石材幕墙设计计算1.doc

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石材幕墙设计计算书、设计依据：建筑幕墙GB/T 21086-2007玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003金属与石材幕墙工程技术规范JGJ 133-2001玻璃结构可靠度设计统一标准JGJ/T 139-2001建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001民用建筑设计通则GB 20352-2005建筑设计防火规范GB 50016-2006高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95（2005年版）建筑物防雷设计规范GB 50057-94（2000年版）建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001中国地震地参数区划图GB 18306-2000建筑制图标准GB/T 50104-2001建筑结构荷载规范GB 50009-2001（2006年版）建筑抗震设计规范GB 50011-2001混凝土结构设计规范GB 50010-2002钢结构设计规范GB 50017-2003冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002建筑幕墙平面内变形性能检测方法GB/T 18250-2000建筑幕墙抗震性能振动台试验方法GB/T 18575-2001高耐候结构钢GB/T 4171-2000焊接结构用耐候钢GB/T 4172-2000不锈钢和耐热钢牌号及化学成分GB/T 20878-2007铝合金建筑型材第1部分： 基材GB/T 5237.1-2004铝合金建筑型材第2部分： 阳极氧化、着色型材GB/T 5237.2-2004铝合金建筑型材第3部分： 电泳涂漆型材GB/T 5237.3-2004铝合金建筑型材第4部分： 粉末喷涂型材GB/T 5237.4-2004铝合金建筑型材第5部分： 氟碳漆喷涂型材GB/T 5237.5-2004铝合金建筑型材第6部分： 隔热型材GB/T 5237.6-2004一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分一般要求GB/T 3880.1-2006一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分力学性能GB/T 3880.2-2006一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分尺寸偏差GB/T 3880.3-2006紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB 3098.1-2000紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹GB 3098.2-2000紧固件机械性能螺母、细牙螺纹GB 3098.4-2000紧固件机械性能自攻螺钉GB 3098.5-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱GB 3098.6-2000紧固件机械性能不锈钢螺母GB 3098.15-2000点支式玻璃幕墙支承装置JG 138-2001吊挂式玻璃幕墙支承装置JG 139-2001建筑用铝型材、铝板氟碳涂层JG 133-2000混凝土结构后锚固技术规程JGJ 145-2004混凝土用膨胀型、扩孔型锚栓JG160-2004混凝土接缝用密封胶JC/T881-2001干挂饰面石材及其金属挂件JC830.1,831.2-2005石材用建筑密封胶JC/T883-2001天然花岗石建筑板材GB/T18601-2001建筑结构静力计算手册（第二版）BKCADPM集成系统（BKCADPM2007版）、基本计算工式：（1）、场地类别划分：地面粗糙度可分为ABCD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：阳煤中小企业集团旧楼改造工程，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=zszWo (GB50009 7.0.1-1)2、当计算围护结构时Wk=gzslz Wo (GB50009 7.0.1-2)式中：其中：Wk垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值（KN/m2）；gz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：gz=K（1+2f）其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数。经化简，得：A类场地：gz =0.921+35-0.072(Z/10)-0.12B类场地：gz =0.891+ (Z/10)-0.16C类场地：gz =0.851+350.108 (Z/10)-0.22D类场地：gz =0.801+350.252 (Z/10)-0.30z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：z =1.379(Z/10) 0.24B类场地：z =1.000(Z/10) 0.32C类场地：z =0.616(Z/10) 0.44D类场地：z =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sl：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sl（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sl（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，局部风压机体型系数sl（A）可按面积的对数线性插值，即sl（A）=sl（1）+sl（10）-sl（1）logA本工程属于C类地区，故z =0.616(Z/10) 0.44Wo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，阳泉地区取为0.400kN/m2（3）、地震作用计算：qEAK=EmaxGAK其中：qEAK水平地震作用标准值E动力放大系数，按5.0取定max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：max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max抗震高防烈度6度7度8度max0.040.08(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.15gt 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：max =0.04设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：max =0.08设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度：max =0.12设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度：max =0.16设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度：max =0.24设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度：max =0.32阳泉设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：故取max =0.08GAK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：OSRb、有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：SER/RE式中 S荷载效应按基本组合的设计值；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；O结构构件重要性系数，应取不小于1.0；RE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：dfdf,1imdf构件在风荷载标准值或永久性荷载标准值作用下产生的挠度值；df,1im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dfdf,1im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=GSGK+WWSWK+EESEK 2、无地震作用效应组合时，应按下式进行：S=GSGK+WWSWKS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；G永久荷载分项系数；W风荷载分项系数；E地震作用分项系数；W风荷载的组合值系数；E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：一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数、W、E应分别取1.2、1.4和1.3；当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数G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；一般情况下，风荷载的组合系数W应取1.0，地震作用于的组合系数W应取0.5。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W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W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。III材料力学性能材料力学性能，主要参考JGJ 102-2003玻璃幕墙工程技术规范。（1） 玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。表5.2.1 玻璃的强度设计值fg(N/mm2)种类厚度（mm）大面侧面普通玻璃528.019.5浮法玻璃5-1228.019.515-1924.017.02020.014.0钢化玻璃5-1284.058.815-1972.050.42059.041.3注：1、 夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定；2、 当钢化玻璃的强度标准达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时，表中数值应根据实测结果予于调整；3、 半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。当半钢化玻璃的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的2倍时，其设计值应根据实测结果予于调整；4、 侧面玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。（2） 铝合金型材的强度设计值应按表5.2.2的规定采用。表5.2.2 铝合金型材的强度设计值fa（N/mm2)铝合金牌号状态壁厚（mm）强度设计值fa抗拉、抗压抗剪局部承压6061T4不区分85.549.6133.0T6不区分190.5110.5199.06063T5不区分85.5196.120.0T6不区分140.081.2161.06063AT510124.472.2150.010116.667.6141.5T610147.785.7172.010140.081.2163.0（3） 热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准钢结构设计规范GB50017-2003的规定采用，也可按表5.2.3a采用。表5.2.3a热轧钢材的强度设计值fa（N/mm2)钢材牌号厚度或直径d(mm)抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d1621512532516d4020512040d60200115Q345d1631018040016d3529517035d50265155注：表中厚度是指计算点的钢材厚度，对轴心受力杆件是指截面中校厚钢板的厚度。（4） 冷成型薄造型的钢材的强度设计值应按现行国家标准钢结构设计规范GB50018-2002的规定，可按表5.2.3b采用。表5.2.3b 冷成型薄壁型钢的强度设计值钢材牌号抗拉、抗压、抗弯fts抗剪fvs端面承压（磨平顶紧）FcsQ235205120310Q345300175400（5） 不锈钢型材和棒材的强度设计值可按表5.2.3c采用。表5.2.3c 不锈钢型材和棒材的强度设计值牌号O0.2抗拉强度fts1抗剪强度fvs1端面承压强度Fc106Cr19Ni10S3040820517810424606Cr19Ni10NS30458275239139330022Ce19Ni10S3040317515288210022Cr19Ni10NS3045314521312429406Cr17Ni12MO2S3160820517810424606Cr17Ni12MO2NS31658275239139330022Cr17Ni12MO2S3160317515288210022Ce17Ni12MO2NS31653145213124294（6） 玻璃幕墙材料的强性模具可按表5.2.8的规定采用。表5.2.8材料的弹性模量E（N/mm2）材料R玻璃0.72105铝合金0.70105钢、不锈钢2.06105消除应力的高强钢丝2.05105不锈钢绞线1.20105-1.50105高强钢绞线1.95105钢丝绳0.80105-1.00105注：钢绞线弹性模量可按实测值采用。（7） 玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。表5.2.9 材料的泊松比材料材料玻璃0.20钢、不锈钢0.30铝合金0.33高强钢丝、钢绞线0.30（8） 玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。表5.2.10 材料的线膨胀系数a(1/)材料a材料a玻璃0.8010-5-1.0010-5不锈钢板1.8010-5钢材1.2010-5混凝土1.0010-5铝材2.35010-5砌砖体0.5010-5（9） 玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表5.3.1的规定采用。表5.3.1 材料的重力密度Yg(kN/m3)材料Yg材料Yg普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、半钢化玻璃25.6矿棉1.2-1.5玻璃棉0.5-1.0钢材78.5岩棉0.5-2.5铝合金28.0一、 风荷载计算标高为9.6m处风荷载计算WO：基本风压WO =0.40kN/m2gz：9.6m高处阵风系数（按C类区计算）gz=0.851+350.108(Z/10)-0.22=2.109Z：9.6m高处风压高度弯化系数（按C类区计算）：（GB50009-2001）（2006年版）Z =0.616(Z/10)0.44 (C类区，在15米以下按15米计算)=0.616(15.0/10)0.44=0.740s1：局部风压体型系数（墙面区）板块（第1处）620.00mm1090.00mm=0.68m2该处从属面积为：0.68m2该处局部风压体型系数s1=1.200风荷载标准值：Wk=gzZs1WO （GB50009-2001）（2006年版）=2.1090.7401.2000.400=0.749kN/m2因为Wk1.0 kN/m2，取Wk=1.0 kN/m2，按JGJ102-2003TX 5.3.2条采用。风荷载设计值：W：风荷载设计值（kN/m2）YW：风荷载作用效应的分项系数：1.4按建筑结构荷载规范GB50009-2001 3.2.5规定采用W= YWWk=1.41.000=1.400 kN/m2支承结构（第1处）3200mm620mm=1.98m2该处从属面积为：1.98m2s1 (A)= s1 (1)+ s1 (10)- s1 (1) 1og(A)=-1.0+0.81.0-1.00.298=-0.940s1=-0.940+(-0.2)=-1.140该处局部风压体型系数s1=1.140风荷载标准值：Wk =gzZs1WO （GB50009-2001）（2006年版）=2.1090.7401.1400.400=0.712kN/m2因为Wk1.0 kN/m2，取Wk =1.0 kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。风荷载设计值：W：风荷载设计值（kN/m2）YW：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= YWWk =1.41.000=1.400 kN/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：4.20 N/mm2石材抗剪强度设计值：2.10 N/mm2校核依据：OO=4.200N/mm2AO：石板短边长：0.620mBO：石板长边长：1.090ma：计算石板抗弯所用短边长度：0.520mb：计算石板抗弯所用长边长度：0.990mt：石材厚度：25.0mmGAK石板自重700.00 N/mm2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 =5amaxGAK= 50.080700.000/1000=0.280 kN/m2荷载组合设计值为：Sz=1.4Wk +1.30.5qEAK=1.528 kN/m2应力设计值为：O=6m1Szb2103/t2=60.13031.5820.9902103/25.02=1.940N/ mm21.940 N/mm24.200 N/mm2 强度可以满足要求2、石材剪应力校核校核依据rmaxr：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：60.0mm：系数，取1.30四边开槽 = Sz（2 BO - AO）AO1000/2n(t-d) s=0.460 N/mm20.460 N/mm22.100 N/mm2石材抗剪强度可以满足2、 挂钩剪应力校核校核依据：rmaxr：挂钩剪应力设计值（N/mm2）AP：挂钩截面面积：19.600 mm2n：一个连接边上的挂钩数量：2四边开槽= Sz（2 BO - AO）AO1000/（4nAP）=12.686 N/mm212.686 N/mm2125.000 N/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：1.400 kN/m2B：幕墙分格宽：0.620mqw = WB=1.4000.620=0.868 kN/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：500 N/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 =5maxGAK=50.080500.000/1000=0.200 kN/m2E：幕墙地震作用分项系数：1.3qEA =1.3qEAK=1.30.200=0.260 kN/m2qE：水平地震作用均布线作用设计值（矩形分布）qE =qEAB=0.2600.620