建筑幕墙设计(第四章)荷载及其组合
幕墙计算分析
幕墙计算分析概述随着高层建筑的出现和建筑自重向轻型化的发展，建筑幕墙越来越多的被应用在建筑当中。
幕墙可以使建筑从外观上具有明亮和挺拨的效果，使建筑艺术构思和造型别具一格，是建筑师乐意采用的外围护结构之一。
近年来，根据国家有关部门的要求，我国土木工程界全面开展了工程结构可靠度设计标准的编制。
以概率理论为基础的极限状态设计法取代以经验为主的定值表达的容许应力设计法。
建筑幕墙是建筑物的围护结构，它亦采用上述方法进行高度设计计算。
而建筑结构设计的标准是在正常荷载作用下不产生损害，在这种情况下，幕墙亦处于弹性状态。
因此，其构件的内力计算应采取弹性计算方法进行。
由于幕墙承受多种荷载和作用，产生内力情况相当复杂，采用承载力表达式不很方便为了便于设计人员应用表达式较为合适，也就是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。
一、荷载和作用在建筑幕墙设计计算中需要考虑的荷载与作用主要有结构自重、风荷载、地震作用、温度作用和雪荷载及撞击荷载等。
１、结构自重结构自重为材料的重力体积密度与该材料的体积之乘积。
重力不象自然界其它的力，它是静止不变的，因为幕墙所用的材料较轻，只承担自身的重量，因而这是一个次要的力，很少能带来严重的设计问题。
它作用和依附于框架上，这各种载荷能引起框架的挠曲，因而必须有足够的相对活动量。
考虑材料规格尺寸的偏差及附属性构造零件，其荷载分项系数为rG=1.2。
２、风荷载风作用在幕墙上所产生的力，在很大程度上支配了幕墙结构的设计，同时风也是促成水泄漏的一个主要因素。
作用在幕墙上的风荷载标准值可按下式计算，并且不应小于1.0KN/m2。
ＷK ＝βDμZμSWO式中：ＷK为作用于建筑幕墙上的风荷载标准值；βD为阵风系数，根据我国采用风压转换成３秒瞬时风速的变换系数1.5，风压与风速平方成正比，故阵风系数βD 取为βD＝1.52＝2.25μZ为风压高度变化系数。
将地面粗糙度类别分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四类。
幕墙的受力及主要构件
浅谈幕墙的受力及主要构件提要：幕墙作为建筑外维护结构，既要安全、可靠，还需要满足各种功能要求，实现建筑与艺术的完美结合，可靠的连接一直是人们关心的重点。
关键词：幕墙、荷载、风压、钢化玻璃中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：在现代社会飞速发展的过程中，建筑行业已然成为显示发展速度的排头兵，无数的高楼林立彰显我国发展的气势，这也使得人们对作为建筑外维护结构的幕墙有了更多的接触和认识，下面我们来简单的谈一下幕墙的主要构件及其受力情况。
提到幕墙的受力，我们首先要介绍的自然应该是对幕墙有重大影响力的风荷载。
那么什么是风呢？风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
气流一遇到阻塞，就形成高压气幕。
风速越大，产生的压力也越大。
风引起的对结构的作用为风荷载，风荷载是幕墙设计中的重要荷载，绝大多数情况，为幕墙设计的控制荷载。
风分为平均风和脉动风两部分，平均风是在给定的时间间隔内，把风对建筑物的作用力，方向等看成一个不随时间而改变的量。
因为风的长周期远远大于建筑物的周期，所以，风虽为动力的，却可看成静力的。
而脉动风则是由风的不规则性引起的。
由于其周期短，所以按照动力来考虑。
风是虚无缥缈的，当然不仅是因为它看不见摸不着，还是因为它对建筑物的影响。
结构物的体型不同，实际风压与气象台站中所得的结果亦不相同，且各处的分布也不同。
一般的，处于风流场中的建筑物，其迎风面受到压力作用。
但由于建筑大多为非流线形，我们可以称之为钝体，在背风面、侧面和屋面角部会产生漩涡，从而产生吸力。
这就形成了风对建筑不同方向的作用，我们可以称之为正负风压，也就是我们在考虑幕墙受力方向的时候就不仅仅单纯的考虑风的压力了。
考虑风的影响我们得知道当地的基本风压，工程结构风压的计算是通过基本风压，考虑建筑物的高度，体型，所在的位置，以及脉动风影响而得到建筑物的实际承担风压。
按规定地貌和高度所确定的风速或风压，称为基本风速或基本风压。
我国的标准为：基本风压系以当地空旷平坦的地面上，离地10m高度上经统计所得的50年一遇的10分钟平均最大风速为标准所确定的风压值。
建筑幕墙风荷载取值的再讨论
建筑幕墙设计风荷载取值的再讨论建筑幕墙设计风荷载是玻璃幕墙设计诸荷载(作用)中最重要的一项。
它的取值直接阻碍玻璃幕墙的平安，尤其是体型复杂的高层建筑玻璃幕墙的设计风荷载更要慎重采纳。
《玻璃幕墙工程技术标准》JGJ102-2003指出，“体会说明，玻璃幕墙的设计要紧取决于风荷载作用，关于体型复杂的幕墙工程或衡宇高度较高（比如超过200m）的幕墙工程，应确保风荷载作用下的靠得住性”，“一样情形下，对幕墙起操纵作用的是风荷载。
幕墙面板本身必需具有足够的承载能力，幸免在风荷载作用下破碎。
我国沿海地域常常受台风的攻击，设计中应考虑有足够的抗风能力。
”鉴于设计风荷载对玻璃幕墙设计的重要性，在台风事后，很多地域对台风给玻璃幕墙的阻碍进行了调查和分析，也有很多学者对玻璃幕墙进行了风洞实验和风力测试分析，提出了很多论文和报告，这些论文和报告对完善玻璃幕墙设计风荷载起极大作用，但也有些问题需要进一步探讨，现提出以下几个问题和全国同行们讨论。
一．玻璃幕墙设计风荷载计算中，大体风压是取50年一遇的大体风压，仍是要提高到取100年的基本风压值。
GB50009指出：“关于围护结构，其重要性与主体结构相较要低些，仍可取50年一遇的大体风压。
”此刻有些地址建设部门，以厦门9914号台风、浙江2005年云娜台风的瞬时风速为由，提出要改取100年一遇的大体风压。
这是由于本地新闻单位误导的结果，厦门9914号台风阵风风速46米/秒，按厦门1958年~1961年221次风进程统计分析，瞬时风速为10分钟平均风速的倍，按此折算10分钟平均风速为米/秒（按全世界平均值倍折算10分钟平均风速为米/秒），为11级风（风速~米/秒），不是14级风（风的品级表只有0~12级，12级为风速＞米/秒，没有14级风），按厦门大体风压m2折算风速为米/秒，即厦门9914号台风远未达到厦门50年一遇的大体风压；2005年云娜台风，温州阵风风速米/秒（按全世界平均值倍折算10分钟平均风速为米/秒），为10级风（风速~米/秒）未达到其50年一遇的大体风压kN/m2（折算大体风速31米/秒）；下大陈阵风风速米/秒（按全世界平均值倍折算10分钟平均风速为米/秒），为12级风（风速≥米/秒）但未达到其50年一遇的大体风压m2 （折算大体风速米/秒）。
玻璃采光顶结构的荷载及组合讲诉
1、玻璃采光顶结构的定义(1)屋盖(roofsystem)根据《建筑结构设计术语和符号标准》(GB／T50083—97)定义如下：在房屋顶部，用以承受各种屋面作用的屋面板、屋面梁或屋架及支撑系统组成的部件或以拱、网架、薄壳和悬索等大跨空间构件与支承边缘构件所组成的部件的总称。
(2)屋面板(roofplate；roofboard；roofslab)定义如下：直接承受屋面荷载的面板。
(3)玻璃采光顶定义如下：屋面板为玻璃的屋盖。
若以面板对地面倾角来分：幕墙指对地面倾角在75度-105度(90度±15度)范围内的墙体；竖直的为一般幕墙，其它为斜幕墙(内倾为75度—90度，外倾为90度-105度)。
在90度±15度范围外均为屋盖。
建筑玻璃采光顶是屋面板为硅酸盐系玻璃的屋盖；(4)玻璃雨篷是非封闭式建筑玻璃采光顶；玻璃屋顶是封闭式建筑玻璃采光顶；玻璃采光顶承受的荷载包括自重、风荷载、活荷载、雪荷载。
还应考虑非对称荷载的作用和效应；必要时还需考虑冰荷载、积雪荷载、积水荷载的作用和效应；此外还需考虑地震、温度变化、地基变形等作用。
风荷载是垂直作用于采光顶表面，自重、活荷载、雪荷载及其它荷载是采光顶水平投影面的荷载，荷载作用方向和分布是不同的，不能简单的将计算结果相加，而必须转换成同一作用方向与同一种分布的计算值后相加。
当屋面平行地面且坡度较小时，风荷载往往不是主要的，承重荷载是主要的；而在其它工况，风荷载与重力荷载大多数都是同一数量级，而建筑玻璃幕墙的风荷载往往是主要的，这是建筑玻璃采光顶和建筑玻璃幕墙的重大区别，这就决定了两者结构的区别，一般来说，建筑玻璃采光顶结构比建筑玻璃幕墙结构更为复杂、种类更多，建筑玻璃采光顶结构应归属建筑屋盖系统，不宜归属建筑幕墙系统。
玻璃采光顶的设计荷载(1)自重。
包括玻璃杆件、连接件、附件等自重，自重是按构件实际长度均匀分布的垂直作用于水平面的荷载，当缺乏资料时，可采用下列预估参数：当采用单层玻璃时：400N/m2。
幕墙结构计算书
******大厦幕墙工程计算书设计单位：日期：目录第一章：工程概况第二章：结构设计理论和标准第三章：幕墙材料的物理特性及力学性能第四章：荷载和作用计算第五章：框支承玻璃幕墙结构计算第六章：铝板幕墙结构计算第七章：玻璃肋点支承玻璃幕墙结构计算第八章：全玻璃幕墙结构计算第九章：石材幕墙结构计算第一章工程概况1.1 工程名称：******大厦1.2 工程地点：**市1.3 幕墙高度：83.800米1.4 抗震设防烈度：幕墙按七度设防烈度设计1.5 幕墙防火等级：二级1.6 隔声减噪设计标准等级：三级1.7防雷分类：二类1.8荷载及其组合：幕墙系统在结构设计时考虑以下荷载及其组合●风荷载●雪荷载●幕墙自重●施工荷载●地震作用1.9构件验算：幕墙系统设计时验算如下节点和构件●面材板块的强度验算和挠度控制●结构胶的宽度和厚度●骨架的强度验算和挠度控制●幕墙系统与建筑主体结构的连接●连接配件强度验算第二章结构设计理论和标准2.1本结构计算过程均遵循如下规范及标准：2.1.1 《建筑幕墙》JG3035-19962.1.2 《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20032.1.3 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-20012.1.4 《建筑结构荷载规范》GB50009-20012.1.5 《建筑抗震设计规范》GB50011-20012.1.6 《钢结构设计规范》GB50017-20032.1.7 冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ50018-20022.2 结构设计和计算时均遵守如下理论和标准及相应的计算方法:2.2.1玻璃幕墙、金属与石材幕墙等均按围护结构设计，其主要杆件悬挂在主体结构上，层与层之间设置竖向伸缩缝。
2.2.2玻璃幕墙、金属与石材幕墙各构件及连接件均具有承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，并均采用螺栓连接。
2.2.3幕墙均按7度设防，并遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不脱落。
建筑结构荷载规范
中华人民共和国国标《建筑构造荷载规范》GB 50009一2023局部修订条文及条文阐明3.1 荷载分类和荷载代表值3.2 荷载组合对于基本组合，荷载效应组合旳设计值 S 应从下列组合值中取最不利值确定： 1）由可变荷载效应控制旳组合：∑=++=ni Qik Ci Qi k Q Q Gk G S S S S 211ψγγγ （-1）式中 γG ——永久荷载旳分项系数，应按第 条采用；γQ i ——第 i 个可变荷载旳分项系数，其中 γQ1 为可变荷载 Q 1 旳分项系数，应按第 条采用；S Gk ——按永久荷载原则值G k 计算旳荷载效应值；S Q i k ——按可变荷载原则值Q i k 计算旳荷载效应值，其中S Q1k 为诸可变荷载效应中起控制作用者；ψc i ——可变荷载Q i 旳组合值系数，应分别按各章旳规定采用； n ——参与组合旳可变荷载数。
2）由永久荷载效应控制旳组合：∑=+=ni Qik Ci Qi Gk G S S S 1ψγγ （-2）注：1 基本组合中旳设计值仅合用于荷载与荷载效应为线性旳状况。
2 当对S Q1k 无法明显判断时，逐次以各可变荷载效应为S Q1k ，选其中最不利旳荷载效应组合。
3 （取消此注）。
基本组合旳荷载分项系数，应按下列规定采用：1.永久荷载旳分项系数：1）当其效应对构造不利时—对由可变荷载效应控制旳组合，应取1.2；—对由永久荷载效应控制旳组合，应取1.35；2）当其效应对构造有利时旳组合，应取1.0。
2. 可变荷载旳分项系数：—一般状况下应取1.4；—对原则值不不大于4kN/m2旳工业房屋楼面构造旳活荷载应取1.3。
3. 对构造旳倾覆、滑移或漂浮验算，荷载旳分项系数应按有关旳构造设计规范旳规定采用。
4 楼面和屋面活荷载民用建筑楼面均布活荷载旳原则值及其组合值，频遇值和准永久值系数，应按表4.1.1旳规定采用。
表4.1.1 民用建筑楼面均布活荷载原则值及其组合值、频遇值和准永久值系数注：1. 本表所给各项活荷载合用于一般使用条件，当使用荷载较大或状况特殊时，应按实际状况采用。
荷载组合详解
荷载组合详解荷载规范里的荷载组合中提到的荷载“基本组合”、“频遇组合”和“准永久组合”分别表示什么？分别用在什么情况下？1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。
两者中的分项系数取值不同，这是新规范不同老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。
在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了简化组合。
2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。
标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的挠度、裂缝等使用极限状态问题。
在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5％的上分位值，荷载分项系数取为1.0。
可变荷载的组合值系数由《荷载规范》给出。
频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数（该系数小于组合值系数），其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10％左右。
频遇组合目前的应用范围较为窄小，如吊车梁的设计等。
由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来，所以在其它方面的应用还有一段的时间。
准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准永久值系数。
它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。
在设计基准期内，可变荷载超越荷载准永久值的概率在50％左右。
准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态影响的分析中。
最为典型的是：对于裂缝控制等级为2级的构件，要求按照标准组合时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时，要求不出现拉应力。
还有就是荷载分项系数的取值问题新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取1.35什么时候取1.2？1.2恒＋1.4活1.35恒＋0.7*1.4活抗浮验算时取0.9砌体抗浮取0.81.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4QG/Q>2.8所以当恒载与活载的比值大于2.8时,取1.35G+0.7*1.4Q否则,取1.2G+1.4Q对一般结构来说,1.楼板可取1.2G+1.4Q2.屋面楼板可取1.35G+0.7*1.4Q3.梁柱(有墙)可取1.35G+0.7*1.4Q4.梁柱(无墙)可取1.2G+1.4Q5.基础可取1.35G+0.7*1.4Q荷载效应组合及设计要求1．什么是荷载效应？什么是荷载效应组合？一般用途的高层建筑结构承受哪些何载？答：所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。
《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)设计部分介绍(精)
《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）设计部分介绍中国建筑科学研究院研究员中国建筑装饰协会铝制品委员会专家组专家赵西安[关键词] 玻璃幕墙幕墙规范幕墙设计新的《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）已经颁布，自2004年1月1日起施行。
与原规范JGJ102-96相比，修订和增加了不少内容，以下对其设计部分作一简要的介绍。
（三）更合理地区分条文的宽严程度2003年版本首先区分了强制性条文和一般性条文。
强制性条文用黑体字印刷，相应采用了“应”、“必须”；“不应”、“严禁”等最严格的限定词。
强制性条文应当执行。
非强制性条文的内容，允许甲乙方在双方签定的合同中另作专门的约定。
（四）引入了结构设计使用年限的规定建筑结构有规定的设计使用年限。
在本次修订中，考虑到幕墙属于可以更换的围护结构，所以在规范第12章中提出了幕墙结构的设计使用年限，在说明中指出该年限一般为不少于25年。
玻璃、铝型材和钢材是可以达到25年的使用年限的。
结构胶目前出具的10年质量保证书只是商业上的举措，并不是指结构胶的实际使用寿命。
国外已有结构胶超过30年仍然工作良好的实例。
从结构胶的耐老化试验中可以看出，结构胶使用年限达到25年是可能的，国内一些结构胶生产厂家已考虑出具25年使用寿命的文件。
二、术语、符号（一）更明确幕墙的概念玻璃幕墙这几年形式多样，新体系层出不穷，原有的规范对幕墙的定义已不适应当前幕墙多样化的趋势。
因此2003版本修订时规定了幕墙的几个特征：1、由支承结构体系与面板组成；2、相对于主体结构有一定位移能力；3、不分担主体结构所受的荷载和作用。
而且玻璃幕墙除作为外围护结构外，还可以作为装饰性结构。
（二）对幕墙进行更细致的分类1、幕墙指对地面倾角在75°～115°范围内的墙体。
竖直的为一般幕墙，其它为斜幕墙（内倾为75°～90°，外倾为90°～115°）。
幕墙计算书
幕墙设计计算书2004年04月05日一、荷载和作用计算1、设计风荷载确定根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001，当计算围护结构时，风荷载标准值按下式计算：0w S Z gz K μμβω=式中：K ω——风荷载标准值（2m kn ）。
gz β——高度z 处的阵风系数。
s μ——风荷载体型系数。
Z μ——风荷载高度变化系数。
0w ——基本风压，上海地区取500Pa 。
取值如下：15m 的风振系数gz β=1.99体型系数s μ=1.1高度变化系数Z μ=0.74（按15m 高度C 类地区取值） ∴15m 高处风荷载ωk =1.99×1.1×0.74×0.5=0.81 KN/m 2取ωk ＝1.0 KN/m 2作用在幕墙上的风荷载设计值按下式计算ω＝γw ×ωk式中ω风荷载设计值：KN/m 2γw 风荷载作用效应的分项系数，取1.4ω＝γw ×ωk ＝1.4×1.0 = 1.4KN/m 22、幕墙玻璃的温度应力时考虑幕墙的年最大温度变化△T。
根据统计资料，上海地区取△T＝80℃。
3、墙构件在施工、安装和堆放过程中所承受的平面外作用力，按1.0 KN/m2考虑。
4、垂直于玻璃幕墙平面的分布水平地震作用可按下式算：q E＝βE×αmax×G/ A式中q E——垂直于幕墙平面外的分布水平地震作用（KN/m2）G——幕墙构件（包括玻璃和铝框）的重量（KN）A——幕墙构件的面积（m2）α——水平地震影响最大值，8度抗震设计时取0.16βE——动力放大系数，取5.0，q E＝βE×αmax×G/A（取G/A=500 N/m2）＝5.0×0.16×500＝0.4 KN/m25、幕墙构件在平面内的垂直作用按下式计算P Ey＝βEαG式中P Ey幕墙构件平面内的垂直地震作用：KNβE动力放大系数，取5.0α地震影响系数，取α＝αmax＝0.16G幕墙单元构件重量：G＝500×1.3×2.4＝1.56kNP Ey＝βEαG＝5.0×0.16×1.56＝1.248KN6、幕墙玻璃板块平面内垂直地震作用按下式计算P Eyb＝βE G式中P Eyb :幕墙玻璃板块垂直地震作用β E :动力放大系数，取5.0αmax :地震影响系数，取α＝0.16G :最大玻璃重量，取25.6KN/m3×0.006×1.3×2.4＝0.48KNP Eyb＝βEαG b＝5.0×0.16×0.48＝0.384KN7、水平荷载和作用效用组合（最不利组合）计算：①荷载和作用效应组合的分项系数：重力荷载：γG＝0风荷载：γW＝1.4地震作用：γE＝1.3温度作用：γT＝0②水平作用效应组合系数：风荷载：ψW＝1地震作用：ψE＝0.6温度作用：ψT＝0.2③水平荷载和作用效应组合S1＝γG S G＋ψWγW S W＋ψEγE S E＋ψTγT S T式中：S1荷载和作用效应组合后的设计值S1’荷载和作用效应组合后的标准值S G重力荷载作为不变荷载产生的效应S W S E S T分别为风荷载、地震作用和温度作用作为可变荷载和作用产生和效应。
幕墙荷载组合公式
幕墙荷载组合公式幕墙荷载组合公式是指在幕墙设计中，通过对多种荷载进行组合计算，确定幕墙结构的安全性和稳定性。
幕墙作为建筑外立面的重要组成部分，承受着风荷载、自重、温度变化等多种荷载的作用。
荷载组合公式的运用能够确保幕墙结构在各种荷载作用下的合理安全性。
我们来了解一些常见的幕墙荷载。
风荷载是幕墙设计中最重要的荷载之一，其大小与建筑高度、地理位置、建筑形状等因素有关。
此外，自重是指幕墙本身的重量，包括玻璃、铝材等构件的重量。
另外，温度变化也会对幕墙产生一定的荷载，因为材料的热胀冷缩会引起结构的变形。
在进行幕墙设计时，需要将这些荷载进行组合计算，以确保幕墙结构的安全性。
荷载组合公式是一种将不同荷载进行组合计算的方法，常用的组合公式有极限状态组合公式和工作状态组合公式。
极限状态组合公式是在极端情况下考虑所有荷载同时作用的情况下设计幕墙。
根据设计规范，幕墙结构要能够承受最不利的荷载组合，以确保结构的安全性。
在极限状态组合公式中，各个荷载的作用系数会根据设计规范进行调整，以保证荷载的合理组合。
通过极限状态组合公式的计算，可以得到幕墙结构在极限情况下的最大荷载。
工作状态组合公式是在正常使用情况下考虑各个荷载作用的情况下设计幕墙。
在实际使用中，幕墙结构会同时承受多种荷载，如风荷载、自重和温度变化等。
工作状态组合公式通过对各个荷载进行组合计算，确定幕墙结构在正常使用情况下的稳定性和安全性。
与极限状态组合公式类似，工作状态组合公式中也会根据设计规范对各个荷载的作用系数进行调整，以保证荷载的合理组合。
通过工作状态组合公式的计算，可以得到幕墙结构在正常使用情况下的最大荷载。
在实际幕墙设计中，常常会同时使用极限状态组合公式和工作状态组合公式进行计算，以确保幕墙结构在各种情况下的安全性和稳定性。
通过合理的荷载组合计算，可以确定幕墙结构的受力情况，从而进行合理的结构设计和材料选择。
幕墙荷载组合公式是幕墙设计中的重要计算方法。
幕墙荷载组合公式
幕墙荷载组合公式幕墙荷载组合公式是设计和计算幕墙结构时必须考虑的一个重要因素。
幕墙作为建筑外立面的重要组成部分，不仅要满足建筑美观和功能需求，还要具备足够的承载能力和抗风压能力。
因此，了解和应用幕墙荷载组合公式对于幕墙工程的设计和施工至关重要。
幕墙荷载组合公式主要是根据幕墙结构的设计要求和荷载标准进行推导和建立的。
在幕墙结构设计过程中，需要考虑各种荷载的作用，包括自重荷载、风荷载、地震荷载等。
这些荷载是根据相应的规范和标准来确定的，通过合理的组合和计算，可以得到幕墙结构在各种工况下的受力情况。
幕墙荷载组合公式的建立是基于力学和结构力学原理的。
通过对幕墙结构的分析和计算，可以得到各个荷载作用下的最不利组合，从而确定幕墙结构的设计参数和承载能力。
在实际工程中，通常会根据不同的荷载组合情况进行验算和优化，以保证幕墙结构的安全可靠。
幕墙荷载组合公式的具体形式和计算方法会因不同的设计要求和规范而有所差异。
在国内，目前常用的荷载组合公式包括GB50009《建筑结构荷载规范》和JGJ3-2010《建筑幕墙工程技术规范》等。
这些规范对于幕墙荷载的组合和计算给出了详细的要求和方法，工程师和设计师在设计和计算过程中需要按照规范的要求进行操作。
幕墙荷载组合公式的应用可以有效地保证幕墙结构的安全性和可靠性。
通过合理的组合和计算，可以预测和分析幕墙结构在不同荷载作用下的受力情况，为工程的设计和施工提供依据。
同时，荷载组合公式的应用还可以帮助设计师优化和改进幕墙结构的设计方案，提高整体的性能和经济效益。
在实际的工程设计和施工中，幕墙荷载组合公式的正确应用是非常重要的。
设计人员需要充分了解和掌握相关规范和标准，合理选择和组合荷载，进行准确的计算和分析。
同时，施工单位需要按照设计要求和规范的要求进行施工和验收，确保幕墙结构的安全和稳定。
幕墙荷载组合公式是设计和计算幕墙结构时必不可少的工具。
正确应用幕墙荷载组合公式可以保证幕墙结构的安全可靠，提高工程的质量和效益。
幕墙规范
《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）已经颁布，自2004年1月1日起施行。
与原规范JGJ102-96相比，修订和增加了不少内容，以下对其设计部分作一简要的介绍。
一、总则（一）增补了新的幕墙类型规范是已有成熟经验的归纳、总结，不是对前沿技术的介绍和前瞻。
96规范编制时，点支承幕墙在国内尚少应用，经验不多，因此没有纳入规范。
几年来，我国点支承幕墙在各种建筑中大量采用，形式多样，技术水平迅速提高，因此2003版本修订时，增补了点支承幕墙设计、制作、安装、验收等方面的内容。
目前已有许多工程采用了各种形式的新型幕墙，如框点混合支承的幕墙；全玻幕墙类的槽形玻璃幕墙；点支承幕墙类的背栓式支承幕墙、单层索网幕墙，此外还有双层通风幕墙、智能化幕墙、光电幕墙和液晶显示幕墙等。
这些内容尚未纳入2003版本的条文中。
目前规范版本中尚未纳入的技术内容，可在工程中先行应用，在应用中不断总结经验，使之成熟后，纳入将来的规范版本中。
（二）扩展了规范的适用范围规范的适用范围不等同于该技术的适用范围。
在编制96年版本时，国内已建玻璃幕墙最高的是金茂大厦（420m）、地王大厦（325m）、中信大厦（320m），而且超过150m高度的建筑已有四十余幢。
当时国外最高的玻璃幕墙达445m（芝加哥西尔斯大厦）。
但是考虑到规范主要面向量大面广、技术成熟的工程，因此规定了规范的适用范围是150m高度以下的玻璃幕墙工程。
96规范颁布七年来，国内总结了大量工程经验，超过150m的幕墙技术已十分成熟，因此2003年修订版本中，不再规定本规范的适用高度的上限，但相应增加了超过200m高度玻璃幕墙要进行风洞试验研究的内容。
（三）更合理地区分条文的宽严程度2003年版本首先区分了强制性条文和一般性条文。
强制性条文用黑体字印刷，相应采用了“应”、“必须”；“不应”、“严禁”等最严格的限定词。
强制性条文应当执行。
一般性条文则区分为三档宽严程度。
“应”、“不应”所限定的内容，在正常情况下应当执行；“宜”、“不宜”所限定的内容，允许选择，一般情况下首先考虑采用；而由“可”、“可不”所限定的内容，则是提供选择，可以采用，也可以选用其它的方式。
荷载计算
一、单元体幕墙的自重荷载计算(一)、面材自重荷载标准计算1、40mm石材幕墙自重荷载标准值计算G AK1：40mm石材面板自重面荷载标准值G AK1=40×10-3×28=1.12 KN/m22、TP10+12A+TP8 mm钢化中空玻璃自重荷载标准值计算G AK2：TP10+12A+TP8 mm钢化中空玻璃自重面荷载标准值G AK2=(10+8)×10-3×25.6=0.46 KN/m23、8 mm钢化单片玻璃自重荷载标准值计算G AK3：8 mm钢化单片玻璃自重面荷载标准值G AK3=8×10-3×25.6=0.21 KN/m2(二)、面材自重荷载设计值计算1、40mm石材幕墙自重荷载设计值计算r G：永久荷载分项系数，取r G=1.2按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条G GK1：玻璃幕墙自重荷载标准值G G1=r G·G GK1=1.2×1.12=1.34 KN/m22、TP10+12A+TP8 mm钢化中空玻璃自重荷载设计值计算r G：永久荷载分项系数，取r G=1.2按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条G AK2：TP10+12A+TP8 mm钢化中空玻璃自重面荷载标准值G G2=r G·G GK2=1.2×0.46=0.55 KN/m23、8 mm钢化单片玻璃自重荷载设计值计算r G：永久荷载分项系数，取r G=1.2按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条G AK3：8 mm钢化单片玻璃自重面荷载标准值G G3=r G·G GK3=1.2×0.21=0.25 KN/m2(三)、单元幕墙自重荷载标准计算1、单元体幕墙自重荷载标准值计算G AK：单元体幕墙自重荷载标准值G AK=0.50 KN/m22、单元体幕墙自重荷载设计值计算G GK：考虑龙骨和各种零部件等后的单元体重力荷载标准值G GK=0.46 KN/m2r G：永久荷载分项系数，取r G=1.2按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条G G：考虑龙骨和各种零部件等后的单元体重力荷载设计值G G=r G·G GK=1.2×0.50=0.60 KN/m2二、水平地震荷载计算1、水平地震荷载标准值计算αmax：水平地震影响系数最大值，取αmax=0.08按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条βE：动力放大系数，取βE=5.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条q EK：作用在幕墙上的地震荷载标准值计算q EK=αmax·βE·G GK=0.08×5.0×0.50=0.20 KN/m22、水平地震荷载设计值计算r E：地震作用分项系数，取r E=1.3按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2条q E：作用在幕墙上的地震荷载设计值q E=r E·q EK=1.3×0.20=0.26 KN/m2三、荷载组合1、风荷载和水平地震作用组合标准值计算ψW：风荷载的组合值系数，取ψW=1.0按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条ψE：地震作用的组合值系数，取ψE=0.5按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条q K=ψW·W K+ψE·q EK=1.0×2.0+0.5×0.20=2.10 KN/m22、风荷载和水平地震作用组合设计值计算q=ψW·W+ψE·q E=1.4×2.0+0.5×0.26=2.93 KN/m2。
幕墙设计入门篇——幕墙设计的一般原则
l 设计的一般原则1．1 幕墙幕墙是建筑外围护结构或装饰性结构，但它具有以下的特点：它由面板和支承结构体系组成，是完整的结构系统；它相对于主体结构有一定的位移能力；它只承受直接作用于其上的荷载和作用，不分担主体结构的荷载和作用。
因此，固定窗不属于建筑幕墙；直接固定在实体外墙上的干挂石板也不属于建筑幕墙。
1．2 技术规范及其应用工程技术规范是已有成熟经验的总结，而不是对未来技术发展的展望。
规范制定的原则是列入成熟的技术，成熟一条写一条。
尚在发展中的新技术、试用中的新技术暂不列入。
待应用较广泛＼积累较可靠的经验、确有依据之后，再行列入。
因此，规范并不限制新技术的应用，规范未列入的内容，只要是规范未禁止采用的，一般可以在工程中应用，在应用中总结经验，使它成熟起来。
认为凡是规范未列入的技术不应采用的看法是不妥当的。
当然，采用规范没有列入的新技术，应有充分依据，稳妥可靠，并且幕墙公司应承担相应的技术责任。
规范条文规定的严格性是不同的，应分别掌握，不能一律从严。
规范的条文分为强制性条文和一般性条文。
强制性条文用黑体字印刷，行文采用“必须”、“应”、“不得”、“严禁”等文字进行最严格的限制，强制性条文必须执行，所作规定必须遵守。
一般性条文用宋体字印刷，其严格程度稍作放松。
一般性条文用词为“应”、“宜”、“可”(相应反面词为“怒应”、“不宜”、“可不”)三个等级，要区别对待。
采用“应(不应)”等级的规定，正常情况下要执行；采用“宜(不宜)”的规定，优先采用：采用“可(可不)”等级的规定，可以灵活掌握，选择采用。
认为只要规范条文涉及事项，都一律按“必须”执行、不得偏离的看法是不妥当的。
山于各技术规范均在不断修改、更新，而各本规范不能同时•修订、同时颁布，总是轮流先后，因此，在规范应用中，采用“以最新版本为准”的原则。
在技术规范条文中，凡是引用相应规范时，如果只标明所引用相关标准的编号而无发布年份的，则以最新颁布的版本为准，随相关新版本的发表而变更，无须特别说明。
基坑支护设计荷载组合常见问题分析与讲解
基坑支护设计荷载组合常见问题分析与讲解当前，按照《二期工程构造建筑设计可靠性设计统一标准GB50153-2021》、《建筑结构人体工学可靠度设计统一标准GB50068-2001》、《建筑结构荷载完善GB50009-2021》的规定，各类工程结构、建筑结构的设计，应尽量采用以概率理论为基础、以分项系数表达的绝对零度状态设计方法，这其中荷载组合是很重要的内容。
对于地基基础设计中所设计的基础强度设计、地基承载力设计、地基变形设计，需要对应的设计状态，以及配套的荷载组合，相对来说，一直比较成熟明确。
但对于基坑支护设计来说，由于支护荷载主要来自于坡土自重产生的土压力、水压力、地面超载及环境荷载已引起的侧向压力，这在《二期工程构造建筑设计可靠性设计统一标准GB50153-2021》中称作土工作用，成功进行支护设计荷载组合，在工程实践上，工程师多数情况给予的个别情况重视是不够的。
本文就此问题开展干晓磊分析探讨，并提出基坑支护设计荷载组合建议，共同行参考，不妥之处，请批评指正。
南京景伟科技大厦装配式钢结构基坑支护幕墙项目介绍1、荷载代表值和荷载组合的剪应力概念谈谈根据《建筑结构荷载规范GB50009-2021》，相关的荷载代表值与荷载组合的基本概念复述如下：标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载分布的特征值（例如均值、众值、中值或某个分位数值）。
准永久值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总数值时间约为设计基准期一半的荷载值。
基本组合：永久荷载和可变荷载的组合。
标准组合：采用标准值或组合值为荷载代表的组合。
准永久组合：对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。
2、基坑支护荷载特点分析基坑支护设计中，支护荷重吊装主要是侧向坡土对支护结构的作用，有：坡土自重与坡顶超载重檐引致的土压力、水压力。
按照朗肯土财务压力理论，表达式为：坑底以上：pa=(Σσi+γ*z)*tan²(45°-φ/2)-2*c*tan(45°-φ/2)pw=γw*zw式中：pa----坡土自重与坡顶超载引起的土顾虑(kPa)；pw---水压力(kPa)；σi---第i个坡顶超载引起的土中竖向附加应力(kPa)；γ---重度（kN/m³）；z---计算点埋深（m）；zw---计算点水头高度（m）；c、φ---土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（°）从上述表达式可以看出，土压力是由坡土自重屋架及坡顶超载引致，通过基坑开挖面，将超越坡土自身自立稳定能力的部分，以侧向樟叶压力的方式，作用给支护结构。
荷载标准组合
荷载标准组合荷载标准组合是指在工程设计中，根据不同荷载的性质和作用方式，将各种设计荷载按照一定规则组合起来，以确定结构在不同工作状态下的最不利荷载组合，从而保证结构的安全可靠。
荷载标准组合是结构设计的重要内容，对于各类建筑、桥梁、水利水电工程等工程结构的设计都具有重要的指导作用。
在工程设计中，荷载是指作用于结构上的外力或外部影响，包括静荷载和动荷载两种。
静荷载是指作用在结构上的固定不变的荷载，如自重、建筑物使用荷载、雪荷载等；动荷载是指作用在结构上的变化的荷载，如风荷载、地震荷载、交通荷载等。
不同的荷载对结构的影响方式和程度各不相同，因此在设计中需要进行合理的组合和考虑。
荷载标准组合的目的是确定结构在不同工作状态下的最不利荷载组合，以保证结构在使用寿命内的安全可靠。
在实际设计中，通常采用极限状态设计方法，根据结构的极限状态和使用状态，确定不同的荷载组合。
极限状态是指结构在受到最不利荷载作用下的破坏状态，包括强度极限状态和稳定性极限状态；使用状态是指结构在正常使用条件下的受力状态，包括服务ability状态和耐久ability状态。
根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）的规定，不同荷载按照一定的组合规则进行组合，包括基本组合、特殊组合和地震作用组合。
基本组合是指在不考虑地震作用的情况下，将不同荷载按照一定的系数进行组合；特殊组合是指在考虑地震作用的情况下，将不同荷载按照一定的系数进行组合；地震作用组合是指在考虑地震作用的情况下，将地震作用与其他荷载进行组合。
荷载标准组合的确定需要考虑结构的受力特点、荷载的性质和作用方式、设计的要求和规范的规定等因素。
在实际设计中，需要根据具体的工程情况和要求进行合理的组合，以保证结构的安全可靠。
同时，荷载标准组合也需要与结构的受力分析和设计计算相结合，形成完整的设计方案。
总之，荷载标准组合是结构设计中的重要内容，对于保证结构的安全可靠具有重要的意义。
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横向验算风荷载单独作用下挠度。
4 荷载及荷载组合
第二节 风荷载 风荷载是作用于幕墙的一种主要直接作用，它垂 直作用于幕墙面板表面。 设计要求：(1)既需考虑长期使用过程中，在一定时距平
均最大风速的风荷载作用下保证 正常使用功 能不受影响。 (2)在阵风袭击下不受损坏，避免事故发生。
风荷载计算公式:
w w（主体结构） w w（外围护 幕墙）
k Z s z o k gz s z o
4 荷载及荷载组合
第二节 风荷载 1 基本风压Wo
当风以一定速度向前运动遇到幕墙阻碍时，幕墙承受风 压，幕墙所在地区不同，它们的基本风压不同。
Vo / 2 wo
A：近海海面、海岛、海岸、湖岸、沙漠 B：田野、乡村、丛林、丘陵、房屋稀疏的乡镇 C：密集建筑群的城市市区（一般城市) D：密集建筑群且房屋较高城市（北京、上海等）
4 荷载及荷载组合
A z c z
1.379( z /10) 0.616( z /10)
0.24
0.44
B z D z
4 荷载及荷载组合
4 阵风系数 gz 第二节 风荷载
瞬时风压峰值与10min平均风压（基本风压）的比值， 取决于场地粗糙度类别和建筑物高度。 K (1 2 ) 玻璃幕墙 石材金属幕墙取2.25 gz f K-地区粗糙度调整系数 A取0.92 B取0.89
A f
C取0.85 D取0.8
4 荷载及荷载组合
第一节 概述 2 幕墙的荷载组合 承载Hale Waihona Puke 极限状态G G w w w
w
r s r s r s R s 重力荷载作用为永久荷载产生的效应 s 、 风荷载、地震作用为可变荷载产生的效应 s r 、 、 自重、风荷载、地震作用分项系数 r r
E E E
G
w
E
2
《建筑结构荷载规范》对基本风压作出规定： 以当地比较空旷地面上离地10m高，统计所得 50年一遇10min平均最大风速为标准确定基本 风压值。
第二节 风荷载 2 风压高度变化系数 z 由于风速随离地面高度增大而增大，并还与地 面粗糙程度有关，所以需引进风压高度变化系数。 地面粗糙程度分为四类地区
G
w
E
E
风荷载、地震作用组合系数， 1.0、 0.5
w E
4 荷载及荷载组合
第一节 概述 2 幕墙的荷载组合 正常使用极限状态（分项系数均取1）
d d
f
d d
fG fw
d f， lim d f， lim
f
立柱：只验算风荷载单独作用下的挠度。
面板：只验算风荷载单独作用下的挠度
10
10
10
10
4 荷载及荷载组合
第五节 地震作用 1 幕墙构件在抗震设计时应达到的要求
（1）多遇烈度地震作用下，幕墙不能破坏，应保持完整 （2）基本烈度地震作用下，幕墙不应有严重破坏，一般 只允许部分面板破碎，经修理可使用。 （3）在罕遇烈度地震作用下，幕墙虽严重破坏，但幕墙 骨架不得脱落。
4 荷载及荷载组合
0.2
不均匀情况：小者取0.75
r
，大者取1.25
r
4 荷载及荷载组合
第四节 幕墙自重荷载 1 幕墙面板材料自重标准值 玻璃 25.6kN/m3 花岗石 28kN/m3 钢 78.5kN/m3 铝合金 28kN/m3 2 幕墙构件自重标准值 嵌入物为单层玻璃的幕墙 400N/m2 嵌入物为中空（夹层）玻璃的幕墙 500N/m2 嵌入物为花岗石的幕墙 1100N/m2
L LT 1800 1.0 10 80 1.44mm
5
例2 温度升高时，玻璃膨胀，尺寸增大，与金属边框间隙减少， 6 6 铝型材 23.5 E 7.0 膨胀变形大于预留间隙时，玻璃受到挤压，产生温度挤压 应力，因此，实际工程中，玻璃和铝合金框之间必须留有 当T 80 0 C时 求温差应力 一定空隙，通常玻璃与边框的两侧空隙量之和不小于 6 6 10mm E T=23.5 7.0 80 131.6Mpa T
f
脉动系数
0.387(z/10)
-0.16
-0.12
B
f C f D
0.5(z/10)
0.734(z/10)
-0.22
f
1.2248(z/10)
-0.3
4 荷载及荷载组合
第二节 风荷载
4 荷载及荷载组合
第三节 雪荷载 雪荷载是幕墙玻璃采光顶主要荷载之一 玻璃采光顶水平投影面上雪荷载计算
1.000( z /10)
0.32
0.318( z /10)
0.6
4 荷载及荷载组合
第二节 风荷载 3 风荷载体型系数 s
它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下，静压力分布规 律与建筑物体型和尺寸有关。 对于主体结构，按《建筑结构荷载规范》规定， 对于幕墙结构，按《玻璃幕墙工程技术规范》规定 玻璃幕墙体型系数=局部体型系数+0.2，石材金属幕墙1.5 从属面积A《1m2，墙面取1.0+0.2，墙角取1.8+0.2 ( A) (1) lg A (10) (1) sl sl sl 从属面积A》10m2，墙面取1.0*0.8+0.2， sl 墙角取 1.8*0.8+0.2 0.2 s sl 从属面积1m2<A<10m2，局部系数按面积的对数线性插值
4 荷载及荷载组合
第一节 概述 1 荷载分类： 根据作用在结构上随时间变化的持续性 永久荷载：设计基准期内，其值不随时间变化。 （自重、土压力、预应力) 可变荷载：设计基准期内，其值随时间变化。 （风、雪、温度变化） 偶然荷载：设计基准期内不一定出现，一旦出现， 量值很大，时间短。 （地震、龙卷风）
自身重力荷载标准值产生的地震作用标准值
4 荷载及荷载组合
第六节 温度变化 当幕墙构件受到温度变化影响时，长度将发生改变 L L T
L 材料长度变化值
L 材料设计长度
材料线膨胀系数
当幕墙的构件伸长或缩短受到阻碍时，将产生很大应力
T
E
T
4 荷载及荷载组合
第六节 温度变化 例1 求一块1.8m*1.2m幕墙玻璃最大伸缩量 T=80
1 基本雪压 o ：以当地空旷平坦地面上统计所得50年一遇的最大 积雪自重确定。
2 屋面积雪分布系数
单跨单坡屋面 25
r
o
s
s s
k r
o
o
地面基本雪压换算为屋面雪荷载的换算系数。
30 35 40 45
o o o
50 0
o
r
1.0 0.8
单跨双坡屋面：均匀情况=
0.6
r
0.4
第五节 地震作用 2 垂直于幕墙平面的水平地震作用标准值计算
q
q
E
max
Ek
E
q
max
GK
动力放大系数 取5.0
水平地震影响系数最大值地震动峰值和基本烈度对照表查出 幕墙构件重力荷载标准值kN/m2
GK
幕墙的支承结构以及连接件、锚固件所承受的地震作用标准值包括 幕墙构件传来的地震作用标准值