幕墙实用知识计算方法
结构设计
5.1一般规定
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5.2荷载与作用
JGJ133-2001关于风荷载规定
JGJ102-2003关于风荷载规定
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JGJ133-2001与JGJ102-2003不同的是阵风系数。按JGJ102-2003计算。
风荷载计算
建设部2006年7月25日发布《建筑结构荷载规范》局部修订的公告，对《建筑结构荷载规范》局部修改（2006年11月1日起执行），修改后的《建筑结构荷载规范》对风荷载标准值的计算规定如下：
7.1.1垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：
当计算围护结构时
W k =βgz μs1μz W 0 （7.1.1-2）
式中：μs1——局部风压体型系数。（μsl 中l 是取LOCAL （局部）的第一个字母L ） 验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：
外表面
1. 正压区 按表7.3.1采用；
2. 负压区
— 对墙面， 取-1.0 — 对墙角边， 取-1.8 内表面
对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
注：上述的局部体型系数μs1（1）是适用于围护构件的从属面积A 小于或等于1m 2 的情况，当围护构件的从属面积A 大于或等于10m 2 时，局部风压体型系数μs1（10）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m 2 而大于1m 2 时，局部风压体型系数μs1（A ）可按面积的对数线性插值，即
μs1（A ）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA
注:从属面积的采用：压板、面板（玻璃、石材、铝板等）、挂勾、胶缝按面板的面积考虑；立柱、横梁、及其连接件按一个框格单元即立柱高度与分格宽度计算从属面积。对墙角边和屋面局部部位
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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 。 7.5.1 计算围护结构风荷载时的阵风系数应按表7.5.1 确定。
7.2.1 对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表7.2.1 确定。
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算例：
A. 玻璃1.2 m*1.8 m 为隐框，用压板固定，每400mm 一个（上、下距边100mm ）。按压板受荷面积计算风荷载标准值：
甲压板受荷面积（100+200）mm*1200mm=0.36m 2，W K =1200 N/m 2，P=432N 。 乙压板受荷面积（200+200）mm*1200mm=0.48m 2，W K =1200 N/m 2，P=576N 。
按玻面板面积为从属面积计算风荷载标准值，玻璃面板面积2.16 m 2， μsl （2.16）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA =1.2+（0.8*1-1）*log(2.16)=1.133，W K =1.133 N/m 2，甲压板P=409N ，乙压板P=544N 。
压板受的力是由玻璃面板传来的，按玻面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。 B. 石材1.2 m*1.2m ，四个短槽短勾。
按短勾受荷面积0.36 m 2 ，μsl （1）=1.2，W K =1200 N/m 2，P=432N 。
按玻面板面积为从属面积计算A=1.44 m 2，μsl （1.44）
=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA =1.2+(0.8*1.0-1) log1.44 =1.168，W K =1168 N/m 2
，P=421N
短勾受的力是由石材传来的，按石材面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。 C .玻璃肋胶接全玻璃幕墙1500 mm*6000mm ，
按玻面板面积为从属面积计算A=9.0 m 2，μsl （9）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA =1.2+(0.8*1.0-1.0) log9 =1.009，W K =1009 N/m 2。
面板玻璃内力分析取一米板带，按一米板带受荷面积1.5 m 2，μsl （1.5）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA =1.2+(0.8*1.0-1.0) log1.5 =1.165，W K =1165N/m 2
按玻璃面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。
D. 玻璃1.2 m*1.8 m 为隐框，胶缝计算。
取一米板带，按一米板带受荷面积1.2m 2，μsl （1.2）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA =1.2+(0.8*1.0-1.0)log1.2=1.184，W K =1184N/m 2 。
按玻面板面积为从属面积计算A=2.18m 2，μsl （2.18）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA =1.2+(0.8*1.0-1.0)log2.18=1.132，W K =1132N/m 2
胶缝受的力是由玻璃面板传来的按玻璃面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。 E. W 0=450N/m 2 Z=50m C 类地区 层高3.6 m 分格宽1.5 m μz =1.25 βgz =1.73 墙角区 验算面板 玻璃1.5*1.8=2.7 m 2 log2.7=0.431 μz1(2.7)=-1.8+(0.8*1.8-1.8)*0.431=-1.645 μz1= -1.645+(-0.2)= -1.845
W K =βgz μz μz1 W 0 =1.73*1.25*1.845*450=1795.416 N/m 2 验算支承结构(横梁，立柱) 从属面积1.5*3.6=5.4 m 2 log5.4=0.732 μz1（5.4)= -1.8+(0.8*1.8-1.8)*0.732= -1.54 μz1= -1.54+(-0.2)= -1.74
W K =βgz μz μz1 W 0 =1.73*1.25*1.74*450= 1693N/m 2 墙面区 验算面板 玻璃1.5*1.8=2.7 m 2 log2.7=0.431
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μz1(2.7)= -1.0+(0.8*1.0-1.0)*0.431= -0.914 μz1= -0.914+(-0.2)= -1.114
W K =βgz μz μz1 W 0 =1.73*1.25*1.114*450=1084 N/m 2
验算支承结构（横梁，立柱） 从属面积1.5*3.6=5.4 m 2 log5.4=0.732 μz1(5.4)= -1.0+(0.8*1.0-1.0)*0.732= -0.854 μz1= -0.854+(-0.2)= -1.054
W K =βgz μz μz1 W 0 =1.73*1.25*1.054*450= 1026N/m 2
从属面积大于1 m 2 且与面板直接连接的支承结构含立柱、横梁，从属面积是按立柱考虑的即取立柱分格宽和层高的面积，横梁受荷面积小于此面积，由于横梁是按与立柱配套设计的，其截面几何性质比验算要求大大富裕，为简化计算不再另行计算从属面积。如果按横梁受荷面积作为横梁从属面积则计算变得非常复什。
条文说明7.1.1 “对于房屋中直接承受风压的幕墙构件（包括门窗）----应按第7.5.1条的规定采用相应的阵风系数----”， 门窗工程设计中风荷载标准值可按下列意见计算：
门窗视其在墙面上的位置分别按墙角区或墙面区计算；
面板（玻璃）、不与墙体或组合件连接的杆件（横框、竖框）等按围护构件计算，与墙体或组合件连接
的杆件（横框、竖框）等可不验算；
组合件及中挺、横贯挡按从属面积选取局部风压体型系数，从属面积的取值可参照GB7106附录A
图A1~图A5的计算简图（其中梯形分布可近似取均布）。
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水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：
q EAk ：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；
G k ：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A ：幕墙平面面积(mm 2)；
q EAk =βE αmax G/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5*0.08*1.1 =0.440kn/m^2
q Ek ：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)； q Ek =q EAk B =0.44*1.1 =0.484N/mm
q E ：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； q E =1.3q Ek =1.3*0.484 =0.629N/mm
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金属板设计
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板强度、挠度，肋强度挠度校核：
板尺寸：1100mm*1000均分二格
荷载标准值：0.001MPa
f x ()x 10-()
-10
0.05×0.95+
:=
B 板的强度、挠度校核
L x =500mm，L y =1100mm (1)强度校核： 校核依据：
σ=6mqa 2η/t 2≤f ……5.4.3[JGJ133-2001] 上式中:
σ：板块在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(N/mm^2)；
m：弯矩系数, 按边长比a/b 查表，得m=0.1212；a/b=0.45 m=0.1212 q：作用在幕墙上的荷载组合设计值(MPa)； a：板分格的短边边长(mm)； b：板分格的长边边长(mm)； η：板块的折减系数； t：板的厚度(mm)；
f：铝塑复合板抗弯强度(MPa)； 首先按下面公式计算θ值：
θ=q k a 4/Et 4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003] 其中：
θ：计算参数；
q k ：作用在板块上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)；
E：铝塑复合板的弹性模量(MPa)； t：铝塑复合板的厚度(mm)； θ=q k a 4/Et 4
=0.001*5004/20000/44 =12.207 按系数θ，查表5.4.3[JGJ133-2001]，η=0.939； σ=6mqa 2η/t 2 ……5.4.3[JGJ133-2001] =6*0.1212*0.001*5002*0.939/42
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=10.67MPa
10.67MPa≤f=70MPa(铝塑复合板) 强度满足要求! (2)挠度校核： 校核依据：
d f =ημq k a 4/D≤d f,lim ……6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中：
d f ：铝塑复合板挠度计算值(mm)；
η：铝塑复合板挠度的折减系数，根据前面的计算，为0.939； μ：铝塑复合板挠度系数，按边长比a/b 查表，得μ=0.01075； q k ：板块整体水平荷载作用组合标准值(MPa) a：短边尺寸(mm)； D：弯曲刚度(N·mm)；
d f,lim ：许用挠度，取短边长的1/60，为7.5mm； 其中：
D=Et 3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中：
E：铝塑复合板的弹性模量(MPa)； t：铝塑复合板的厚度(mm)；
υ：铝塑复合板材料泊松比，为0.25； D=Et 3/(12(1-υ2))
=20000*43/(12*(1-0.252)) =113777.778N·mm d f =ημq k a 4/D
=0.939*0.01075*0.001*5004/113777.778 =5.54mm
5.54mm>d f,lim =7.5mm(铝塑复合板)
板强度、挠度，肋强度挠度校核： 板尺寸：1100mm*1500均分 三格
荷载标准值：0.001MPa
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f x()
x10
-
()
-
10
0.05
×0.95
+
:=
3.B板的强度、挠度校核
L
x1=500mm，L
y1
=1100mm
L
x2=500mm，L
y2
=1100mm
(1)强度校核：
校核依据：
σ=6mqa2η/t2≤f ……5.4.3[JGJ133-2001]
上式中:
σ：板块在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(N/mm^2)； m：弯矩系数, 按边长比a/b=0.45查表，得
mb=0.1212
mc=0.0843
m=(mb+mc)/2=(0.01212+0.0843)/2=0.04821
q：作用在幕墙上的荷载组合设计值(MPa)；
a：板分格的短边边长(mm)；
b：板分格的长边边长(mm)；
η：板块的折减系数；
t：板的厚度(mm)；
f：铝塑复合板抗弯强度(MPa)；
首先按下面公式计算θ值：
θ=q
k
a4/Et4 ……6.1.2-3[JGJ102-2003]
其中：
θ：计算参数；
q
k
：作用在板块上的荷载组合标准值(MPa)；
a：分格短边长度(mm)；
E：铝塑复合板的弹性模量(MPa)；
t：铝塑复合板的厚度(mm)；
θ=q
k
a4/Et4
=0.001*5004/20000/44
=12.207
按系数θ，查表5.4.3[JGJ133-2001]，η=0.939；
σ=6mqa2η/t2 ……5.4.3[JGJ133-2001]
=6*0.04821*0.001*5002*0.939/42
=4.24MPa
4.24MPa≤f=70MPa(铝塑复合板)
强度满足要求!
(2)挠度校核：
校核依据：
d
f =ημq
k
a4/D≤d
f,lim
……6.1.3-2[JGJ102-2003]
上面公式中：
d
f
：铝塑复合板挠度计算值(mm)；
η：铝塑复合板挠度的折减系数，根据前面的计算，为0.939； μ：铝塑复合板挠度系数，按边长比a/b查表，得μ=0.01075；
q
k
：板块整体水平荷载作用组合标准值(MPa)
a：短边尺寸(mm)；
D：弯曲刚度(N·mm)；
d
f,lim ：许用挠度，取短边长的1/60，为7.5mm；
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其中：
D=Et 3/(12(1-υ2)) ……6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中：
E：铝塑复合板的弹性模量(MPa)； t：铝塑复合板的厚度(mm)；
υ：铝塑复合板材料泊松比，为0.25； D=Et 3/(12(1-υ2))
=20000*43/(12*(1-0.252)) =113777.778N·mm d f =ημq k a 4/D
=0.939*0.01075*0.001*5004/113777.778 =5.54mm
5.54mm>d f,lim =7.5mm(铝塑复合板)
石板设计
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短槽式（托板）连接石板的选用与校核
板块净尺寸：a*b=900mm*800mm ； 石板配置：托板式δ25mm ，对边连接； 模型简图为：
石板的抗弯设计： (1)计算边长的确定：
a ：短槽连接边边长：900mm ；
b ：无槽边边长：800mm ；
a 1：短槽中心到面板边侧距离150mm ； a 0：计算短边边长(mm)；
b 0：计算长边边长(mm)；
因为：a-2a 1=600≤b=800，所以： a 0=600mm b 0=800mm
(2)石板强度校核：
校核依据：σ≤f sc =3.72MPa
σ：石板中产生的弯曲应力设计值(MPa)； f sc ：石板的抗弯强度设计值(MPa)；
m ：四点支撑石板最大弯矩系数, 按短边与长边的边长比0.75，查表得：0.1408； q ：石板板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； b 0：计算长边边长(mm)； t ：石板厚度：25mm ； 应力设计值为：
σ=6*m*q*b 02/t 2 ……5.5.4[JGJ133-2001] =6*0.1408*0.001*8002/252 =0.865MPa
0.865MPa ≤3.72MPa 强度能满足要求。
短槽托板在石板中产生的剪应力校核：
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校核依据：τ1≤τsc =1.86MPa
τ1：短槽托板在石板中产生的剪应力设计值(MPa)； τsc ：石板的抗剪强度设计值(MPa)；
q ：石板板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a ：短槽连接边边长(mm)； b ：无短槽边边长(mm)；
β：应力调整系数，按表5.5.5[JGJ133-2001]，取1.25； n ：一个连接边上的短槽数量：2； t ：石板厚度：25mm ； c ：短槽槽口宽度：6mm ； s ：单个槽底总长度：118mm ；
τ1=qab β/(n*(t-c)s) ……5.5.7-1[JGJ133-2001] =0.001*900*800*1.25/(2*(25-6)*118) =0.201MPa
0.201MPa ≤1.86MPa 石板抗剪强度能满足。
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