外墙石材结构计算书

外墙干挂石材计算 外墙石材施工分为干挂法和湿贴法 石材干挂的优点 石材返碱情况少 石材平整度能得到较好的控制 石材干挂 的缺点 造价高 占有空间大 减少部分地面使用面积 石材湿贴的优点 造 价低 占有空间小 相对于干挂工艺 地面使用面积较大 石材湿贴的缺点 石材返碱机会和情况相对于石材干挂会大些 石材的平整度的调整相对于石材 干挂工艺会差一些 湿贴时水泥中含有的铁 锰以及施工中一些水性污染物其他对石材有害的 物质由背面 反面随石材的毛细孔浸入 这些污染清理起来非常困难 并且浪 费大量人力 金钱 甚至造成重换石材的损失 干挂能防止石板变形 施工后 期很少出现质量问题 并可防止水泥的腐蚀 但占空间大工序复杂 干挂最小 施工空间为 70mm 湿挂最大空间为 50mm 干挂式石材幕墙有以下几种典型的的结构 1 钢销式结构 钢销式干挂法又称为插针法 是石材干挂技术的第一代产 品 最早从日本传入我国 是干挂石材工艺中最早的做法 也是最简洁的做法 它是在石材的端面钻孔 用钢销与托板固定石材 可分为两侧和四侧连接下来 其结构特点是相邻两块石材面板固定在同一支钢销上 钢销固定在托板上 托 板与骨架固定 此结构简单 但石材板面局部受力 易产生挤压应力 应力集中 板块抗变形能力不好 板块破损后不宜更换 适用于高度 20m 以下的低层建筑 上应用 2 半圆槽结构 此结构属于干挂技术第二代产品 它是在石板的上下端面 铣或半圆槽口 将相邻两块石材 面材共同固定在 T 型型材上 T 型型材可以 是铝合金 也可以是不锈钢 此结构受力较销钉合理 较易吸收变形 T 型型 材再与骨架固定 但板块破损后不宜更换 3 通长槽结构 此结构与半圆槽结构相近 是在石材上下端面开放通长槽 口 采用通长铝合金卡条固定 其特点是受力合理 可靠性高 板块抗变形能 力强 板块破损后可实现更换 适用于高层建筑 尤其在单元式石材幕墙中 多采用这种做法 4 背栓式结构 背栓式干挂法是在石材面板的背面采用专用钻孔设备在石 材上钻孔 然后安装无应力螺栓固定在石材背面 再通过铝合金挂钩与骨架相 连 此结构属于石材干挂技术第三代产品 是目前世界上较先进技术 其特点 是实现石材的无应力加工 石材连接强度高 节省强度值 30 左右 与短槽式相 比 板块可单独拆装 维护方便 用于石材幕墙的石板 厚度不应小于 25mm 外墙面干挂石材尺寸要综合考虑作业人员的体力 整体分格情况和石材大 板本身的尺寸 一般情况下每块不宜超过 1 5 平米 外墙石材板块的大小一定要与外墙设计的分格尺寸相协调 墙面的分格设 计要符合 板材规格尽量减少的原则 要充分考虑门窗洞口的造型问题 石材板块的选择一般按照模数来确定 比如 300 300 1100 600 等 由于目前尺寸未定 假设住宅底下三层采用干挂石材 即计算最大标高为 9m 石材幕墙最大水平分格 a 600 mm 竖向分格为 b 1200 mm 标准层层高为 H 3 0 m 石材幕墙采用 25mm 厚花岗岩石材 不锈钢挂件连接形式 一 基本参数 工程所在地 无锡市 幕墙计算标高 9m 计算层高 3 0 m 石材分格 a b 1 2 0 6 m2 a 石材宽度 1200 mm b 石材高度 600 mm t 石材厚度 25 mm 设计地震烈度 6 度 地面粗糙度类别 B 类 二 荷载计算 1 风荷载标准值 WK 作用在幕墙上的风荷载标准值 KN m2 gz 瞬时风压的阵风系数 取 1 7951 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 7 5 1 s 风荷载体型系数 1 0 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 第 7 3 3 条 z 风荷载高度变化系数 1 0 按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 7 2 1 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 附表 D 4 得 按 50 年一遇 无锡市基本风压 W0 0 45 KN m2 WK gz s z W0 1 7951 1 0 1 0 0 45 0 81 KN m2 1 0 KN m2 取 WK 1 0 KN m2 2 风荷载设计值 W 风荷载设计值 KN m2 rw 风荷载作用效应的分项系数 1 4 按 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133 2001 第 5 1 6 条 W rw WK 1 4 1 0 1 4 KN m2 3 石材幕墙构件重量荷载 按 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133 2001 规定采用 二 石材幕墙的自重荷载计算二 石材幕墙的自重荷载计算 1 石材幕墙自重荷载标准值计算 GAK 石材板块自重面荷载标准值 石材采用 25 mm 厚花岗岩石材 石材密度取为 28 0 KN m3 25 28 0 700 N m2 考虑钢龙骨及各种零部件面荷载标准值 150 N m2 GAK 700 150 850 N m2 取 GAK 0 85 KN m2 2 石材幕墙自重荷载设计值计算 rG 重力荷载分项系数 取 rG 1 2 按 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133 2001 第 5 1 6 条规定 GG 考虑板材和框架后的单位面积石材幕墙自重荷载设计值 GA 1 2 0 85 1 02 KN m2 4 地震作用 qEK 垂直于石材幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qE 垂直于石材幕墙平面的分布水平地震作用设计值 E 动力放大系数 可取 5 0 max 水平地震影响系数最大值 0 04 按 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133 2001 第 5 2 5 条 GK 石材幕墙构件 包括石材和龙骨 的重量标准值 1 0 KN m2 qEK AK G maxE 5 0 0 04 0 85 0 17 KN m2 qE E qEK 1 3 0 17 0 22 KN m2 5 荷载组合 风荷载和水平地震作用组合标准值 qK W WK E qEK 1 0 1 0 0 5 0 17 1 085 KN m2 风荷载和水平地震作用组合设计值 q W WWK E E qEK 1 0 1 4 1 0 0 5 1 3 0 17 1 5105 KN m2 三 石材的选用与校核 选用 25 mm 厚石材 采用对边 4 个挂件支撑 具体如下图 1 石材面积 B 石材幕墙最大分格宽 1 2m H 石材幕墙最大分格高 0 6 m A 石材板块面积 A B H 1 2 0 6 0 72 m2 2 石材板块的弯曲强度计算 校核依据 g 3 7 N mm2 q 石材所受荷载组合值 a 石材设计短边边长 a 0 600 m b 石材设计长边边长 b 1 2 m t 石材厚度 t 25 mm 石材板面中的最大弯曲系数 按边长比 查表得50 0 1200 600 b a m 0 0987 石材产生的应力 2 2 6 t mqb 2 23 25 1200105105 10987 06 2 06 N mm2 g 3 7 N mm2 石材强度满足设计要求 三 石材槽口抗剪强度校核 本工程石材槽口按对边开槽设计 所以石材槽口剪应力计算按对边开槽计 算 1 校核依据 fg2 1 860 N mm2 sctn qab 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133 2001 第 5 5 7 条规定 2 石材槽口剪切强度 q 风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值 q 1 51052 c 槽口宽度 c 8mm s 单个槽底总长度 mm 矩形槽底总长度取为槽长加上槽深的两倍 弧 型槽取为圆弧总长度 槽长为 100m n 一个连接边上挂件数量 n 2 应力调整系数 查 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133 2001 表 5 5 5 得 1 25 sctn qab 0 47mm2 fg2 1 860 N mm2 石材槽口抗剪强度符合规范要求石材槽口抗剪强度符合规范要求 横梁截面主要受力部位的厚度 应符合下列要求 1 当横梁跨度不大于 1 2m 时 铝合金型材截面厚度不应小于 2 0mm 当横梁跨度大 于 1 2m 时 截面厚度不应小于 2 5mm 型材孔壁与螺钉之间采用螺纹连接时 其局部截 面厚度不应小于螺钉的公称直径 2 钢型材截面厚度不应小于 2 5mm 立柱截面主要受力部位的厚度 应符合下列要求 1 铝型材截面开口部位的厚度不应小于 3 0mm 闭口部位的厚度不应小于 2 5mm 型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时 其局部厚度尚不应小于螺钉的公称直径 2 钢型材截面厚度不应小于 3 0mm 第二章 石材幕墙横梁计算第二章 石材幕墙横梁计算 一 计算说明一 计算说明 石材幕墙的横梁选用 L50X5 角钢 根据构造做法 每根幕墙横梁简支在角 码上 双向受力 属于双弯构件 需对横梁进行强度和挠度校核 此处计算横 梁抗扭剪切强度 横梁的计算长度 B 1200 mm 横梁承受竖向的自重荷载和水 平方向上的风荷载和地震荷载的组合荷载 二 力学模型二 力学模型 幕墙的荷载由横梁和立柱承担 横梁采用简支梁力学模型 石材面板受到 的水平方向的荷载和自重荷载 水平面荷载和竖向面荷载先传递到不锈钢挂件 然后通过不锈钢挂件以集中荷载方式传递到横梁 计算简图如上图 计算公式如下 支座反力 RA RB P 最大弯矩 MMAX P a 最大挠度 uMAX 2 2 43 24L a EI aLPk 三 荷载计算三 荷载计算 1 横梁承受的竖直方向面荷载 标准值 GGK 0 85KN m2 设计值 GG 1 02 KN m2 2 横梁承受的水平方向面荷载 标准值 qK 1 085 KN m2 设计值 q 1 5105 KN m2 3 横梁承受的竖直集中荷载 标准值 PK 竖向 0 28KN 2 GK Gba 设计值 P竖向 0 34KN 2 G Gba 4 横梁承受的水平集中荷载 标准值 PK 水平 0 195 KN 4 K qba 设计值 P水平 0 272 KN 4 qba 5 竖直荷载作用最大弯矩 MX P竖向 c 0 34 0 15 0 051 KN m 6 横梁承受的水平线荷载产生的弯矩 MY P水平 c 0 272 0 15 0 041 KN m 四 横梁截面参数四 横梁截面参数 横梁截面积 A 386 629mm2 中性轴惯性矩 IX 90449 7 mm4 中性轴到最外缘距离 YXmax 36 2912 mm X 轴抵抗矩 WX 2492 33 mm3 中性轴惯性矩 IY 90449 7 mm4 中性轴到最外缘距离 Ymax 36 2912 mm Y 轴抵抗矩 WY 2492 33 mm3 X 轴面积矩 SX 2565 29332 mm3 Y 轴面积矩 SY 2565 29332 mm3 扭矩常数 It 0 mm3 塑性发展系数 1 05 五 横梁强度校核五 横梁强度校核 校核依据 215 N mm2 y y x x W M W M t s f y y x x W M W M 33 249205 1 10041 0 33 249205 1 10051 0 66 215 N mm2 t s f 横梁强度满足设计要求 横梁强度满足设计要求 六 横梁抗剪强度校核六 横梁抗剪强度校核 1 校核依据 v s wh h f A V 5 1 v s wy y f A V 5 1 Vh 横梁水平方向上的剪力设计值 h 横梁承受的水平荷载产生的剪应力 Awh 横梁水平方向上腹板截面面积 mm2 Vy 横梁竖直方向上的剪力设计值 y 横梁承受的水竖向自重荷载产生的剪应力 Awy 横梁竖直方向上腹板截面面积 mm2 fsv Q235B 钢抗剪强度设计值 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133 2001 第 5 6 4 条规定 2 水平方向产生的剪应力 0 272 KN 水平 PVh h wh h A V 5 1 1 12 N mm2 125 N mm2 v s f 3 水平方向产生的剪应力 0 34 KN 竖向 PVy Y wy y A V 5 1 1 394 N mm2 125 N mm2 v s f 横梁抗剪强度满足设计要求 横梁抗剪强度满足设计要求 七 横梁挠度校核七 横梁挠度校核 经过以上计算得知 横梁的各项性能满足设计要求 经过以上计算得知 横梁的各项性能满足设计要求 第三章 石材幕墙横立柱计算第三章