幕墙锚栓计算

1、甘井子区华东路130号及周边宗地改造项目32#楼幕墙化学锚栓设计计算书计算:校核:审核:大连华威高级建筑师事务所有限公司二一五年四月九日设计计算书一、 计算依据及说明1. 工程概况说明工程名称:工程名称工程所在城市:大连市工程所属建筑物地区类别:C类工程所在地区抗震设防烈度:七度工程基本风压:0.65kN/m2工程强度校核处标高:10m 2. 设计依据序号标准名称标准号1建筑设计防火规范GB 50016-20142混凝土结构后锚固技术规程JGJ 145-20133混凝土结构加固设计规范(附条文说明)GB50367-20134建筑结构荷载规范GB 50009-20125建筑陶瓷薄板应用技术规程J

2、GJ/T 172-20126铝合金建筑型材隔热型材GB/T 5237.6-20127建筑工程用索JG T 330-20118干挂空心陶瓷板GB/T 27972-20119紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB 3098.1-201010混凝土结构设计规范GB 50010-201011吊挂式玻幕墙支承装置JG 139-201012点支式玻幕墙支承装置JG 138-201013铝合金门窗工程技术规范JGJ 214-201014建筑抗震设计规范GB 50011-201015建筑制图标准GB/T 50104-201016建筑抗震加固技术规程JGJ/T116-200917建筑玻璃应用技术规程JGJ 113-

3、200918公共建筑节能改造技术规范JGJ176-200919建筑用安全玻璃防火玻璃GB 15763.1-200920陶瓷板GB/T23266-200921天然花岗石建筑板材GB/T 18601-200922铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求YS/T 437-200923平板玻璃GB11614-200924石材幕墙接缝用密封胶GB/T 23261-200925夹层玻璃GB15763.3-200926浮法玻璃GB11614.2-200927搪瓷用冷轧低碳钢板及钢带GB/T13790-200828耐候结构钢GB/T4171-200829铝合金建筑型材粉末喷涂型材GB/T 5237.4-2008

4、30铝合金建筑型材电泳涂漆型材GB/T 5237.3-200831铝合金建筑型材阳极氧化、着色型材GB/T 5237.2-200832铝合金建筑型材基材GB/T 5237.1-200833中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算和测定GB/T 22476-200834塑料门窗工程技术规程JGJ 103-200835建筑玻璃采光顶JG/T 231-200836建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程JGJ/T 151-200837铝合金建筑型材氟碳漆喷涂型材GB/T 5237.5-200838半钢化玻璃GB/T17841-200839中国地震烈度表GB/T17742-200840建筑外门窗保温性能分级及检测方法G

5、B/T8484-200841热轧型钢GB/T706-200842冷弯型钢GB/T6725-200843普通装饰用铝塑复板GB/T22412-200844小单元建筑幕墙JG/T 217-200845建筑物防雷检测技术规范GB/T21434-200846铝合金门窗GB/T 8478-200847民用建筑能耗数据采集标准JG/T 154-200748不锈钢棒GB/T 1220-200749百页窗用铝合金带材YS/T621-200750建筑幕墙用瓷板JG/T217-200751建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法JGJ/T 211-200752中空玻璃用复合密封胶条JC/T 1022-20075

6、3铝合金结构设计规范GB 50429-200754不锈钢和耐热钢牌号及化学成份GB/T20878-200755建筑用不锈钢绞线JG/T 200-200756建筑幕墙GB/T 21086-200757绿色建筑评价标准GB/T50378-200658铝及铝合金轧制板材GB/T 3880-200659干挂饰面石材及其金属挂件JC83018302-200560建筑结构用冷弯矩形钢管JG/T 178-200561钢化玻璃GB15763.2-200562建筑隔声评价标准GB/T50121-200563建筑用隔热铝合金型材穿条式JG/T 175-200564建筑用硬质塑料隔热条JG/T 174-200565

7、公共建筑节能设计标准GB 50189-200566混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓JG 160-200467钢结构设计规范GB 50017-200368玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-200369中空玻璃GB/T11944-200270建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-200171全玻璃幕墙工程技术规程DBJ/CT 014-200172建筑幕墙抗震性能振动台试验方法GB/T 18575-200173点支式玻璃幕墙工程技术规程CECS 127-200174混凝土接缝用密封胶JC/T 881-200175幕墙玻璃接缝用密封胶JC/T 882-200176中空玻璃用弹性密封胶JC/T 4

8、86-200177玻璃幕墙工程质量检验标准JGJ/T 139-200178建筑幕墙平面内变形性能检测方法GB/T 18250-200079紧固件机械性能螺母粗牙螺纹GB 3098.2-200080紧固件机械性能螺母细牙螺纹GB 3098.4-200081紧固件机械性能自攻螺钉GB 3098.5-200082紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱GB 3098.6-200083紧固件机械性能不锈钢螺母GB 3098.15-200084建筑用铝型材、铝板氟碳涂层JG/T133-200085螺纹紧固件应力截面积和承载面积GB/T 16823.1-19973. 基本计算公式(1).场地类别划分:根据地面

9、粗糙度,场地可划分为以下类别: A类近海面,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; 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; 工程名称按C类地区计算风压(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GB50009-2012 8.1.1-2 采用风荷载计算公式: =其中: -作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)-瞬时风压的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012 条文说明8.6.1取定根据不同场地类型,按以下公式计算:=1+2g()(-)其中g为峰值因子取为2.5，I10为10米高名义湍

10、流度,为地面粗糙度指数 A类场地: =0.12 ,=0.12 B类场地: =0.14 ,=0.15 C类场地: =0.23 ,=0.22 D类场地: =0.39 ,=0.30-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012取定,根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: =1.284()0.24 B类场地: =1.000()0.30 C类场地: =0.544()0.44 D类场地: =0.262()0.60本工程属于C类地区-风荷载体型系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012取定-基本风压,按全国基本风压图,大连市地区取为0.65kN/m2(3).地震作用计算:=其中

11、: -水平地震作用标准值-动力放大系数,按 5.0 取定-水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 6度(0.05g): =0.04 7度(0.1g): =0.08 7度(0.15g): =0.12 8度(0.2g): =0.16 8度(0.3g): =0.24 9度(0.4g): =0.32大连市地区设防烈度为七度,根据本地区的情况,故取=0.08-幕墙构件的自重(N/m2)(4).荷载组合:结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用：+各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震水

12、平荷载标准值: =+0.5，维护结构荷载标准值不考虑地震组合水平荷载设计值: q=1.4+0.51.3荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足： a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对有永久荷载效应控制的组合，取1.35 b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4二、 荷载计算1. 风荷载标准值计算: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) z : 计算高度10m: 10m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2012 条文说明8.2.

13、1)=0.544()0.44=0.544 由于0.5442.05,取=2.05 (GB50009-2012 条文说明8.1.1) :局部正风压体型系数:局部负风压体型系数,通过计算确定:建筑物表面正压区体型系数，按照(GB50009-2012 8.3.3)取1:建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-2012 8.3.3-2)取-1对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，按照(GB50009-2012 8.3.5)取-0.2或0.2:立柱构件从属面积取2.6475m2:横梁构件从属面积取0.6885m2:维护构件面板的局部体型系数=+0.2 =1.2=-0.2 =-1.2 维护构件从属面积大

14、于或等于25m2的体型系数计算=0.8+0.2 (GB50009-2012 8.3.4) =1=0.8-0.2 (GB50009-2012 8.3.4) =-1对于直接承受荷载的面板而言，不需折减有=1.2=-1.2同样，取立柱面积对数线性插值计算得到=+(0.8-)+0.2 =1+(0.8-1)+0.2 =1.13959=+(0.8-)-0.2 =-1+(-0.8)-(-1)-0.2 =-1.13959按照以上计算得到对于面板有:=1.2=-1.2对于立柱有:=1.13959=-1.13959对于横梁有:=1.2=-1.2面板正风压风荷载标准值计算如下= (GB50009-2012 8.1.

15、1-2) =2.051.20.650.65 =1.03935 kN/m2-3kN/m2,取=-3kN/m2同样，立柱正风压风荷载标准值计算如下= (GB50009-2012 8.1.1-2) =2.051.139590.650.65 =0. kN/m2-3kN/m2,取=-3kN/m2同样，横梁正风压风荷载标准值计算如下= (GB50009-2012 8.1.1-2) =1.03935 kN/m2-3kN/m2,取=-3kN/m22. 风荷载设计值计算 W: 风荷载设计值: kN/m2w : 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003 5.4.2条规定采用

16、面板风荷载作用计算 Wp=wWkp=1.43=4.2kN/m2 Wn=wWkn=1.4(-3)=-4.2kN/m2立柱风荷载作用计算 Wvp=wWkvp=1.43=4.2kN/m2 Wvn=wWkvn=1.4(-3)=-4.2kN/m2横梁风荷载作用计算 Whp=wWkhp=1.43=4.2kN/m2 Whn=wWkhn=1.4(-3)=-4.2kN/m23. 水平地震作用计算 GAK: 面板平米重量取0.3072kN/m2max: 水平地震影响系数最大值:0.08 qEk: 分布水平地震作用标准值(kN/m2) qEk=EmaxGAK (JGJ102-2003 5.3.4) =50.080.

17、3072 =0.12288kN/m2 rE: 地震作用分项系数: 1.3 qEA: 分布水平地震作用设计值(kN/m2) qEA=rEqEk =1.30.12288 =0.kN/m24. 荷载组合计算幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震荷载组合: Szkp=Wkp =3kN/m2 Szp=Wkpw+qEkEE =31.4+0.122881.30.5 =4.27987kN/m2考虑负风压、地震荷载组合: Szkn=Wkn =-3kN/m2 Szn=Wknw-qEkEE =-31.4-0.122881.30.5 =-4.27987kN/m2综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度

18、演算采用面板荷载组合标准值为3kN/m2面板荷载组合设计值为4.27987kN/m2立柱承受风荷载标准值为3kN/m2横梁承受风荷载标准值为3kN/m2三、 化学锚栓计算1. 锚栓计算信息描述 V: 剪力设计值: V=1588.5N水平剪力设计值Vh = 0N N: 法向力设计值: N=5731.84N e2: 锚栓中心与锚板平面距离: 0mm My: 弯矩设计值(N.mm): My=Ve2 =1588.50 =0N.mm T: 扭矩设计值(N.mm): 0N.mm当前计算锚栓类型: 化学锚栓 FHB-A 10*60/10锚栓材料类型: 不锈钢锚栓-A2-70锚栓直径: 12mm锚栓底板孔径:

19、 13mm锚栓处混凝土开孔直径: 14mm锚栓有效锚固深度: 120mm锚栓底部混凝土级别: 混凝土-C25底部混凝土为开裂混凝土底部混凝土基材厚度: 400mm混凝土开裂及边缘配筋情况: 1锚栓锚固区混凝土配筋描述: 其它情况2. 锚栓承受拉力计算锚栓布置示意图如下: d :锚栓直径12mm df:锚栓底板孔径13mm在拉力和弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式。首先假定锚栓群绕自身的中心进行转动，经过分析得到锚栓群形心坐标为100,100，各锚栓到锚栓形心点的Y向距离平方之和为y2=10000 y坐标最高的锚栓为4号锚栓，该点的y坐标为150，该点到形心点的y向距离为 y1= 150

20、-100 = 50mm y坐标最低的锚栓为1号锚栓，该点的y坐标为50，该点到形心点的y向距离为 y2= 50-100 = -50mm 所以锚栓群的最大和最小受力为：= + = + =1432.96N= + = + =1432.96N 在拉力和各弯矩共同作用下，各锚栓承受的拉力如下表:编号XYN(G)N(Mv)N(Mv)CyN(Mh)N(Mh)CxN()15050-01432.9671648-1432.96215050-01432.9671648-1432.9635015001432.96-1432.96415015001432.96-1432.96(NCoord)/N=(100,100),受

21、拉锚栓形心(100,100) 偏心距eNx=0 偏心距eNy=1.42109e-014,重力产生的拉力0N所有锚栓承受的拉力总和为5731.84N3. 锚栓承受剪力计算锚栓承受剪力按照破坏模式计算如下 1) 锚栓钢材破坏或混凝土剪撬破坏时单独考虑竖向剪力作用, :1588.5N :0N:参与竖向剪力V受剪的锚栓数目为4个:参与水平剪力V受剪的锚栓数目为4个 = (JGJ145-2013 5.3.3-2) = = -397.125N = (JGJ145-2013 5.3.3-1) = = 0N 所以锚栓群在剪力作用下,锚栓的最大剪力设计值为 = = 397.125N 故 = = 397.125N

22、群锚总剪力设计值为=0N,=-1588.5N,=1588.5N 2) 混凝土边缘破坏时根据边距分析可知,竖向剪力垂直于基材边缘,水平剪力平行于基材边缘按照规范要求,垂直于基材边缘时,按照部分承受剪力设计,否则按照全部承受剪力设定 (JGJ145-2013 5.3.1.2):参与竖向剪力V受剪的锚栓数目为2个:参与水平剪力V受剪的锚栓数目为4个单个锚栓承受的竖向剪力为 = = =-794.25N = = =0N 所以锚栓群在剪力作用下,锚栓的最大剪力设计值为 = = 794.25N 故 = = 794.25N群锚总剪力设计值为: (将反向剪力不考虑)剪切边缘为水平下边时,相应荷载为=0N,=-1

23、588.5N,=1588.5N 4. 锚栓受拉承载力校核校核依据 (JGJ145-2013 6.2.1-5)其中 : 锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值,根据上面计算取1432.96N : 锚栓钢材破坏受拉力设计值 D : 锚栓直径为12mm: 锚栓截面面积为84.2965mm2:锚栓屈服强度标准值:锚栓钢材破坏受拉承载力标准值:锚栓钢材破坏受拉承载力分项系数,按表4.3.10采用 = 450N/mm2 = = 84.2965450 = 37933.4N = = = 29179.5N 由于=1432.96N,所以锚栓钢材满足强度要求考虑拉拔安全系数2,则锚栓拉拔试验强度值最少要求达到2.865

24、92kN5. 锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核校核依据 (JGJ145-2013 6.2.1-7)其中 : 锚栓群受拉区总拉力设计值,根据上面计算取5731.84N : 混凝土锥体破坏受拉承载力设计值锚固区基材按照开裂混凝土考虑。混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值应按下列公式计算：= = 在上面公式中：混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值； k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表4.3.9JGJ145-2013选取；：混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数，按表4.3.10JGJ145-2013采用，取3；：单锚栓受拉时，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；对于开裂混凝土,=7.00.51

25、.5 (JGJ145-2013 6.1.3-3)对于不开裂混凝土,=9.80.51.5 (JGJ145-2013 6.1.3-4)：混凝土立方体抗压强度标准值，当其在45-60MPa间时，应乘以降低系数0.95；本处混凝土为混凝土-C25,取25N/mm2：锚栓有效锚固深度，对于膨胀型及扩底型锚栓，为膨胀锥体与孔壁最大挤压点的深度；取120mm=7.01.5 =7.0250.51201.5 =46008.7N：混凝土破坏锥体投影面面积，按6.1.4JGJ145-2013取；：混凝土锥体破坏情况下，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间矩。=3=360mm=2=mm2：混凝土

26、实际破坏锥体投影面积，按6.1.5JGJ145-2013取, 其中： c1、c2、c3、c4：方向1及2距混凝土边的边矩； s1、s2：竖直方向和水平方向锚栓最大的间距，分别为100mm和100mm；：无间距效应和边缘效应情况下混凝土锥体破坏时的临界边矩，取=1.5=180mm；=mm2具体示意图如下(受压锚栓不计入面积)：边矩c对受拉承载力的影响系数，按6.1.6JGJ145-2013采用：=0.7 + 1 (JGJ145-2013 6.1.6)其中c为边矩，当为多个边矩时，取最小值，取为120mm=0.7 + =0.7 + =0.9所以，取0.9。：表层混凝土因为密集配筋的剥离作用对受拉承

27、载力的降低影响系数，按6.1.7JGJ145-2013采用，当锚固区钢筋间距s150mm或钢筋直径d10mm且s100mm时，取1.0；当前锚固区属于其它类型,需要按照下式计算=0.5 + 1 =0.5 + =1.11,取1.0：荷载偏心对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.8JGJ145-2013采用；= 1 = = =1所以，取1。把上面所得到的各项代入，得：= =46008.7 0.9 1 1 =49970.6N =k =0.7 =11659.8N 由于=6305.02,所以群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求！6. 混凝土劈裂破坏承载力校核校核依据 (JGJ145-2013 6.2

28、.1-8) : 混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值应按下列公式计算：= (JGJ145-2013 6.2.15-1)= (JGJ145-2013 6.2.15-2)= (JGJ145-2013 6.1.3): 构件厚度h对劈裂承载力的影响系数,不应大于下面分项计算= = =1.40572 取1：混凝土劈裂破坏的临界间矩=2 =240mm (JGJ145-2013 6.2.14)=2=480mm (JGJ145-2013 6.2.15)=2 =mm2=mm2具体示意图如下(受压锚栓不计入面积)：=0.7+ =0.7+ =0.85所以，取0.85。=1 = = =1所以，

29、取1。把上面所得到的各项代入，得：= =46008.70.8511 =33472.1N= =133472.1 =33472.1=k =0.7 =7810.16N 由于=6305.02,所以混凝土劈裂破坏受拉承载力满足设计要求！7. 锚栓钢材受剪破坏校核校核依据 (JGJ145-2013 6.2.16-4)其中 : 锚栓群中剪力最大的锚栓的剪力设计值,根据上面计算取397.125N : 锚栓钢材破坏受剪承载力设计值: 锚栓应力截面面积为84.2965mm2:锚栓屈服强度标准值:锚栓钢材破坏受剪承载力标准值:锚栓钢材破坏受剪承载力分项系数,按表4.3.10采用实际选取=1.3；不考虑杠杆臂的作用有

30、 = 0.5 = 0.584.2965450 = 18966.7N = = = 14589.8N 由于=397.125N,所以锚栓钢材满足抗剪强度要求8. 构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 c: 锚栓到混凝土边距,取c=120mm:锚栓有效锚固深度为120mm h: 混凝土基材厚度为400mm由于c10,c60d,所以需要效核混凝土承载力根据上面计算可知,对于该处混凝土自由边缘的相应剪力为1588.5N,剪力与垂直于构件自由边方向轴线的夹角为0度,剪力合力作用点与受剪锚栓中心偏心距离为0mm,此时,边部锚栓到自由边距离为120mm校核依据 (JGJ145-2013 6.2.16-5) 其中 :

31、 锚栓群总剪力设计值 : 混凝土楔形体破坏时的受剪承载力设计值 = k (JGJ145-2013 6.2.18-1) = (JGJ145-2013 6.2.18-2) 上式中 k：地震作用下锚固承载力降低系数，按表4.3.9(JGJ145-2013)选取； :构件边缘混凝土破坏时受剪承载力标准值 :构件边缘混凝土破坏时受剪承载力分项系数,按4.3.10取用,对于结构构件,取2.5:单根锚筋垂直构件边缘受剪,混凝土理想破坏时的受剪承载力标准值 :单根锚筋受剪,混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积 :群锚受剪,混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积 :边距比对受剪承载力的降低影响系数 :边距与厚度比对受剪承载力的提高影响系数 :剪力角度对受剪承载力的影响系数 :荷载偏心对群锚受剪承载力的降低影响系数:锚区配筋对受剪承载力的影响系数,当前为1,取1以下分别对各参数进行计算 = 1.35d()()c11.5 (JGJ145-2013 6.2.19) = 0.1 = 0.1 = 0.1 = 0.1 = 0.1 = 0. Vrkc0 = 1.35d()()c11