第三章 玻璃幕墙荷载及效应组合
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第三章 荷载及效应组合
本章内容
§3.1 荷载和作用 §3.2 荷载效应组合
worse
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
§3.2 荷载效应组合
§3.1 荷载和作用
1、重力荷载
对于垂直的玻璃及其幕墙结构，重力荷载只有材料本身的自重。材料的自重 通常由材料的密度和体积求得。
常用材料的密度
项目 普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻 璃、半钢化玻璃 铝合金 钢材 矿棉 玻璃棉 岩棉
密度（kN/m3） 25.6 28.0 78.5 1.2～1.5 0.5～1.0 0.5～2.5
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
1、重力荷载(续)
未作规定时，结构自重的标准值可按照下列数值采用：
项目 嵌入物为中空（夹层）玻璃的 幕墙 嵌入物为单层玻璃的幕墙 面荷载大小（N/m2） 500 400
β gz = k (1 + 2 μ f )
式中 worse k——地面粗糙度调整系数，对A、B、C、D四种类型，分别取0.92、 0.89、0.85、0.80。
μ f ——脉动系数，根据国内实测数据，并参考国外规范资料，按下式计算：
μ f = 0.5 × 351.8(α −0.16 ) (
式中
z −α ) 10
跨度的 1/250 支承点距 离的1/200
同济大学《建筑幕墙结构》
谢谢聆听!
3、地震作用
玻璃幕墙构件在抗震设计时应该达到下述要求：①在多遇烈度地震作用下， 玻璃幕墙不能破坏应保持完好；②在基本烈度地震作用下，玻璃幕墙不应有严重 破损，一般只允许部份面板（玻璃、石板等）破碎，经修理后，仍可以使用；③ 在罕遇烈度地震作用下，玻璃幕墙虽严重破坏，但幕墙骨架不得脱落。 多遇地震作用下，玻璃幕墙的地震作用采用简化的等效静力方法计算，地震 影响系数最大值按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011－2001的规定 采用。
结构形式 构件 玻璃 支承结构 框式玻璃幕墙 短边边长的1/60 铝 合 金 钢材 支承点间 距的1/180 支承点间 距的1/250 全玻璃幕墙 跨度的1/60 钢梁 玻璃 肋 跨度的 1/180 跨度的 1/200 点支式玻璃幕墙 支撑点间长边边长的1/60 单根管或 桁架体系 张拉索杆 体系
《wk.baidu.com筑幕墙结构 》
wk = β z μ s μ z w0
当计算围护结构时应按下列公式计算：
wk = β gz μ s μ z w0
动画演示
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
阵风影响和风振影响是同时存在的。
（1）阵风系数
阵风系数βgz是瞬时风压峰值与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。玻璃幕墙的面板及其横梁和立柱由于跨度较小， 阵风影响比较大。在计算其承载力和变形时应考虑阵风系数，以保证玻璃幕墙构 件的安全。 我国规范关于阵风系数βgz的取值参考了国外相关规范，按下式确定：
组合号 1 2 3 4 5 6 7
G
1.2 1.0 1.2 1.0 1.35 1.0 1.35
W
1.0×1.4 1.0×1.4 1.0×1.4 1.0×1.4 0.6×1.4 1.0×1.4
E
0.5×1.3 0.5×1.3
《建筑幕墙结构 》
§3.2 荷载效应组合
2、挠度验算
根据玻璃幕墙构件的受力和变形特征，正常使用状态下，其构件的变形或挠 度验算时，一般不考虑作用效应的组合。因地震作用效应相对风荷载作用效应 较小，一般不必单独进行地震作用下结构的变形验算。在风荷载或永久荷载作 用下，幕墙构件的挠度应符合挠度限值要求，且计算挠度时，取荷载作用的标 准值，即取荷载分项系数为1.0。
对于斜玻璃及其幕墙结构，重力荷载除了材料自重外，还应考虑施工荷载、雪荷 载及雨水荷载等。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
2、风荷载
风荷载是直接作用于玻璃结构上的主要荷载，它垂直作用于玻璃的表面。直 接承受风荷载的玻璃及其幕墙是一种薄壁外围护结构，一块玻璃、一根杆件就是 一个受力单元，而且质量较轻。在设计时，既要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其正常功能不受影响；又必须注意到在阵风 袭击下不受损坏，避免安全事故。 《建筑结构荷载规范》GB50009规定了垂直于建筑物表面的风荷载标准值， 当计算主要承重结构时应按下式计算: worse
α ——地面粗糙度指数，对应于A、B、C、D四类地貌，分别取0.12、 0.16、0.22、0.30。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
(2)风振系数
对于跨度较大的支承结构，其承载面积较大，阵风的瞬时影响相对较小；但由于 跨度大、刚度小、自振周期相对较长，风力振动影响成为主要因素，可通过风振系 数βZ加以考虑。振动的影响一般随跨度加大而加大。最近国内对支承结构的风振系 数进行了分析和试验研究，提出拉杆和拉索结构的风振系数为1.8~2.2。也有些研究 建议，当索杆体系跨度为15～40m时，风振系数取2.0~2.7。 当有风洞试验数据或其他可靠的技术依据时，风荷载的动力影响可据此确定。
worse
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
§3.2 荷载效应组合
§3.2 荷载效应组合
1、承载力验算
非抗震设计的玻璃幕墙，应计算重力荷载、风荷载。
S = γ g S Gk + ϕ w γ w S wk
抗震设计的玻璃幕墙，应考虑重力荷载、风荷载和地震作用效应。
S = γ g S Gk + ϕ w γ w S wk + ϕ E γ E S Ek
平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用标准值可按下式计算：
PEk = β Eα max Gk
玻璃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，应包括玻璃幕墙 构件传来的地震作用标准值和其自身重力荷载标准值产生的地震作用标准值。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
4、温度作用
在玻璃结构中，温度变化能够使玻璃面板、胶缝和支承结构产生附加应力和 变形。在设计中，温度作用的影响一般通过建筑或结构构造措施解决，而不一一 计算，实践证明是简单、可行的办法。在过去的规范中，考虑了年温度变化下的 玻璃挤压应力的计算和玻璃边缘与中央温度差引起的应力计算，但在新规范中已 被取消。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
由于玻璃面板是不容易发展成塑性变形的脆性材料，为使基本烈度下不产生破 损伤人，考虑动力放大系数，且按照规范中有关非结构构件的地震作用计算规定， 取5.0。 作用于玻璃幕墙平面外的分布水平地震作用标准值可按下式计算：
q Ek = β Eα max Gk / A
q 注意：①对于竖直玻璃幕墙（与水平面倾角为90度）， EK 是垂直于幕墙的分布荷载。 ②对于斜玻璃幕墙（倾角大于等于75度），可以将水平荷载直接作用于幕墙； 也可将水平向的分解得到垂直于幕墙的地震作用分布荷载，而忽略平行于幕 墙的分量。 ③对于倾角小于75度的其他玻璃结构，地震作用效应的计算应另行考虑。
本章内容
§3.1 荷载和作用 §3.2 荷载效应组合
worse
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
§3.2 荷载效应组合
§3.1 荷载和作用
1、重力荷载
对于垂直的玻璃及其幕墙结构，重力荷载只有材料本身的自重。材料的自重 通常由材料的密度和体积求得。
常用材料的密度
项目 普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻 璃、半钢化玻璃 铝合金 钢材 矿棉 玻璃棉 岩棉
密度（kN/m3） 25.6 28.0 78.5 1.2～1.5 0.5～1.0 0.5～2.5
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
1、重力荷载(续)
未作规定时，结构自重的标准值可按照下列数值采用：
项目 嵌入物为中空（夹层）玻璃的 幕墙 嵌入物为单层玻璃的幕墙 面荷载大小（N/m2） 500 400
β gz = k (1 + 2 μ f )
式中 worse k——地面粗糙度调整系数，对A、B、C、D四种类型，分别取0.92、 0.89、0.85、0.80。
μ f ——脉动系数，根据国内实测数据，并参考国外规范资料，按下式计算：
μ f = 0.5 × 351.8(α −0.16 ) (
式中
z −α ) 10
跨度的 1/250 支承点距 离的1/200
同济大学《建筑幕墙结构》
谢谢聆听!
3、地震作用
玻璃幕墙构件在抗震设计时应该达到下述要求：①在多遇烈度地震作用下， 玻璃幕墙不能破坏应保持完好；②在基本烈度地震作用下，玻璃幕墙不应有严重 破损，一般只允许部份面板（玻璃、石板等）破碎，经修理后，仍可以使用；③ 在罕遇烈度地震作用下，玻璃幕墙虽严重破坏，但幕墙骨架不得脱落。 多遇地震作用下，玻璃幕墙的地震作用采用简化的等效静力方法计算，地震 影响系数最大值按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011－2001的规定 采用。
结构形式 构件 玻璃 支承结构 框式玻璃幕墙 短边边长的1/60 铝 合 金 钢材 支承点间 距的1/180 支承点间 距的1/250 全玻璃幕墙 跨度的1/60 钢梁 玻璃 肋 跨度的 1/180 跨度的 1/200 点支式玻璃幕墙 支撑点间长边边长的1/60 单根管或 桁架体系 张拉索杆 体系
《wk.baidu.com筑幕墙结构 》
wk = β z μ s μ z w0
当计算围护结构时应按下列公式计算：
wk = β gz μ s μ z w0
动画演示
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
阵风影响和风振影响是同时存在的。
（1）阵风系数
阵风系数βgz是瞬时风压峰值与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。玻璃幕墙的面板及其横梁和立柱由于跨度较小， 阵风影响比较大。在计算其承载力和变形时应考虑阵风系数，以保证玻璃幕墙构 件的安全。 我国规范关于阵风系数βgz的取值参考了国外相关规范，按下式确定：
组合号 1 2 3 4 5 6 7
G
1.2 1.0 1.2 1.0 1.35 1.0 1.35
W
1.0×1.4 1.0×1.4 1.0×1.4 1.0×1.4 0.6×1.4 1.0×1.4
E
0.5×1.3 0.5×1.3
《建筑幕墙结构 》
§3.2 荷载效应组合
2、挠度验算
根据玻璃幕墙构件的受力和变形特征，正常使用状态下，其构件的变形或挠 度验算时，一般不考虑作用效应的组合。因地震作用效应相对风荷载作用效应 较小，一般不必单独进行地震作用下结构的变形验算。在风荷载或永久荷载作 用下，幕墙构件的挠度应符合挠度限值要求，且计算挠度时，取荷载作用的标 准值，即取荷载分项系数为1.0。
对于斜玻璃及其幕墙结构，重力荷载除了材料自重外，还应考虑施工荷载、雪荷 载及雨水荷载等。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
2、风荷载
风荷载是直接作用于玻璃结构上的主要荷载，它垂直作用于玻璃的表面。直 接承受风荷载的玻璃及其幕墙是一种薄壁外围护结构，一块玻璃、一根杆件就是 一个受力单元，而且质量较轻。在设计时，既要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其正常功能不受影响；又必须注意到在阵风 袭击下不受损坏，避免安全事故。 《建筑结构荷载规范》GB50009规定了垂直于建筑物表面的风荷载标准值， 当计算主要承重结构时应按下式计算: worse
α ——地面粗糙度指数，对应于A、B、C、D四类地貌，分别取0.12、 0.16、0.22、0.30。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
(2)风振系数
对于跨度较大的支承结构，其承载面积较大，阵风的瞬时影响相对较小；但由于 跨度大、刚度小、自振周期相对较长，风力振动影响成为主要因素，可通过风振系 数βZ加以考虑。振动的影响一般随跨度加大而加大。最近国内对支承结构的风振系 数进行了分析和试验研究，提出拉杆和拉索结构的风振系数为1.8~2.2。也有些研究 建议，当索杆体系跨度为15～40m时，风振系数取2.0~2.7。 当有风洞试验数据或其他可靠的技术依据时，风荷载的动力影响可据此确定。
worse
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
§3.2 荷载效应组合
§3.2 荷载效应组合
1、承载力验算
非抗震设计的玻璃幕墙，应计算重力荷载、风荷载。
S = γ g S Gk + ϕ w γ w S wk
抗震设计的玻璃幕墙，应考虑重力荷载、风荷载和地震作用效应。
S = γ g S Gk + ϕ w γ w S wk + ϕ E γ E S Ek
平行于玻璃幕墙平面的集中水平地震作用标准值可按下式计算：
PEk = β Eα max Gk
玻璃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，应包括玻璃幕墙 构件传来的地震作用标准值和其自身重力荷载标准值产生的地震作用标准值。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
4、温度作用
在玻璃结构中，温度变化能够使玻璃面板、胶缝和支承结构产生附加应力和 变形。在设计中，温度作用的影响一般通过建筑或结构构造措施解决，而不一一 计算，实践证明是简单、可行的办法。在过去的规范中，考虑了年温度变化下的 玻璃挤压应力的计算和玻璃边缘与中央温度差引起的应力计算，但在新规范中已 被取消。
《建筑幕墙结构 》
§3.1 荷载和作用
由于玻璃面板是不容易发展成塑性变形的脆性材料，为使基本烈度下不产生破 损伤人，考虑动力放大系数，且按照规范中有关非结构构件的地震作用计算规定， 取5.0。 作用于玻璃幕墙平面外的分布水平地震作用标准值可按下式计算：
q Ek = β Eα max Gk / A
q 注意：①对于竖直玻璃幕墙（与水平面倾角为90度）， EK 是垂直于幕墙的分布荷载。 ②对于斜玻璃幕墙（倾角大于等于75度），可以将水平荷载直接作用于幕墙； 也可将水平向的分解得到垂直于幕墙的地震作用分布荷载，而忽略平行于幕 墙的分量。 ③对于倾角小于75度的其他玻璃结构，地震作用效应的计算应另行考虑。