某建筑外装修石材幕墙设计计算书范本

石材幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 装饰有限公司二一年二月目录1 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：11.2 建筑设计规范：11.3 金属板及石材规范：11.4 钢材规范：11.5 胶类及密封材料规范：11.6 相关物理性能等级测试方法：21.7 建筑结构静力计算手册(第二版)21.8 土建图纸：22 基本参数22.1 幕墙所在地区22.2 地面粗糙度分类等级22.3 抗震设防23 幕墙承受荷载计算33.1 风荷载标准值的计算方法33.2 计算支撑结构时的风荷载标准值43.3 计算面板材料时的风荷载标准值43.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值53.5 作用效应组合54 幕墙立柱计算54.1 立柱型材选材计算64.2 确定材料的截面参数74.3 选用立柱型材的截面特性84.4 立柱的抗弯强度计算84.5 立柱的挠度计算94.6 立柱的抗剪计算95 幕墙横梁计算105.1 横梁型材选材计算105.2 确定材料的截面参数125.3 选用横梁型材的截面特性135.4 幕墙横梁的抗弯强度计算135.5 横梁的挠度计算145.6 横梁的抗剪计算146 短槽式(托板)连接石材的选用与校核156.1 石材板块荷载计算166.2 石材的抗弯设计166.3 短槽托板在石材中产生的剪应力校核176.4 短槽托板剪应力校核177 连接件计算187.1 横梁与立柱间焊接强度计算187.2 立柱与主结构连接198 幕墙埋件计算(土建预埋)218.1 荷载标准值计算218.2 埋件计算228.3 锚板总面积校核228.4 锚筋长度计算：239 幕墙焊缝计算239.1 受力分析239.2 焊缝特性参数计算239.3 焊缝校核计算2410 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算2410.1 立柱连接伸缩缝计算2510.2 耐侯胶胶缝计算252019整理的各行业企管，经济，房产，策划，方案等工作范文，希望你用得上，不足之处请指正石材幕墙设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙设计规范：建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2009建筑幕墙 GB/T21086-2007金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-20011.2 建筑设计规范：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年版)混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006年版、局部修订)建筑抗震设计规范 GB50011-2001(2008年版)建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000年版)冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002民用建筑设计通则 GB50352-20051.3 金属板及石材规范：干挂饰面石材及其金属挂件 JC830.1、2-2005天然板石 GB/T18600-2009天然大理石建筑板材 GB/T19766-2005天然花岗石建筑板材 GB/T18601-20091.4 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005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厚钢板及钢带GB/T3274-2007优质碳素结构钢 GB/T699-19991.5 胶类及密封材料规范：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混凝土建筑接缝用密封胶 JC/T881-2001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建筑装饰用天然石材防护剂 JC/T973-2005绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-2007石材用建筑密封胶 JC/T883-20011.6 相关物理性能等级测试方法：居住建筑节能检测标准 JGJ132-2009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建筑装饰装修工程施工质量验收规范 GB50210-20011.7 建筑结构静力计算手册(第二版)1.8 土建图纸：2 基本参数2.1 幕墙所在地区 ；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)，唐山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：max=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=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2001 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：25m； gz：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)： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地形，25m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=1.87 z：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： z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地形，25m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=0.9219 s1：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s1： 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s1(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s1(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s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行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，唐山地区取0.0004MPa；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=1.25.1=6.12m2 LogA=0.787 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.843 s1=0.843+0.2 =1.043 wk=gzzs1w0 =1.870.92191.0430.0004 =0.MPa 因为wk0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.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=1.20.8=0.96m2 LogA=0 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1 s1=1+0.2 =1.2 wk=gzzs1w0 =1.870.92191.20.0004 =0.MPa 因为wkH，所以本处幕墙横梁按梯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(按梯形分布)： 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)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH =0.001800 =0.8N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.40.8 =1.12N/mm(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； E：动力放大系数，取5.0； max：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=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.160.001 =0.0008MPa qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH =0.0008800 =0.64N/mm qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.64 =0.832N/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组合设计值： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =1.12+0.50.832 =1.536N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =0.8N/mm(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm)； Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(Nmm)； ME：地震作用下横梁产生的弯矩(Nmm)； B：横梁跨度(mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)；采用Sw+0.5SE组合： 5.4.1JGJ102-2003 Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 My=Mw+0.5ME =qB2(3-(H/B)2)/24 =1.53612002(3-(800/1200)2)/24 =Nmm(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=0.001H1 =0.001800 =0.8N/mm G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.20.8 =0.96N/mm Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(Nmm)； B：横梁跨度(mm)； Mx=GB2/8 =0.9612002/8 =Nmm5.2 确定材料的截面参数(1)横梁抵抗矩预选： Wnx：绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)； Wny：绕Y方向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(Nmm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(Nmm)； x，y：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； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215；按下面公式计算： Wnx=Mx/xfs =/1.05/215 =765.449mm3 Wny=My/yfs =/1.05/215 =1043.278mm3(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/250=1200/250=4.8mm B/500=1200/500=2.4mm对本例取： df1,lim=4.8mm df2,lim=2.4mm 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Q235取MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)； df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin (受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim =0.812004(25/8-5(800/2/1200)2+2(800/2/1200)4)/240/4.8 =18133.765mm4 Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)； df2,lim=5GkB4/384EIxmin (自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim =50.812004/384/2.4 =43689.32mm45.3 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：角钢L54 型材抗弯强度设计值：215MPa 型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=MPa 绕X轴惯性矩：Ix=92600mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=92600mm4 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=6700mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=2560mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=6700mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=2560mm3 型材净截面面积：An=389.7mm2 型材线密度：g=0.N/mm 横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=4mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=4mm 横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=4mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=2595mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=2595mm3 塑性发展系数：x=y=1.055.4 幕墙横梁的抗弯强度计算按横梁强度计算公式，应满足： Mx/xWnx+My/yWnyfs 6.2.4JGJ102-2003上式中： Mx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(Nmm)； My：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(Nmm)； 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)； x、y： 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； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。采用SG+Sw+0.5SE组合，则： Mx/xWnx+My/yWny=/1.05/2560+/1.05/2560 =151.905MPa215MPa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=92600mm4 Iy=92600mm4 预选值为： Ixmin=43689.32mm4 Iymin=18133.765mm4 横梁挠度的实际计算值如下： df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy =0.812004(25/8-5(800/2/1200)2+2(800/2/1200)4)/240/92600 =0.94mm df2=5GkB4/384EIx =50.812004/384/92600 =1.132mm df1,lim=4.8mm df2,lim=2.4mm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： maxs=125MPa (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(1-H/2B)/2 =0.81200(1-800/2/1200)/2 =320N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)； Vw=1.4Vwk =1.4320 =448N(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)； VEk=qEkB(1-H/2B)/2 =0.641200(1-800/2/1200)/2 =256N(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)； VE=1.3VEk =1.3256 =332.8N(5)Vx：水平总剪力(N)； 采用Vw+0.5VE组合 Vx=Vw+0.5VE =448+0.5332.8 =614.4N(6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=1.20.001BH1/2 =1.20.0011200800/2 =576N(7)横梁剪应力校核： x：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)； x=VxSy/Iyty 6.2.5JGJ102-2003 =614.42595/92600/4 =4.304MPa 4.304MPa125MPa y：横梁垂直方向剪应力(N)； 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)； y=VySx/Ixtx 6.2.5JGJ102-2003 =5762595/92600/4 =4.035MPa 4.035MPa125MPa横梁抗剪强度能满足!6 短槽式(托板)连接石材的选用与校核基本参数： 1：计算点标高：25m； 2：板块净尺寸：ab=1200mm800mm； 3：石材配置：托板式25mm，对边连接；模型简图为：6.1 石材板块荷载计算(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数，取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.16； Gk：石材板块的重力荷载标准值(N)； A：幕墙平面面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.160.00075 =0.0006MPa(2)石材板块荷载集度设计值组合：采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3qEAk =1.40.001+0.51.30.0006 =0.00179MPa6.2 石材的抗弯设计(1)计算边长的确定： a：短槽连接边边长：1200mm； b：无槽边边长：800mm； a1：短槽中心到面板边侧距离150mm； a0：计算短边边长(mm)； b0：计算长边边长(mm)；因为：a-2a1=900b=800，所以： a0=800mm b0=900mm(2)石材强度校核： 校核依据：fsc=3.72MPa ：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)； fsc：石材的抗弯强度设计值(MPa)； m：四点支撑石材最大弯矩系数，按短边与长边的边长比0.889，查表得：0.1487； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； b0：计算长边边长(mm)； t：石材厚度：25mm； 应力设计值为： =6mqb02/t2 5.5.4JGJ133-2001 =60.14870.001799002/252 =2.07MPa 2.07MPa3.72MPa强度能满足要求。6.3 短槽托板在石材中产生的剪应力校核 校核依据：1sc=1.86MPa 1：短槽托板在石材中产生的剪应力设计值(MPa)； sc：石材的抗剪强度设计值(MPa)； q：石材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)； ：应力调整系数，按表5.5.5JGJ133-2001，取1.25； n：一个连接边上的短槽数量：2； t：石材厚度：25mm； c：短槽槽口宽度：6mm； s：单个槽底总长度：80mm； 1=qab/(n(t-c)s) 5.5.7-1JGJ133-2001 =0.0017912008001.25/(2(25-6)80) =0.707MPa 0.707MPa1.86MPa石材抗剪强度能满足。6.4 短槽托板剪应力校核 校核依据：2p=140M