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1、建筑幕墻結構設計1.幕墻基本介紹什么是幕墻？由面板與玻璃支撐結構體系（支撐裝置與支撐結構）組成的、可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外維護墻。-建筑幕墻 GB/T 21086-20071.1幕墻的定義幕墻龍骨幕墻的龍骨：支撐面板的結構。1.1幕墻的定義主體結構幕墻主體結構：混凝土梁、混凝土樓板、混凝土柱、鋼梁、鋼柱、混凝土墻。1.1幕墻的定義幕墻伸縮縫幕墻連接件幕墻可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力1.1幕墻的定義案例1面板材料：玻璃支撐體系：鋁合金龍骨主體結構：混凝土樓板相對位移：有，伸縮縫1.1幕墻的定義案例2面板材料：石材支撐體系
2、：鋼橫梁主體結構：混凝土梁相對位移：有，石材縫1.2幕墻的特點幕墻的特點1）具有完整的結構體系2）自身能承受風荷載、地震荷載和溫差作用，并將它們傳遞到主體結構上3）能承受較大的自身平面內和平面外的變形，并具有相對于主體結構較大的變位能力4）不分擔主體結構所承受的荷載和作用5）抵抗溫差作用能力強6）抵抗地震災害能力強7）節省基礎和主體結構的費用8）可用于舊建筑的更新改造9）安裝速度快，施工周期短10）維修更換方便11）建筑效果好1.3幕墻的種類幕墻有哪些種類？（按面板材料分）1）玻璃幕墻2）石材幕墻3）鋁板幕墻4）金屬板幕墻5）其他板材幕墻（陶土板，GRC，陶瓷板）1.3幕墻的種類按幕墻安裝施工
3、方法分1）單元式幕墻2）構件式幕墻（框架式）1.3幕墻的種類按幕墻結構形式分1）框支承幕墻2）全玻幕墻3）點支承玻璃幕墻 幕墻類型分述明框明框玻璃幕墻的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構件顯露于面板外表面3）應用最早，性能穩定可靠4）外露構件與龍骨之間可能需要斷熱 幕墻類型分述全隱框全隱框玻璃幕墻的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構件全不顯露于面板外表面3）結構膠是關鍵，須進行相容性試驗 幕墻類型分述半隱框半隱框玻璃幕墻的要點1）框支承幕墻2）金屬框架構件兩對邊顯露于面板外表面；另兩對邊不顯露于面板外表面3）半隱框分：橫明豎隱；橫隱豎明4）結構膠仍很關鍵，須進行相容性試驗 幕墻類型分述點支式玻璃幕
4、墻點支式玻璃幕墻的要點1）由玻璃面板、點支承裝置及支承結構構成2）通透性也很好，常用于建筑大跨度空間3）點支承裝置：駁接爪；騎縫夾板等4）支承結構有多種形式：拉索；拉桿；單管；鋼桁架；單層索網；玻璃肋等 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻豎向拉索結構 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻水平拉索結構 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻自平衡結構體系 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻拉桿結構 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻單管（桿）結構玻璃肋支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻玻璃肋支撐的玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻鋼結構支撐的點式玻璃幕墻 幕墻類型分述點支式玻璃幕墻鋼結構支撐的點式玻
5、璃幕墻 幕墻類型分述石材幕墻石材幕墻的要點1）不是石材貼面墻2）獨立于實墻之外3）石材面板 金屬掛件 金屬骨架4）按面板材料分：天然石材幕墻（如花崗巖石材幕墻和洞石幕墻等）；人造石材幕墻（如微晶玻璃幕墻、瓷板幕墻和陶土板幕墻）按金屬掛件形式分：背栓式；背槽式；L型掛件式；T型掛件式按板縫是否打膠分：封閉式；開縫式 幕墻類型分述石材幕墻開縫式石材幕墻1）無膠污染，外觀漂亮2）石材后須設二次防水板，造價較高 幕墻類型分述金屬板幕墻金屬板幕墻的要點1）通過承重骨架懸掛于主體結構上2）按面板材料：鋁單板幕墻；鋁塑板幕墻；鋁瓦楞板幕墻；銅板幕墻；彩鋼板幕墻；鈦板幕墻；鈦鋅板幕墻按板縫是否打膠分：封閉式；
6、開縫式 幕墻類型分述金屬板幕墻開縫式金屬板幕墻的要點1）無膠污染2）面板后面須設二次防水板2.結構設計2.1結構設計一般原則：2.2結構設計方法2.2結構設計方法2.3荷載和作用效應組合2.3荷載和作用效應組合2.4荷載與作用荷載分類2.4荷載與作用2.4.1 風荷載2.4.2 自重荷載2.4荷載與作用GK=rgT rg：材料的重力密度 T：材料的厚度2.4.3 雪荷載2.4荷載與作用2.4.4 活荷載2.4荷載與作用活荷載一般按不上人屋面 S=0.5kN/m2.4.5 溫度作用2.4荷載與作用幕墻設計時應考慮年溫度變化T，年溫度變化T由當地氣候條件、幕墻的顏色和反射性能決定，當缺乏必要資料時
7、，T可取為80.2.4.6 地震荷載2.4荷載與作用3.幕墻材料的力學性能3.1 材料強度設計值3.2 玻璃玻璃的定義玻璃是一種均質的材料，一種固化的液體，分子完全任意排列，不具有晶體的結構。玻璃沒有熔點，當他被加熱時，會追加從固體狀態轉變為具有塑性的黏質狀態。玻璃是各向同性的。性能性能符號符號值值密度25.6 kN/m3彈性模量E72000 N/mm2泊松比0.2比熱容C0.72 x103 J/(kg x K)線 W/(m x K)玻璃的基本物理性能3.2 玻璃玻璃主要是由硅（Si）和氧（O）構成的一個不規則的三維結構。玻璃的成分成分成分分子式分子式百分
8、比百分比二氧化硅SiO269%74%氧化鈣CaO5%12%氧化鈉Na2O12%16%氧化鎂MgO06%氧化鋁Al2O303%3.2.1玻璃的種類主要用于建筑幕墻的玻璃種類浮法玻璃熱處理玻璃鋼化玻璃半鋼化玻璃夾層玻璃PVB夾層SGP夾層中空玻璃充空氣充惰性氣體鍍膜玻璃反射膜Low-E 膜3.2.1玻璃的種類浮法玻璃浮法玻璃市已溶化的玻璃浮在錫床上，靠自重和表面張力的作用而形成平滑表面。其特點是表面平整、無波紋。倒入原材料熔窯 1600C熔融物流進錫槽 600C在退火窯中退火200C檢查切割 阿3.2.1玻璃的種類鋼化玻璃和半鋼化玻璃將浮法玻璃加熱至軟化點，然后用常溫空氣均勻地噴涂驟然冷卻而成。鋼
9、化玻璃表面形成壓應力，比同厚度的浮法玻璃強度提高35倍。半鋼化玻璃的生產與鋼化玻璃相似，但是冷卻的速度要慢得多。半鋼化玻璃的強度一般為浮法玻璃的1.52倍。玻璃原片加熱 640C冷卻鋼化玻璃/半鋼化玻璃3.2.1玻璃的種類玻璃的破碎形式浮法玻璃半鋼化玻璃鋼化玻璃表面無應力表面壓應力小表面壓應力大破碎成大塊放射性裂痕，無大塊碎片脫落碎裂成小顆粒3.2.1玻璃的種類夾層玻璃兩片或多片玻璃（浮法玻璃、鋼化玻璃、半鋼化玻璃），可以被一層或多層聚乙烯醇縮丁醛樹脂(PVB)內夾層粘在一起，再經過電熱高壓器加熱到140C，在12Pa的壓力下維持6小時，以消除玻璃之間的空氣。在沖擊荷載下，玻璃可能會破碎，但碎
10、片會粘在夾層上，所以夾層玻璃是真正的安全玻璃。放置玻璃原片和PVB層擠壓加熱+壓力完成3.2.1玻璃的種類中空玻璃中空玻璃由兩片、有時是三片玻璃，通過邊緣處的間隔條和密封膠相互連接而成。第一層的密封位于間隔條和玻璃面板之間，以防止潮氣進入面板之間的空間；第二層的密封設置在間隔條之后的玻璃面板之間，同時將間隔條和玻璃面板粘成一體。3.2.2玻璃的力學性能玻璃的強度設計值 fg(N/mm2)見玻璃幕墻工程技術規范JGJ-2003第5.2.1條之規定3.3 鋼材鋼材的基本物理性能性能性能符號符號值值密度78.5 kN/m3彈性模量E206000 N/mm2泊松比0.3線 鋼材鋼材的強度設計值3.3 鋼材焊縫的強度設計值3.3 鋼材螺栓連接的強度設計值3.3 鋼材螺栓連接的強度設計值3.4 鋁合金鋁合金的基本物理性能性能性能符號符號值值密度28.0 kN/m3彈性模量E70000 N/mm2泊松比0.33線 鋁合金鋁合金型材的強度設計值3.4 鋁合金鋁合金板材的強度設計值3.4 鋁合金鋁合金的基礎代號狀態3.4 鋁合金鋁合金型材表面處理：表面處理的厚度應滿足表3.2.2的要求見玻璃幕墻工程技術規范JGJ-2003第3.2.2條之規定3.4 鋁合金斷熱鋁型材：3.5 花崗石板3.6 其他力學性能4.
12、幕墻面板結構計算力學模型4.幕墻面板結構計算計算方法面材撓度控制4.1 玻璃的結構計算單片玻璃在垂直于玻璃幕墻平面的風荷載和地震作用下，最大應力應符合下列規定：1最大應力標準值 見玻璃幕墻工程技術規范JGJ-2003第6.1.2條之規定4.1 玻璃的結構計算單片玻璃在風荷載作用下的跨中撓度見玻璃幕墻工程技術規范JGJ-2003第6.1.3條之規定1單片玻璃的剛度D按下式計算2玻璃跨中撓度按按下式計算：4.1 玻璃的結構計算夾層玻璃在荷載作用下的變形和應力分布4.1 玻璃的結構計算夾層及中空玻璃荷載分配4.1 玻璃的結構計算PVB膜夾層玻璃按下列規定計算：見玻璃幕墻工程技術規范JGJ-2003第
19、單、造型）3）物理特性 4）支撐形式（點支撐、邊支撐）背拴、T型掛件、鋁合金掛件、背槽式、通槽掛 5）計算結果（大面、小面、局部）強度 撓度例題：例題：水平方向水平方向荷載組合荷載組合 風荷載+水平地震荷載 風荷載和水平地震作用組合標準值計算 W：風荷載作用效應分項系數，取W=1.0 按玻璃幕墻工程技術規范JGJ102-2003第5.4.3條規定 E：地震荷載作用效應分項系數，取E=0.5 按玻璃幕墻工程技術規范JGJ102-2003第5.4.3條規定 qK=WWK+EqEK =1.01.0+0.50.68 =1.34 KN/m2 風荷載和水平地震作用組合設計值計算 q=WW+EqE =1.01.4+0.50.884 =1.842 KN/m2板塊計算板塊計算（1）、立面石材采用：30mm厚花崗石，板塊1490X740mm。板塊計算模型詳見下圖：（2）、計算結果與校核，本計算采用Ansys板單元shell63。計算結果詳見下列圖表。經計算，在水平荷載作用下，石材板塊內力與撓度如下：最大撓度：fmax=0.3 mm；最大拉應力：max=2.3 N/mm2=8.0N/mm2/2.15=3.72 N/mm2,通過。金屬與石材幕墻工程技術規范JGJ 133金屬與石材幕墻工程技術規范JGJ 133
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