玻璃纤维增强水泥（GRC）幕墙设计计算书

其中：

μs1(25)=0.8μs1(1) =0.8×1 =0.8

计算支撑结构时的构件从属面积： A=1.1×5.2

2

=5.72m

当A>25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=0.757 则：

μs1(A)=μs1(1)+[μs1(25)-μs1(1)]logA/1.4 =1+[0.8-1]×0.757/1.4 =0.892

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用：

1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物：

-当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μs1； -当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μs1； -当开洞率大于0.30时，取0.8μs1；

3 其它情况，应按开放式建筑物的μs1取值；

注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比； 2：μs1应取主导洞口对应位置的值；

本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为： μs1=0.892+0.2 =1.092

而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： μs1=1+0.2 =1.2

w0：基本风压值(MPa)，根据现行《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中数值采用，但不小于

2

0.3KN/m，按重现期50年，淮安地区取0.0004MPa；

3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值

wk=βgzμzμs1w0

=1.5051×1.9208×1.092×0.0004 =0.001263MPa

3.3 计算面板材料时的风荷载标准值

wk=βgzμzμs1w0

=1.5051×1.9208×1.2×0.0004 =0.001388MPa

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)；

2

A：幕墙构件的面积(mm)；

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；

6

玻璃纤维增强水泥（GRC）幕墙设计计算书

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； 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：88.1m； 2：力学模型：简支梁；

3：立柱跨度：L=5200mm； 4：立柱左分格宽：1100mm； 立柱右分格宽：1100mm； 5：立柱计算间距：B=1100mm；

6：板块配置：玻璃纤维增强水泥（GRC）； 7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；

本处幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

7

玻璃纤维增强水泥（GRC）幕墙设计计算书

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

=0.001263×1100 =1.389N/mm

qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk

=1.4×1.389 =1.945N/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)；

2

A：幕墙构件的面积(mm)；

qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.08×0.0011 =0.00044MPa

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

=0.00044×1100 =0.484N/mm

qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk

=1.3×0.484 =0.629N/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

=1.945+0.5×0.629 =2.26N/mm

用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk

=1.389N/mm

8

玻璃纤维增强水泥（GRC）幕墙设计计算书

(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(N·mm)；

Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； L：立柱跨度(mm)； 采用Sw+0.5SE组合：

2

Mw=qwL/8

2

ME=qEL/8 Mx=Mw+0.5ME

2

=qL/8

2

=2.26×5200/8 =7638800N·mm

4.2 确定材料的截面参数

(1)立柱抵抗矩预选值计算：

3

Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm)； Mx：弯矩组合设计值(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； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取205MPa； Wnx=Mx/γfs

=7638800/1/205

3

=37262.439mm (2)立柱惯性矩预选值计算：

qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)；

E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa；

4

Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm)； L：计算跨度(mm)；

df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)；

4

df,lim=5qkL/384EIxmin

L/250=5200/250=20.8mm

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=20.8mm

4

Ixmin=5qkL/384Edf,lim

4

=5×1.389×5200/384/206000/20.8

4

=3086198.422mm

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：钢管120×60×5 型材的抗弯强度设计值：fs=205MPa 型材的抗剪强度设计值：τs=120MPa 型材弹性模量：E=206000MPa

4

绕X轴惯性矩：Ix=3094200mm

4

绕Y轴惯性矩：Iy=1014200mm

3

绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=51570mm

3

绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=51570mm

2

型材净截面面积：An=1700mm 型材线密度：γg=0.13345N/mm

型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=10mm

3

型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=32380mm

9