玻璃幕墙的设计与计算.ppt

6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述一、玻璃幕墙的类型与构成一、玻璃幕墙的类型与构成1 组成：玻璃面板、连接件、支承结构组成：玻璃面板、连接件、支承结构2 分类：分类：全玻璃幕墙全玻璃幕墙 -玻璃肋玻璃肋 框式玻璃幕墙框式玻璃幕墙 -铝合金框架铝合金框架 点支式玻璃幕墙点支式玻璃幕墙 -刚性、柔性支承体系刚性、柔性支承体系3 连接方式连接方式化学方式：指通过结构胶将玻璃面板直接胶结或通过连接化学方式：指通过结构胶将玻璃面板直接胶结或通过连接 件胶结于支承体系。件胶结于支承体系。机械方式：指将玻璃面板嵌固或钻孔后通过爪件连接于支机械方式：指将玻璃面板嵌固或钻孔后通过爪件连接于支 承体系。承体系。6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述二、全玻璃幕墙二、全玻璃幕墙1 定义定义2 特点：通透性好、构造简单，结构无锈蚀问题，特点：通透性好、构造简单，结构无锈蚀问题，适用于大堂、大厅及共享空间。适用于大堂、大厅及共享空间。3 截面构成：截面构成：（1）全玻璃幕墙连接方法：）全玻璃幕墙连接方法：胶结胶结和和爪件连接爪件连接 胶结胶结是玻璃面板与玻璃肋通过结构胶垂直粘结在一起，是玻璃面板与玻璃肋通过结构胶垂直粘结在一起，玻璃肋与玻璃面板可平齐连接，也可后置连接。玻璃肋与玻璃面板可平齐连接，也可后置连接。爪件连接爪件连接通过金属连接件连接玻璃肋和玻璃面板通过金属连接件连接玻璃肋和玻璃面板（2）玻璃要求）玻璃要求单片玻璃面板单片玻璃面板10-19mm，夹层单片，夹层单片8mm 玻璃肋：截面高度玻璃肋：截面高度hr100mm，厚度，厚度t12 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述二二 全玻璃幕墙全玻璃幕墙4 与主体结构的连接方式与主体结构的连接方式 悬挂在主体结构上悬挂在主体结构上-面板、玻璃肋受拉面板、玻璃肋受拉 下端支承于主体结构下端支承于主体结构-面板、玻璃肋受压力面板、玻璃肋受压力 下端支承全玻璃幕墙最大高度下端支承全玻璃幕墙最大高度 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述三三 框式玻璃幕墙框式玻璃幕墙1 定义定义2 分类分类 明框玻璃幕墙明框玻璃幕墙 隐框玻璃幕墙隐框玻璃幕墙 单元式幕墙单元式幕墙 称为隐框幕墙的原因？称为隐框幕墙的原因？因为框架在玻璃的内侧，隐框幕墙一般采用镀膜因为框架在玻璃的内侧，隐框幕墙一般采用镀膜玻璃，由于镀膜玻璃是单向透像性，从而从外侧玻璃，由于镀膜玻璃是单向透像性，从而从外侧看不到框架，看到的全是玻璃，达到隐框的效果看不到框架，看到的全是玻璃，达到隐框的效果 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述三三 框式玻璃幕墙框式玻璃幕墙3 材料和型材材料和型材 （1）玻璃）玻璃 （2）立柱）立柱 （3）横梁）横梁 （4）组合截面）组合截面 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述三三 框式玻璃幕墙框式玻璃幕墙4 连接构造连接构造 构件式框式幕墙，横梁一般通过角码、螺钉或螺构件式框式幕墙，横梁一般通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接，立柱连接于主体结构中。栓与立柱连接，立柱连接于主体结构中。（1）横梁与立柱的连接构造）横梁与立柱的连接构造 （2）立柱与主体结构的构造连接）立柱与主体结构的构造连接 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述三三 框式玻璃幕墙框式玻璃幕墙（2）立柱与主体结构的构造连接）立柱与主体结构的构造连接 A幕墙与主体结构连接设计考虑的基本要求幕墙与主体结构连接设计考虑的基本要求对重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用有足够抵抗力对重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用有足够抵抗力在以上荷载作用下，不应使幕墙构件产生有害变形。在以上荷载作用下，不应使幕墙构件产生有害变形。当主体结构和幕墙产生相对位移时，不影响幕墙性能。当主体结构和幕墙产生相对位移时，不影响幕墙性能。B荷载传递路线荷载传递路线 C预埋件设计要求预埋件设计要求 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第一节第一节 概述概述三三 框式玻璃幕墙框式玻璃幕墙（2）立柱与主体结构的构造连接）立柱与主体结构的构造连接 D连接件要求连接件要求连接件与主体结构的锚固力应大于连接件本身的承载力连接件与主体结构的锚固力应大于连接件本身的承载力 R幕墙幕墙 R连接件连接件R锚固锚固四边支承玻璃厚度四边支承玻璃厚度（2）多层板）多层板:两块以上单层板通过简单叠置、表面粘贴、两块以上单层板通过简单叠置、表面粘贴、边缘密封构成多层板。边缘密封构成多层板。a 简单叠置简单叠置：荷载作用下各单层板位移相等，各单层板所：荷载作用下各单层板位移相等，各单层板所 受弯曲荷载跟据弯曲刚度受弯曲荷载跟据弯曲刚度EI按比例分配。板的弯曲刚度按比例分配。板的弯曲刚度与其厚度的立方成正比，荷载可按厚度的立方进行分配。与其厚度的立方成正比，荷载可按厚度的立方进行分配。b 表面粘贴表面粘贴：采用具有抗剪刚度的胶粘贴两个单层板的表：采用具有抗剪刚度的胶粘贴两个单层板的表面形成夹层板，荷载不能按照各单层板刚度进行简单分面形成夹层板，荷载不能按照各单层板刚度进行简单分配，各夹层板以一整体承受荷载。配，各夹层板以一整体承受荷载。c 边缘密封边缘密封：两块单层板边缘密封后形成了中空板。中空：两块单层板边缘密封后形成了中空板。中空板的空间降低了板件的抗扭刚度，但中部不可压缩的空板的空间降低了板件的抗扭刚度，但中部不可压缩的空气也能起结构作用。中空板和中部空气的共同作用效应气也能起结构作用。中空板和中部空气的共同作用效应产生导管效应，它与加载时间和速度无关。产生导管效应，它与加载时间和速度无关。6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计（3）带肋或加劲板的玻璃）带肋或加劲板的玻璃采用加劲肋可以使承受弯曲的玻璃板跨越更大的跨度。加采用加劲肋可以使承受弯曲的玻璃板跨越更大的跨度。加劲肋增加了板截面的高度，弯曲应力减小，位移减小。劲肋增加了板截面的高度，弯曲应力减小，位移减小。但是，只有肋与板的连接有效传递剪力，带肋板才能起到但是，只有肋与板的连接有效传递剪力，带肋板才能起到整体作用，否则无作用。（工厂中生产槽形截面理想）整体作用，否则无作用。（工厂中生产槽形截面理想）（4）桁架加劲板：）桁架加劲板：桁架下弦通过撑杆或玻璃肋连接于玻璃面板上受拉。桁架下弦通过撑杆或玻璃肋连接于玻璃面板上受拉。如果在玻璃面板两侧布置桁架，可以承受两个方向的弯曲如果在玻璃面板两侧布置桁架，可以承受两个方向的弯曲荷载。玻璃面板本身因桁架的整体作用而承受附加压应荷载。玻璃面板本身因桁架的整体作用而承受附加压应力，由于作用在面板本身的荷载产生弯曲拉应力，所以桁力，由于作用在面板本身的荷载产生弯曲拉应力，所以桁架加肋板对玻璃有利。架加肋板对玻璃有利。6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计5 玻璃壳玻璃壳单向弯曲的曲面玻璃，可构成柱壳结构，承受压力。单向弯曲的曲面玻璃，可构成柱壳结构，承受压力。双向弯曲的曲面玻璃构成双曲面，承受垂直于壳的压力。双向弯曲的曲面玻璃构成双曲面，承受垂直于壳的压力。二、玻璃结构的子结构二、玻璃结构的子结构 主结构主结构 次结构次结构 围护结构围护结构三、子结构构成复杂结构的方式三、子结构构成复杂结构的方式 分层构成（有主次）分层构成（有主次）离散构成（无主次、各子结构独立）离散构成（无主次、各子结构独立）6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计一、计算理论一、计算理论1 强度校核：它要满足的是截面最大应力设计值不应强度校核：它要满足的是截面最大应力设计值不应超超 过玻璃大面强度设计值。过玻璃大面强度设计值。无地震效应组合无地震效应组合有地震效应组合有地震效应组合2 挠度校核挠度校核玻璃最大挠度不应超过限值玻璃最大挠度不应超过限值0/wgEREgff 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计,limffdd 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计一、计算理论一、计算理论3 玻璃面板设计考虑因素玻璃面板设计考虑因素 能够抵抗构件中的所有应力能够抵抗构件中的所有应力 限制位移限制位移 破坏玻璃本身应有剩余承载力破坏玻璃本身应有剩余承载力 部分玻璃破坏后，结构应有剩余稳定性部分玻璃破坏后，结构应有剩余稳定性 考虑了玻璃面板的几何非线性效应，在计算时应先进行各种考虑了玻璃面板的几何非线性效应，在计算时应先进行各种荷载的组合，然后对最不利荷载组合进行最大应力的计算。荷载的组合，然后对最不利荷载组合进行最大应力的计算。6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计二、单片玻璃二、单片玻璃1 框式玻璃幕墙：框式玻璃幕墙的受力状态同四边支承框式玻璃幕墙：框式玻璃幕墙的受力状态同四边支承 板，可按四边简支板计算其跨中最大弯矩和最大应力。板，可按四边简支板计算其跨中最大弯矩和最大应力。6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计(1)强度校核：（规范经验公式）强度校核：（规范经验公式）(2)挠度校核：挠度校核：4kfDw ad44kEqat44kEw at3212(1)EDt(3)玻璃要求：框式玻璃幕墙单片玻璃厚度玻璃要求：框式玻璃幕墙单片玻璃厚度6mm226mqat 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计二、单片玻璃二、单片玻璃2 点支式玻璃幕墙：点支式玻璃幕墙的受力状态为四点支点支式玻璃幕墙：点支式玻璃幕墙的受力状态为四点支 承板。承板。226bmqlt 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计(1)强度校核：（规范经验公式）强度校核：（规范经验公式）44bkEqlt(2)挠度校核：挠度校核：4kbfDw ld44kEw at(3)玻璃要求：玻璃面板支承孔与板边距离不宜小玻璃要求：玻璃面板支承孔与板边距离不宜小70mm浮头式连接件的玻璃不小于浮头式连接件的玻璃不小于6mm，沉头式不小于，沉头式不小于8mm 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计二、单片玻璃二、单片玻璃3 全玻璃幕墙：全玻璃幕墙的受力状态为玻璃肋支承板。全玻璃幕墙：全玻璃幕墙的受力状态为玻璃肋支承板。6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计(1)强度校核：（规范经验公式）强度校核：（规范经验公式）226mqat44kEqat(2)挠度校核：挠度校核：4kfDw ad44kEw at 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计三、中空玻璃三、中空玻璃1 计算理论：中空玻璃变形时，两个玻璃片独自承受各自计算理论：中空玻璃变形时，两个玻璃片独自承受各自 荷载，两片玻璃位移相等。荷载，两片玻璃位移相等。2 计算公式：计算公式：（1）两片玻璃面板承担的均布荷载）两片玻璃面板承担的均布荷载（2）等效厚度）等效厚度3133112()kktqqtt 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计3233212()kktqqtt1/33312()ettt 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计三、中空玻璃三、中空玻璃（3）强度计算：）强度计算：两片玻璃分别验算两片玻璃分别验算（4）挠度计算）挠度计算可分别验算挠度，可分别验算挠度，也可求出等效厚度，再验算整体挠度也可求出等效厚度，再验算整体挠度2121116mqat 6 玻璃幕墙计算与设计玻璃幕墙计算与设计2222226mqat3233212qtqtt 第四节第四节 玻璃幕墙面板的计算和设计玻璃幕墙面板的计算和设计三、中空玻璃三、中空玻璃3 规范设计公式规范设计公式强度计算强度计算直接承受荷载作用外单片玻璃直接承受荷载作用外单片玻璃不直接承受荷载作用内单片玻璃不直接承受荷载作用内单片玻璃挠度计算挠度计算原因：两片玻璃之间有气体，直接承受荷载的正面玻璃挠原因：两片玻璃之间有气体，直接承受荷载的正面玻璃挠度略大于间接承受荷载的玻