北京xx大厦外装饰工程
铝单板幕墙 设计计算书
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沈阳yy幕墙工程有限公司 二〇一〇年五月七日
目录
1 计算引用的规范、标准及资料......................................................................................................................................... 1
1.1 幕墙设计规范： ..................................................................................................................................................... 1 1.2 建筑设计规范： ..................................................................................................................................................... 1 1.3 铝材规范： ............................................................................................................................................................. 2 1.4 金属板及石材规范：.............................................................................................................................................. 2 1.5 玻璃规范： ............................................................................................................................................................. 2 1.6 钢材规范： ............................................................................................................................................................. 3 1.7 胶类及密封材料规范：.......................................................................................................................................... 3 1.8 门窗及五金件规范：.............................................................................................................................................. 4 1.9 相关物理性能等级测试方法： .............................................................................................................................. 5 1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版) ................................................................................................................. 5 1.11 土建图纸： ............................................................................................................................................................ 5 2 基本参数 ............................................................................................................................................................................ 5
2.1 幕墙所在地区 ......................................................................................................................................................... 5 2.2 地面粗糙度分类等级.............................................................................................................................................. 6 2.3 抗震设防 ................................................................................................................................................................. 6 3 幕墙承受荷载计算 ............................................................................................................................................................ 6
3.1 风荷载标准值的计算方法 ...................................................................................................................................... 6 3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 .......................................................................................................................... 7 3.3 计算面板材料时的风荷载标准值 .......................................................................................................................... 8 3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 ...................................................................................................... 8 3.5 作用效应组合 ......................................................................................................................................................... 8 4 幕墙立柱计算 .................................................................................................................................................................... 9
4.1 立柱型材选材计算.................................................................................................................................................. 9 4.2 确定材料的截面参数............................................................................................................................................ 10 4.3 选用立柱型材的截面特性 .................................................................................................................................... 11 4.4 立柱的抗弯强度计算............................................................................................................................................ 12 4.5 立柱的挠度计算 ................................................................................................................................................... 12 4.6 立柱的抗剪计算 ................................................................................................................................................... 13 5 幕墙横梁计算 .................................................................................................................................................................. 13
5.1 横梁型材选材计算................................................................................................................................................ 14 5.2 确定材料的截面参数............................................................................................................................................ 15 5.3 选用横梁型材的截面特性 .................................................................................................................................... 16 5.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 .................................................................................................................................... 17 5.5 横梁的挠度计算 ................................................................................................................................................... 17 5.6 横梁的抗剪计算 ................................................................................................................................................... 18 6 铝单板的选用与校核 ...................................................................................................................................................... 19
6.1 铝单板荷载计算 ................................................................................................................................................... 19 6.2 B板的强度、挠度校核 ......................................................................................................................................... 20 6.3 铝单板的加强肋(支座)强度、挠度校核 ............................................................................................................. 21
7 连接件计算 ...................................................................................................................................................................... 22
7.1 横梁与角码间连接................................................................................................................................................ 23 7.2 角码与立柱连接 ................................................................................................................................................... 24 7.3 立柱与主结构连接................................................................................................................................................ 25 8 幕墙埋件计算(槽型预埋) ................................................................................................................................................ 26
8.1 荷载标准值计算 ................................................................................................................................................... 27 8.2 埋件螺栓选用说明................................................................................................................................................ 28 8.3 螺栓计算 ............................................................................................................................................................... 28 8.4 埋件局部(螺栓孔壁)承压计算 ............................................................................................................................. 28 8.5 槽式埋件锚筋承载力计算 .................................................................................................................................... 28 8.6 混凝土承载力计算................................................................................................................................................ 29 9 铝单板幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 ............................................................................................................................... 29
9.1 立柱连接伸缩缝计算............................................................................................................................................ 29 9.2 耐侯胶胶缝计算 ................................................................................................................................................... 30 10 附录 常用材料的力学及其它物理性能 ....................................................................................................................... 31
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铝单板幕墙设计计算书
1 计算引用的规范、标准及资料 1.1 幕墙设计规范：
《铝合金结构设计规范》 GB50429-2007 《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003 《点支式玻璃幕墙工程技术规程》 CECS127-2001 《点支式玻璃幕墙支承装置》 JG138-2001 《吊挂式玻璃幕墙支承装置》 JG139-2001 《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2009 《建筑瓷板装饰工程技术规范》 CECS101《建筑幕墙》 GB/T21086-2007 《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-2001 《小单元建筑幕墙》 JG/T216-2008
1.2 建筑设计规范：
《地震震级的规定》 GB/T17740-1999 《钢结构防火涂料》 GB14907-2002 《钢结构设计规范》 GB50017-2003 《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-95(2005《高处作业吊蓝》 GB19155-2003 《工程抗震术语标准》 JGJ/T97-95 《工程网络计划技术规程》 JGJ/T121-99 《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2004 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》 JG160-2004 《建筑表面用有机硅防水剂》 JC/T902-2002 《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-2001 《建筑防火封堵应用技术规程》 CECS154《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002 《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2008 《建筑工程预应力施工规程》 CECS180《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001(2006《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001(2008《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94(2000《冷弯薄壁型钢结构设计规范》 GB50018-2002 《民用建筑设计通则》 GB50352-2005
：98 年版) ：2003 ：2005
年版、局部修订) 年版) 年版) 1
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《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002
1.3 铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》 GB/T3190-2008 《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》 JG/T175-2005 《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》 JG/T133-2000 《铝合金建筑型材第1部分基材》 GB5237.1-2008 《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》 GB5237.2-2008 《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》 GB5237.3-2008 《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》 GB5237.4-2008 《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》 GB5237.5-2008 《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》 GB5237.6-2004 《铝及铝合金彩色涂层板、带材》 YS/T431-2000
《一般工业用铝及铝合金板、带材》 GB/T3880.1《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》 YS/T459-2003
1.4 金属板及石材规范：
《干挂饰面石材及其金属挂件》 JC830.1《建筑装饰用微晶玻璃》 JC/T872-2000 《建筑幕墙用瓷板》 JG/T217-2007 《建筑装饰用搪瓷钢板》 JG/T234-2008 《微晶玻璃陶瓷复合砖》 JC/T994-2006 《超薄天然石材复合板》 JC/T1049-2007 《铝幕墙板、板基》 YS/T429.1-2000 《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》 YS/T429.2-2000 《建筑幕墙用铝塑复合板》 GB/T17748-2008 《铝塑复合板用铝带》 YS/T432-2000 《天然板石》 GB/T18600-2009 《天然大理石荒料》 JC/T202-2001 《天然大理石建筑板材》 GB/T19766-2005 《天然花岗石荒料》 JC/T204-2001 《天然花岗石建筑板材》 GB/T18601-2009 《天然石材统一编号》 GB/T17670-2008 《天然饰面石材术语》 GB/T13890-2008
1.5 玻璃规范：
《镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃》 GB/T18915.1-2002 《镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃》 GB/T18915.2-2002 《防弹玻璃》 GB17840-1999 《平板玻璃》 GB11614-2009 《建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃》 GB15763.3-2009 《建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃》 GB15763.2-2005 《建筑用安全玻璃 防火玻璃》 GB15763.1-2009
～3-2006 、2-2005 2
YS/T437-2009 北京xx大厦外装饰工程·铝单板幕墙设计计算书 沈阳yy幕墙工程有限公司
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB17841-2008 《热弯玻璃》 JC/T915-2003 《压花玻璃》 JC/T511-2002 《中空玻璃》 GB/T11944-2002
1.6 钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》 JG/T178-2005 《不锈钢棒》 GB/T1220-2007 《不锈钢冷加工钢棒》 GB/T4226-2009 《不锈钢冷轧钢板及钢带》 GB/T3280-2007 《不锈钢热轧钢板及钢带》 GB/T4237-2007 《不锈钢丝》 GB/T4240-2009 《建筑用不锈钢绞线》 JG/T200-2007 《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-2000 《擦窗机》 GB19154-2003 《彩色涂层钢板和钢带》 GB/T12754-2006 《低合金钢焊条》 GB/T5118-1995 《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-2008 《建筑幕墙用钢索压管接头》 JG/T201-2007 《耐候结构钢》 GB/T4171-2008 《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997 《合金结构钢》 GB/T3077-1999 《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-2002 《冷拔异形钢管》 GB/T3094-2000 《碳钢焊条》 GB/T5117-1999 《碳素结构钢》 GB/T700-2006 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007 《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999 《预应力筋用锚具、夹具和连接器》 GB/T14370-2000
1.7 胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》 JC484-2006 《幕墙玻璃接缝用密封胶》 JC/T882-2001 《彩色涂层钢板用建筑密封胶》 JC/T884-2001 《丁基橡胶防水密封胶粘带》 JC/T942-2004 《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》 JC887-2001 《工业用橡胶板》 GB/T5574-1994 《混凝土建筑接缝用密封胶》 JC/T881-2001 《建筑窗用弹性密封剂》 JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》 GB/T13477.1～20-2002 《建筑用防霉密封胶》 JC/T885-2001 《建筑用硅酮结构密封胶》 GB16776-2005 《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》 GB/T19686-2005 《建筑用硬质塑料隔热条》 JG/T174-2005
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《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T973-2005 《聚氨酯建筑密封胶》 JC/T482-2003 《聚硫建筑密封胶》 JC/T483-2006 《绝热用岩棉、矿棉及其制品》 GB/T11835-2007 《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》 GB/T529-1999 《石材用建筑密封胶》 JC/T883-2001 《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》 GB/T531-1999 《修补用天然橡胶胶粘剂》 HG/T3318-2002 《中空玻璃用弹性密封胶》 JC/T486-2001 《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 JC/T914-2003
1.8 门窗及五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》 GB/T12616-2004 《封闭型平圆头抽芯铆钉》 GB/T12615-2004 《紧固件螺栓和螺钉》 GB/T5277-1985 《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》 GB/T3103.1-2002 《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15-2000 《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》《紧固件机械性能抽芯铆钉》 GB/T3098.19-2004 《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》 GB/T3098.2-2000 《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》 GB/T3098.4-2000 《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T3098.1-2000 《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB/T3098.5-2000 《紧固件术语盲铆钉》 GB/T3099-2004 《铝合金门窗》 GB/T8478-2008 《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997 《十字槽盘头螺钉》 GB/T818-2000 《地弹簧》 QB/T2697-2005 《铝合金门插锁》 QB/T3885-1999 《平开铝合金窗把手》 QB/T3886-1999 《铝合金撑挡》 QB/T3887-1999 《铝合金窗不锈钢滑撑》 QB/T3888-1999 《铝合金门窗拉手》 QB/T3889-1999 《铝合金窗锁》 QB/T3900-1999 《铝合金门锁》 QB/T3901-1999 《推拉铝合金门用滑轮》 QB/T3902-1999 《闭合器》 QB/T3893-1999 《外装门锁》 QB/T2473-2000 《弹子插芯门锁》 GB/T2474-2000 《叶片门锁》 QB/T2475-2000 《球型门锁》 QB/T2476-2000 《铜合金铸件》 GB/T13819-1992 《锌合压铸件》 GB/T13821-1992 《铝合金压铸件》 GB/T15114-2009 《铸件尺寸公差与机械加工余量》 QB/T6414-1999
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GB/T3098.6-2000 北京xx大厦外装饰工程·铝单板幕墙设计计算书 沈阳yy幕墙工程有限公司
《建筑门窗五金件 插销》 JG214-2007 《建筑门窗五金件 传动机构用执手》 JG124-2007 《建筑门窗五金件 旋压执手》 JG213-2007 《建筑门窗五金件 合页（铰链）》 JG125-2007 《建筑门窗五金件 传动锁闭器》 JG126-2007 《建筑门窗五金件 滑撑》 JG127-2007 《建筑门窗五金件 滑轮》 JG129-2007 《建筑门窗五金件 多点锁闭器》 JG215-2007 《建筑门窗五金件 撑挡》 JG128-2007 《建筑门窗五金件 通用要求》 JG212-2007 《建筑门窗五金件 单点锁闭器》 JG130-2007 《建筑门窗内平开下悬五金系统》 JG168-2004 《钢塑共挤门窗》 JG207-2007 《电动采光排烟窗》 JG189-2006
1.9 相关物理性能等级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T139-2001 《玻璃幕墙光学性能》 GB/T18091-2000 《居住建筑节能检测标准》 JGJ132-2009
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》 GB/T13448-2006 《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001 《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002 《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-2000 《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》 GB/T15227-2007 《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB/T18575-2001 《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB/T18250-2000 《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》 GB/T8484-2008 《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T11976-2002 《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》 GB/T8485-2008
《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008 《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》 GB50210-2001 《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T228-2002
1.10《建筑结构静力计算手册》 (第二版) 1.11 土建图纸：
2 基本参数 2.1 幕墙所在地区
北京地区；
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2.2 地面粗糙度分类等级
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) 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； 依照上面分类标准，本工程按C类地形考虑。
2.3 抗震设防
按《建筑工程抗震设防分类标准》，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：
1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；
2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；
3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；
4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；
在维护结构抗震设计计算中：
1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；
2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；
3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；
根据国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008版)，北京地区地震基本烈度为：8度，地震动峰值加速度为0.2g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：αmax=0.16；
3 幕墙承受荷载计算 3.1 风荷载标准值的计算方法
幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算： wk=βgzμzμs1w0 „„7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版] 上式中：
wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：60m；
βgz：瞬时风压的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： βgz=K(1+2μf)
其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数
A类场地： βgz=0.92×(1+2μf) 其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12 B类场地： βgz=0.89×(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)-0.16
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C类场地： βgz=0.85×(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)-0.22 D类场地： βgz=0.80×(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3 对于C类地形，60m高度处瞬时风压的阵风系数： βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.6913 μz：风压高度变化系数；
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
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地： μz=(Z/10)0.32
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地： μz=0.616×(Z/10)0.44
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；
0.60
D类场地： μz=0.318×(Z/10)
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m； 对于C类地形，60m高度处风压高度变化系数： μz=0.616×(Z/10)0.44=1.3551 μs1：局部风压体型系数；
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：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： 一、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 二、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。 本计算点为大面位置。
按JGJ102-2003第5.3.2条文说明：风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口附近、边角部位较大。根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域风吸力系数可取-1.8，其余墙面可考虑-1.0，由于维护结构有开启的可能，所以还应考虑室内压-0.2。对无开启的结构，《建筑结构荷载规范》条文说明第7.3.3条指出“对封闭建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别洞口和缝隙，以及机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压，参照国外规范，大多取±(0.2-0.25)的压力系数，现取±0.2”。即不论有无开启扇，均要考虑内表面的局部体型系数。
另注：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1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8，当构
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件的从属面积小于10m而大于1m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
在上式中：当A≥10m2时取A=10m2；当A≤1m2时取A=1m2；
w0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，北京地区取0.00045MPa；
3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值
计算支撑结构时的构件从属面积： A=1.1×3=3.3m2 LogA=0.519
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μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =0.896 μs1=0.896+0.2 =1.096 wk=βgzμzμs1w0
=1.6913×1.3551×1.096×0.00045 =0.00113MPa
3.3 计算面板材料时的风荷载标准值
计算面板材料时的构件从属面积： A=1.38×1.1=1.518m2 LogA=0.181
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =0.964 μs1=0.964+0.2 =1.164 wk=βgzμzμs1w0
=1.6913×1.3551×1.164×0.00045 =0.0012MPa
3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值
qEAk=βEαmaxGk/A „„5.3.4[JGJ102-2003]
qEAk：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0.16； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；
3.5 作用效应组合
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk „„5.4.1[JGJ102-2003] 上式中：
S：作用效应组合的设计值；
SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；
Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； γG、γw、γE：各效应的分项系数；
ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下： 进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：γG：1.2； 风 荷 载：γw：1.4； 地震作用：γE：1.3； 进行挠度计算时；
重力荷载：γG：1.0；
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风 荷 载：γw：1.0；
地震作用：可不做组合考虑；
上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0； 地震作用的组合系数ψE为0.5；
4 幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：60m； 2：力学模型：双跨梁；
3：立柱跨度：L=3000mm，短跨长L1=700mm，长跨长L2=2300mm； 4：立柱左分格宽：1100mm；立柱右分格宽：1100mm； 5：立柱计算间距：B=1100mm； 6：板块配置：铝单板； 7：立柱材质：6063-T5； 8：安装方式：偏心受拉；
本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
4.1 立柱型材选材计算
(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：
qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qwk=wkB
=0.00113×1100 =1.243N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk
=1.4×1.243
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=1.74N/mm
(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：
qEAk：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0.16；
Gk：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(mm2)；
qEAk=βEαmaxG/A „„5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.16×0.0004 =0.00032MPa
qEk：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)； qEk=qEAkB
=0.00032×1100 =0.352N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
=1.3×0.352 =0.458N/mm
(3)幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： „„5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=1.74+0.5×0.458 =1.969N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： „„5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=1.243N/mm
(4)求支座反力R1及最大弯矩：
由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。 M1：中支座弯矩(N·mm)； R1：中支座反力(N)； M1=-q(L13+L23)/8L
=-1.969×(7003+23003)/8/3000 =-1026341.25N·mm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2
=1.969×700/2-(-1026341.25/700)+1.969×2300/2-(-1026341.25/2300) =4865.937N
4.2 确定材料的截面参数
(1)截面的型材惯性矩要求： k2=0
k1=4M1/(qL22)
=4×1026341.25/(1.969×23002) =0.394
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查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明： x0=A/4+2R1/3cos(θ+240) 其中：
A=2+k1-k2=2.394
R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.065
θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=26.751 x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)
=2.394/4+2×0.0651/3cos(26.751+240) =0.553
λ=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1674
代入df,lim=λqkL24/24EIxmin 上式中：
df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)； L2：长跨长度(mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对6063-T5取70000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L2/180=2300/180=12.778
按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：
当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm； 当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm； 对本例取：
df,lim=12.778mm 代入上式：
Ixmin=λqkL24/24Edf,lim
=0.1674×1.243×23004/24/70000/12.778 =271247.51mm4
(2)截面的型材抵抗矩要求：
Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值即M1(N·mm)； γ：塑性发展系数：
对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；
对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00； fa ：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90； Wnx=Mx/γfa
=1026341.25/1.00/90 =11403.792mm3
4.3 选用立柱型材的截面特性
按上一项计算结果选用型材号：60/100系列 型材的抗弯强度设计值：90MPa 型材的抗剪强度设计值：τa=55MPa 型材弹性模量：E=70000MPa
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绕X轴惯性矩：Ix=1532970mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=598440mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=29510mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=31843mm3 型材净截面面积：An=1111.5mm2 型材线密度：γg=0.03001N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=6mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=18846mm3 塑性发展系数：γ=1.00
4.4 立柱的抗弯强度计算
(1)立柱轴向拉力设计值：
Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；
qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL
=0.0004×1100×3000 =1320N
N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk
=1.2×1320 =1584N
(2)抗弯强度校核：
按双跨梁(受拉)立柱强度公式，应满足：
N/An+Mx/γWnx≤fa „„6.3.7[JGJ102-2003] 上式中：
N：立柱轴力设计值(N)；
Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)； An：立柱净截面面积(mm2)；
Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； γ：塑性发展系数：
对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；
对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00； fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa； 则：
N/An+Mx/γWnx=1584/1111.5+1026341.25/1.00/29510 =36.205MPa≤90MPa 立柱抗弯强度满足要求。
4.5 立柱的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：
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实际选用的型材惯性矩为：Ix=1532970mm4 预选值为：Ixmin=271247.51mm4 实际挠度计算值为： df=λqkL24/24EIx
=0.1674×1.243×23004/24/70000/1532970 =2.261mm
而df,lim=12.778mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
4.6 立柱的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τa=55MPa (立柱的抗剪强度设计值) (1)求中支座剪力设计值： 采用Vw+0.5VE组合
Vw1左=-(qL1/2-M1/L1)
=-(1.969×700/2-(-1026341.25/700)) =-2155.352N Vw1右=qL2/2-M1/L2
=1.969×2300/2-(-1026341.25/2300) =2710.585N 取V=2710.585N (2)立柱剪应力：
τmax：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)；
Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)；
t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τmax=VSx/Ixt
=2710.585×18846/1532970/6 =5.554MPa 5.554MPa≤55MPa 立柱抗剪强度满足要求!
5 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：60m； 2：横梁跨度：B=1100mm；
3：横梁上分格高：1380mm；横梁下分格高：1380mm； 4：横梁计算间距：H=1380mm； 5：力学模型：三角荷载简支梁； 6：板块配置：铝单板； 7：横梁材质：6063-T5；
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因为B≤H，所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
5.1 横梁型材选材计算
(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按三角形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：横梁跨度(mm)； qwk=wkB
=0.00113×1100 =1.243N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk
=1.4×1.243 =1.74N/mm
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按三角形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； βE：动力放大系数，取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)； A：幕墙平面面积(mm2)；
qEAk=βEαmaxGk/A „„5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.16×0.0003 =0.00024MPa
qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； B：横梁跨度(mm)； qEk=qEAkB
=0.00024×1100 =0.264N/mm
qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
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=1.3×0.264 =0.343N/mm
(3)幕墙横梁受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： „„5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=1.74+0.5×0.343 =1.912N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： „„5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=1.243N/mm
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按三角形分布)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)； Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N·mm)； ME：地震作用下横梁产生的弯矩(N·mm)； B：横梁跨度(mm)； Mw=qwB2/12 ME=qEB2/12
采用Sw+0.5SE组合： My=Mw+0.5ME =qB2/12
=1.912×11002/12 =192793.333N·mm
(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；
H1：横梁自重荷载作用高度(mm)，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高；
Gk=0.0003×H1 =0.0003×1380 =0.414N/mm
G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk
=1.2×0.414 =0.497N/mm
Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； B：横梁跨度(mm)；
2
Mx=GB/8
=0.497×11002/8 =75171.25N·mm
5.2 确定材料的截面参数
(1)横梁抵抗矩预选：
Wnx：绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)； Wny：绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；
Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)；
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γx，γy：塑性发展系数：
对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,均取1.05；
对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，均取1.00； fa：型材抗弯强度设计值(MPa)，对6063-T5取90； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γxfa
=75171.25/1.00/90 =835.236mm3 Wny=My/γyfa
=192793.333/1.00/90 =2142.148mm3 (2)横梁惯性矩预选：
df1,lim：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)； df2,lim：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)； B：横梁跨度(mm)；
按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180； 《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定：
按[5.1.1.2]，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：
当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm； 当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；
按[5.1.9，b]，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500，并且不应大于3mm； B/180=1100/180=6.111mm B/500=1100/500=2.2mm 对本例取：
df1,lim=6.111mm df2,lim=2.2mm
qk：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对6063-T5取70000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)；
df1,lim=qkB4/120EIymin „„(受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4/120Edf1,lim
=1.243×11004/120/70000/6.111 =35452.78mm4
4
Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm)； Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；
df2,lim=5GkB4/384EIxmin „„(自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim
=5×0.414×11004/384/70000/2.2 =51249.442mm4
5.3 选用横梁型材的截面特性
按照上面的预选结果选取型材： 选用型材号：40/60系列
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型材抗弯强度设计值：90MPa 型材抗剪强度设计值：55MPa 型材弹性模量：E=70000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=115810mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=123650mm4
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=4100mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=3662mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny1=5763mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：：Wny2=6639mm3 型材净截面面积：An=449.3mm2 型材线密度：γg=0.012131N/mm
横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=3mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=5mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=3mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=2994mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=3546mm3 塑性发展系数：γx=γy=1.00
5.4 幕墙横梁的抗弯强度计算
按横梁抗弯强度计算公式，应满足：
Mx/γxWnx+My/γyWny≤fa „„6.2.4[JGJ102-2003] 上式中：
Mx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm)； My：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(N·mm)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)； Wny：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)； γx，γy：塑性发展系数：
对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；
对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00； fa：型材的抗弯强度设计值，取90MPa。 采用SG+Sw+0.5SE组合，则：
Mx/γxWnx+My/γyWny=75171.25/1.00/3662+192793.333/1.00/5763 =53.981MPa≤90MPa 横梁抗弯强度满足要求。
5.5 横梁的挠度计算
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：
实际选用的型材惯性矩为： Ix=115810mm4 Iy=123650mm4 预选值为：
Ixmin=51249.442mm4 Iymin=35452.78mm4
横梁挠度的实际计算值如下：
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df1=qkB4/120EIy
=1.243×11004/120/70000/123650 =1.752mm df2=5GkB4/384EIx
=5×0.414×11004/384/70000/115810 =0.974mm df1,lim=6.111mm df2,lim=2.2mm
所以，横梁挠度满足规范要求。
5.6 横梁的抗剪计算
校核依据：
τmax≤τa=55MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=qwkB/4
=1.243×1100/4 =341.825N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Vwk
=1.4×341.825 =478.555N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEkB/4
=0.264×1100/4 =72.6N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk
=1.3×72.6 =94.38N
(5)Vx：水平总剪力(N)；
Vx：横梁受水平总剪力(N)： 采用Vw+0.5VE组合： Vx=Vw+0.5VE
=478.555+0.5×94.38 =525.745N
(6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=1.2×0.0003×BH1/2
=1.2×0.0003×1100×1380/2 =273.24N
(7)横梁剪应力校核：
τx：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)；
Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；
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τx=VxSy/Iyty „„6.2.5[JGJ102-2003] =525.745×3546/123650/3 =5.026MPa 5.026MPa≤55MPa
τy：横梁垂直方向剪应力(MPa)； Vy：横梁垂直总剪力(N)；
Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；
tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； τy=VySx/Ixtx „„6.2.5[JGJ102-2003] =273.24×2994/115810/5 =1.413MPa 1.413MPa≤55MPa 横梁抗剪强度能满足!
6 铝单板的选用与校核
基本参数：
1：板块分格尺寸：a×b=1100mm×1380mm； 2：铝单板厚度：t=3mm； 模型简图为：
6.1 铝单板荷载计算
(1)板块自重(参看表5.2.2[JGJ133-2001])： GAk：板块单位面积自重(MPa)； GAk=0.000081MPa
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：
qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； βE：动力放大系数,取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16； GAk：铝单板单位面积自重(MPa)；
qEAk=βEαmaxGAk „„5.3.4[JGJ102-2003]
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=5.0×0.16×0.000081 =0.000065MPa
(3)作用在板块上的风荷载及地震作用荷载组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： „„5.4.1[JGJ102-2003] q=1.4wk+0.5×1.3qEAk
=1.4×0.0012+0.5×1.3×0.000065 =0.001722MPa Sw+0.5SE标准值组合： qk=wk+0.5qEAk
=0.0012+0.5×0.000065 =0.001232MPa
用于挠度计算时，采用Sw标准值： „„5.4.1[JGJ102-2003] wk=0.0012MPa
6.2 B板的强度、挠度校核
Lx=690mm，Ly=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(MPa)； m：弯矩系数，按边长比a/b查表，得m=0.1139； 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：铝单板抗弯强度(MPa)； 首先按下面公式计算θ值：
θ=qka4/Et4 „„6.1.2-3[JGJ102-2003] 其中：
θ：计算参数；
qk：作用在板块上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)；
E：铝单板的弹性模量(MPa)； t：铝单板的厚度(mm)； θ=qka4/Et4
=0.001232×6904/70000/34 =49.252
按系数θ，查表5.4.3[JGJ133-2001]，η=0.778；
σ=6mqa2η/t2 „„5.4.3[JGJ133-2001] =6×0.1139×0.001722×6902×0.778/32 =48.433MPa
48.433MPa≤f=52.5MPa(铝单板) 强度满足要求!
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(2)挠度校核： 校核依据：
df=ημwka4/D≤df,lim „„6.1.3-2[JGJ102-2003] 上面公式中：
df：铝单板挠度计算值(mm)；
η：铝单板挠度的折减系数，按θ=wka4/Et4查表，为0.782； μ：铝单板挠度系数，按边长比a/b查表，得μ=0.0046； wk：风荷载标准值(MPa) a：短边尺寸(mm)； D：弯曲刚度(N·mm)；
df,lim：许用挠度，取短边长的1/60，为11.5mm； 其中：
32
D=Et/(12(1-υ)) „„6.1.3-1[JGJ102-2003] 上式中：
E：铝单板的弹性模量(MPa)； t：铝单板的厚度(mm)；
υ：铝单板材料泊松比，为0.3； D=Et3/(12(1-υ2))
=70000×33/(12×(1-0.32)) =173076.923N·mm df=ημwka4/D
=0.782×0.0046×0.0012×6904/173076.923 =5.653mm
5.653mm≤df,lim=11.5mm(铝单板) 挠度满足要求!
6.3 铝单板的加强肋(支座)强度、挠度校核
因为两等分板，校对的是B板与B板之间的肋支座. (1)强度校核： 校核依据： σ=M/W≤fa
a.支座中点固端弯矩计算：
M：支座中点弯矩计算值(N·mm)；
m：支座中点弯矩系数，按边长比Lx/Ly查表，得m=0.1139； qA：作用在幕墙上的水平荷载设计值(MPa)； L：板分格的短边边长(mm)； Lx：板格宽度(mm)； M=mLxqAL2
=0.1139×690×0.001722×6902 =64432.376N·mm b.等效均布荷载计算：
上面计算得出的弯矩应以三角形或梯形荷载传递到肋支座上，下面以矩形荷载近似计算： M：支座中点弯矩计算值(N·mm)；
q：等效到肋上的水平荷载线集度设计值(N/mm)；
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Ly：肋跨度(mm)； M=0.125qLy2 q=8M/Ly2
=8×64432.376/11002 =0.426N/mm
c.支座的抗弯强度计算：
σ：在等效荷载作用下的支座跨中最大应力设计值(MPa)； M：支座中点弯矩计算值(N·mm)； W：加强肋的截面抵抗矩(mm3)； γ：塑性发展系数：
对于钢材龙骨，参照JGJ133或JGJ102规范,取1.05；
对于铝合金龙骨，参照最新《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007，取1.00； σ=M/γW
=64432.376/1.00/1451 =44.405MPa
44.405MPa≤150MPa(6063-T6) 支座强度满足要求。 (2)挠度校核： 校核依据：
df=5qkLy4/384EI 上面公式中：
df：支座的挠度计算值(mm)；
qk：等效到肋上的水平线荷载集度标准值(N/mm)； Ly：支座的跨度(mm)；
E：支座材料的弹性模量(MPa)； I：支座材料的惯性矩(mm4)； qk≈q/1.4 =0.426/1.4 =0.304N/mm df=5qkLy4/384EI
=5×0.304×11004/384/70000/15520 =5.334mm
df,lim：支座的极限挠度，取跨度的1/200，为5.5mm； df=5.334mm≤df,lim=5.5mm 支座挠度满足挠度要求。
7 连接件计算
基本参数：
1：计算点标高：60m；
2：立柱计算间距：B1=1100mm；
3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=1100mm×1380mm；
4：幕墙立柱跨度：L=3000mm，短跨L1=700mm，长跨L2=2300mm；
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5：板块配置：铝单板；
6：龙骨材质：立柱为：6063-T5；横梁为：6063-T5； 7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm； 8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm； 9：立柱与横梁连接处铝角码厚度：5mm； 10：横梁与角码连接螺栓公称直径：6mm； 11：立柱与角码连接螺栓公称直径：6mm； 12：立柱受力模型：双跨； 13：连接形式：螺栓连接；
因为B≤H，所以本处幕墙横梁按三角形荷载模型进行设计计算：
7.1 横梁与角码间连接
(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按三角形分布)： Vw=1.4wkB2/4
=1.4×0.00113×11002/4 =478.555N
(2)地震作用下横梁剪力标准值(按三角形分布)： VEk=βEαmaxGk/A×B2/4
=5.0×0.16×0.0003×11002/4 =72.6N
(3)地震作用下横梁剪力设计值： VE=1.3VEk =1.3×72.6 =94.38N
(4)连接部位总剪力N1： 采用Sw+0.5SE组合： N1=Vw+0.5VE
=478.555+0.5×94.38 =525.745N (5)连接螺栓计算：
Nv1b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv1：剪切面数：取1； d：螺栓杆直径：6mm；
fv1b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取190MPa； Nv1b=nv1πd2fv1b/4
2
=1×3.14×6×190/4 =5369.4N
Nnum1：螺栓个数： Nnum1=N1/Nv1b
=525.745/5369.4
=0.098个 实际取2个
(6)连接部位横梁型材壁抗承压能力计算：
Nc1：连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力设计值(N)； Nnum1：横梁与角码连接螺栓数量：2个； d：螺栓公称直径：6mm；
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t1：连接部位横梁壁厚：3mm；
fc1：型材抗压强度设计值，对6063-T5取185MPa； Nc1=Nnum1dt1fc1
=2×6×3×185 =6660N
6660N≥525.745N 强度可以满足!
7.2 角码与立柱连接
(1)自重荷载计算：
N2k：自重荷载标准值(N)： B：横梁宽度(mm)；
Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)； N2k=0.0003×B×Hg/2
=0.0003×1100×1380/2 =227.7N
N2：自重荷载(N)： N2=1.2×N2k =1.2×227.7 =273.24N
(2)连接处组合荷载N： 采用SG+Sw+0.5SE N=(N12+N22)1/2
=(525.7452+273.242)0.5 =592.51N
(3)连接处螺栓强度计算：
Nv2b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv2：剪切面数：取1； d：螺栓杆直径：6mm；
fv2b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取190MPa； Nv2b=nv2πd2fv2b/4
=1×3.14×62×190/4 =5369.4N
Nnum2：螺栓个数： Nnum2=N/Nv2b
=592.51/5369.4
=0.11个 实际取2个
(4)连接部位立柱型材壁抗承压能力计算：
Nc2：连接部位幕墙立柱型材壁抗承压能力设计值(N)； Nnum2：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：6mm；
t2：连接部位立柱壁厚：3mm；
fc2：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa； Nc2=Nnum2dt2fc2
=2×6×3×185
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=6660N
6660N≥592.51N 强度可以满足!
(5)连接部位铝角码壁抗承压能力计算：
Nc3：连接部位幕墙铝角码壁抗承压能力设计值(N)； Nnum2：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：6mm； t3：角码壁厚：5mm；
fc3：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa； Nc3=Nnum2dt3fc3
=2×6×5×185 =11100N
11100N≥592.51N 强度可以满足!
7.3 立柱与主结构连接
(1)连接处水平剪切总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平剪切总力。 qw：风荷载线分布集度设计值(N/mm)； qw=1.4wkB1
=1.4×0.00113×1100 =1.74N/mm
qE：地震作用线分布集度设计值(N/mm)； qE=1.3βEαmaxGk/A×B1
=1.3×5.0×0.16×0.0004×1100 =0.458N/mm 采用Sw+0.5SE组合： q=qw+0.5×qE
=1.74+0.5×0.458 =1.969N/mm
N1：连接处水平剪切总力(N)； R1：中支座反力(N)；
N1=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
=1.969×3000×(7002+3×700×2300+23002)/8/700/2300 =4865.937N (2)连接处重力总力：
NGk：连接处自重总值标准值(N)： B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； NGk=0.0004×B1L
=0.0004×1100×3000 =1320N
NG：连接处自重总值设计值(N)： NG=1.2NGk =1.2×1320
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=1584N
(3)连接处总剪力：
N：连接处总剪力(N)： N=(N12+NG2)0.5
=(4865.9372+15842)0.5 =5117.265N
(4)螺栓承载力计算：
Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取2； d：螺栓杆直径：12mm；
fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50）取190MPa； Nv3b=nv3πd2fv3b/4
2
=2×3.14×12×190/4 =42955.2N Nnum3：螺栓个数： Nnum3=N/Nv3b
=5117.265/42955.2
=0.119个 实际取2个 (5)立柱型材壁抗承压能力计算： Nc4：立柱型材壁抗承压能力(N)： Nnum3：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径：12mm； t2：连接部位立柱壁厚：3mm；
fc4：型材的承压强度设计值，对6063-T5取185MPa； Nc4=2×Nnum3dt2fc4
=2×2×12×3×185 =26640N
26640N≥5117.265N 强度可以满足要求!
(6)钢角码型材壁抗承压能力计算： Nc5：钢角码型材壁抗承压能力(N)： Nnum3：连接处螺栓个数； d：连接螺栓直径：12mm； t4：幕墙钢角码壁厚：6mm；
fc5：钢角码的抗压强度设计值，对Q235取305MPa； Nc5=2×Nnum3dt4fc5
=2×2×12×6×305 =87840N
87840N≥5117.265N 强度可以满足要求!
8 幕墙埋件计算(槽型预埋)
基本参数：
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1：计算点标高：60m；
2：幕墙立柱跨度：L=3000mm，短跨L1=700mm，长跨L2=2300mm； 3：立柱计算间距：B=1100mm； 4：立柱力学模型：双跨梁； 5：埋件位置：侧埋；
6：混凝土强度等级：C30；
8.1 荷载标准值计算
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEk=βEαmaxGk/A
=5.0×0.16×0.0004 =0.00032MPa
(2)连接处水平总力计算：
对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平总力。 qw：风荷载线荷载设计值(N/mm)； qw=1.4wkB
=1.4×0.00113×1100 =1.7402N/mm
qE：地震作用线荷载设计值(N/mm)； qE=1.3qEkB
=1.3×0.00032×1100 =0.458N/mm
采用Sw+0.5SE组合： „„5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=1.7402+0.5×0.458 =1.969N/mm
N：连接处水平总力(N)； R1：中支座反力(N)； R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2
=1.969×3000×(7002+3×700×2300+23002)/8/700/2300 =4865.937N
(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0004×BL
=0.0004×1100×3000 =1320N
(4)校核处埋件受力分析： V：剪力(N)；
N：轴向拉力(N)，等于中支座反力R1； V=1.2Gk
=1.2×1320 =1584N N=R1
=4865.937N
e0：轴力作用点到埋件间的偏心距离(mm)； M：埋件承受的弯矩(N·mm)；
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M=Ve0
=1584×80 =126720N·mm
8.2 埋件螺栓选用说明
工程选用的是槽式埋件，埋件固定在主体结构上，承受立柱传递来的荷载。
荷载由2个M8普通碳钢（C级）承受，M8普通碳钢（C级）抗剪强度设计值为140MPa，抗拉强度设计值为170MPa，有效面积A=36.59mm2。
8.3 螺栓计算
单个M8普通碳钢（C级）承受拉应力计算值为(公式中参数d为槽型埋件的半高)： ftb=(N+M/d)/2A
=(4865.937+126720/25)/2/36.59 =135.758MPa≤170MPa
所以抗拉强度螺栓抗拉强度满足要求！
单个M8普通碳钢（C级）承受剪应力：
b
fv=V/2A
=1584/2/36.59
=21.645MPa≤140MPa
所以抗剪强度螺栓抗剪强度满足要求！
8.4 埋件局部(螺栓孔壁)承压计算
d：螺栓的直径，取d=8mm；
t：埋件与螺栓连接面的壁厚，取t=6mm； Nc：埋件局部承压能力；
fc：埋件抗压强度设计值，取305MPa； Nc=d·t·fc =8×6×305 =14640N≥V/2
埋件局部承压满足设计要求。
8.5 槽式埋件锚筋承载力计算
槽式埋件如果要保证不被破坏，需要保证埋件上的受力的锚筋不被破坏。 (1)锚筋的力学性能
单个锚筋截面积：A=96mm2
3
单个锚筋抗弯距：W=388mm (2)锚筋承载力计算
一个埋件上的锚筋为n=3个； 单个锚筋承受的拉应力为： σ=(N/A+M/W))/n
=(4865.937/96+126720/388)/3 =125.762MPa≤fa=215MPa 锚筋的抗拉强度满足设计要求。 单个锚筋承受的剪应力：
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τ=V/nA
=1584/3/96
=5.5MPa≤τa=125MPa 锚筋的抗剪强度满足设计要求。
8.6 混凝土承载力计算
单个锚筋在混凝土中的剪切面是一个圆锥面，主体结构混凝土采用等级为C30，抗拉强度ft=1.43MPa。 剪切面积
A=π·r·l
=π×50×(502+852)0.5 =15482.62mm2 单个锚筋的承载力 F=ft·A
=1.43×15482.62 =22140.147N
采用槽式埋件3个锚筋，则槽埋件承载力： P=0.6×n×F
=0.6×3×22140.147 =39852.265N≥4865.937N
由计算可知，槽式埋件混凝土承载力可以满足设计要求。
9 铝单板幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数：
1：计算点标高：60m；
2：板块分格尺寸：1380mm×1100mm； 3：幕墙类型：铝单板幕墙； 4：年温温差：80℃；
9.1 立柱连接伸缩缝计算
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙缩缝(d)，d值按下式计算： d≥αΔｔL+d1+d2 上式中：
d：伸缩缝计算值(mm)；
α：立柱材料的线膨胀系数，取2.3×10-5； △ｔ：温度变化,取80℃； L：立柱跨度(mm)； d1：施工误差，取3mm；
d2：考虑其它作用的预留量，取2mm； d=αΔｔL+d1+d2
=0.000023×80×3000+3+2
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=10.52mm
实际伸缩空隙d取20mm，满足设计要求。
9.2 耐侯胶胶缝计算
ws：胶缝宽度计算值(mm)；
α：板块材料的线膨胀系数，为2.3×10-5； △ｔ：温度变化,取80℃； b：板块的长边长度(mm)；
δ：耐候硅酮密封胶的变位承受能力：25% dc：施工偏差，取3mm；
dE：考虑其它作用的预留量，取2mm；
ws=α△ｔb/δ+dc+dE „„附4.1[JGJ102-2003] =0.000023×80×1380/0.25+3+2 =15.157mm
实际胶缝取16mm，满足设计要求。
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10 附录 常用材料的力学及其它物理性能
一、 玻璃的强度设计值 fg(MPa) JGJ102-2003表5.2.1
种类 普通玻璃 浮法玻璃 厚度(mm) 5 5~12 15~19 ≥20 5~12 钢化玻璃 15~19 ≥20 大面 28.0 28.0 24.0 20.0 84.0 72.0 59.0 侧面 19.5 19.5 17.0 14.0 58.8 50.4 41.3 二、 长期荷载作用下玻璃的强度设计值 fg(MPa) JGJ113-2009表4.1.9 种类 平板玻璃 厚度(mm) 5~12 15~19 ≥20 5~12 半钢化玻璃 15~19 ≥20 5~12 半钢化玻璃 15~19 ≥20 大面 9 7 6 28 24 20 42 36 30 侧面 6 5 4 20 17 14 30 26 21 三、 铝合金型材的强度设计值 (MPa ) GB50429-2007表4.3.4 厚度 铝合金牌号 状态 T4 T6 T5 T6 T5 T6 (mm) 不区分 不区分 不区分 不区分 ≤10 ≤10 强度设计值 抗拉、抗压 90 200 90 150 135 160 抗剪 55 115 55 85 75 90 6061 6063 6063A 四、 钢材的强度设计值(1-热轧钢材) fs(MPa) JGJ102-2003表5.2.3 钢材牌号 Q235 Q345 厚度或直径d(mm) d≤16 d≤16 抗拉、抗压、抗弯 215 310 31
抗剪 125 180 端面承压 325 400 北京xx大厦外装饰工程·铝单板幕墙设计计算书 沈阳yy幕墙工程有限公司
五、 钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢) fs(MPa) GB50018-2002表4.2.1 钢材牌号 Q235 Q345 抗拉、抗压、抗弯 205 300 抗剪 120 175 端面承压 310 400 六、 材料的弹性模量E(MPa)
JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9
材料 玻璃 铝合金、单层铝板 钢、不锈钢 消除应力的高强钢丝 蜂窝铝板 10mm 蜂窝铝板 15mm 蜂窝铝板 20mm E 0.72×10 0.70×10 2.06×10 2.05×10 0.35×10 0.27×10 0.21×10 5555555材料 不锈钢绞线 高强钢绞线 钢丝绳 花岗石板 铝塑复合板 4mm 铝塑复合板 6mm E 1.2×10~1.5×10 1.95×10 0.8×10~1.0×10 0.8×10 0.2×10 0.3×10 55555555七、 材料的泊松比υ
JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7
材料 玻璃 铝合金 铝塑复合板 花岗岩 υ 0.2 0.3(按GB50429) 0.25 0.125 材料 钢、不锈钢 高强钢丝、钢绞线 蜂窝铝板 υ 0.3 0.3 0.25 八、 材料的膨胀系数α(1/℃)
JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7
材料 玻璃 钢材 铝塑复合板 花岗岩 -5α 0.8×10~1.0×10 1.20×10 ≤4.0×10 0.8×10 -5-5-5-5-5材料 不锈钢板 混凝土 砖砌体 蜂窝铝板 α 1.80×10 1.00×10 0.50×10 2.4×10 -5-5-5-5铝合金、单层铝板 2.3×10(按GB50429) 九、 材料的重力密度γg (KN/m3)
JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7
材料 普通玻璃、夹层玻璃 钢化、半钢化玻璃 钢材 铝合金 γg 25．6 78．5 2700kg/m(按GB50429) 3材料 矿棉 玻璃棉 岩棉 γg 1.2~1.5 0.5~1.0 0.5~2.5 十、 板材单位面积重力标准值（MPa） JGJ133-2001表5.2.2 板材 厚度 （mm） qk 2(N/m) 板材 厚度 （mm） qk 2(N/m) 32
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单层铝板 2.5 3.0 4.0 4.0 6.0 10.0 15.0 20.0 67.5 81.0 112.0 55.0 73.6 53.0 70.0 74.0 不锈钢板 铝塑复合板 蜂窝铝板（铝箔芯） 1.5 2.0 2.5 3.0 20.0 25.0 30.0 117.8 157.0 196.3 235.5 500～560 625～700 750～840 花岗石板 十一、 螺栓连接的强度设计值一(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-1
普通螺栓 螺栓的性能等级 抗锚栓和构件钢材的牌号 拉 bC级螺栓 抗剪 bA、B级螺栓 承压 fc - - - - - b锚栓 抗拉 ft - - - 140 180 - - - - - b承压型连接高强度螺栓 抗拉 ft - - - - - b抗拉 ft - b抗剪 fv - b承压 fc - - - - - - - 405 510 530 b抗剪 fv - - - - - b承压 fc - - - - - b4.6、4.8级 普通螺栓 5.6级 8.8级 Q235钢 Q345钢 8.8级 10.9级 Q235钢 Q345钢 Q390钢 ft fv 170 140 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 210 190 400 320 - - - - - - - - - - - - - - 锚栓 承压型连接高强度螺栓 构件 - - 305 385 400 400 250 - 500 310 - - - 470 - - - - 590 615 十二、 螺栓连接的强度设计值二(MPa) GB50429-2007表4.3.5-1 普通螺栓 铝合金 不锈钢 钢 螺栓的材料、性能等级 和构件铝合金牌号 抗拉 抗剪 承压 抗拉 抗剪 承压 抗拉 抗剪 承压 ftv fvb fcb ftv fvb fcb ftv fvb fcb 2B11 铝合普金 2A90 通不锈A2-50、A4-50 螺钢 A2-70、A4-70 栓 钢 4.6、4.8级 6061-T4 6061-T6 6063-T5 构件 6063-T6 6063A-T5 6063A-T6 170 160 — — — — — — — 150 145 — — — — — — — — — — 200 190 — — — — — — — 280 265 — — — — — — — — — — 170 140 — — — 210 — — 210 — — 210 — — 305 — — 305 — — 305 — — 185 — — 185 — — 185 — — 240 — — 240 — — 240 — — 220 — — 220 — — 220 — — 255 — — 255 — — 255 33
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5083-O/F/H112 — — 315 — — 315 — — 315 十三、 焊缝的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-3
构件钢材 焊接方法和焊条型号 自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊 自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊 自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊 自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊 牌号 厚度或直径 d（mm） d≤16 16＜d≤40 40＜d≤60 d≤16 16＜d≤35 35＜d≤50 d≤16 16＜d≤35 35＜d≤50 d≤16 16＜d≤35 35＜d≤50 抗压wfc 215 205 200 310 295 265 350 335 315 380 360 240 对接焊缝 抗拉和抗弯受拉ft 一级、二级 215 205 200 310 295 265 350 335 315 380 360 240 三级 185 175 170 265 250 225 300 285 270 320 305 290 w 角焊缝 抗剪 wfv 125 120 115 180 170 155 205 190 180 220 210 195 抗拉、 抗压和 w抗剪ff 160 160 160 200 200 200 220 220 220 220 220 220 Q235钢 Q345钢 Q390钢 Q420钢 十四、 不锈钢螺栓连接的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.3 类别 A(奥氏体) 组别 A1、A2 A3、A4 A5 C1 C(马氏体) C3 C4 F(铁素体) F1 性能等级 50 70 80 50 70 100 80 50 70 45 60 σb 500 700 800 500 700 1000 800 500 700 450 600 抗拉 抗剪 230 320 370 230 320 460 370 230 320 210 275 175 245 280 175 245 350 280 175 245 160 210 十五、 楼层弹性层间位移角限值 GB/T21086-2007表20 建筑高度 结构类型 框架 板柱-剪力墙 框架-剪力墙、框架-核心筒 建筑高度H（m） H≤150 1/550 1/800 1/800 150＜H≤250 — — 线性插值 H＞250 — — 34
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筒中筒 剪力墙 框支层 多、高层钢结构 1/1000 1/1000 1/1000 线性插值 线性插值 — 1/300 1/500 — 十六、 部分单层铝合板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.2 牌号 2A11 2A12 7A04 7A09 试样状态 T42 T42 T62 T62 厚度（mm） 0.5～2.9 ＞2.9～10.0 0.5～2.9 ＞2.9～10.0 0.5～2.9 ＞2.9～10.0 0.5～2.9 ＞2.9～10.0 抗拉强度fa1 129.5 136.5 171.5 185.5 273.0 287.0 273.0 287.0 t抗剪强度fa1 75.1 79.2 99.5 107.6 158.4 166.5 158.4 166.5 v十七、 铝塑复合板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.3 板厚t(mm) 4 十八、 蜂窝铝板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.4
板厚t(mm) 20 抗拉强度fa3 10.5 t抗拉强度fa2 70 t抗剪强度fa2 20 v抗剪强度fa3 1.4 v十九、 不锈钢板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.5 序号 1 2 3 4
屈服强度标准值σ170 200 220 250 0.2 抗弯、抗拉强度fs1 154 180 200 226 t抗剪强度fs1 120 140 155 176 v
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