉轻度破坏—0.11~局部破坏，开0.30 裂，小修或不需要修理可继续使用其它震害现象水平向地面运动峰值加峰值速速度度 2 m/sm/s 悬挂物微动悬挂物明显摆动，器皿作响 0.03 不稳定器物摇0.31 (0.22~0.4(0.02~0.0动或翻倒 4) 4) Ⅷ 多数人摇晃颠中等破坏—0.31~簸行走困难结构破坏需0.50 要修复才能使用 Ⅸ 行动的人摔倒

严重破坏—0.51~18

河岸和松软土出现裂缝,饱和砂层出现喷砂冒水;有的砖烟囱轻度裂缝河岸出现坍方;饱和砂层常见喷砂冒水,松软土地上地裂缝较多;大多数砖烟囱中等破坏干硬土上亦出现裂缝;大多数砖烟囱严重破坏;树稍折断;房屋破坏倒致人畜伤亡干硬土上出现0.63 0.06 (0.45~0.8(0.05~0.09) 9) 1.25 0.13 (0.90~1.7(0.10~0.17) 8) 2.50 0.25 (1.78~3.5(0.19~0.33) 5) 5.0 0.50 许多地方有裂(3.54~7.0(0.36~0.71) 缝;基岩可能出7) 现裂缝、错动;滑坡坍方常见；砖烟囱许多倒塌 1.00 Ⅹ 骑自行车的多数倒塌 0.71~山崩和地震断10.00 0.90 会摔倒，处不稳裂出现；基岩石(7.08~14.(0.72~1.41) 状态的人会摔上拱桥破坏；大14) 离原地，有抛起多数砖烟感囱从根部破坏或倒毁 0.91~地震断裂延续 Ⅺ 普遍倒塌 1.00 很长;大量山崩滑坡 Ⅻ 地面剧烈变化, 山河改观注:表中的数量词：“个别”为10%以下；“少数”为10%~50%；“多数”为50%~70%；“大多数”为70%~90%；“普遍”为90%以上结构严重破0.70 坏，局部倒塌，修复困难使用说明

1．用本标准评定烈度时，Ⅰ~Ⅴ度以地面上人的感觉及其它震害现象为主；Ⅵ~Ⅹ度以房屋震害和其它震害现象综合考

虑为主，人的感觉仅供参考；Ⅺ~Ⅻ度以地表震害现象为主。

2．在高楼上人的感觉要比地面上室内人的感觉明显，应适当降低评定值。 3．表中房屋为未经抗震设计或加固的单层或数层砖混和砖木房屋。相对建筑质量特别差或特别好以及地基特别差或特别

好的房屋，可根据具体情况，对表中各烈度相应的震害程度和平均震害指数予以提高或降低。

4．平均震害指数可以在调查区域内用普查或随机抽查的方法确定。 5．在农村可按自然村为单位，在城镇可按街区进行烈度的评定，面积以1km2

左右为宜。

6．凡有地面强震记录资料的地方，表列水平向地面峰值加速度和峰值速度可作为综合评定烈度的依据。

震级和烈度的关系可用以下公式来描述：震（6）

影响烈度 IX（X=1、2、3。=0.92+1.63M-3.49lgR （7）。。。。）式中： M—震级；

R—距震中距离的半径（km）； X—1、2、3------（取R/100的整数）

例14．某地发生7级地震，求震中烈度与影响烈度。震中： I0=0.24+1.26×7=9.05度

距震中100km处： I1=0.92+1.63×7-3.49Ig100=5.35度距震中200km处:： I2=0.92+1.63×7-3.49Ig200=4.30度二．设防烈度与地震动峰值加速度

JGJ/T97—95《工程抗震术语标准》将抗震设防烈度定义为：“按国家批准权限审定，作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。” （1）基本烈度 basic intensity

在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值，相当474年一遇的烈度值。

（2）多遇地震烈度 intensity of frequently occurred earthqrake 在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为63%的地震烈度值，相当于50年一遇的烈度值。

（3）罕遇地震烈度 intensity of seldomly occurred earthquake 在50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇的超越概率为2%~3%的地震

中烈度 I0=0.24+1.26M

烈度值，相当于1600~2500 年一遇的烈度值。”

建设部2001年7月20日以建标[2001]156号通知发布了《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）从2002年1月1日起施行。

GB50011条文说明第5.1.2条指出：“不同的结构采用不同的分析方法在各国抗震规范中均有体现，底部剪力法和振型分解反应谱法仍是基本方法，时程分析法作为补充计算方法，对特别不规则、特别重要的和较高的高层建筑才要求采用。”第5.1.4条又指出：“弹性反应谱理论仍是现阶段抗震设计的最基本理论，规范所采用的反应谱以地震影响系数曲线的形式给出。” A．

标准反应谱

由于地震的随机性，即使同一地点、同一烈度，每次地震地面的加速度纪录也很不一致。因此需要

根据大量强震纪录算出对应于每一条强震纪录反应谱曲线，然后统计求出最有代表性的平均曲线作为设计依据，这种曲线称为标准反应谱曲线。

图1为根据1940年埃尔森特罗地震地面加速度纪录绘出的β—T曲线，由图可见，随着T值的增长，

β值很快波动到峰值，其后又逐渐下降。同时β值随着阻尼比的增大而减小，可以看出即使不大的阻尼比，也能使峰点下降很多。

根据分析，反应谱的形状取决于一系列因素，诸如场地条件、震级及震中距离等。在平均反应谱曲线中β最大值β

max当阻尼比δ

=0.05时平均为2.15。此峰值所对应的结构自振

周期大致与该结构所在地点场地特征周期相一致，这就是说结构的自振周期与场地的特征周期接近时，结构的地震反应最大。这种现象与结构在动荷载作用下的共振相似。故在结构抗震设计中应使结构的自振周期远离场地的特征周

期，以免发生上述现象。对于地质松软的场地, β谱曲线主要峰点偏于较长的周期，地质坚硬时，则一般偏于较短的周期，同时场地土愈松软，且该土层愈厚, β谱值就愈大（图4a）。

至于震级和震中距的影响，一般在烈度相同的情况下，震中距远时加速度反应谱的峰点偏于较长的

周期，而近时偏于较短的周期，图4b即为在同等烈度下，当震中距不同时的加速度反应谱曲线，所以在离大地震震中较远的地方，高柔结构因周期较长，所受的地震破坏将比在同样烈度下较小或中等地震震中区所受破坏更重。而刚性结构则相反。

GB18306有关名词的定义如下： 1、地震动区划

以地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期为指标，将国土划分的不同设防要求的区域。 2、地震动峰值加速度

与地震动加速度反应谱最大值相应的水平加速度。 3、地震动反应谱特征周期

地震动加速度反应谱开始下降点的周期。

图1 B．

设计用反应谱

GB50011采用相对于重力加速度的单质点绝对最大加速度与体系自振周期T之间的关系作为设计反应谱。地震影响系数曲线见图6，其形状参数要求如下：

1）直线上升段，周期小于0.1S的区段；

2）水平段，自0.1S至特征周期（Tg）区段，应取最大值(α

max)；

3）曲线下降段，自特征周期（Tg）至5倍特征周期（5Tg）区段，裒减系数应取0.9；

4）直线下降段，自5倍特征周期（5Tg）至6S区段，下降斜率调整系数应取0.02。

图2

例：上海Ⅲ类场地，即第一组Ⅲ类场地，特征周期Tg=0.45S（5Tg=2.25 S）结构自振周期 A. 0.09S(＜0.1S) α取[0.45+10(ε

2-0.45)]αmax

B. 0.4S（＞0.1S，＜0.45S) α取αmax

C. 2.2S(＞0.45S, ＜2.25 S) α=(0.45/2.2)γε2α

max

D. 4S(＞2.25S, ＜6S) α=[ε20.2γ-ε

1(4-2.25)]

αmax

如果改为Ⅱ类场地,特征周期Tg=0.35S(5Tg=1.75S)

结构自振周期 A. 0.09S(＜0.1S) α取[0.45+10(ε2-0.45)]α

max

B. 0.4S （＞0.35S) α=(0.35/0.4)γε2αmax

C. 2.2S(＞1.75S, ＜6S ) α=[ε20.2γ-ε1(2.2-1.75)] α

max

D. 4S(＞1.75S, ＜6S) α=[ε20.2γ-ε1(4-1.75)] α

max

建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）规定：《建筑抗震设计规范》与《中国地震动参数区划图》（GB18306—2000）配套实施。

《中国地震动参数区划图》（GB18306—2000）给出了中国地震动参数区划图及其技术要素和使用规定，适用于新建、改建、扩建一般建设工程抗震设防，及编制社会经济发展和国土规划，即新建、扩建、改建一般建设工程的抗震设计和已建一般建设工程的抗震鉴定与加固必须按此标准规定的抗震设防要求进行。下列工程或地区的抗震设防要求不应直接采用此标准，需做专门研究： a）抗震设防要求高于地震动参数区划图抗震设防要求的重大工程。可能发

生严重次生灾害的工

程、核电站和其他有特殊要求的核设施建设工程；

b）于地震动参数区划分界线附近的新建、扩建、改建建设工程； c）某些地震研究程度和资料详细程度较差的边远地区；

d）位于复杂工程地震条件区域的大城市、大型厂矿企业、长距离生命线工程以及新建开发区等。

《中国地震动参数区划图》直接采用地震动参数，不再采用地震基本烈度。现行有关技术标准中涉

及地震基本烈度概念的，应逐步修正。在技术标准等尚未修订（包括局部修订）之前，可以参照下述方法确定：

a）抗震设计验算采用《中国地震动参数区划图》提供的地震动参数； b）当涉及地基处理，构造措施或其他防震减灾措施时，地震基本烈度参数值可由《中国地震动

区划图》查取地震动峰值加速度并按表7确定，也可根据需要做更细微的划分。地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表表7a

地震动峰值加速＜0.05 度g 地震基本烈度值＜Ⅵ 0.05 Ⅵ 0.1 Ⅶ 0.15 Ⅶ 0.2 Ⅷ 0.3 Ⅷ ≥0.4 ≥Ⅸ 《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》的场地条件为平坦稳定

的一般（中硬）场地。《中国地震动反应谱特征周期调整表》采用四类场地划分见表7b。

表7b 中国地震动反应谱特征周期调整表

特征周期分区 1区 2区

坚硬 0.25 0.30 25

场地类型划分中硬中软 0.35 0.45 0.40 0.55 软弱 0.65 0.75 3区 0.35 0.45 0.65 0.90 GB50011明确引入了“设计基本地震加速度”和“设计特征周期”可与中国地震参数区划图（中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反应谱特征周期区划图）相匹配。

设计基本地震加速度取值与《中国地震动峰值加速度区划图》所规定的“地震动峰值加速度”相当。设计特征周期即设计所用的地震影响系数特征周期（Tg），GB50011将设计近震、远震动改称设计地震分组，可更好体现震级和震中距影响，建筑工程的设计地震分为三组。在抗震设防决策上，为保持规范的延续性，设计地震的分组在《中国地震动反应谱特征周期区划图》基础上略作调整。

1）区划图中0.35s和0.40s的区域作为设计地震第一组。

2）区划图中0.45s的区域，多数作为设计地震第二组，其中，借用规范按烈度衰减等震线确定“设计远震”的规定，取加速度衰减影响的下列区域作为设计地震第三组：

A、《中国地震峰值加速度区划图》中，峰值加速度 0.2g减至0.05g的影响区域和0.3g减至0.1g影响区域；

B、《中国地震动反应谱特征周期区划图》中0.45s，且《中国地震动峰值加速度区划图》中≥0.4g的峰值加速度减至0.2g及以下的影响区域。 GB50011规定的特征周期值见表7c。

特征周期值（s）表7c

设计地震分组第一组第二组第三组 Ⅰ 0.25 0.30 0.35 场地类别 Ⅱ Ⅲ 0.35 0.45 0.40 0.55 0.45 0.65 Ⅳ 0.65 0.75 0.90 《建筑抗震设计规范》GB50011问答（2）第22条指出：《中国地震动参数

区划图》（GB18306-2001）自2001年8月1日起实施，对于设计基本加速度与原来相比有所变化的地区，至自2001年8月1日应按变化后的值进行抗震设防。即不再按国家地震局（78）震发科字111号文颁发的《中国地震烈度区划图（1/300万）》采用，而应按GB18306规定采用。

其中136个城市地震动峰值加速度转换为抗震设计的设计基本地震加速度值见本教材表8。

全国136城市地震动峰值加速度及基本烈度对照表表8

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 城市地震动峰值加地震基本α名速度g 烈度 max 0.1北京 0.20 Ⅷ 6 0.1天津 0.15 Ⅶ 2 0.0上海 0.10 Ⅶ 8 0.0重庆 0.05 Ⅵ 4 0.0石家0.10 Ⅶ 8 庄 0.0邢台 0.10 Ⅶ 8 0.0张家0.10 Ⅶ 8 口 0.0承德 0.05 Ⅵ 4 0.0秦皇0.10 Ⅶ 8 岛 0.1唐山 0.20 Ⅷ 6 0.0保定 0.10 Ⅶ 8 0.0沧州 0.10 Ⅶ 8 0.1大同 0.15 Ⅶ 2 0.1太原 0.20 Ⅷ 6 0.0阳泉 0.10 Ⅶ 序号 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 27 城市地震动峰值加地震基本α名速度g 烈度 max 邵武＜0.05 ＜Ⅵ 南平福州龙岩厦门延安宝鸡西安汉中安泰酒泉张掖兰州平凉天水 0.05 0.10 0.05 0.15 0.05 0.15 0.20 0.05 0.15 0.15 0.10 0.20 0.15 0.30 Ⅵ Ⅶ Ⅵ Ⅶ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅵ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅷ Ⅶ Ⅷ 0.04 0.08 0.04 0.12 0.04 0.12 0.16 0.04 0.12 0.12 0.08 0.16 0.12 0.216 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

临汾包头 0.20 0.20 Ⅷ Ⅷ Ⅷ Ⅶ Ⅵ Ⅶ Ⅵ Ⅶ Ⅶ Ⅵ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅵ Ⅶ Ⅶ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅶ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ 呼和0.20 浩特通辽 0.10 阜新朝阳锦州鞍山沈阳本溪营口丹东大连四平长春吉林通化 0.05 0.10 0.05 0.10 0.10 0.05 0.15 0.15 0.10 0.05 0.10 0.10 ＜0.05 8 0.16 0.16 0.16 0.08 0.04 0.08 0.04 0.08 0.08 0.04 0.12 0.12 0.08 0.04 0.08 0.08 0.04 0.04 0.08 0.04 0.04 0.04 0.084 85 86 87 88 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 银川 0.20 Ⅷ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅷ Ⅶ Ⅶ Ⅷ Ⅷ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅵ Ⅵ ＜Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ 格尔0.10 木西宁 0.10 玉树伊宁 0.15 0.15 乌鲁0.20 木齐库尔0.15 勒哈密 0.10 安阳新乡 0.20 0.20 三门0.15 峡洛阳 0.10 郑州许昌开封南阳 0.15 0.10 0.10 0.10 齐齐0.05 哈尔鹤岗 0.05 绥化佳木斯哈尔滨牡丹江德州 0.10 0.05 0.05 0.05 0.05 100 驻马0.05 店 101 商丘 0.05 102 枣阳 103 恩施 104 宜昌 105 天门 106 武汉 107 黄石 28

＜0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 4 0.16 0.08 0.08 0.12 0.12 0.16 0.12 0.08 0.16 0.16 0.12 0.08 0.12 0.08 0.08 0.08 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.040 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 65

烟台威海济南泰安潍坊青岛兖州莱阳徐州淮阴南京南通常州杭州舟山金华衢州宁波温州蚌埠六安合肥安庆黄山赣州九江 0.10 0.10 0.05 0.05 0.15 0.05 0.05 0.05 0.10 0.10 0.10 0.05 0.10 0.05 0.10 ＜0.05 ＜0.05 0.05 0.05 0.10 0.10 0.10 0.10 ＜0.05 ＜0.05 0.05 Ⅶ Ⅶ Ⅵ Ⅵ Ⅶ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅵ Ⅶ Ⅵ Ⅷ ＜Ⅵ ＜Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅶ Ⅶ Ⅶ Ⅶ ＜Ⅵ ＜Ⅵ Ⅵ 4 0.08 0.08 0.04 0.04 0.12 0.04 0.04 0.04 0.08 0.08 0.08 0.04 0.08 0.04 0.08 0.04 0.08 0.08 0.08 0.08 0.0108 岳阳 109 吉首 110 常德 111 衡阳 112 郴州 113 长沙 114 韶关 115 梅县 116 广州 117 汕头 118 深圳 119 堪江 120 桂林 121 柳州 122 梧州 123 南宁 124 北海 125 海口 126 三亚 127 绵阳 128 成都 129 内江 130 涪陵 131 遵义 132 贵阳 133 大理 29

0.10 ＜0.05 0.15 ＜0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.10 0.20 0.10 0.10 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.30 0.05 0.05 0.1 0.05 0.05 ＜0.05 0.05 0.20 Ⅶ ＜Ⅵ Ⅶ ＜Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅶ Ⅶ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅵ Ⅷ Ⅵ Ⅵ Ⅶ Ⅵ Ⅵ ＜Ⅵ Ⅵ Ⅷ 4 0.08 0.12 0.04 0.04 0.04 0.04 0.08 0.16 0.08 0.08 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.24 0.04 0.04 0.08 0.04 0.04 0.04 0.166 67 68 景德＜0.05 镇南昌 0.05 樟树＜0.05 ＜Ⅵ Ⅵ ＜Ⅵ 4 0.04 134 昆明 135 丽江 136 玉溪 0.20 0.30 0.20 Ⅷ Ⅷ Ⅶ 6 0.16 0.24 0.16 三．三水准设防和二阶段设计

正确确定地震作用是幕墙设计中面临的重大问题，抗震设计时，结构所承受的地震作用是由地震地面运动引起的动态反应，当结构在地震时其内力与地震作用的强烈程度成正比，地震作用过程结束结构将恢复原状，其地震作用引起的内力和变形消失，这种情况表明在地震作用下结构仍处于弹性阶段。当结构在强烈地震作用下部分的或某个楼层进入弹塑性阶段时，由于屈服部位的受力不可能再增长，将引起地震作用和结构构件内力的重分布，结构的内力、变形不再和地震强烈程度成正比，这是结构处于弹塑性状态的基本特征。近几十年来，结构抗震设计方法的研究与进展，尤其是各国历次大震对人类造成严重灾害的经验教训，使得世界各国地震学者及工程抗震设计人员取得了较为一致的认识，概括的用形象语言描述，即遵循“小震不坏，大震不倒”的设计原则。就是一般情况下（不是所有情况），遭遇第一水准烈度（众震烈度）时，建筑处于正常使用状态，从结构抗震角度分析，可视为弹性体系，采用弹性反应谱进行分析。遭遇第二水准烈度（基本烈度）时，结构进入非弹性工作阶段，但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围。遭遇第三水准烈度（预估的罕遇地震）时，结构有较大的非弹性变形，但应控制在规定的范围内，以免倒塌。它已成为世界公认的结构抗震的设计准则，并在各国规范中有所体现。我国《建筑抗震设计规范》（GB50011）抗震设防的基本思想和原则，以“三个水准”为抗震设防目标：

第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受

损坏或不需修理可继续使用。

第二水准：当遭受相当于本地区的抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏经一般修理或不需修理仍可继续使用。

第三水准：当遭遇高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

设计基本地震加速度为“50年设计基准期超越概率10%地震加速度的设计取值”；一般情况，根据《中国地震动参数区划图》图A1所规定的“地震动峰值加速度”转换为抗震设计的“设计基本地震加速度值”。三水准设防的各种参数见表9。表9

烈度水准第一水准烈度项参（众震烈度）目数（常遇烈度）烈度 -1.55度 1/3 地震作用 0.018(18cm/s2) 设计地震6度 0.035(35 cm/s2) 基本加速7度度 0.055(55 cm/s2) (g) 0.07(70 cm/s2) 8度 0.11(110 cm/s2) 9度水平地震6度影响 7度系数最大 8度值 αmax 9度 0.14(140 cm/s2) 0.04 0.08 0.12* 0.16 0.24** 0.32 第二水准烈度（基本烈度）基准 1 0.05（50 cm/s2） 0.10（100 cm/s2） 0.15 (150 2cm/s)* 0.20（200 cm/s2） 0.30 (300 cm/s2)** 0.40（400 cm/s2）第三水准烈度（罕遇烈度）＋1度 ≈2 0.10(100 cm/s2) 0.22(220 cm/s2) 0.31(310 cm/s2) 0.40(400 cm/s2) 0.51(510 cm/s2) 0.62(620 cm/s2) 0.50 0.70* 0.90 1.20** 1.40 注: 1. 1g= 9.8m/s2=980cm/s2 1Gal=10-2m/s2=1cm/s2 2. α

max=βmax*α

βmax取

2.25 （8a）

α=设计地震基本加速度（g）/1（g）（8b） 3.带*者用于设计基本地震加速度为0.15g的地区；带**者用于设计基本地震加速度为0.30g的地区。

按上述要求幕墙构件在抗震设计时达到下述要求：（1）在多遇烈度地震作用下，幕墙不能破坏应保持完好；（2）在基本烈度地震作用下，幕墙不应有严重破损，一般只以允许部份面板（玻璃、石板等）破碎，经修理后，仍可以使用；（3）在罕遇烈度地震作用下，幕墙虽严重破坏，但幕墙骨架不得脱落。《建筑抗震设计规范》GB50011规定：当采用等效侧力法时，非结构构件的水平地震作用标准值按下列公式计算： F=ν*ε*δ1*δ2*α（9）

式中：F—沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值； ν—非结构构件功能系数，取决于建筑设防类别和使用要求。分为三档1.4、1.0 、0.6；

ε—非结构构件类别系数，取决于构件材料性能等因素，在0.6~1.2的范围内取值（幕墙可取0.9）；

δ1—连接状态系数，又称动力放大系数，幕墙可取2.0； δ2—位置系数，一般情况建筑物的顶点为2.0，底部为1.0沿高度线性分布； α

max—地震影响系数最大值；

max

*GK

GK—非结构构件重力。

当采用楼面反应谱法时，非结构构件通常采用质点模型，其水平地震作用标准值按下列公式计算：

F=ν*ε*βS*GK （10）式中： βS—非结构构件楼面反应谱值。《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133规定：

qEK=βEα

maxG0K/A

（11）

式中：βE取为5.0

βE=νεδ1δ2 ν取为1.4 ε取为0.9 δ δ

1取为2取为

2.0 2.0时：

βE=1.4×0.9×2.0×2.0=5.04≈5.0

非结构构件的地震作用，除自身质量产生的惯性力外，还有地震时支座间相对移位产生的附加作用，二者需同时组合计算。

《建筑抗震设计规范》（GB50011）采用二阶段设计实现上述三个水准的设防目标，第一阶段是承载力验算，取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，采用《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）规定的分项系数表达式，进行结构构件的截面承载能力的验算，这样，既满足了在第一水准下具有必要的承载能力可靠度，又满足第二水准的损坏可修的目标。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。

第二阶段是弹塑性变形验算，对特殊要求的建筑、地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，除进行第一阶段设计外，还要取第三水准的地震动参数进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算，并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求。

对于第二水准，《建筑抗震设计规范》一般不要求进行验算，仅作为控制破坏程度加以叙述。

地震作用标准值参考表 N/mm2 表10

项目自重GAK 地震作用qEK 0.10g 0.15g 0.20g 0.30g 400 160 240 320 480 验算立柱单层玻璃 500 200 300 400 600 中空夹层玻璃 1100 440 660 880 1320 石材幕墙 300 120 180 240 360 验算横梁单层玻璃 400 160 240 320 480 中空夹层玻璃 1000 400 600 800 1200 石材幕墙 154 62 93 123 1 验算单层玻璃 6mm 8mm 205 82 123 1 246 10mm 256 102 153 205 308 12mm 307 123 185 246 369 15mm 384 154 231 307 461 19mm 484 194 291 3 584 317 127 191 254 381 验算中空玻璃 6+6+6 8+9+8 420 168 252 336 504 10+11+10 522 209 314 418 627 307 123 185 246 369 验算夹层玻璃 6+3.38+6 8+3.38+8 410 1 246 328 492 10+0.76+10 512 205 308 410 615 700 280 420 560 840 花岗石板 T≤25mm 336 504 672 1008 25mm＜T≤840 30mm 明框玻璃幕墙平面内变形性能靠玻璃边缘和镶嵌槽的间隙来调正。JGJ102规范第4.3.7条规定：

(2C1-3)·[1+h/b·(C2-3/2)/(C1-3/2)]≥[Δu] (12) [Δu]=h·γ (13) C1={[Δu]/[1+h/b*(C2-3/2)/(C1-3/2)]+3}/2≥[C1] (14) [C1]按JGJ102规范第6.2.5条规定，当采用单层玻璃时：C1、C2均应大于或等于5mm。

.当采用中空玻璃时：

[C1](侧边)大于或等于5mm；C2 (上边)大于或等于5mm；C2(下边)大于或等于7mm.。

隐框玻璃幕墙由胶缝厚度和付框与主体结构间连接来调节平面内变形性能。

例15．计算设计基本地震加速度为0.20g（8度区）10mm厚单层玻璃地震作用标准值。

解：qEK=5×0.16×(25600×0.01)=205N/m2

例16．计算设计基本地震加速度为0.10g（7度区）中空玻璃幕墙立柱承受的地震作用标准值。

解:qEK=5×0.08×500=200N/m2

例17．计算设计基本地震加速度为0.20g（8度区）T=30mm花岗石板地震作用标准值。

解：qEK=5×0.16×(28000×0.03)=672N/m2

第四节自重和活荷载

自重是沿幕墙或采光顶实际面积分布的垂直于地面的水平荷载,《建筑结构荷载规范》（GB50009）附录一，对有关材料自重标准值的规定如下：钢 78.5 kN/m3 铝合金 28 kN/m3 普通玻璃 25.6 kN/m3 钢丝玻璃 26 kN/m3 花岗石 28 kN/m3

对于幕墙与采光顶构件自重标准值设计未作规定时，可按下列数值采用：嵌入物为中空(夹层)玻璃的幕墙(采光顶) 500N/m2 ；嵌入物为单层玻璃的幕墙(采光顶) 400N/m2 ；嵌入物为花岗石的幕墙 1100N/m2

活荷载是指采光顶水平投影面上的活荷载，并假定为垂直于地面的均匀分布值，可取500N/m2。屋面均布活荷载不应与雪荷载同时考虑。屋面活荷载的组合值、频遇值和准永久值系数可分别取为0.7、0.5和0。

第五节温度变化

当幕墙（采光顶）构件受到温度变化影响时，它的长度将发生变化，这种变化可按下式计算：

ΔL=L·α· ΔT （15）

式中：ΔL—材料长度变化值；

L—材料设计长度； α—材料线胀系数；

ΔT—温度变化值。当缺乏必要资料时取80。

ΔT=temax－temin+ρ1I/αe （16）式中：temax－历年室外最高温度； temin—历年室外最低温度； ρ1I/αe—太阳辐射热当量温度

ρ1— 吸收系数，铝型材：银白色0.75；古铜色0.85；玻璃：白片玻璃0.16；吸热玻璃0.；热反射玻璃0.36； I—太阳辐射热（W/m2）（见表16）； αe—外表面换热系数，取19W/m2·K 。

由于幕墙构件规格较大，材料线胀系数较高，使得幕墙构件的长度变化十分明显，ΔL与ΔT的变化成线性关系，当幕墙（采光顶）构件的伸长（缩短）受到阻碍时，将产生很大的应力：

σT=α·E·ΔT （17）例18．铝型材α=23.5×10-6 E=7.0×106N/cm2 当ΔT=80 0C 时，求温差应力。

解：σT=23.5×10-6×7.0×106×80=13160N/cm2=131.6MPa 已超过铝型材设

计度85.5MPa

所以在设计幕墙构件时，要做到在温度变化构件伸长时不挤压，使它不产生应力，即它的(缩短)活动不受阻碍。JGJ102对玻璃边缘到槽底留缝宽度规定按下式计算：

E[α·ΔT-(2c-de)/b]≤0 （18） C=(α·ΔT+dc )/2≥[C] (19) 式中：[C]—最小留缝宽度见JGJ102表6.2.5-1~6.2.5-2; b— 玻璃的长度；

c—玻璃边缘到镶嵌槽底的间隙；

dC—施工误差（实际缝隙与设计缝隙允许误差即施工误差，一般取3mm）。

幕墙主要材料的线胀系数为已知（钢材：12*10-6，铝型材：23.5*10-6,玻璃:10*10-6）,但确定幕墙构件的温度变化波动范围却比较困难，现有的气象资料是气象资料是气象台站百叶箱内气温，和幕墙构件的温度有一定差异。对幕墙(采光顶)构件温度变化的下限，可将下列因素综合考虑，幕墙室外温度肯定比气象台站百页箱内温度低，但只有不接触或很少接触室内热环境的构件才能达到上述低限温度值，这样幕墙构件的最低波动温度和气象台站测得的温度就相近，于是可采用上述百页箱内温度记录的温度作为幕墙温度波动的下限值；温度波动范围的上限值，不仅限于室外最高温度，还需计入太阳辐射热的当量温度。对幕墙年温度变化值可取ΔT=80C。

主要城市日照、温度气象参数见表11。

全国34个城市日照、温度气象参数表11

城市名称纬度大气透I W/m2（KJ/m2.h）明度等垂直面水平面级 4 692（2491） 949(3416) 5 638（2297） 919(3308) 4 692（2491） 949(3416) 4 692（2491） 949(3416) 2 821（2956） 996(3586) 3 766（2758） 986(3450) 5 638（2297） 919(3308) 5 688（2477） 909(3272) 4 688（2477） 909(3272) 5 0（2304） 962(3463) 5 0（2304） 962(3463) 5 0（2304） 962(3463) 5 0（2304） 962(3463) 4 669（2408） 1014(3650) 4 690（2484） 1000(3600) 5 638（2297） 950(3420) 5 638（2297） 950(3420) 4 690（2484） 1000(3600) 4 690（2484） 1000(3600) 5 0（2304） 950(3420) 5 0（2304） 950(3420) 6 585（2106） 919(3308) 4 669（2408） 1014(3650) 4 669（2408） 1014(3650) 1 879（31） 1119(4028) 5 638（2297） 950(3420) 3 766（2758） 1021(3676) 3 766（2758） 1021(3676) 4 692（2491） 949(3416) 3 763（2747） 849(3056) 4 669（2408） 1014(3650) 4 665（2394） 1023(4428) 5 0（2304） 950(3420) 5 0（2304） 962(3463) Temax temi0C n 0 C40.6 39.7 42.7 39.4 39.9 37.3 38.3 38.0 36.4 38.9 40.7 39.9 41.0 39.8 40.6 42.5 43.5 39.4 40.6 38.7 40.4 37.3 37.3 31.5 33.4 41.7 39.1 33.5 39.3 40.5 37.9 38.9 39.4 42.2 -27.4 -22.9 -26.5 -25.5 -42.4 -32.8 -30.6 -36.5 -38.1 -10.1 -14 -9.6 -20 -1.2 -9.3 -19.7 -17.9 -18.1 -11.3 0C -2.1 -5.9 -7.8 -5.4 -19.3 -20.6 -21.7 -26.6 -30.6 -41.5 +0.4 +2.8 -4.9 -1.8 1．北京 2．天津 3．石家庄 4．太原 5．二连 6．呼和浩特 7．沈阳 8．长春 9．哈尔滨 10上海 11．南京 12．杭州 13．合肥 14．福州 15．南昌 16．济南 17．郑州 18．武汉 19．长沙 20．广州 21．南宁 22．成都 23．贵阳 24．昆明 25．拉萨 26．西安 27．兰州 28．西宁 29．银川 30乌鲁木齐 31．汕头 32．海口 33．桂林 34．重庆 40 40 40 40 45 40 40 45 45 30 30 30 30 25 30 35 35 30 30 25 25 30 25 25 30 35 35 35 40 45 25 20 25 30 注：日照为最大小时日照。

例19．求北京市一根3.2m长银白色幕墙型材最大伸缩量。解：ΔL=3200×23.5×10-6×80=6.0mm

例20．求上海市一块1.8m×1.2m热反射幕墙玻璃最大伸缩量。解：ΔL=1800×10×10-6×80=11.44mm

第六节连接计算

建筑幕墙是悬挂在主体结构上的围护构件，它与主体结构连接位置与连接方式应考虑下述要求：

1.对重力荷载、风荷载，地震作用和温度作用有足够的强度；

2.在弹性地震作用和风荷载作用下建筑幕墙不产生有害变形。建筑幕墙在受到弹性地震作用和风荷载作用后会产生位移和变形，只能是弹性范围内变形，应无残余变形；

3.建筑幕墙与主体结构产生相对位移时，不应影响幕墙的水密性能和气密性能；建筑幕墙和室内装饰材料连接部位不发生问题；外观仍保持整齐。 4．在承受弹塑性地震作用后不应脱落。

“结构与地基或其他结构之间的连接，用以避免结构的一切或某几类移动的可能性称为支座。”支座分为铰支座和滚轴(滑动)支座。铰支座(JGJ102图5. 1C)结构可以绕A点进行转动，但A点的水平移动和竖向移动则被。结构受荷载作用时，A点有水平反力XA和竖向反力YA，略去摩擦力作用，反力XA和YA都通过铰A的中心，即u=0，ν=0，ζ≠0。可用支杆表示铰支座的简图，支杆是专门用来表示支座的链杆，支杆通常被认为是刚性的，即不考虑其长度的改变。滚轴(滑动)支座(JGJ102说明图5-1a、b)既容许结构绕A转动，又容许结构沿支承面滑动，但A点垂直于支承面的位移则被，结构受荷载时A点有竖向反力YA(即竖向滑动支座u=0 ν≠0 ζ≠0，水平滑动支座u≠0，ν=0，ζ≠0)。幕墙主柱与主体结构连接时，一般采用一端用连接件固定在主体结构上，另一端套在内套管(芯管)上，这种结构一端为铰支座，一端为滚轴(滑动)支座。使用支座的目的在于有效地支承结构，并将作用于结构上的任何作用(荷载)传达于地或其他结构上，欲达此目的，首先要求这些支座必须能保证结构位置

不变。支座机动分析的目的在于鉴别这些支座是否具有保证结构位置不变的能力。从静定的观点来看，因为我们只有三个静力平衡条件(ΣX=0，ΣY=0，ΣM=0)，因此欲使支座的反力为静定，则反力未知数(或支座链杆)的数目必为三个，如多于三个即为反力超静定。从稳定的观点来看，欲使支座为稳定，则支座链杆的数目必定为三个，一个自身稳定的结构若支承于一根或二根链杆上，则结构的位置为不稳定。因此如果结构本身是稳定的，那么要使支座成为稳定的，则链杆的数目必为三，少于三时为不稳定，多于三时为超静定，这是支座稳定的第一个条件。如果结构是稳定的，那么要使支座成为稳定，三根链杆的排列必须既不平行也不相交于一点，这是支座稳定的第二个条件，必须符合上述两个条件之后，支座才是稳定的。

<<玻璃幕墙工程技术规范>>JGJ102第6.2.8 条规定玻璃幕墙与建筑主体结构连接的固定支座应具备调正范围，其调正尺寸αx，αy，αz不应小于40MM。第7.3.4.5条规定幕墙立柱安装就位后应及时紧固。第7.3.4.6条规定现场焊接或高强度螺栓紧固的构件固定后，应及时进行防锈处理。通过这些措施来使支座达到保证玻璃幕墙位置不变，即X、Z方向不能活动，如果活动了结构就不稳定了，因此不管是上埋式预埋件或侧埋式预埋件上的连接件、也不管单元式幕墙采用的连接方式是插式或扣式、搁式、顿式、卡式还是悬挑式或背栓式，均要达到X、Z方向不能活动，以保证立柱支座X、Z方向位置不变，从而达到立柱连接稳定。立柱与主体结构的连接件使立柱固定的方法可采用垫板与连接件焊接，垫板与连接件齿面啮合，垫板与连接件齿边咬合，也可采用摩擦型高强度螺栓连接(当连接件夹住空心立柱的情况不能采用，当立柱用开长孔方法调正时也无法达到立柱支座位置不变)。JGJ133第5.1.2条指出:“幕墙构架立柱的连接金属角码与其它连接件应采取螺栓连接,螺栓垫板应有防滑措施”。中国建筑科学院1999年2月3号建院科便字[1999]第3号函指出：“《玻璃幕墙工程技术规范》

JGJ102-96第5.1.2条‘------，并应采用弹性活动连接。’这种提法不够准确。” 双金属腐蚀（接触腐蚀）。《金属腐蚀及防护术语和定义》GB10123-88 第4.6条双金属腐蚀 bimetallic corrosion定义为：“由于不同的金属或其它电子导体作为电极而形成的电偶腐蚀”。不推荐使用“接触腐蚀”术语。建筑设计资料集指出：当两种电位不同的金属相互接触而同时又暴露在电解质液中会产生腐蚀，这种腐蚀即为接触腐蚀，又称电偶腐蚀。铝的标准电位为负数(-1.67V)，和正电性金属及其合金(如碳钢、不锈钢)接触时，在浸蚀性介质( 在水溶液中或在溶融状态下能导电的化合物称为电解质，能够依靠溶液中离子定向运动来传导电流) 作用下产生接触腐蚀(电偶腐蚀)。日本建筑学会建筑工程规范JASS14幕墙工程14.3.7.7条指出：“何谓接触腐蚀?在电解溶液中腐蚀电位不同的2种金属( 电位差高的设为贵，低的设为卑)局部接触时，卑金属腐蚀的现象叫做接触腐蚀。 ”腐蚀电位的程度反映了如下情况： ⑴两种金属腐蚀电位差越大腐蚀得越厉害。

⑵如果接触部分电阻大到腐蚀电流难于流动，腐蚀程度就小。 ⑶溶液导电越高腐蚀就越厉害。

⑷贵金属/卑金属的面积比与腐蚀电流成正比，即相对贵金属面积卑金属面积越小腐蚀越厉害。

防止接触腐蚀首先不希望异种金属接触，当不能避免异种金属接触时，要采取如下对策：

⑴选择使用材料 A.在腐蚀电位序列中，尽量选择接近的金属组合 B.不能减少卑(铝合金)材料的形状尺寸。

⑵不同金属间绝缘 A.采用尼龙垫等使不同种金属间绝缘，如果不能完全绝缘，要在各接触面及其周围涂防锈漆(铬酸盐颜料)使回路电阻增加 B.用瓷漆或溶漆涂在接触部位。

⑶与水份隔绝。

⑷为了使接触电位差降低，对接触金属的一方或双方进行电镀，例如在与铝合金接触的钢铁上镀镉化锌等，或为了保护重要金属，可涂上卑金属粉(锌末等)的混合颜料或采用锌板等。\"

不锈钢与铝接触时，在侵蚀介质作用下，也会产生电偶腐蚀，因此对不锈钢的耐腐蚀性能要有正确的认识。为了在工程中安全使用不锈钢，建立起不锈钢并不一定都是优良的耐腐蚀性能材料这一观点十分重要，应该清楚认识到，现实中存在着各式各样的腐蚀，不锈钢也有许多品种，不同类型的不锈钢对于不同类型腐蚀的耐蚀性是很不相同的，因此根据腐蚀的具体类型来判断不锈钢的耐腐蚀性是十分重要的，一般不锈钢与铝接触只要有浸蚀性介质作用，对电偶腐蚀也是力的，不要认为在铝合金杆件上使用了不锈钢螺栓就不会产生接触腐蚀，而是要对有浸蚀性介质存在的部位仍要采取防腐措施。 JASS14.3.7.9⑦a指出：“不锈钢是不易腐蚀的金属，但并不是不锈蚀的金属，它往往由于电化学反应而腐蚀，其原因有：Ⅰ) 大气中污染物质的附着；Ⅱ)与不同种金属(例如铝)的接触。”

JGJ102规范第5.7.9条指出：“当没有条件采用预埋件连接时，应采用其它可靠的连接措施，并应通过试验决定其承载能力”。当采用膨胀螺栓锚固连接件钢板时，要对膨胀螺栓进行拉拔试验，可按下列公式验算：

N拔=[（N/2+M/Z）/n]*β≤N拔试/1.5 （20）式中：N拔—单个膨胀螺栓承载能力设计值； N—拉力（N）； M—弯距（N.mm）； Z—上下两排螺栓中距(mm)； n—每排螺栓个数；

β—承载能力调整系数,每处4个时取1.25、6个时取1.30、8个时取1.32； N拔试—单个膨胀螺栓拉拔试验结果（N）。

例21．用膨胀螺栓固定幕墙连接钢板，N=20000N，M=125000N.mm ,四个υ12膨胀螺栓分二排,每排2个 ,Z=80mm 。拉拔试验单个膨胀螺栓拉拔力15000N ，校核承载能力。

N拔=(20000/2+125000/80)/2*1.25=7227N＜15000/1.5=10000N 例22．某建筑层高3.2m，WK=3000N/m2，抗震7度设防，设计基本地震加速度0.10g，分格宽1m，选用立柱截面。解：W=1.4WK=1.4*3000=4200N/m2 qW=B*WK=1*4200=4200N/m=4.2N/mm MW=qW*L2/8=4.2*32002/8=5376000N·mm GAK=400 N/m2 qEK=ΒE*α

max * GAK=5*0.08*400=160 N/m

qE面=1.3* qEK =1.3*160=208 N/m2 qE线=B* qE面=1*208=208 N/m=0.208 N/mm ME= qE线*L2/8=0.208*32002/8=266240 N·mm M=MW+0.6ME=5376000+0.6*266240=5535744 N·mm W=M/(1.05fa)=5535744/(1.05*85.5)=61662mm3 I=5*(

qW+.06

线

)L3

/[384E(1/180)]=

5*(3+0.6*0.16)*32003/[384*0.7*105*(1/180)]=3396754mm4 I=5*(

qW+.06

线

)L4

/(384E*20)=5*(3+0.6*0.16)*32004/(384*0.7*105*20)=3019337mm4 要选用W≥61662mm3、I≥3396754mm4的型材。

例23．一幕墙立柱，层高3.3m，WK=1500N/m2，8度设防，设计地震基本加

速度0.20g.，立柱：

A=1800mm2,A0=1600mm2,IX=4200000mm4,WX1=54000mm3,WX2=49000mm3,SS=35000mm3,t=4mm,立柱左侧分格宽1500mm，右侧分格宽1200mm，采取自下而上安装程序布置杆件，验算强度、挠度、抗剪强度。解：W=1.4WK=1.4*1500=2100N/m2

qW= W *(B1+B2)/2=2100*(1.2+1.5)/2=2835N/m=2.835N/mm qEK=βE*α

max*GAK =5*0.16*400=320N/m

qE面=1.3* qEK =1.3*320=416N/m2

qE线= qE面*(B1+B2)/2=416*(1.2+1.5)/2=561.6N/m=0.5616N/mm MW= qW*L2/8=2.835*33002/8=3859144 N·mm ME= qE线*L2/8=0.5616*33002/8=7478 N·mm 先进行SW+0.6SE组合

M=MW+0.6ME=3859144+0.6*7478=4317831 N·mm NK= GAK *(B1+B2)/2*L=400*(1.2+1.5)/2*3.3=1782N N=1.2 NK= 1.2*1782=2138N 采用SG+SW+0.6SE组合

σ=N/A+M/(1.05W)=2138/1500+4317831/(1.05*49000)=85.35N/mm2＜85.5 N/mm2

qEK线= qEK *(B1+B2)/2=320*(1.2+1.5)/2=432N/m=0.432N/mm qWK= WK *(B1+B2)/2=5500*(1.2+1.5)/2=2025N/m=2.025N/mm 挠度验算采用SW+0.6SE组合 u=5*(

线

qwk*0.6*qEK

)L4/384EI=5*(2.025+0.6*0.432)*33004/384*0.7*105*4200000=12mm＜20mm u/L=12/3300=1/275＜1/180

抗剪验算采用SW+0.6SE组合 VW= qWL/2= 2385*3.3/2=4678N VE= qE线L/2=561.6*3.3/2=927N V=VW + 0.6VE= 4678+0.6*927=5234N

τ= V*SS/I*T=5234*35000/4200000*4=10.9 N/mm2＜49.6 N/mm2 例24．上例改为自上而下安装顺序布置杆件，按压弯构件验算。 i=（42000/1600）1/2=51.2

λ=L/i=3300/51.2=.5 υ=0.7187 σ

N/（Φ

A0）+M/（1.05W）=2138/(0.7187*1500)

+4317831/(1.05*49000)=85.9 N/mm2＞85.5 N/mm2

这样就需要更换型材，即采用：

≥

M/{1.05*[85.5-N/(

A0)]}=4317831/{1.05*[85.5-2138/(0.7187*1500)]}=49240mm2的（立柱）型材。单元式幕墙由于竖框为组合框，对插的两竖框不可能同时伸缩验算时要分别验算，即取每根竖框承受单元组件一半的荷载（作用）计算，其中W值小者起控制作用。

例25．上海市浦东新区（设计地震基本加速度0.10g）.某建筑高128m，层高3.6m，分格(B*H)1.2m*1.5m，采用元件式(明框)幕墙，试设计立柱、横梁、连接件、并校核玻璃。

解：基本风压 W0=550N/m2

高度变化系数 uZC=0.616(128/10)0.44=0.616(Z/10)0.44=1.1 (GB50009)

高度变化系数 uZC=0.713(128/10)0.40=0.713(Z/10)0.40=1.977 (JGJ102、JGJ133)

脉动系数 ufC=0.734(128/10)0.22=0.734(Z/10)0.22=0.418 阵风系数 β(GB50009)

gz =2.25

gz=0.85*(1+2uf)=0.85*(1+2*0.41)=1.562

(JGJ102、JGJ133)

墙面区体型系数 uS=1.0+0.2=1.20 (GB50009) 墙角区体型系数 uS=1.8+0.2=2.0 (GB50009) 体型系数 uS=1.5 (JGJ102、JGJ133)

地震作用标准值 qEK=ΒE*α(GB50011、JGJ133)

分别按GB50009和JGJ102(JGJ133)进行计算: 一. 按JGJ102(JGJ133)进行计算: 风

荷

载

标

准

值

WK=

max*GAK

=5*0.08*400=160N/m2

2SW0*1.1=2.25*1.5*1.977*550*1.1=4037N/m

风荷载设计值 W=1.4 WK =1.4*4037=5652N/m2 风荷载线荷载qW=BW=1.2*5652=6782N/m

地震作用设计值 qE=1.3 qEK =1.3*160=208N/m2 地震作用线荷载qE线

=BqE =1.2*208=250N/m

荷载（作用）组合值 =6782+0.6*250=6932N/m=6.932N/mm 1. 立柱 A .选料:

弯矩 M= q L2/8=6.932*36002/8=11229840N·mm 最

q= qW +0.6 qE

线

小截

面抵抗矩

W=M/(1.05*fa)=11229840/(1.05*85.5)=1250mm3

风荷载线荷载标准值 qWK=BWK=1.2*4037=4844N/m=4.844N/mm

地震作用线荷载标准值 qEK面=B qEK =1.2*160=192N/m=0.192N/mm 最小惯矩 I=5*(qWK+0.6qEK面)L3/384E(1/180)

=5*(4.844+0.6*0.192)*36003/[384*0.7*105*（1/180）]=7746977mm4

最小惯矩 I=5*(qWK+0.6qEK面)L4/384E(20)

=5*(4.844+0.6*0.192)*36004/（384*0.7*105*20）=7746977mm4

选用180系列立柱： A=3150mm2 A0=2925mm2 t=5mm IX=11812228mm4 WX2=134230mm3 SS=796mm3

横梁：WX=24500mm3 WY=21000mm3 T=3mm IX=850000mm4 IY=700000 SS=24000mm3 B. 强度验算:

自重标准值 GK=BGAK =1.2*400=480N/m 重力标准值 NK= GK L=480*3.6=1728N 重力设计值 N=1.2NK =1.2*1728=2074N 采用 SG+Sw+0.6SE组合

截面最大设计应力值 σ=N/A+M/(1.05W)

=2074/2925+11229840/(1.05*128394)=84N/mm2＜85.5N/mm2 C. 挠度验算: 采用SW+0.6SE组合风

WX1=128394mm3

荷载线

荷载标准值

qWK=BWK=4037*1.2=4844N/m=4.844N/mm

地震作用线荷载标准值 qEK=BqEK =160*1.2=192N/m=0.192N/mm

挠曲 u=5*(qWK+0.6qEK面)L4/384EI

=5*(4.844+0.6*0.192)*36004/（384*0.7*105*11812228）=13.12mm＜20mm

相对挠度 u/L=13.12/3600=1/274＜1/180 D. 抗剪强度验算采用SW+0.6SE组合

风荷载产生的剪力 VW=WBL/2=5652*1.2*3.6/2=12208N 地震作用产生的剪力 VE=qEBL/2=208*1.2*3.6/2=449N 剪力组合值 V=VW +0.6VE =12208+0.6*449=12453N 截

面

最

大

设

计

剪

应

力

=VSS/It=12453*796/(11812228*5)=16.66N/mm2＜49.6N/mm2 2. 横梁验算 A.抗弯强度验算

单位面积自重标准值 GAK=300N/m2 自重线荷载标准值GK=HGAK=1.5*300=450N/m

自重线荷载设计值 G=1.2GK =1.2*450=540N/m=0.54N/mm 绕X轴弯矩 MX=GB2/8=0.54*12002/8=97200N·mm 风荷载最大集度值 qW=1.2W=1.2*5652=6782N 绕

轴风荷载产生的弯矩

MYW=

B2/12=6782*1.22/12=813.84N·m=813840N·mm 地震作用标准值 qEK=ΒE*α

max*GAK =5*0.08*300=120N/m

地震作用设计值 qE=1.3 qEK =1.3*120=156N/m2 地震作用最大集度值 qE=B qE =1.2*156=187N

绕Y轴地震作用产生的弯矩 MYE= qE

B2/12=187*1.22/12=22.44N·m=22440N·mm 先进行SW+0.6SE组合

绕Y轴弯矩组合值 MY= MYW +0.6 MYE =813840+0.6*22440=827304 N·mm 采用SG+SW+0.6SE组合

截面最大设计应力值 σ=MX/(1.05WX)+MY /(1.05WY)=97200/（1.05*24500）+827304/(1.05*21000)

=41.3N/mm2＜85.5N/mm2 B.抗剪强度验算

风荷载产生的剪力 VW=WB*B/2*2/4=5652*1.2*1.2/4=2035N 地震作用产生的剪力 VE= qE B*B/2*2/4=156*1.2*1.2/4=56N 采用 SW+0.6SE组合

剪力组合值 V= VW+.06 VE =2035+0.6*56=2069N

截面最大设计剪应力 τ=VSS/It=2069*24000/(700000*3)=23.65N/mm2＜49.6N/mm2 C 挠度验算

绕X轴挠曲 uX=5GKB4/384EI =5*0.45*12004/（384*0.7*105*850000）=0.20mm

相对挠度 uX/L=0.20/1200=1/6000＜1/180

绕X轴荷载(作用)组合标准值 qYK=4844+0.6+144=4930N 绕X轴挠曲 uY=4930*1.24/（120*7*1010*0.0000007）=0.00174m=1.74mm

相对挠度 uY/L=1.74/1200=1/690＜1/180

2. 连接验算

A..横梁与立柱采用A-70 υ4螺栓(AS=8.78mmmm2)，铝角码6063T5 T=3mm

a.横向采用SW+0.6SE组合单剪连接nV=1

水平作用组合值 N1= VW +0.6VE =2035+0.6*56=2069N 一个螺栓抗剪承载力设计值 Nbv=nVASfV=1*8.78*245=2151N

需螺栓个数 n=N1/ Nbv =2069/2151=0.96(个) 采用1个

承载力设计值 Nbc=dtfaC=4*3*120=1440N＜2069N 改用T=2069/（4*120）=4.3mm≈4.5mm

截面抗承压 Nbc= dtfaC =4*4.5*120=2160N＞2069N b.竖向单位自重标准值 GAK=300N/m2

自重线荷载标准值 GK=H GAK=1.5*300=450N/m 自重线荷载设计值 G=1.2GK=1.2*450=540N/m 竖向作用设计值 N2=GB/2=540*1.2/2=320N 采用SG+SW+0.6SE组合

荷载（作用总值） N=(N12+N22)1/2=√20692+3242=2094N 截面抗承压承载力设计值 NbC=dtfac=4*4.5*120=2160N>2094N 需螺栓个数 n=N/ NbC=2094/2151=0.97（个）取1个

B.立柱与主体结构连接75*4角铁L=80mm e0=60 mm A2-70 υ14螺栓(AS=115mm2) 焊角宽5mm

L=80mm 预埋件T=8mm 直锚筋d=10mm (A=78.5mm2) fy=210N/mm2 fC=15N/mm2 Z=80 mm

风荷载设计值 N1w=WBL=5652*1.2*3.6=24417N 地震作用设计值 N1E= qEBL=208*1.2*3.6=9N

水平作用组合值 N1= N1w +0.6 N1E= 24417+0.6*9=24956N

竖向作用设计值 N2=GABL=480*1.2*3.6=2074N

荷载(作用)总值 N==(N12+N22)1/2√249562+20742 =25042N

双剪连接nV=2

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV= nV AsfV=2*115*245=56350N

需螺栓个数 n=N/ NbV= 25042/56350=0.44个取1个铝

材

截

面

抗

承

压

承

载

力

设

计

值

NbC=dtfac=14*2*5*120=16800N<25042N 立柱局部加厚到7.5mm

铝材截面抗承压承载力设计值 NbCdtfac=14*2*7.5*120=25200N>25042N

钢材截面抗承压承载力设计值 NbCdtfac=14*2*4*320=35840N>25042N

C.预埋件验算(侧埋e0=60mm L=80mm) 剪力 V=N2=2074N 拉力 N=N1=24956N

弯矩 M=Ve0=2074*60=124440 N·mm 锚

筋

受

剪

承

载

力

系

数

萨

市

钢铝

1/21/2=(4-0.08d)(f/f)=(4-0.08*12)(15/210)=0.81 取0.7 Vcy

锚板弯曲变形折减系数 αb=0.6+0.25(t/d)=0.6+(0.25*8/12)=0.77 锚筋截面积AS1=V/αVαbfy+N/0.8αbfy+M/1.3αrαbfyZ

=2074/（0.7*210）+24956/（0.8*0.77*210）+124440/（1.3*0.77*210*80）

=214.42mm2<78.5*4=314mm2 锚筋截面积AS2= N/0.8αbfy+M/0.4αrαbfyZ

=24956/(0.80*0.77*210）+124440/（0.4*0.77*210*80） =217mm2<314mm2 D.焊缝验算焊

缝

截

面

最

大

剪

应

力

设

计

值

=(6M/1.22LW2*0.7he+N/1.22LW*0.7he+V/LWhe)1/2 =

√

[(6*124440/1.22*702*0.7*5*2)+(24965/1.22*70*0.7*5*2)]2+(2074/70*5*2)2 =59.7N/mm2<160N/mm2 4.玻璃校核厚度t=10mm浮法玻璃

长度比a/b=1.2/1.5=0.8 弯矩系数υ=0.0628 玻

璃

单

位

面

积

自

重

标

准

值

GAK=1*t*GK=1*0.010*25600=256N/m2

地震作用标准值 qEK=β=5*0.08*256=102.4N/m2

地震作用设计值 qE= 1.3qEK=1.3*102.4=133N/m2 采用SW+0.6SE组合

荷载(作用)组合值 q=W+ qE =0.65652+0.6*132=5732N/m2

αmax*GAK

折减计算系数 ζ=qL4/Et4=5.732*10-3*12004/（0.72*105*104）=16.5 折减系数ε=0.9175

截面最大设计应力值 =(6*0.0628*5.732*10-3*12002/102)*0.9175

=28.54N/mm2>28N/mm2

改用 12mm 玻璃单位面积自重标准值 GAK=1*t*GK =1*0.012*25600=307.2N/m2

地震作用标准值 qEK=β=5*0.08*3072=123N/m2

地震作用设计值 qE=1.3qEK=1.3*123=160N/m2 荷载(作用)组合值 q=W+ qE =0.65652+0.6*160=5748N/m2

折减计算系数 ζ= qL4/Et5.748*10-3*12004/（0.72*105*124）=7.98 折减系数ε=0.97

截面最大设计应力值 σ=(6mqL4/t2)ε=(6*0.0628*5.748*10-3*12002/122)*0.97

=21N/mm2<28N/mm2 二. 按GB50009计算 (一) 墙面区

风荷载标准值 WK=β=1.562*1.2*1.1*550=1950N/m2

风荷载设计值 W=1.4WK=1.4*1950=2730N/m2 风荷载线荷载 qW=BW=1.2*2730=3276N/m 地震作用面荷载 qE面=1.3 qEk =1.3*160=208N/m2

=(6mqL4/t2)ε

αmax*GAK

SW0

地震作用线荷载 qE线=B qE面=1.2*208=250N/m 荷载(作用)组合值 =3276+0.6*250=3426N/m=3.426N/mm 1. 立柱 A.选料

弯矩 M=qL2/8=3.426*36002/8=5550120N·mm 最

小

截

面

抵

抗

矩

+0.6

W=M/(1.05*fa)=5550120/(1.05*85.5)=61823mm3

风荷载线荷载标准值 qWK=BWK=1950*1.2=2340N/m=2.34N/mm 地震作用线荷载标准值 qEK=1.2*160=192N/m=0.192N/mm

最小惯矩 I=5(qWK+.06qE线)L4/384E(1/180)

=5*(2.34+0.6*0.192)*36003/[384*0.7*105*(1/180)]=3835373mm4 选用 160系列

立柱 I=5070000mm4- WX1=62800mm3 WX2=63960mm3 SS=57820mm3 T=4mm A=2300mm2 A0=2150mm2 横梁 T=3mm IX=78000mm4 YY=69000mm4 WX=21000mm3 WY=18000mm3 SS=17000mm3 B.强度验算

自重标准值 GK=B GAK=1.2*400=480N/m 重力标准值 NK= LGK=480*3.6=1728N 重力设计值 N=1.2 NK= 1.2*1728=2074N 采用 SG+SW+0.6SE组合

线

=1.2 qEK

面

截面最大应力设计值 σ=N/A0+M/(1.05W)

=2074/2150+5550120/(1.05*62800)=85.13N/mm2<85.5N/mm2 C.挠度验算采用SW+0.6SE组合风

荷

载

线

荷

载

标

准

值

qWK=WKB=19.50*1.2=2340N/m=2.34N/mm

地震作用线荷载标准值 qEK=160*1.2=192N/m=0.192N/mm 挠曲 u=5(qWK+0.6 qEK*36004/(384*0.7*105*5070000)

=15.13mm<20mm

相对挠度 u/L=15.13/3600=1/238<1/180 D. 抗剪强度验算采用SW+0.6SE组合

风荷载产生的剪力 VW= qW BH/2=2730*1.2*3.6/2=57N 地震作用产生剪力 VE= qE线BH/2=208*1.2*3.6/2=449N 剪力组合值 V= VW +0.6 VE = 57+0.6*449=6166N 截面最大设计剪应力 τ=VSS/Et = 6166*57820/（5070000*4）=17.8N/mm2<49.6N/mm2 2. 横梁验算 A.抗弯强度验算

单位面积自重 GAK=300N/m2 重力标准值 GK=H GAK=1.5*300=450N/m

重力设计值 G=1.2GK =1.2*450=540N/m=0.54N/mm 绕X轴弯矩 MX=GB2/80.54*12002/8=97200 N·mm

线

= BqEK

面

)L4/384EI=5*（2.34+0.6*0.192）

风荷载最大集度 qW=BW=1.2*2730=3276N 绕

轴风荷载产生的弯矩 MYW=

qWB2/12=3276*1.22/12=393.12N·m=393120 N·mm

地震作用标准值 qEK=Β=5*0.08*300=120N/m2

地震作用设计值 qE面=1.3 qEK =1.3*120=156N/m2 地震作用最大集度 qE=1.2 qE面=1.2*156=187N 绕

轴地震作用产生弯矩 MYE= qE

αmax*GAK

B2/12=187*1.22/12=22.44N·m=22440 N·mm

先进行SW+0.6SE组合

绕Y轴总弯矩 MY= MYW +0.6 MYE= 393120+0.6*22440=406584N·mm 采用SG+SW+0.6SE组合

截面最大设计应力值 σ/(WY)=97200/(1.05*21000)+405684/(1.05*18000)

=25.92N/mm2<85.5N/mm2 B.抗剪验算

风

荷

载

产

生

的

剪

= MX /(1.05WX)+ MY

力

VW=W*B*B/2*2/4=2730*1.2*1.2/4=983N

地震作用产生的剪力 VE= qE *B*B/2*2=156*1.2*1.2/4=56N 采用SW+0.6SE组合

剪力组合值 V= VW +0.6 VE =983+0.6*56=1017N 截面最大设计剪应力

=VSS/Et=1017*17000/690000*3=8.35N/mm2<49.6N/mm2

C.挠度验算 X

轴挠曲 uX=5 GK

B4/384EI=5*0.45*12004/(384*0.7*105*780000)=0.22mm

相对挠度 uX/L=0.22/1200=1/5455<1/180 风荷载标准值最大集度 qWK=1.2*1950=2340N Y

轴挠曲

uY=

qWK

B4/（120EI）

=2340*1.24/(120*7*1010*0.00000069)=0.00084m=0.84mm 相对挠度 uY/L=0.84/1200=1/1428<1/180 3. 连接验算

横梁与立柱采用A2-70υ4螺栓(AS=8.78mm2) 铝角码6063T5

T=3mm

a. 横向单剪连接nV=1

水平总作用 N1=VW+0.6*VE=983+0.6*56=1017N

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV=nVASfV=1*8.78*245=2151N

需螺栓个数 n= N1/ NbV =1017/2151=0.47(个) 采用1个

截面抗承压承载力设计值 NbC=DtfAC4*3*120=1440N>1017N

b．竖向单剪连接nV=1

单位面积自重 GAK=300N/m2

重力标准值 GK=HGAK=1.5*300=450N/m 重力设计值 G=1.2 GK =1.2*450=540N/m 竖向作用 N2=GB/2=540*1.2/2=324N

采用SG+SW+0.6SE组合

总作用力 N=√10172+3242=1067N

需螺栓个数 n=N/ NbV =1067/2151=0.5(个) 取1个

截面抗承压承载力设计值 NbC=DtfAC=4*3*120=1440N>1067 N

B. 立柱与主体结构连接 75*4角铁L=80mm e0=60 mm A2-70υ12螺栓(AS=84.3mm2),焊脚宽5mm L=80mm 预埋件 T=8mm 直锚筋 d=8mm(A=50.3mm2) Z=80 mm fy==210N/mm2 fC=15N/mm2

风荷载 N1W=WBL=2730*1.2*3.6=11794N 地震作用 N1E= qE面BL=208*1.2*3.6=9N

水平总作用 N1= N1W +0.6 N1E =11794+0.6*9=12333N 竖向作用 N2=GBL=480*1.2*3.6=2074N 总作用 N=√123332+20742=12506N 双剪连接nV=2

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV= nV ASfV=2*84.3*245=41307N 需螺栓个数 n=N/ NbV =12506/41307=0.3（个）取1个

铝材截面抗承压承载力设计值 =dtfac=12*2*4*120=11520N<12506N 立柱局部加厚到5mm

铝材截面抗承压承载力设计值 NbCdtfac=12*2*5*120=14400N>12506N

钢材截面抗承压承载力设计值 NbCdtfac=12*2*4*320=30720N>12506N C. 预埋件验算(侧埋e0=60mm Z=80mm)

钢铝

NbC

铝

剪力 V=N2=2074N 拉力 N=N1=12333N

弯矩 M=V e0=2074*60=124440 N·mm 锚

筋

承

载

1/2

受剪承载力系数 α

V=(4-0.08d)(fC/fY)

=(4-0.08*8)(15/210)1/2= 0.90 取0.70

锚板弯曲变形折减系数 αb=0.6+0.25*t/d=0.6+0.25*8/8=0.85 钢筋截面积 AS1= V/αVαbfy+N/0.8αbfy+M/1.3αrαbfyZ

=2074/(0.7*210)+12333/(0.8*0.85*210)+124440/(1.3*0.85*210*80) =107.17mm2<50.3*4=201.2mm2

钢筋截面积 AS2= N/0.8αbfy+M/0.4αrαbfyZ

=12333/(0.8*0.85*210)+124440/(0.4*0.85*210*80) =108.15mm2<201.2mm2

D.焊缝验算

焊缝截面最大设计剪应力σ

=[(6M/1.22LW2*0.7he+N/1.22LW*0.7he)2+V/LWhe)]1/2

√

[6*124440/(1.22*702*0.7*5*2)+12333/(1.22*70*0.7*5*2)]2+[2074/(70*5*2)]2

=38.59N/mm2<160N/mm2 4玻璃验算 t=8mm 浮法玻璃

长宽比a/b=1.2/1.5=0.8 弯矩系数υ=0.0628

玻璃单位面积自重 GAK=1*t*GK=1*0.008*25600=205N/m2 地震作用标准值 qEK=β=5*0.08*205=82N/m2

αmax*GAK

地震作用设计值 qE=1.3 qEK =1.3*82=107N/m2 采用SW+0.6SE组合

荷载（作用）组合值 q=W+0.6 qE =2730+0.6*107=2794N/m2=2.794*10-3N/mm2

折减计算系数ζ= q L4/Et4=2.794*10-3*12004/（0.72*105*84）=19.65 折减系数ε=0.9 截

面

最

大

设

计

应

力

值

=(6mqL4/t2)

=(6*0.0628*2.794*10-3*12002/82)*0.9

=21.32N/mm2<28N/mm2 (二) 墙角区

风荷载标准值 wk=β

W=1.562*2*1.1*550=3249N/m S0

风荷载设计值 W=1.4 wk =.4*3249=4549N/m2 风荷载线荷载 qW=1.2*4549=1.2W=5459N/m 地震作用设计值 qE面=1.3qEK =1.3*160=208N/m2 地震作用线荷载 qE线=1.2 qE面=1.2*208=250N/m 荷载（作用）组合值 q= qW 0.6+ qE=5459+0.6*250=5609N/m=5.609N/mm 1.立柱 A选料

弯矩 L2/8=5.609*36002/8=9086580N·mm 最

小

截

面

抵

抗

矩 M= q

线

W=M/(1.05*fa)=9086580/(1.05*85.5)=101215mm3

风荷载线荷载标准值

qWK=B*WK=1.2*3249=39N/m=3.9N/mm

地震作用线荷载标准值 qEKqEK=1.2*160=192N/m=0.192N/mm

最小惯矩 I=5(qWK+.06qE线)L4/384E(1/180)

=5*(3.9+0.6*0.192)*36004/[384*0.7*105*(1/180)]=6270754mm4

选用WX2=104638mm3

A=2850mm2 A0=2700mm2 SS=67450mm3 T=4mm 横梁 T=3mm IX=78000mm4 IY=69000mm4 WX=21000mm3 WY=18000mm3 SS=17000mm3 B. 强度验算

自重线荷载标准值 GK=1.2 GAK =1.2*400=480N/m 重力作用标准值 NK=B GK =480*3.6=1728N 重力作用设计值 N=1.2 NK =1.2*1728=2074N 采用SG+SW+0.6SE组合

截面最大设计应力值 N/A0+M/(1.05W)=2074/2700+9086580/(1.05*102205)

=85.44N/mm2<85.5N/mm2

C..挠度验算采用SW+0.6SE组合

风荷载线荷载标准值 qWK=1.2WK=1.2*3249=39N/mm 地震作用线荷载标准值 qEK=1.2 qEK=160*1.2=192N/m=0.192N/mm

面

线

=B*

170系列立柱

I=87630mm4 WX1=102205mm3

σ=

挠曲 u=5(qWK+0.6 qEK线)L4/384EI

=5*(3.9+0.6*0.192)*36004/（384*0.7*105*87630）=14.27mm<20mm

相对挠度 u/L=14.27/3600=1/252<1/180 D.抗剪强度验算采用SW+0.6SE组合

风荷载产生的剪力 VW=WBH/2=4549*1.2*3.6/2=9826N 地震作用产生的剪力 VE=qEBH/2=208*1.2*3.6/2=499N 剪力组合值 V= VW+0.6 VE =9826+0.6*499=10125N 截面最大设计剪应力 τ=10125*67450/（87630*4）=19.42N/mm2<49.6N/mm2

2 横梁验算

A. 抗弯强度验算

单位面积自重标准值 GAK=300N/m2

自重线荷载标准值 GK=1.5 GAK =1.5*300=450N/m

自重线荷载设计值 G=1.2 GK =1.2*450=540N/m=0.54N/mm 绕X轴弯矩 MX=GB2/8=0.54*12002/8=97200N·mm 风荷载最大集度 qW=1.2W=1.2*4549=5459N 绕

轴风荷载产生的弯矩 MYW= qW

B2/12=5459*1.22/12=655.08Nm=655080 N·mm 地震作用标准值 qEK=β=5*0.08*300=120N/m2

地震作用设计值 qE面=1.3 qEK =1.3*120=156N/m2 地震作用最大集度 qE线=1.2 qE面=1.2*156=187N 绕

αmax*GAK

轴地震作用产生的弯矩 MYW qE

线

B2/12=187*1.22/12=22 .44Nm=22440 N·mm 先进行SW+0.6SE组合

绕Y轴弯矩 MY= MYW +0.6 MYW =655080+0.6*22440=668544 N·mm 采用SG+SW+0.6SE组合

截面最大设计应力值 σ= MX /(1.05WX)+ MY /(WY)

=97200/(1.05*21000)+668544/(1.05*18000)

=39.78N/mm2<85.5N/mm2 B. 抗剪验算风

荷

载

产

生

的

剪

力

VW=WB/2*2B/4=4549*1.2*1.2/4=1638N

地震作用产生的剪力 VE= qEB/2*2B/4=156*1.2*1.2/4=56N 采用SW+0.6SE组合

剪力组合值 V= VW +0.6 VE =1638+0.6*56=1672N 截面最大设计剪应力值 τ=VSS/Et=1672*17000/（690000*3）=13.73N/mm2<49.6N/mm2 C. 挠度验算 X

轴

挠

曲

uX=5

面

B4/384EI=5*0.45*12004/(384*0.7*105*780000)=0.22mm 相对挠度 uX/L=0.22/1200=1/5454<1/180 风荷载标准值最大集度 qWK=1.2*3249=39N

轴挠曲

uY= qWK

B4/

（120EI）

=39*1.24/(120*7*1010*0.00000069)=0.0014m=1.4mm

相对挠度 uY/L=1.4/1200=1//857<1/180

3.连接验算

A.横梁与立柱采用A2-70υ4螺栓(AS=8.78mm2)铝角码6063T5 T=3mm

单剪连接nV=1 a.

横梁

水平作用组合值 N1= VW+0.6*VE =1638+0.6*56=1672N

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV= nV ASfV=1*8.78*245=2151N 需螺栓个数 n= N1/ NbV =1672/2151=0.78(个) 取1个

截面抗承压承载力设计值 NbC=dtfac=4*3*120=1440N<1672N 需改用T=4mm角码

截面抗承压承载力设计值 NbC= dtfac=4*4*120=1920N>1672N b.

竖向

单位面积自重 GAK=300N/m2

自重线荷载标准值 GK=H GAK =1.5*300=450N/m 自重线荷载设计值 G=1.2 GK =1.2*450=540N/m 竖向作用 N2==BG/2=540*1.2/2=324N 采用SG+SW+0.6SE组合

总作用 N=√16722+3242=1703N

需螺栓个数 n=N/ NbV= =1073/2151=0.79(个) 取1个

截面抗承压承载力设计值 NbC=4*4*120=1920N>1703N

B.立柱与主体结构连接.75*4角铁L=80mm A2-70υ12螺栓(AS=84.3mm2)

焊脚宽5mm L=80mm 预埋件T=8mm 直锚筋d=8mm (A=50.3mm2)

fy=210N/mm2 fC=15N/mm2

风荷载 N1W=WBL=4549*1.2*3.6=19652N 地震作用 N1E= qE面BL=208*1.2*3.6=9N

水平作用 N1= N1W +0.6 N1W =19652+0.6*9=20101N 竖向作用 N2=GBL=480*1.2*3.6=2074N 总作用 N=√201012+20742 =20208N 双剪连接nV=2

一个螺栓抗剪承载力设计值 NbV= nV ASfac=2*84.3*245=41307N

需螺栓个数 n=N/ NbV =20208/41307=0.49(个) 取1个

铝材截面抗承压承载力设计值 NbC=dtfAC=12*2*4*120=11520N<20208N 立柱局部加厚到7.5mm

铝材截面抗承压承载力设计值 NbCdtfac=12*2*7.5*120=21600N>20208N

钢材截面抗承压承载力设计值 NbCdtfac=12*2*4*320=30720N>20208N

C.预埋件验算 (侧埋 e0=60mm Z=80mm)

钢铝

铝

剪力 V=N2=2074N 拉力 N=N1=20101N

弯矩 M=2074*60=124440N·mm 锚筋受剪承载力系数 α(15/210)1/2=0.90 取0.70

锚板弯曲变形折减系数 αb=0.6+0.25*t/d =0.6+(0.25*8/8)=0.85 锚筋截面积 AS1= V/αVαbfy+N/0.8αbfy+M/1.3αrαbfy

=2074/(0.7*210)+20101/(0.8*0.85*210)+124440/(1.3*0.85*210*80) =147.5mm2<50.3*4=201.2mm2 锚筋截面积 AS2= N/0.8αbfy+M/0.4αrαbfyZ

=20101/(0.8*0.85*210)+124440/(0.4*0.85*210*80)=108.15mm2<201.2mm2

D.焊缝验算焊缝截面最大设计剪应力σ=(6M/1.22LW2*0.7he+N/1.22LW*0.7he+V/LWhe)1/2

={[6*124440/(1.22*702*0.7*5*2)+20101/(1.22*70*0.7*5*2)]2+[2074/(70*5*2)]2}1/2

=51.55N/mm2<160N/mm2

4. 玻璃验算 t=8mm 浮法玻璃

长宽比a/b=1.2/1.5=0.8 弯矩系数υ=0.0628 玻

璃

单

位

面

积

自

重

v=(4-0.08d)(fC/fY)

1/2

=(4-0.08*8)

GAK=1*t*GK=1*0.01*25600=256N/m2

地震作用标准值 qEK=β

αmax*GAK

=5*0.08*256=102.4N/m2

地震作用设计值 qE=1.3 qEK =1.3*102.4=133N/m2 采用SW+0.6SE组合

荷载（作用）组合值 q=W+0.6 qE =4549+0.6*133=4629N/m2=4.629*10-3N/mm2

折减计算系数 ζ= q L4/ET4=4.629*10-3*12004/（0.72*105*84）=13.3 折减系数ε=0.9335

截面最大设计应力值 σ=(6mqL4/t2)ε=(6*0.0628*4.629*10-3*12002/82)*0.9335

=23.45N/mm2<28N/mm2

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