干挂石材幕墙工程设计计算书

目录一、计算引用的规范、标准及资料11幕墙设计规范12建筑设计规范13石材规范14钢材规范15胶类及密封材料规范26建筑结构静力计算手册第二版27土建图纸2二、基本参数21幕墙所在地区22地面粗糙度分类等级23抗震烈度2三、幕墙承受荷载计算21风荷载标准值计算22垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值33作用效应组合3四、幕墙立柱计算41立柱型材选材计算42确定材料的截面参数53选用立柱型材的截面特性64立柱的抗弯强度计算75立柱的挠度计算76立柱的抗剪计算8五、幕墙横梁计算81横梁型材选材计算92确定材料的截面参数103选用横梁型材的截面特性114幕墙横梁的抗弯强度计算125横梁的挠度计算126横梁的抗剪计算梯形荷载作用下12六、短槽式托板连接石材的选用与校核141石材板块荷载计算142石材的抗弯设计143短槽托板在石材中产生的剪应力校核154短槽托板剪应力校核15七、连接件计算161横梁与立柱间焊接强度计算162立柱与主结构连接17八、幕墙埋件计算后补锚栓191荷载标准值计算192拉拔实验拉拔力计算20九、幕墙焊缝计算201受力分析202焊缝特性参数计算203焊缝校核计算21石材幕墙设计计算书一、计算引用的规范、标准及资料1幕墙设计规范建筑幕墙JG30351996玻璃幕墙工程技术规范JGJ1022003金属与石材幕墙工程技术规范JGJ1332001建筑幕墙物理性能分级GB/T1522594建筑幕墙空气渗透性能测试方法GB/T1522694建筑幕墙风压变形性能测试方法GB/T1522794建筑幕墙雨水渗透性能测试方法GB/T1522894建筑幕墙平面内变形性能检测方法GB/T182502000建筑幕墙抗震性能振动台试验方法GB/T1857520012建筑设计规范建筑结构荷载规范GB500092001钢结构设计规范GB500172003冷弯薄壁型钢结构设计规范GB500182002高层民用钢结构技术规程JGJ9998建筑设计防火规范GBJ16872001版高层民用建筑设计防火规范GB500452001建筑物防雷设计规范GB500572000建筑抗震设计规范GB500112001建筑钢结构焊接技术规程JGJ812002钢结构防火涂料GB149072002碳钢焊条GB/T51171995低合金钢焊条GB/T511819953石材规范天然花岗石荒料JC/T2042001天然大理石荒料JC/T2022001天然板石GB/T186002001天然花岗石建筑板材GB/T186012001天然大理石建筑板材JC/T792001干挂石材幕墙用环氧胶粘剂JC/T8872001天然饰面石材术语GB/T1389092建筑材料放射性核素限量GB656620014钢材规范冷拔异形钢管GB/T30942000碳素结构钢GB/T7001988优质碳素结构钢GB/T6991999合金结构钢GB/T30771999高耐候结构钢GB/T41712000焊接结构用耐候钢GB/T41722000低合金高强度结构钢GB/T15911994碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T9121989碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T32741988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/T1391219925胶类及密封材料规范混凝土接缝用密封胶JC/T8812001硅酮建筑密封胶GB/146832003建筑用硅酮结构密封胶GB167762003聚硫建筑密封胶JC4831992石材幕墙接缝用密封胶JC/T8832001建筑表面用有机硅防水剂JC/T9022002聚氨酯建筑密封胶JC/T48220036建筑结构静力计算手册第二版7土建图纸二、基本参数1幕墙所在地区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GB500092001A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类地区考虑。3抗震烈度按照国家规范建筑抗震设计规范GB500112001、中国地震动参数区划图GB183062000规定，广州地区地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度为01G，水平地震影响系数最大值为MAX008。三、幕墙承受荷载计算1风荷载标准值计算幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范GB500092001计算WKGZZSW07112GB500092001上式中WK作用在幕墙上的风荷载标准值MPA；Z计算点标高915M；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GZK12F其中K为地面粗糙度调整系数，F为脉动系数A类场地GZ09212F其中F0387Z/10012B类场地GZ08912F其中F05Z/10016C类场地GZ08512F其中F0734Z/10022D类场地GZ08012F其中F12248Z/1003对于C类地区，915M高度处瞬时风压的阵风系数GZ085120734Z/1002221224Z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Z1379Z/10024当Z300M时，取Z300M，当Z350M时，取Z350M，当Z400M时，取Z400M，当Z450M时，取Z450M，当ZGB500092001附表D4全国基本风压分布图中数值采用，按重现期50年，广州地区取00005MPA；WKGZZSW0212240736312000050000938MPA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；QWKWKH00016380638N/MMQW风荷载线分布最大荷载集度设计值N/MM；QW14QWK1406380893N/MM2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50；MAX水平地震影响系数最大值，取008；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；QEAKEMAXGK/A534JGJ102200350008000100004MPAQEK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；QEKQEAKH000046380255N/MMQE横梁受水平地震作用线荷载集度设计值N/MM；QE13QEK1302550332N/MM3幕墙横梁受荷载集度组合用于强度计算时，采用SW05SE组合设计值541JGJ1022003QQW05QE08930503321059N/MM用于挠度计算时，采用SW标准值541JGJ1022003QKQWK0638N/MM4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SW05SE组合541JGJ1022003MWQWB23H/B2/24MEQEB23H/B2/24MYMW05MEQB23H/B2/241059115023638/11502/24157105121NMM5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；H横梁计算间距MM；GK0001H00016380638N/MMG横梁自重线荷载设计值N/MM；G12GK1206380766N/MMMX横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值NMM；B横梁跨度MM；MXGB2/8076611502/8126629375NMM2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；塑性发展系数取105；FS型材抗弯强度设计值MPA，对Q235取215；按下面公式计算WNXMX/FS126629375/105/215560927MM3WNYMY/FS157105121/105/215695925MM32横梁惯性矩预选DF,LIM按规范要求，横梁的挠度限值MM；B/2501150/25046MM取DF,LIM46MMQK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206000MPA；IYMIN绕Y轴最小惯性矩MM4；B横梁跨度MM；DF,LIMQKB425/85H/2B22H/2B4/240EIYMIN受风荷载与地震作用的挠度计算IYMINQKB425/85H/2B22H/2B4/240EDF,LIM06381150425/85638/2/115022638/2/11504/240/206000/4613503359MM4GK横梁自重线荷载标准值N/MM；IXMIN绕X轴最小惯性矩MM4；DF,LIM5GKB4/384EIXMIN自重作用下产生的挠度计算IXMIN5GKB4/384EDF,LIM5063811504/384/206000/4615332952MM43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L40X4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E206000MPA绕X轴惯性矩IX42670MM4绕Y轴惯性矩IY42670MM4绕X轴净截面抵抗矩WNX13839MM3绕X轴净截面抵抗矩WNX21488MM3绕Y轴净截面抵抗矩WNY11488MM3绕Y轴净截面抵抗矩WNY23839MM3型材净截面面积AN2997MM2型材线密度G0023526N/MM横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚T4MM横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度TX4MM横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度TY4MM型材受力面对中性轴的面积矩绕X轴SX1550MM3型材受力面对中性轴的面积矩绕Y轴SY1550MM3塑性发展系数1054幕墙横梁的抗弯强度计算按横梁强度计算公式,应满足MX/WNXMY/WNYFS624JGJ1022003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；塑性发展系数，取105；FS型材的抗弯强度设计值，取215MPA。采用SGSW05SE组合,则MX/WNXMY/WNY126629375/105/1488157105121/105/1488181602MPA215MPA横梁抗弯强度满足要求。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IX42670MM4IY42670MM4预选值为IXMIN15332952MM4IYMIN13503359MM4横梁挠度的实际计算值如下DF1QKB425/85H/2B22H/2B4/240EIY06381150425/85638/2/115022638/2/11504/240/206000/426701456MMDF25GKB4/384EIX5063811504/384/206000/426701653MM而DF,LIM46MM所以，横梁挠度满足规范要求。6横梁的抗剪计算梯形荷载作用下校核依据MAXS125MPA型材的抗剪强度设计值1VWK风荷载作用下剪力标准值N；VWKQWKB1H/2B/2063811501638/2/1150/2265089N2VW风荷载作用下剪力设计值N；VW14VWK14265089371125N3VEK地震作用下剪力标准值N；VEKQEKB1H/2B/2025511501638/2/1150/2105952N4VE地震作用下剪力设计值N；VE13VEK13105952137738N5VX水平总剪力N；采用VW05VE组合VXVW05VE37112505137738439994N6VY垂直总剪力NVY120001BH/21200011150638/244022N7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；XVXSY/IYTY625JGJ10220034399941550/42670/43996MPA3996MPA125MPAY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；YVYSX/IXTX625JGJ1022003440221550/42670/43998MPA3998MPA125MPA横梁抗剪强度能满足六、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915M；2板块净尺寸AB1150MM638MM；3石材配置托板式30MM，对边连接；模型简图为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50；MAX水平地震影响系数最大值，取008；GK石材板块的重力荷载标准值N；A幕墙平面面积MM2；QEAKEMAXGK/A534JGJ1022003500800009000036MPA2石材板块荷载集度设计值组合采用SW05SE设计值组合541JGJ1022003Q14WK0513QEAK14000105130000360001634MPA2石材的抗弯设计1计算边长的确定A短槽连接边边长1150MM；B无槽边边长638MM；A1短槽中心到面板边侧距离180MM；A0计算短边边长MM；B0计算长边边长MM；因为A2A1790B638，所以A0638MMB0790MM2石材强度校核校核依据FSC372MPA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0808，查表得01439；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30MM；应力设计值为6MQB02/T2554JGJ133200160143900016347902/3020978MPA0978MPA372MPA强度能满足要求。3短槽托板在石材中产生的剪应力校核校核依据1SC186MPA1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555JGJ1332001，取125；N一个连接边上的短槽数量2；T石材厚度30MM；C短槽槽口宽度6MM；S单个槽底总长度80MM；1QAB/NTCS5571JGJ133200100016341150638125/230680039MPA039MPA186MPA石材抗剪强度能满足。4短槽托板剪应力校核校核依据2P175MPA2短槽托板的剪应力设计值MPA；P短槽托板的抗剪强度设计值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555JGJ1332001，取125；N一个连接边上的短槽数量2；AP短槽托板截面面积300MM；2QAB/2NAP5551JGJ133200100016341150638125/223001249MPA1249MPA175MPA短槽托板抗剪强度能满足。七、连接件计算基本参数1计算点标高915M；2立柱计算间距指立柱左右分格平均宽度B11150MM；3横梁计算分格尺寸宽高BH1150MM638MM；4幕墙立柱跨度L4200MM，短跨L1300MM，长跨L23900MM；5板块配置石材；6龙骨材质立柱为Q235；横梁为Q235；7立柱与主体连接钢角码壁厚6MM；8立柱与主体连接螺栓公称直径12MM；9立柱与主体连接形式双跨；10立柱与横梁连接方式焊接；因为BH，所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算1横梁与立柱间焊接强度计算1风荷载作用下横梁剪力设计值按梯形分布VW14WKHB1H/2B/214000163811501638/2/1150/2371125N2地震作用下横梁剪力标准值按梯形分布VEKEMAXGK/AHB1H/2B/250008000163811501638/2/1150/2106036N3地震作用下横梁剪力设计值VE13VEK13106036137847N4连接部位水平总剪力N1采用SW05SE组合N1VW05VE37112505137847440048N5自重荷载计算GK横梁自重线荷载标准值N/MM；H受荷单元平均分格高MM；GK0001H00016380638N/MMG横梁自重线荷载设计值N/MM；G12GK1206380766N/MMN2自重荷载NB横梁宽度MM；N2GB/207661150/244045N6连接处组合荷载V采用SGSW05SEVN12N221/2440048244045205622606N7连接焊缝的强度计算V连接处的组合总剪力N；LW角焊缝的总有效长度MM；HF角焊缝的高度MM；FFW角焊缝的强度设计值MPA；F焊缝最大应力值MPA；FV/07/LW/HF622606/07/100/61482MPA1482MPA160MPA焊缝强度可以满足要求2立柱与主结构连接1连接处水平剪切总力计算对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平剪切总力。QW风荷载线分布集度设计值N/MM；QW14WKB11400011150161N/MMQE地震作用线分布集度设计值N/MM；QE13EMAXG/AB113500080001111500658N/MM采用SW05SE组合QQW05QE1610506581939N/MMN1连接处水平剪切总力N；R1中支座反力N；N1R1QLL123L1L2L22/8L1L21939420030023300390039002/8/300/390016365906N2连接处重力总力NGK连接处自重总值标准值NB1立柱计算间距MM；L立柱跨度MM；NGK00011B1L00011115042005313NNG连接处自重总值设计值NNG12NGK12531363756N3连接处总剪力N连接处总剪力NNN12NG2051636590626375620517563916N4螺栓承载力计算NV3B螺栓受剪承载能力设计值N；NV3剪切面数取2；D螺栓杆直径12MM；FV3B螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（C50）取175MPA；NV3BNV3D2FV3B/47211GB5001720032314122175/439564NNNUM3螺栓个数NNUM3N/NV3B17563916/395640444个实际取2个5立柱型材壁抗承压能力计算NC4立柱型材壁抗承压能力N；NNUM3连接处螺栓个数；D螺栓公称直径12MM；T2连接部位立柱壁厚5MM；FC4型材的承压强度设计值，对Q235取305MPA；NC42NNUM3DT2FC47213GB5001720032212530573200N73200N17563916N强度可以满足要求6钢角码型材壁抗承压能力计算NC5钢角码型材壁抗承压能力NNNUM3连接处螺栓个数；D连接螺栓公称直径12MM；T4幕墙钢角码壁厚6MM；FC5钢角码的抗压强度设计值，对Q235取305MPA；NC52NNUM3DT4FC57213GB5001720032212630587840N87840N17563916N强度可以满足要求八、幕墙埋件计算后补锚栓基本参数1计算点标高915M；3幕墙立柱跨度L4200MM，短跨L1300MM，长跨L23900MM；3立柱计算间距指立柱左右分格平均宽度B1150MM；4立柱力学模型双跨梁；5埋件位置侧埋；6板块配置石材；7混凝土强度等级C25；1荷载标准值计算1垂直于幕墙平面的分布水平地震作用QEKEMAXGK/A5000800011000044MPA2连接处水平总力计算对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平总力。QW风荷载线荷载设计值N/MM；QW14WKB1400011150161N/MMQE地震作用线荷载设计值N/MM；QE13QEKB1300004411500658N/MM采用SW05SE组合541JGJ1332001QQW05QE1610506581939N/MMN连接处水平总力N；R1中支座反力N；NR1QLL123L1L2L22/8L1L21939420030023300390039002/8/300/390016365906N3立柱单元自重荷载标准值GK00011BL0001111504200531