某大厦石材幕墙工程石材幕墙设计计算书

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XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书XX大厦石材幕墙工程石材幕墙设计计算书设计：校对：审核：批准：XX大厦年月日29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书目录Ⅰ.设计依据1Ⅱ.基本计算公式6一、风荷载计算9二、板强度校核:10三、幕墙立柱计算11四、立柱与主结构连接14五、幕墙预埋件总截面面积计算16六、幕墙预埋件焊缝计算17七、幕墙横梁计算19八、横梁与立柱连接件计算23附录材料力学性能2529 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书XX大厦石材幕墙工程石材幕墙设计计算书基本参数:塔城地区基本风压0.850kN/m2抗震设防烈度6度设计基本地震加速度0.05gⅠ.设计依据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》CECS101：98《建筑幕墙》GB/T21086-2007《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《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《高层民用建筑钢结构技术规范》JGJ99-98《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年版)《高处作业吊蓝》GB19155-2003《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001②建筑设计规范：《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95《工程网络计划技术规程》JGJ/T121-99《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《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《既有居住建筑节能改造技术规程》JGJ129-2004《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》CECS154：2003《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005《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》CECS180：2005《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008年版)《建筑设计防火规范》GB50016-2006《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《民用建筑设计通则》GB50352-2005《膜结构技术规程》CECS158：2004《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002《中国地震动参数区划图》GB18306-2001《中国地震烈度表》GB/T17742-2008《建筑制图标准》GB/T50104-2001《建筑结构静力计算手册(第二版)》③铝材规范：《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》GB5237.6-2005《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/T3880.1～3-2006《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003《变形铝及铝合金牌号表示方法》GB/T16474-1996《变形铝及铝合金状态代号》GB/T16475-2008《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008《建筑用隔热铝型材-穿条式》JG/T175-2005《建筑装饰用铝单板》GB/T23443-2009④金属板及石材规范：《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830.1、2-2005《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-2007《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/T18600-200129 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《天然大理石荒料》JC/T202-2009《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2005《天然花岗石荒料》JC/T204-2009《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001《天然花岗石板材》GB/T18601-2009《天然石材统一编号》GB/T17670-2008《天然饰面石材术语》GB/T13890-2008⑤钢材规范：《钢分类》GB/T13304.1、2-2008《钢铁牌号表示方法》GB/T221-2008《钢及合金术语》GB/T20566-2006《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005《不锈钢棒》GB/T1220-2007《不锈钢和耐热钢冷轧钢带》GB/T4239-1991《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984《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/T4240-93《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《高耐候结构钢》GB/T4171-2008《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000《合金结构钢》GB/T3077-1999《结构用无缝钢管》JBJ102《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/T912-1989《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《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-2007《碳素结构钢冷轧钢板和钢带》GB/T11253-2007《建筑装饰用搪瓷钢板》JG/T234-2008⑥胶类及密封材料规范：《建筑密封材料术语》GB/T14682-2006《建筑密封胶分级及要求》GB/T22083-200829 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《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《石材用建筑密封胶》GB/T23261-2009《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》JC/T887-2001《非结构承载用石材粘胶剂》JC/T989-2006《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《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《丙烯酸建筑密封胶》JC/T484-2006《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007《绝热用硬质酚醛泡沫制品(PF)》GB/T20974-2007《建筑绝热用聚氨酯泡沫塑料》GB/T21558-2008《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《中空玻璃用复合密封胶条》JC/T1022-2007⑦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《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000《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《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004《紧固件螺栓、螺钉、螺柱和螺母通用技术条件》GB/T16938-2008《铝合金窗》GB/T8479-200329 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《铝合金门》GB/T8478-2003《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/T3884-1999《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/T15114-1994《铸件尺寸公差与机械加工余量》QB/T6414-1999《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》JG189-2006⑧相关物理性能级测试方法：《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《采暖居住建筑节能检验标准》JGJ132-2001《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/T15227-200729 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《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《建筑外窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2002《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2002《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2002《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-2002《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-2002《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/T228-2002Ⅱ.基本计算公式(1).场地类别划分:地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：--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。本工程为：XX大厦石材幕墙工程，按C类地区计算风荷载。(2).风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：1当计算主要承重结构时Wk=βzμsμzW0（GB500097.1.1-1）2当计算围护结构时Wk=βgzμs1μzW0（GB500097.1.1-2）式中：其中:Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)；βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经化简，得：A类场地:βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]B类场地:βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]C类场地:βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]D类场地:βgz=0.80×[1+350.252×(Z/10)-0.30]μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地:μz=1.000×(Z/10)0.32C类场地:μz=0.616×(Z/10)0.4429 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书D类场地:μz=0.318×(Z/10)0.60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。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，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2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本工程属于C类地区,故μz=0.616×(Z/10)0.44W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，塔城地区取为0.850kN/m2(3).地震作用计算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用标准值βE---动力放大系数,按5.0取定αmax---水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定:αmax选择可按JGJ102-2003中的表5.3.4进行。表5.3.4水平地震影响系数最大值αmax抗震设防烈度6度7度8度αmax0.040.08(0.12)0.16(0.24)注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度：αmax=0.04设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：αmax=0.08设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度：αmax=0.12设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度：αmax=0.16设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度：αmax=0.24设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度：αmax=0.32塔城设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，故取αmax=0.04GAK---幕墙构件的自重(N/m2)(4).作用效应组合:一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：γ0S≤Rb.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：SE≤R/γRE式中S---荷载效应按基本组合的设计值；29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；R---构件抗力设计值；γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；c.挠度应符合下式要求：df≤df,limdf---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；df,lim---构件挠度限值；d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：1有地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK2无地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+ψwγwSWKS---作用效应组合的设计值；SGk---永久荷载效应标准值；SWk---风荷载效应标准值；SEk---地震作用效应标准值；γG---永久荷载分项系数；γW---风荷载分项系数；γE---地震作用分项系数；ψW---风荷载的组合值系数；ψE---地震作用的组合值系数；进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；③当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。可变作用的组合系数应按下列规定采用：①一般情况下，风荷载的组合系数ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。一、风荷载计算标高为72.6m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.85kN/m2βgz:72.6m高处阵风系数(按C类区计算)29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]=1.657μz:72.6m高处风压高度变化系数(按C类区计算):(GB50009-2001)(2006年版)μz=0.616×(Z/10)0.44=0.616×(72.6/10)0.44=1.474μsl:局部风压体型系数(墙面区)板块（第1处）600.00mm×900.00mm=0.54m2该处从属面积为：0.54m2该处局部风压体型系数μsl=1.200风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.657×1.474×1.200×0.850=2.490kN/m2风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用W=γw×Wk=1.4×2.490=3.487kN/m2支承结构（第1处）3700mm×900mm=3.33m2该处从属面积为：3.33m2μsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.522}=-0.896μsl=-0.896+(-0.2)=-1.096该处局部风压体型系数μsl=1.096风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.657×1.474×1.096×0.850=2.274kN/m2风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用W=γw×Wk=1.4×2.274=3.183kN/m2二、板强度校核:1.石材强度校核用MU130级石材，其抗弯强度标准值为：9.0N/mm2石材抗弯强度设计值：4.20N/mm229 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书石材抗剪强度设计值：2.10N/mm2校核依据：σ≤[σ]=4.200N/mm2Ao:石板短边长：0.600mBo:石板长边长：0.900ma:计算石板抗弯所用短边长度:0.340mb:计算石板抗弯所用长边长度:0.900mt:石材厚度:25.0mmGAK:石板自重=700.00N/m2m1:四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比(a/b=0.378)查表得:0.1303Wk:风荷载标准值:2.490kN/m2垂直于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(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.040×700.000/1000=0.140kN/m2荷载组合设计值为：Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk=3.577kN/m2应力设计值为：σ=6×m1×Sz×b2×103/t2=6×0.1303×3.577×0.9002×103/25.02=3.624N/mm23.624N/mm2≤4.200N/mm2强度可以满足要求2.石材剪应力校核校核依据:τmax≤[τ]τ:石板中产生的剪应力设计值(N/mm2)n:一个连接边上的挂钩数量:2t:石板厚度:25.0mmd:槽宽:7.0mms:槽底总长度:60.0mmβ:系数,取1.25对边开槽τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×(t-d)×s]=1.118N/mm21.118N/mm2≤2.100N/mm2石材抗剪强度可以满足3.挂钩剪应力校核校核依据:τmax≤[τ]τ:挂钩剪应力设计值(N/mm2)Ap:挂钩截面面积:19.600mm2n:一个连接边上的挂钩数量:2对边开槽τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/(2×n×Ap)29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书=30.797N/mm230.797N/mm2≤125.000N/mm2挂钩抗剪强度可以满足三、幕墙立柱计算幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：1.荷载计算:(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算qw:风荷载均布线荷载设计值(kN/m)W:风荷载设计值:3.183kN/m2B:幕墙分格宽:0.900mqw=W×B=3.183×0.900=2.865kN/m(2)地震荷载计算qEA:地震作用设计值(KN/m2):GAk:幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:200N/m2垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:qEAk:垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAk=5×0.040×200.000/1000=0.040kN/m229 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书γE:幕墙地震作用分项系数:1.3qEA=1.3×qEAk=1.3×0.040=0.052kN/m2qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)qE=qEA×B=0.052×0.900=0.047kN/m(3)立柱弯矩:Mw:风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)qw:风荷载均布线荷载设计值:2.865(kN/m)Hsjcg:立柱计算跨度:3.700mMw=qw×Hsjcg2/8=2.865×3.7002/8=4.903kN·mME:地震作用下立柱弯矩(kN·m):ME=qE×Hsjcg2/8=0.047×3.7002/8=0.080kN·mM:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)采用SW+0.5SE组合M=Mw+0.5×ME=4.903+0.5×0.080=4.943kN·m2.选用立柱型材的截面特性:立柱型材号:XC110#选用的立柱材料牌号:Q235d<=16型材强度设计值:抗拉、抗压215.000N/mm2抗剪125.0N/mm2型材弹性模量:E=2.10×105N/mm2X轴惯性矩:Ix=198.318cm4Y轴惯性矩:Iy=25.251cm4立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩:Wn=39.620cm3立柱型材净截面积:An=12.746cm2立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:LT_x=6.000mm立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩:Ss=23.567cm3塑性发展系数:γ=1.003.幕墙立柱的强度计算:校核依据:N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=215.0N/mm2(拉弯构件)B:幕墙分格宽:0.900mGAk:幕墙自重:200N/m2幕墙自重线荷载:Gk=200×B/1000=200×0.900/1000=0.180kN/m29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书Nk:立柱受力:Nk=Gk×L=0.180×3.700=0.666kNN:立柱受力设计值:rG:结构自重分项系数:1.2N=1.2×Nk=1.2×0.666=0.799kNσ:立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)N:立柱受力设计值:0.799kNAn:立柱型材净截面面积:12.746cm2M:立柱弯矩:4.943kN·mWn:立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩:39.620cm3γ:塑性发展系数:1.00σ=N×10/An+M×103/(1.00×Wn)=0.799×10/12.746+4.943×103/(1.00×39.620)=125.393N/mm2125.393N/mm2<ｆa=215.0N/mm2立柱强度可以满足4.幕墙立柱的刚度计算:校核依据:df≤L/250df:立柱最大挠度Du:立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值:L:立柱计算跨度:3.700mdf=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=11.992mmDu=U/(L×1000)=11.992/(3.700×1000)=1/3081/308<1/250且U<=20(跨距大于4500mm时此值为30)挠度可以满足要求！5.立柱抗剪计算:校核依据:τmax≤[τ]=125.0N/mm2(1)Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kN)Qwk=Wk×Hsjcg×B/2=2.274×3.700×0.900/2=3.786kN(2)Qw:风荷载作用下剪力设计值(kN)Qw=1.4×Qwk=1.4×3.786=5.301kN(3)QEk:地震作用下剪力标准值(kN)QEk=qEAk×Hsjcg×B/2=0.040×3.700×0.900/229 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书=0.067kN(4)QE:地震作用下剪力设计值(kN)QE=1.3×QEk=1.3×0.067=0.087kN(5)Q:立柱所受剪力:采用Qw+0.5QE组合Q=Qw+0.5×QE=5.301+0.5×0.087=5.344kN(6)立柱剪应力:τ:立柱剪应力:Ss:立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩:23.567cm3立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:LT_x=6.000mmIx:立柱型材截面惯性矩:198.318cm4τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)=5.344×23.567×100/(198.318×6.000)=10.584N/mm2τ=10.584N/mm2<125.0N/mm2立柱抗剪强度可以满足四、立柱与主结构连接Lct2:连接处热轧钢角码壁厚:10.0mmJy:连接处热轧钢角码承压强度:305.0N/mm2D2:连接螺栓公称直径:10.0mmD0:连接螺栓有效直径:8.6mm选择的立柱与主体结构连接螺栓为:普通螺栓4.6级(用于热轧)L_L:连接螺栓抗拉强度:170N/mm2L_J:连接螺栓抗剪强度:140N/mm2采用SG+SW+0.5SE组合N1wk:连接处风荷载总值(N):N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000=2.274×0.900×3.700×1000=7572.4N连接处风荷载设计值(N):N1w=1.4×N1wk=1.4×7572.4=10601.4NN1Ek:连接处地震作用(N):N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000=0.040×0.900×3.700×100029 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书=133.2NN1E:连接处地震作用设计值(N):N1E=1.3×N1Ek=1.3×133.2=173.2NN1:连接处水平总力(N):N1=N1w+0.5×N1E=10601.4+0.5×173.2=10688.0NN2:连接处自重总值设计值(N):N2k=200×B×Hsjcg=200×0.900×3.700=666.0NN2:连接处自重总值设计值(N):N2=1.2×N2k=1.2×666.0=799.2NN:连接处总合力(N):N=(N12+N22)0.5=(10687.9682+799.2002)0.5=10717.8NNvb:螺栓的受剪承载能力:Nv:螺栓受剪面数目:2Nvb=2×π×D02×L_J/4=2×3.14×8.5902×140/4=16218.6N立柱型材种类:Q235d<=16Ncbl:用一颗螺栓时，立柱型材壁抗承压能力(N):D2:连接螺栓直径:10.000mmNv:连接处立柱承压面数目:2t:立柱壁厚:5.0mmXC_y:立柱局部承压强度:305.0N/mm2Ncbl=D2×t×2×XC_y=10.000×5.0×2×305.0=30500.0NNum1:立柱与建筑物主结构连接的螺栓个数:计算时应取螺栓受剪承载力和立柱型材承压承载力设计值中的较小者计算螺栓个数。螺栓的受剪承载能力Nvb=16218.6N小于或等于立柱型材承压承载力Ncbl=30500.0NNum1=N/Nvb=10717.807/16218.624=1个取2个根据选择的螺栓数目，计算螺栓的受剪承载能力Nvb=32437.2N根据选择的螺栓数目，计算立柱型材承压承载能力Ncbl=61000.0N29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书Nvb=32437.2N>10717.8NNcbl=61000.0N>10717.8N强度可以满足角码抗承压能力计算:角码材料牌号:Q235钢(C级螺栓)Lct2:角码壁厚:10.0mmJy:热轧钢角码承压强度:305.000N/mm2Ncbg:钢角码型材壁抗承压能力(N):Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1=10.000×2×305×10.000×2.000=.0N.0N>10717.8N强度可以满足五、幕墙预埋件总截面面积计算本工程预埋件受拉力和剪力V:剪力设计值:V=N2=799.2NN:法向力设计值:N=N1=10688.0NM:弯矩设计值(N·mm):e2:螺孔中心与锚板边缘距离:50.0mmM=V×e2=799.2×50.0=39960.0N·mmNum1:锚筋根数:4根锚筋层数:2层αr:锚筋层数影响系数:1.0关于混凝土：强度等级C30混凝土轴心抗压强度设计值:fc=14.300N/mm2按现行国家标准≤混凝土结构设计规范≥GB50010-2002表4.1.4采用。选用HRB335锚筋锚筋强度设计值:fy=300.000N/mm2按规范，锚筋强度设计值不大于300N/mm2d:钢筋直径:Φ12.0mmαv:钢筋受剪承载力系数:αv=(4.0-0.08×d)×(fc/fy)0.5依据GB5001010.9.1-5式计算=(4.0-0.08×12.000)×(14.300/300.000)0.5=0.7t:热轧钢板锚板厚度:8.0mm29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书αb:锚板弯曲变形折减系数:αb=0.6+0.25×(t/d)依据GB5001010.9.1-6式计算=0.6+0.25×(8.0/12.000)=0.8Z:外层钢筋中心线距离:180.0mmAs:锚筋实际总截面积:As=Num1×π×d2/4=4.000×3.14×d2/4=452.2mm2锚筋的总截面积计算值:依据GB5001010.9.1-1和10.9.1-2等公式计算As1=V/(αr×αv×fy)+N/(0.8×αb×fy)+M/(1.3×αr×αb×fy×Z)=62.8mm2As2=N/(0.8×αb×fy)+M/(0.4×αr×αb×fy×Z)=60.5mm262.8mm2<452.2mm260.5mm2<452.2mm24根φ12.000锚筋可以满足要求!锚板面积A=60000.0mm20.5fcA=.0NN=10688.0N<0.5fcA锚板尺寸可以满足要求!六、幕墙预埋件焊缝计算法向力设设计值N:10688.0N剪力设计值V:799.2N弯矩M:39960.0N·mm焊缝参数：焊接形式：两面侧焊水平焊缝长度Lx:150.0mm竖直焊缝长度Ly:200.0mm焊角高度hf:10.0mm角焊缝的计算厚度:he=0.707×hf=7.1mm焊缝特性参数计算:有效面积:A=2×he×(Lx-2×hf)=2×7.1×(150.0-2×10.0)=1838.2mm2Ix=(Lx-2×hf)×(Ly3-(Ly-2×he)3)/12=(150.0-2×10.0)×(200.03-(200.0-2×7.1)3)/12=.0mm429 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书Iy=he×(LX-2×hf)3/6=7.1×(150.0-2×10.0)3/6=.3mm4J为焊缝截面的二次惯性矩：J=Ix+Iy=.0+.3=.3mm4根据《钢结构设计规范》GB50017-2003公式7.1.3-1、7.1.3-2和7.1.3-3计算βf:角焊缝的强度设计值增大系数，取值为:1.22σm:弯矩引起的正应力：σm=0.5×M×Ly/J=0.5×39960.0×200.0/.3=0.203N/mm2σn:正应力σn=V/A=799.200/1838.200=0.435N/mm2τM:弯矩引起的剪应力:τM=M×Lx/(2×J)=39960.0×150.000/(2×.3)=0.203N/mm2τV:剪力引起的剪应力:τV=N/A=10688.0/1838.2=0.435N/mm2总正应力σf=σM+σN=0.638N/mm2总切应力τf=τM+τV=6.017N/mm2角焊缝强度设计值ffw=160.000N/mm2强度校核：((σf/βf)2+τf2)0.5=((0.638/1.22)2+6.0172)0.5=6.040N/mm2≤160.000N/mm2焊缝强度可以满足！七、幕墙横梁计算幕墙横梁计算简图如下图所示：29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书1.选用横梁型材的截面特性:选用型材号:XC150角钢选用的横梁材料牌号:Q235d<=16横梁型材抗剪强度设计值:125.000N/mm2横梁型材抗弯强度设计值:215.000N/mm2横梁型材弹性模量:E=2.05×105N/mm2Mx横梁绕截面X轴(平行于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm)My横梁绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的弯矩(N.mm)Wnx横梁截面绕截面X轴(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩:Wnx=3.119cm3Wny横梁截面绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩:Wny=3.120cm3型材截面积:A=4.793cm2γ塑性发展系数，可取1.002.幕墙横梁的强度计算:校核依据:Mx/γWnx+My/γWny≤f=215.0横梁上分格高:0.900m横梁下分格高:0.900mH----横梁受荷单元高(应为上下分格高之和的一半):0.900ml----横梁跨度,l=900mm(1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m)GAk:横梁自重:270N/m2Gk:横梁自重荷载线分布均布荷载标准值(kN/m):横梁自重受荷按上单元高:0.900mGk=270×H/1000=270×0.900/1000=0.243kN/mG:横梁自重荷载线分布均布荷载设计值(kN/m)29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书G=1.2×Gk=1.2×0.243=0.292kN/mMy:横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN·m)My=G×B2/8=0.292×0.9002/8=0.030kN·m(2)横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)风荷载线分布最大集度标准值(三角形分布)qwk=Wk×B=2.274×0.900=2.047kN/m风荷载线分布最大集度设计值qw=1.4×qwk=1.4×2.047=2.865kN/mMxw:横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)Mxw=qw×B2/12=2.865×0.9002/12=0.193kN·m(3)地震作用下横梁弯矩qEAk:横梁平面外地震作用:βE:动力放大系数:5αmax:地震影响系数最大值:0.040GAk:幕墙构件自重:270N/m2qEAk=5×αmax×270/1000=5×0.040×270/1000=0.054kN/m2qex:水平地震作用最大集度标准值B:幕墙分格宽:0.900m水平地震作用最大集度标准值(三角形分布)qex=qEAk×B=0.054×0.900=0.049KN/mqE:水平地震作用最大集度设计值γE:地震作用分项系数:1.3qE=1.3×qex=1.3×0.049=0.063kN/mMxE:地震作用下横梁弯矩:MxE=qE×B2/12=0.063×0.9002/12=0.004kN·m(4)横梁强度:29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书σ:横梁计算强度(N/mm2):采用SG+SW+0.5SE组合Wnx:横梁截面绕截面X轴的净截面抵抗矩:3.119cm3Wny:横梁截面绕截面Y轴的净截面抵抗矩:3.120cm3γ:塑性发展系数:1.00σ=103×My/(1.00×Wny)+103×Mxw/(1.00×Wnx)+0.5×103×MxE/(1.00×Wnx)=72.164N/mm272.164N/mm2<ｆa=215.0N/mm2横梁正应力强度可以满足3.幕墙横梁的抗剪强度计算:校核依据:τx=Vy×Sx/(Ix×tx)≤125.0N/mm2校核依据:τy=Vx×Sy/(Iy×ty)≤125.0N/mm2Vx----横梁竖直方向(X轴)的剪力设计值N；Vy----横梁水平方向(Y轴)的剪力设计值N；Sx----横梁截面计算剪应力处以上(或下)截面对中性轴(X轴)的面积矩=3.208cm3；Sy----横梁截面计算剪应力处左边(或右边)截面对中性轴(Y轴)的面积矩=3.208cm3；Ix----横梁绕截面X轴的毛截面惯性矩=11.165cm4；Iy----横梁绕截面y轴的毛截面惯性矩=11.175cm4；tx----横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度=6.0mm；ty----横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度=7.0mm；f----型材抗剪强度设计值=125.0N/mm2；(1)Qwk:风荷载作用下横梁剪力标准值(kN)Wk:风荷载标准值:2.274kN/m2B:幕墙分格宽:0.900m风荷载呈三角形分布时：Qwk=Wk×B2/4=2.274×0.9002/4=0.460kN(2)Qw:风荷载作用下横梁剪力设计值(kN)Qw=1.4×Qwk=1.4×0.460=0.645kN(3)QEk:地震作用下横梁剪力标准值(kN)地震作用呈三角形分布时：QEk=qEAk×B2/4=0.054×0.9002/4=0.011kN(4)QE:　地震作用下横梁剪力设计值(kN)γE:地震作用分项系数:1.3QE=1.3×QEk=1.3×0.011=0.014kN(5)Vy:横梁水平方向(y轴)的剪力设计值(kN):采用Vy=Qw+0.5QE组合29 XX大厦石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书Vy=Qw+0.5×QE=0.645+0.5×0.014=0.652kN(6)Vx:横梁竖直方向(x轴)的剪力设计值(kN):Vx=G×B/2=0.131kN(7)横梁剪应力τx=Vy×Sx/(Ix×tx)=0.652×3.208×100/(11.165×6.0)=3.121N/mm2τy=Vx×Sy/(Iy×ty)=0.131×3.208×100/(11.175×7.0)=0.538N/mm2τx=3.121N/mm2