天津中远广场外檐工程结构计算书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除天津中远广场外檐工程结构计算书编制： 审核： 审定： 目录目录1第一章 框架式玻璃幕墙结构计算3一、计算说明3二、荷载计算31、玻璃幕墙的自重荷载计算32、玻璃幕墙承受的水平风荷载计算33、玻璃幕墙承受的水平地震荷载计算44、荷载组合4三、玻璃面板计算51、计算说明52、外片玻璃面板强度校核53、玻璃面板挠度校核7四、立柱计算81、计算说明82、力学模型83、荷载计算94、立柱抗弯强度校核95、立柱抗剪强度校核96、立柱挠度校核10五、幕墙埋件计算101、荷载计算102、抗拉承载力计算103、抗剪承载力计算11第二章 石材幕墙结构计算12一、荷载计算121、自重荷载标准值计算122、风荷载计算123、石材承受的水平地震荷载计算125、荷载组合12三、石材面板计算131、计算说明132、石材面板强度校核13四、立柱计算161、计算说明162、加载193、立柱强度校核214、立柱挠度校核245、支座反力25五、立柱与主体结构的连接261、计算说明262、M12螺栓验算263、转接件校核264、焊缝计算27六、后置埋件校核281、荷载计算282、抗拉承载力计算283、抗剪承载力计算29第一章 框架式玻璃幕墙结构计算一、计算说明本章计算的是框架式玻璃幕墙系统，面板采用6+12A+6钢化中空LOW-E玻璃，计算标高为17.35m,计算分格取最大的位置左右分格为920/920mm,立柱的计算跨度为4150mm。幕墙系统详见大样图。二、荷载计算1、玻璃幕墙的自重荷载计算(1) 幕墙自重荷载标准值计算GAK：面板自重面荷载标准值面板采用6+12A+6夹胶中空玻璃GAK=（6+6）10-325.6=0.307 KN/m2GGK：考虑龙骨和各种零部件等后的幕墙重力荷载标准值GGK=0.5 kN/m2(2) 幕墙自重荷载设计值计算rG：永久荷载分项系数，取rG=1.2按玻璃幕墙幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条GG：考虑龙骨和各种零部件等后的玻璃幕墙重力荷载设计值GG=rGGGK=1.20.5=0.6 kN/m22、玻璃幕墙承受的水平风荷载计算计算标高17.35m，天津地区基本风压W0=0.50 kN/m2，地面粗糙度为C类。(1) 水平风荷载标准值计算gz：阵风系数，取gz=2.018按建筑结构荷载规范GB50009-2012表8.6.1 S：风荷载体型系数，取S=1.2 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.3条 Z：风压高度变化系数， 取Z=0.693按建筑结构荷载规范GB50009-2012表8.2.1 W0：作用在幕墙上的风荷载基本值 0.50 kN/m2按建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5（按50年一遇）WK：作用在幕墙上的风荷载标准值 WK=gzSZW0=2.0181.20.6930.50 =0.839 KN/m2|WK|=0.839 kN/m21.0 kN/m2按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.2条取WK=1.0 kN/m2(2) 水平风荷载设计值计算rW：风荷载分项系数，取rW=1.4按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条W：作用在幕墙上的风荷载设计值 W=rWWK=1.41.0=1.4 kN/m23、玻璃幕墙承受的水平地震荷载计算(1) 玻璃幕墙承受的水平地震荷载标准值计算max：水平地震影响系数最大值，取max=0.12按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条，7度(0.15g)抗震设计时max可取0.12。E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条qEK：作用在幕墙上的地震荷载标准值计算qEK=maxEGGK =0.125.00.5=0.3 kN/m2 (2) 玻璃幕墙承受的水平地震荷载设计值计算rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE：作用在幕墙上的地震荷载设计值 qE=rEqEK=1.30.3=0.39 kN/m24、荷载组合(1) 风荷载和水平地震作用组合标准值计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0E：地震作用的组合值系数，取E=0.5qK=WWK+EqEK=1.01.0+0.50.3=1.15 kN/m2(2) 风荷载和水平地震作用组合设计值计算q=WW+EqE=1.01.4+0.50.39=1.595 kN/m2三、玻璃面板计算1、计算说明玻璃面板选用6+12A+6钢化中空LOW-E玻璃。框架玻璃幕墙的分格尺寸为，a=920mm，b=2200mm。该玻璃幕墙的玻璃属于框支承体系，面板四边固定，可将其简化为四边简支的面板计算模型。2、外片玻璃面板强度校核校核依据：fg按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.2条(1)、计算说明根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.4条和第6.1.5条的规定，夹胶中空玻璃的内外片玻璃承受的荷载分别为、。因为每片玻璃厚度一样，且外片玻璃承受的荷载最大，所以，只需计算外片玻璃的强度和挠度。(2)、外片玻璃承受的水平风荷载t1、t2、t3：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=t2=6 mmWK1：外片玻璃承受的水平风荷载标准值=0.55 KN/m2W1：外片玻璃承受的水平风荷载设计值=0.77 KN/m2(3)、外片玻璃承受的水平地震荷载t1、t2、t3：中空玻璃内外片玻璃的厚度，取t1=6 mmGAK：玻璃面板自重面荷载标准值GAK=610-325.6=0.154 KN/m2max：水平地震影响系数最大值，取max=0.12按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条E：动力放大系数，取E=5.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.3.4条qEK：作用在夹胶玻璃上的地震荷载标准值qEK=maxEGGK=0.125.00.154=0.093 KN/m2qEK1：作用在外片玻璃上的地震荷载标准值rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.2条qE1：作用在外片玻璃上的地震荷载设计值 qE1=rEqEK1=1.30.093 =0.1209 KN/m2(4)、外片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算W：风荷载的组合值系数，取W=1.0按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条E：地震作用的组合值系数，取E=0.5按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.3条qK1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值qK1=WWK1+EqEK1=1.00.55+0.50.093=0.597 KN/m2q1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q1=WW1+EqE1=1.00.77+0.50.1209=0.830 KN/m2(5)、外片玻璃的强度折减系数：参数t：外片玻璃厚度，取t=6 mm=4.576：折减系数，取=1.0查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-2得(6)、外片玻璃强度校核m：弯矩系数，取m=0.1094由=0.418，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-1得：外片玻璃产生的最大应力=12.81 N/mm2fg=84 N/mm2玻璃面板强度符合规范要求。3、玻璃面板挠度校核校核依据：df=df,lim=按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.4条(1)、计算说明根据玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第5.4.4条的规定，玻璃幕墙的玻璃面板的挠度，可不考虑组合效应，所以我们只需验算玻璃面板在风荷载作用下的挠度即可。(2)、玻璃刚度计算t：夹胶中空玻璃的两片玻璃的等效厚度按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.1.5条t=0.95=0.95=7.18 mmD：玻璃刚度D=2.31106 Nmm(3)、玻璃的挠度折减系数：参数t：玻璃厚度，取t=7.18 mm=3.74：折减系数，取=1.0查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-2得(4)、玻璃挠度校核：挠度系数，取=0.01114由=0.418，查玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003表6.1.2-3得df：玻璃产生的最大挠度df=3.45 mmdf=3.45mmdf,lim=15.33 mm玻璃面板挠度符合规范要求。四、立柱计算1、计算说明幕墙立柱选用SMG02-120B，根据建筑结构特点，每根幕墙立柱简支在主体结构上，并处于受拉状态。立柱高度H=4150 mm,幕墙横向计算分格宽度B=920 mm。2、力学模型幕墙的荷载由横梁和立柱承担。玻璃面板将受到的水平方向的荷载，按45度角分别传递到横梁和立柱上。横梁又将承受的荷载传递给立柱，最后由立柱将所有荷载通过预埋件传递到主体结构上，立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：3、荷载计算(1) 立柱承受的竖直方向面荷载 标准值 GGK=0.5 KN/m2设计值 GG=0.6 KN/m2(2) 立柱承受的水平方向面荷载标准值 qK=1.0 KN/m2设计值 q=1.4 KN/m2(3) 立柱承受的轴力值设计值N=GGHB=0.64.150.92=2.291 KN(4) 立柱承受的水平线荷载标准值 qK线=qKB=1.00.92=0.92 KN/m设计值 q线=qB=1.40.92=1.288 KN/m(5) 立柱所受的弯矩M=q线H2/8=1.2884.1528=2.773 KNm(6) 立柱承受的剪力V=q线H=1.2884.15=5.345 KN4、立柱抗弯强度校核立柱校核依据：fa=215 N/mm2=2.2911000/1094.57+2.7731000000/1.00/52646 =54.77 N/mm2fa=90N/mm2强度符合规范要求。5、立柱抗剪强度校核校核依据：a按玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003第6.2.5条t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)X：立柱承受的水平荷载产生的剪应力X= =9.45 N/mm2a=55N/mm2立柱抗剪强度符合规范要求。6、立柱挠度校核(1) 由水平风荷载下引起的挠度风荷载标准值WK=1.0 KN/m2水平方向线荷载标准值WK线=WKB=1.00.92=0.92 KN/m(2) 水平方向的挠度计算df，X：水平方向的挠度df，X=11.31 mmdf，X=17.61 mmdf,lim=min(L/180,30)=23.06 mm立柱刚度符合规范要求。根据以上计算，立柱的各个构件均符合规范要求，满足设计要求。五、幕墙埋件计算工程选用的是后置埋件，埋件固定在主体结构上，承受立柱传递来的荷载。埋件布置图如下，采用200x120x8埋板，锚筋采用2颗M12化学锚筋。1、荷载计算V=5.345KN(剪力)N=2.291KN（拉力）考虑25mm前后偏差，弯矩为：M=5345（225+25）=1336250 Nmm2、抗拉承载力计算 在轴心拉力和弯矩共同作用下，进行弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算：1：当N/n-My1/yi20时：Nsdh=N/n+My1/yi22：当N/n-My1/yi20时：Nsdh=(NL+M)y1/yi/2在上面公式中：M：弯矩设计值；Nsdh：群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值；y1，yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；y1/，yi/：锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；L：轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；在本例中：N/n-My1/yi2 =2291/2-133625045/（2452） =-137007.996 KN埋件满足要求。3、抗剪承载力计算承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vsdh=V/2=2672.5 N根据厂家资料M12的化学螺栓的抗剪承载力为V=20 KN2.670KN埋件满足要求。第二章 石材幕墙结构计算一、荷载计算1、自重荷载标准值计算石材自重荷载标准值计算GAK：25 mm厚的石材GAK=0.70KN/m2GGK：考虑龙骨和各种零部件等后的石材幕墙重力荷载标准值GGK=1.0KN/m22、风荷载计算计算标高取17.35m 天津地区 C类水平风荷载标准值计算gz：阵风系数，取gz=2.018S：风荷载体型系数，取S=1.2Z：风压高度变化系数，取Z=0.693W0：作用在幕墙上的风荷载基本值 0.50 KN/m2WK：作用在幕墙上的风荷载标准值 WK=gzSZW0=2.0181.20.6930.50 =0.839 KN/m2|WK|=0.839 KN/m21.0 KN/m2取WK=1.0 KN/m23、石材承受的水平地震荷载计算 天津地区 7度（0.15g）max：水平地震影响系数最大值，取max=0.12E：动力放大系数，取E=5.0qEK：作用在幕墙上的地震荷载标准值计算qEK=maxEGGK=0.125.01.0=0.6 KN/m25、荷载组合S1: 1.2 GK+1.4 WK+ +0.65 qEK+S2: 1.2 GK+1.4 WK- +0.65 qEK-三、石材面板计算1、计算说明石材面板选用25mm厚的花岗岩石材。石材幕墙的分格尺寸为具体尺寸见CAD图，石材分格高度b=900mm。因石材面板采用2个钢挂件对支撑，所以石材面板的计算采用短槽支撑的石材面板计算模型。采用sap2000进行计算。2、石材面板强度校核（一）花岗石板的强度设计值fg1=f gm/2.15=8/2.15=3.721fg2=f gm/4.30=8/4.30=1.860fg1：花岗石板抗弯强度设计值（Mpa）fg2：花岗石板抗剪强度设计值（Mpa）fgm：花岗石板弯曲强度平均值（Mpa）金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第3.2.2条规定花岗石板材的弯曲强度应经决定检测机构检测确定，弯曲强度不应小于8.0 Mpa。所以本工程按不小于8.0 Mpa取值。（二）石材面板弯曲强度校核校核依据：fg1=3.721 N/mm2q=1.4 x1.0 +0.65 x0.6=1.79 KN/m21.752 N/mm2fg1=3.721 N/mm2石材面板强度符合规范要求。3、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。 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=1.725 kN/m2c:槽口宽度 c=7 mms: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。本工程采用矩形槽，槽长80mm，槽深7mm，槽总长s为94mm。n:一个连接边上钢挂件对数量，n=1。: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 =0.437 N/mm2fg2=1.860 N/mm2石材槽口抗剪强度符合规范要求。四、立柱计算1、计算说明立柱采用8#槽钢龙骨，材质为Q235B,采用sap2000有限元软件进行计算(龙骨的自重由软件直接加载)，具体的尺寸详见CAD图。计算模型释放模型上下层间断开为铰接材质2、加载荷载自重GK=1.0x（0.55+0.25+0.1+0.1+0.1+0.47+0.1+0.5）=1.72 N/mm风荷载标准值WKWK=1.0x1.740/2=0.87 N/mm地震荷载标准值qkqK=0.6x1.740/2=0.522 N/mm3、立柱强度校核TABLE: Steel Design 1 - Summary Data - Chinese 2002FrameDesignSectRatioComboTextTextUnitlessText1GB-C80.389292S12GB-C80.139485S13GB-C80.139485S14GB-C80.139485S114GB-C80.449258S115GB-C80.449259S116GB-C80.172105S117GB-C80.263337S118GB-C80.372709S119GB-C80.379543S120GB-C80.448613S121GB-C80.448741S123GB-C80.15844S124GB-C80.16047S125GB-C80.139485S126GB-C80.185945S127GB-C80.184989S128GB-C80.139485S129GB-C80.184074S130GB-C80.183624S131GB-C80.139485S132GB-C80.139485S133GB-C80.139485S134GB-C80.139485S135GB-C80.139485S136GB-C80.139485S137GB-C80.183625S138GB-C80.184072S139GB-C80.139485S140GB-C80.184814S141GB-C80.185724S142GB-C80.139485S143GB-C80.139485S144GB-C80.139485S156GB-C80.139485S158GB-C80.139485S1则钢架的应力比最大的为0.4490.95，则钢架的强度能满足要求。4、立柱挠度校核u=3.735mmH/250=2470/250=9.88mm挠度满足要求。5、支座反力节点编号S1组合TABLE: Joint ReactionsJointOutputCaseF1F2F3M1M2M3TextTextNNNN-mmN-mmN-mm2S104050.14668.02-201986.38-77.91453310.674S106363.64540.38-147217.18-24.5560939.716S107589.34629.35-179683.4-0.23331.238S107652.24629.04-180397.3-0.002029-5.819S103537.1110432.8400010S103537.1210432.8300015S102353.754964.9100016S102353.754964.91000155S103915.910433.04000156S103915.8910432.33000161S103674.648931.98000162S103568.6310281.21000最不利的支座反力 水平方向F1=3537N 竖直方向F2=10433N 五、立柱与主体结构的连接1、计算说明立柱与预埋件用8#槽钢连接。立柱与立柱间通过2个M10奥氏体不锈钢（A2-70）螺栓与转接件连接。此时我们需要对连接部位的螺栓的承载能力、转接件的局部承压能力及焊缝强度进行验算。连接形式见下图。2、M12螺栓验算M10螺栓承受的剪力F1：M10螺栓承受