山东某学院全隐框玻璃幕墙设计计算书.doc

山东xxxxx职业学院
教学楼实训楼(1#、2#、3#)、食堂学生活动中心及综合楼幕墙工程
全隐框玻璃幕墙设计计算书

基本参数: 济南地区基本风压0.450kN/m2
抗震设防烈度6度 设计基本地震加速度0.05g
Ⅰ.设计依据:
《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068-2001
《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001
《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001
《混凝土结构设计规范》 GB 50010-2002
《钢结构设计规范》 GB 50017-2003
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145-2004
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102-2003
《建筑幕墙》 JG 3035-1996
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T 139-2001
《铝合金建筑型材 基材》 GB/T 5237.1-2004
《铝合金建筑型材 阳极氧化、着色型材》 GB/T 5237.2-2004
《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T 3098.1-2000
《紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹》 GB/T 3098.2-2000
《紧固件机械性能 自攻螺钉》 GB/T 3098.5-2000
《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T 3098.6-2000
《紧固件机械性能 不锈钢螺母》 GB/T 3098.15-2000
《浮法玻璃》 GB 11614-1999
《钢化玻璃》 GB/T 9963-1998
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB 17841-1999
《建筑结构静力计算手册 (第二版) 》
《BKCADPM集成系统(BKCADPM2006版)》
Ⅱ.基本计算公式:
(1).场地类别划分:
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：
--A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
--B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；
--C类指有密集建筑群的城市市区；
--D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
本工程为：本工程幕墙，按C类地区计算风荷载。
(2).风荷载计算:
幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定采用
风荷载计算公式: Wk=βgz×μs×μz×W0 （7.1.1-2）
其中: Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)；
βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)
其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经化简，得：
A类场地: βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]
B类场地: βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]
C类场地: βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]
D类场地: βgz=0.80×[1+35^(0.252)×(Z/10)-0.30]
μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条取定。
根据不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地: μz=1.379×(Z/10)0.24
B类场地: μz=1.000×(Z/10)0.32
C类场地: μz=0.616×(Z/10)0.44
D类场地: μz=0.318×(Z/10)0.60
本工程属于C类地区,故μz=0.616×(Z/10)0.44
μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.3.3条取为：-1.2
W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，济南地区取为0.450kN/m2
(3).地震作用计算:
qEAk=βE×αmax×GAK
其中: qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按 5.0 取定
αmax---水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定:
αmax选择可按JGJ102-2003中的表5.3.4进行。
表5.3.4 水平地震影响系数最大值αmax
抗震设防烈度
6度
7度
8度
αmax
0.04
0.08(0.12)
0.16(0.24)
注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。

设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度： αmax=0.04
设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度： αmax=0.08
设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度： αmax=0.12
设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度： αmax=0.16
设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度： αmax=0.24
设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度： αmax=0.32
济南设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，故取αmax=0.04
GAK---幕墙构件的自重(N/m2)
(4).作用效应组合:
一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：
a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
γ0S ≤ R
b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
SE ≤ R/γRE
式中 S---荷载效应按基本组合的设计值；
SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；
R---构件抗力设计值；
γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；
γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；
c.挠度应符合下式要求：
df ≤ df,lim
df---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；
df,lim---构件挠度限值；
d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。
幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：
1 有地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK
2 无地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+ψwγwSWK
S---作用效应组合的设计值；
SGk---永久荷载效应标准值；
SWk---风荷载效应标准值；
SEk---地震作用效应标准值；
γG---永久荷载分项系数；
γW---风荷载分项系数；
γE---地震作用分项系数；
ψW---风荷载的组合值系数；
ψE---地震作用的组合值系数；
进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：
①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；
②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；
③当永久荷载的效应对构件利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。
可变作用的组合系数应按下列规定采用：
①一般情况下，风荷载的组合系数ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。
②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。
幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。
Ⅲ.材料力学性能:
材料力学性能，主要参考JGJ 102-2003 《玻璃幕墙工程技术规范》。
(1).玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。
表5.2.1 玻璃的强度设计值 fg(N/mm2)
种 类
厚度（mm）
大 面
侧 面
普通玻璃
5
28.0
19.5
浮法玻璃
5～12
28.0
19.5
15～19
24.0
17.0
≧20
20.0
14.0
钢化玻璃
5～12
84.0
58.8
15～19
72.0
50.4
≧20
59.0
41.3

注：
1. 夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定；
2. 当钢化玻璃的强度标准达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时，表中数值 应根据实测结果予于调整；
3. 半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。当半钢化玻璃 的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的2倍时，其设计值应根据实 测结果予于调整；
4. 侧面玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。

(2).铝合金型材的强度设计值应按表5.2.2的规定采用。
表5.2.2 铝合金型材的强度设计值fa（N/mm2）
铝合金牌号
状 态
壁厚（mm）
强度设计值fa
抗拉、抗压
抗剪
局部承压
6061
T4
不区分
85.5
49.6
133.0
T6
不区分
190.5
110.5
199.0
6063
T5
不区分
85.5
49.6
120.0
T6
不区分
140.0
81.2
161.0
6063A
T5
≦10
124.4
72.2
150.0
〉10
116.6
67.6
141.5
T6
≦10
147.7
85.7
172.0
〉10
140.0
81.2
163.0

(3).钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定采用，也可按表5.2.3采用。
表5.2.3 钢材的强度设计值fs（N/mm2）
钢材牌号
厚度或直径d（mm）
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
16＜d≤40
205
120
40＜d≤60
200
115
Q345
d≤16
310
180
400
16＜d≤35
295
170
35＜d≤50
265
155
注：表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度.

(4).玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。

表5.2.8 材料的弹性模量 E（N/mm2）
材 料
E
玻 璃
0.72ｘ105
铝合金
0.70ｘ105
钢、不锈钢
2.06ｘ105
消除应力的高强钢丝
2.05ｘ105
不锈钢绞线
1.20ｘ105～1.50ｘ105
高强钢绞线
1.95ｘ105
钢丝绳
0.80ｘ105～1.00ｘ105
注：钢绞线弹性模量可按实测值采用。

(5).玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。
表5.2.9 材料的泊松比υ
材 料
υ
材 料
υ
玻璃
0.20
钢、不锈钢
0.30
铝合金
0.33
高强钢丝、钢绞线
0.30

(6).玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。
表5.2.10 材料的线膨胀系数α(1/℃)
材料
α
材料
α
玻璃
0.80×10-5～1.00×10-5
不锈钢板
1.80×10-5
铝合金
2.35×10-5
混凝土
1.00×10-5
铝材
1.20×10-5
砌砖体
0.50×10-5

(7).玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表5.3.1的规定采用。
表5.3.1 材料的重力密度γg（kN/m3)
材料
γg
材料
γg
普通玻璃、夹层玻璃、
钢化玻璃、半钢化玻璃
25.6
矿棉
1.2~1.5
玻璃棉
0.5~1.0
钢材
78.5　
岩棉
0.5~2.5
铝合金
28.0

一、风荷载计算
标高为10.0m处风荷载计算
(1). 风荷载标准值计算:
W0:基本风压
W0=0.45 kN/m2
βgz: 10.0m高处阵风系数(按C类区计算)
βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]=2.098
μz: 10.0m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2001)
μz=0.616×(Z/10)0.44 (C类区，在15米以下按15米计算)
=0.616×(15.0/10)0.44=0.740
μs:风荷载体型系数
μs=-1.20
Wk=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001)
=2.098×0.740×1.2×0.450
=0.838 kN/m2
因为Wk≤1.0kN/m2，取Wk=1.0 kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。
(2). 风荷载设计值:
W: 风荷载设计值(kN/m2)
γw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5 规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.000=1.400kN/m2

二、玻璃的选用与校核
本处选用玻璃种类为: 钢化玻璃
1. 本处采用单层玻璃，初选玻璃厚度t=6.0mm
玻璃的重力密度为: 25.6(KN/m3)
GAK=25.6×t/1000
=25.6×6.0/1000
=0.154kN/m2
2. 该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:
αmax: 水平地震影响系数最大值: 0.040
qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.040×0.154
=0.031kN/m2
γE: 地震作用分项系数: 1.3
qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m2)
qEA=rE×qEAk
=1.3×qEAK
=1.3×0.031
=0.040kN/m2
3. 玻璃的强度计算:
校核依据: σ≤ｆg=84.000 N/mm2
Wk: 垂直于玻璃平面的风荷载标准值(N/mm2)
qEAk: 垂直于玻璃平面的地震作用标准值(N/mm2)
σWk: 在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2)
σEk: 在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2)
θ: 参数
η: 折减系数，可由参数θ按JGJ102-2003表6.1.2-2采用
表 6.1.2-2 折减系数η
θ
≤5.0
10.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
η
1.00
0.96
0.92
0.84
0.78
0.73
0.68
θ
120.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
≥400.0
η
0.65
0.61
0.57
0.54
0.52
0.51
0.50

a: 玻璃短边边长: 900.0mm
b: 玻璃长边边长: 1000.0mm
t: 玻璃的厚度: 6.0mm
m: 玻璃板的弯矩系数, 按边长比a/b查JGJ102-2003
表6.1.2-1得: 0.0528
表6.1.2-1 四边支承玻璃板的弯矩系数m
a/b
0.00
0.25
0.33
0.40
0.50
0.55
0.60
0.65
m
0.1250
0.1230
0.1180
0.1115
0.1000
0.0934
0.0868
0.0804
a/b
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00

m
0.0742
0.0683
0.0628
0.0576
0.0528
0.0483
0.0442

在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm2)
θ=(Wk+0.5×qEK)×a4/(E×t4)
=7.14
η: 折减系数，按θ=7.14
查6.1.2-2表得:η=0.97
σWk=6×m×Wk×a2×η/t2
=6×0.053×1.000×0.9002×0.97×1000/6.02
=6.939N/mm2
在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm2)
θ=(Wk+0.5×qEAk)×a4/(E×t4)
=7.14
η: 折减系数，按θ=7.14
查6.1.2-2表得:η=0.97
σEk=6×m×qEAK×a2×η/t2
=6×0.053×0.031×0.9002×0.97×1000/6.02
=0.213N/mm2
σ: 玻璃所受应力:
采用SW+0.5SE组合:
σ=1.4×σWK+0.5×1.3×σEK
=1.4×6.939+0.5×1.3×0.213
=9.853N/mm2
玻璃最大应力设计值σ=9.853N/mm2 < ｆg=84.000N/mm2
玻璃强度满足要求!
4. 玻璃的挠度计算:
df: 在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm)
D: 玻璃的刚度(N.mm)
t: 玻璃厚度: 6.0mm
ν: 泊松比，按JGJ 102-2003 5.2.9条采用，取值为 0.20
表5.2.9 材料的泊松比υ
材 料
υ
材 料
υ
玻璃
0.20
钢、不锈钢
0.30
铝合金
0.33
高强钢丝、钢绞线
0.30

μ: 挠度系数:按JGJ102-2003表6.1.3采用 μ=0.00500
表6.1.3 四边支承板的挠度系数μ
a/b
0.00
0.20
0.25
0.33
0.50
μ
0.01302
0.01297
0.01282
0.01223
0.01013
a/b
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
μ
0.00940
0.00867
0.00796
0.00727
0.00663
a/b
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
μ
0.00603
0.00547
0.00496
0.00449
0.00406

θ=Wk×a4/(E×t4)
=7.03

η: 折减系数，按θ=7.03
查6.1.2-2表得:η=0.97
D=(E×t3)/12(1-ν2)
=1350000.00 (N.mm)
df=μ×Wk×a4×η/D
=2.4 (mm)
df/a < 1/60
玻璃的挠度满足!

三、硅酮结构密封胶计算:
该处选用结构胶类型为: SS622
1. 按风荷载、水平地震作用和自重效应, 计算硅酮结构密封胶的宽度:
(1)在风载荷和水平地震作用下，结构胶粘结宽度的计算(抗震设计):
Cs1: 风载荷作用下结构胶粘结宽度 (mm)
W: 风荷载设计值: 1.400kN/m2
a: 矩形玻璃板的短边长度: 900.000mm
f1: 硅酮结构密封胶在风荷载或地震作用下的强度设计值，取0.2N/mm2。
qE: 作用在计算单元上的地震作用设计值:0.040(kN/m2)
按5.6.3条规定采用
Cs1=(W+0.5×qE)×a/(2000×f1)
=(1.400+0.5×0.040)×900.000/(2000×0.2)
=3.19mm 取4mm
(2)在玻璃永久荷载作用下，结构胶粘结宽度的计算:
Cs2: 自重效应结构胶粘结宽度 (mm)
a: 矩形玻璃板的短边长度: 900.0mm
b: 矩形玻璃板的长边长度: 1000.0mm
t: 玻璃厚度: 6.0mm
f2: 结构胶在永久荷载作用下的强度设计值，取0.01N/mm2
按JGJ102-2003的5.6.3条规定采用
Cs2=(25.6×t)×(a×b)/(2000×(a+b)×f2)
=(25.6×t)×(900.0×1000.0)/(2000×(900.0+1000.0)×0.01)
=3.64mm 取4mm
(3)硅酮结构密封胶的最大计算宽度: 4mm
2. 硅酮结构密封胶粘接厚度的计算:
(1)温度变化效应胶缝厚度的计算:
ts1: 温度变化效应结构胶的粘结厚度: mm
δ1: 硅酮结构密封胶的温差变位承受能力: 12.0%
△Ｔ: 年温差: 62.2℃
b: 矩形玻璃板的长边长度: 1000.0mm
Us1: 玻璃板块在年温差作用下玻璃与铝型材相对位移量: mm
铝型材线膨胀系数: α1=2.35×10-5
玻璃线膨胀系数: α2=1.00×10-5
Us1=b×△Ｔ×(α1-α2)
=1.000×62.200×(2.35-1)×10-5
=0.840mm
ts1=Us1/(δ1×(2+δ1))0.5
=0.840/(0.120×(2+0.120))0.5
=1.7mm
(2)地震作用下胶缝厚度的计算:
ts2: 地震作用下结构胶的粘结厚度: mm
hg: 玻璃面板高度: 1000.0m
θ:风荷载标准值作用下主体结构的楼层弹性层间位移角限值(rad): 0.0010
ψ:胶缝变位折减系数1.000
δ2: 硅酮结构密封胶的变位承受能力，取对应于其受拉应力为0.14N/mm2时的伸长率: 40.0%
ts2=θ×hg×ψ/(δ2×(2+δ2))0.5
=0.0010×1000.0×1.000/(0.400×(2+0.400))0.5
=1.0mm
3. 胶缝强度验算

胶缝选定宽度为:7 mm
胶缝选定厚度为:6 mm
(1)在风荷载和水平地震作用下，结构胶中产生的拉应力:
W: 风荷载设计值: 1.400kN/m2
qE: 作用在计算单元上的地震作用设计值:0.040(kN/m2)
a: 矩形分格短边长度: 900.0mm
Cs: 结构胶粘结宽度: 7.0 mm
σ1=(W+0.5×qE)×a/(2000×Cs)
=(1.400+0.5×0.040)×900.000/(2000×7.000)
=0.091N/mm2
(2)在永久荷载作用下，结构胶中产生的剪应力:
a: 矩形玻璃板的短边长度: 900.0mm
b: 矩形玻璃板的长边长度: 900.0mm
t: 玻璃厚度: 6.0mm
σ2=(25.6×t)×(a×b)/(2000×(a+b)×Cs)
=0.005N/mm2
(3)结构胶中产生的总应力:
σ=(σ12+σ22)0.5
=(0.0912+0.0052)0.5
=0.091N/mm2≤0.2N/mm2
结构胶强度可以满足要求！
四、固定片（压板）计算:
Wfg_x: 计算单元总宽为900.0mm
Hfg_y: 计算单元总高为1000.0mm
Hyb1: 压板上部分高为300.0mm
Hyb2: 压板下部分高为300.0mm
Wyb: 压板长为30.0mm
Hyb: 压板宽为30.0mm
Byb: 压板厚为7.0mm
Dyb: 压板孔直径为6.0mm
Wk: 作用在玻璃幕墙上的风荷载标准值为1.000(kN/m2)
qEAk: 垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用为0.031(kN/m2)(不包括立柱与横梁传来的地震作用)
A: 每个压板承受作用面积(m2)
A=(Wfg_x/1000/2)×(Hyb1+Hyb2)/1000/2
=(0.9000/2)×(0.3000+0.3000)/2
=0.1350 (m2)
Pwk: 每个压板承受风荷载标准值(KN)
Pwk=Wk×A=1.000×0.1350=0.135(KN)
Pw: 每个压板承受风荷载设计值(KN)
Pw=1.4×Pwk=1.4×0.135=0.189(KN)
Mw: 每个压板承受风荷载产生的最大弯矩(KN.m)
Mw=1.5×Pw×(Wyb/2)=1.5×0.189×(0.0300/2)=0.004 (KN.m)
Pek: 每个压板承受地震作用标准值(KN)
Pek=qEAK×A=0.031×0.1350=0.004(KN)
Pe: 每个压板承受地震作用设计值(KN)
Pe=1.3×Pek=1.3×0.004=0.005(KN)
Me: 每个压板承受地震作用产生的最大弯矩(KN.m)
Me=1.5×Pe×(Wyb/2)=1.5×0.005×(0.0300/2)=0.000 (KN.m)
采用Sw+0.5Se组合
M: 每个压板承受的最大弯矩(KN.m)
M=Mw+0.5×Me=0.004+0.5×0.000=0.004(KN.m)
W: 压板截面抵抗矩(mm3)
W=((Hyh-Dyb)×Byb2)/6
=((30.0-6.0)×7.02)/6
=196.0 (mm3)
I: 压板截面惯性矩(mm4)
I=((Hyh-Dyb)×Byb3)/12

=((30.0-6.0)×7.03)/12
=686.0 (mm4)
σ=106×M/W=106×0.004/196.0=22.0 (N/mm2)
σ=22.0(N/mm2) ≤ 84.2(N/mm2)强度满足要求
U: 压板变形(mm)
U=1.5×1000×2×(Pwk+0.5×Pek)×Wyb3/(48×E×I)
=1.5×1000×(0.135+0.5×0.004)×30.03)/(24×0.7×105×686.0)
=0.002mm
Du: 压板相对变形(mm)
Du=U/L=U/(Wyb/2)=0.002/15.0=0.0002
Du=0.0002≤1/180 符合要求
Nvbh: 压板螺栓(受拉)承载能力计算(N):
D: 压板螺栓有效直径为5.000(mm)
Nvbh=(π×D2×170)/4=(3.1416×5.0002×170)/4
=3338.0 (N)
Nvbh=3338.0≥2×(Pw+0.5×Pe)=383.4(N)满足要求
五、幕墙立柱计算:
幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：

1. 荷载计算:
(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)
qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m)
W: 风荷载设计值: 1.400kN/m2
B: 幕墙分格宽: 0.900m
qw=W×B
=1.400×0.900
=1.260 kN/m
(2)立柱弯矩:
立柱的受力如图所示。

Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)
qw: 风荷载均布线荷载设计值: 1.260(kN/m)
Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.900m
Mw=qw×Hsjcg2/8
=1.260×3.9002/8
=2.396 kN·m
qEA: 地震作用设计值(KN/m2):
GAk: 玻璃幕墙构件(包括玻璃和框)的平均自重: 400N/m2
垂直于玻璃幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
qEAk: 垂直于玻璃幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2)
qEAk=5×αmax×GAk
=5×0.040×400.000/1000
=0.080 kN/m2
γE: 幕墙地震作用分项系数: 1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.080
=0.104 kN/m2
qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)
qE=qEA×B
=0.104×0.900
=0.094 kN/m
ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m):
ME=qE×Hsjcg2/8
=0.094×3.9002/8
=0.178kN·m
M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)
采用SW+0.5SE组合
M=Mw+0.5×ME
=2.396+0.5×0.178
M: 幕墙立柱在风荷载作用下产生弯矩(kN·m)
=2.485kN·m
2. 选用立柱型材的截面特性:
立柱型材号: XC1\NS60120L
选用的立柱材料牌号:6063 T5
型材强度设计值: 抗拉、抗压85.500N/mm2 抗剪49.6N/mm2
型材弹性模量: E=0.70×105N/mm2
X轴惯性矩: Ix=222.964cm4
Y轴惯性矩: Iy=70.499cm4
立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn=33.731cm3
立柱型材净截面积: An=12.542cm2
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm
立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: Ss=23.665cm3
塑性发展系数: γ=1.05
3. 幕墙立柱的强度计算:
校核依据: N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=85.5N/mm2(拉弯构件)
B: 幕墙分格宽: 0.900m
GAk: 幕墙自重: 400N/m2
幕墙自重线荷载:

Gk=400×B/1000
=400×0.900/1000
=0.360kN/m
Nk: 立柱受力:
Nk=Gk×L
=0.360×3.900
=1.404kN
N: 立柱受力设计值:
rG: 结构自重分项系数: 1.2
N=1.2×Nk
=1.2×1.404
=1.685kN
σ: 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)
N: 立柱受力设计值: 1.685kN
An: 立柱型材净截面面积: 12.542cm2
M: 立柱弯矩: 2.485kN·m
Wn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 33.731cm3
γ: 塑性发展系数: 1.05
σ=N×10/An+M×103/(1.05×Wn)
=1.685×10/0.135+2.485×103/(1.05×33.731)
=71.493N/mm2
71.493N/mm2 < ｆa=85.5N/mm2
立柱强度可以满足
4. 幕墙立柱的刚度计算:
校核依据: df≤L/180
df: 立柱最大挠度
df=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×0.7×Ix)=17.370mm
Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值:
L: 立柱计算跨度: 3.900m
Du=U/(L×1000)
=17.370/(3.900×1000)
=1/224
1/224 < 1/180
挠度可以满足要求！
5. 立柱抗剪计算:
校核依据: τmax≤[τ]=49.6N/mm2
(1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN)
Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
=1.000×3.900×0.900/2
=1.755kN
(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN)
Qw=1.4×Qwk
=1.4×1.755
=2.457kN
(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN)
QEk=qEAk×Hsjcg×B/2
=0.080×3.900×0.900/2
=0.140kN
(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN)
QE=1.3×QEk
=1.3×0.140
=0.183kN
(5)Q: 立柱所受剪力:
采用Qw+0.5QE组合
Q=Qw+0.5×QE
=2.457+0.5×0.183
=2.548kN
(6)立柱剪应力:

τ: 立柱剪应力:
Ss: 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: 23.665cm3
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm