石材幕墙T挂件计算

1、第九部分、T挂件石材幕墙结构计算第一章、荷载计算一、计算说明取风荷载计算部分表3-1中XX风荷载进行计算，在此部分中石材幕墙的最大水平分格为a=1200 mm，竖向分格为b=1000 mm，标准层层高为H=3.0 m。该处石材幕墙采用T挂件连接形式，幕墙位于A座北立面的4轴与D轴的交汇处，幕墙形式及做法见投标图中DY-M02。二、单位面积石材幕墙的自重荷载计算1、单位面积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/m3GAK=25×10-3×28.0=0.7 KN/m2GGK：考虑板材和框架的幕墙自重

2、面荷载标准值GGK=GAK+0.15=0.85 KN/m22、单位面积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GG=rG·GGK=1.2×0.85=1.02 KN/m2三、石材幕墙板块承受的水平风荷载计算WK ：作用在幕墙上的风荷载标准值 WK=1.466 KN/m2W：作用在幕墙上的风荷载设计值 W=2.052 KN/m2四、石材幕墙板块承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载计算1、幕墙玻璃面板承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震

3、荷载标准值计算max：水平地震影响系数最大值，取max=0.16 按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.2.5条规定E：动力放大系数，取E=5.0按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.2.5条规定qEK：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEK=max·E·GGK=0.16×5.0×0.85=0.68 KN/m22、幕墙玻璃面板承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载设计值计算rE：地震荷载作用效应分项系数，取rE=1.3按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.6条规定qE：垂直于幕墙平面的分布水

4、平地震作用设计值 qE=rE·qEK=1.3×0.68=0.884 KN/m2五、荷载组合1、风荷载和水平地震作用组合面荷载标准值计算W：风荷载作用效应组合系数，取W=1.0按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.7条规定E：地震荷载作用效应组合系数，取E=0.6按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.7条规定qK=W·WK+E·qEK=1.0×1.466+0.6×0.68=1.874 KN/m22、风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值计算q=W·W+E·qE=1.0

5、5;2.052+0.6×0.884=2.582 KN/m2第二章、石材面板计算一、计算说明石材面板选用25 mm厚的花岗岩石材。石材幕墙的分格尺寸为：石材分格宽度a=1200 mm，石材分格高度b=1000 mm。因石材面板采用四个T挂件支撑，所以石材面板的计算采用短槽支撑的石材面板计算模型。二、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

6、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1、 校核依据：fg1=3.721 N/mm2。 金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.5.4条规定2、石材面板产生的弯曲强度m：四点支撑石材面板弯矩系数由=0.9查金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001 附录B表B.0.2，得m=0.1494t：石材计算厚度，取t=25 mmb0：四点支撑板的计算长边边长，b0=1000 mmq：风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值，q=2.582 KN

7、/m2=3.703 N/mm2fg1=3.721 N/mm2石材面板强度符合规范要求。（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。 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=2.582 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。本工程采用弧型槽，槽长为105 mm。n:一个连接边上T挂件数量。n=2:应力调整系数，查金属与石材幕

8、墙工程技术规范JGJ133-2001表5.5.5，得=1.25=1.024 N/mm2fg2=1.860 N/mm2石材槽口抗剪强度符合规范要求第三章、石材幕墙横梁计算一、计算说明石材幕墙的横梁选用50x4等边角钢，根据构造做法，每根幕墙横梁简支在立柱上，双向受力，属于双弯构件，需对横梁进行强度和挠度校核，此外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和地震的组合荷载。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T挂件，然后通过T挂件以集中荷载方式传递到

9、横梁。计算简图如图：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=三、荷载计算1、横梁承受的竖直方向面荷载 标准值 GGK=0.85 KN/m2设计值 GG=1.02 KN/m22、横梁承受的水平方向面荷载标准值 qK=1.466 KN/m2设计值 q=2.052 KN/m23、横梁承受的竖直集中荷载标准值： PK竖向=0.51 KN设计值 P竖向=0.612 KN4、横梁承受的水平集中荷载标准值： PK水平=0.880 KN设计值 P水平=1.231 KN5、竖直荷载作用最大弯矩 MX=P竖向×a=0.612×0.15=0.

10、092 KN·m6、横梁承受的水平线荷载产生的弯矩MY=P水平×a=1.231×0.15=0.185 KN·m四、横梁截面参数横梁截面积 A=385.5 mm2 中性轴惯性矩 IX=90376.5 mm4中性轴到最外缘距离 YXmax=36.3 mmX轴抵抗矩 WX=2491.9 mm3中性轴惯性矩 IY=9036.5 mm4中性轴到最外缘距离Ymax=36.3 mmY轴抵抗矩 WY=2491.9 mm3塑性发展系数 =1.05五、横梁强度校核校核依据：=215 N/mm2=105.9 N/mm2=215 N/mm2横梁强度满足设计要求。六、横梁抗剪强度

11、校核1、 校核依据：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=1.231 KNh= =9.59 N/mm2=125 N/mm23、水平方向产生的剪应力=0.612 KNY= =4.768 N/mm2=125 N/mm2横梁抗剪强度满足设计要求。七、横梁抗扭计算1、校核依据：max=125

12、 N/mm22、计算说明横梁由于竖向荷载和水平荷载不通过其型心，所以，对横梁产生扭矩效应，需对此进行验算。3.荷载计算 P水平=1.231 KN P竖向=0.612 KNex：竖向荷载到角钢型心的距离，ex=68.8 mmey：水平荷载到角钢型心的距离，ey=16.2 mmM:集中荷载传给横梁的转矩 M1=M2=P水平×ey+P竖向×ex =1231×16.2 + 612×68.8 =62047.8 N·mIK：角钢抗扭惯性矩：所求点的截面厚度 4 mmb:角钢腹板长度 b1=b2=48 mml：横梁长度，取l=1500 mmMK：横梁受到的最

13、大扭矩 简支梁所受扭矩模型如下图所示： 通过计算得 MKMAX=M1=62047.8 N·m4、横梁抗扭计算max：扭矩产生的最大剪力max=121.8 N/mm2=125 N/mm2八、横梁挠度校核1、 校核依据：钢横梁承受的最大挠度应不大于H/300，且不大于15 mm。 金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.6.5条规定2、由竖直集中荷载引起的挠度=0.71 mm15 mm=0.71 mmL/300=1200/300=4 mm3、由水平集中荷载引起的挠度=1.225 mm15 mm=1.225 mmL/300=1200/300=4 mm横梁刚度符合设计要求。经过

14、以上计算得知，横梁的各项性能满足设计要求。第四章、石材幕墙立柱计算一、计算说明立柱选用80x60x4镀锌方钢管，立柱计算模型为悬挂体系，立柱在组合荷载的作用下，产生弯曲、剪切等效应。立柱高度H=3000 mm,幕墙横向计算分格宽度B=1200 mm 。二、力学模型立柱的力学模型按悬挂体系设置，立柱受到的荷载按承受水平方向的组合荷载和自重荷载考虑。为简化计算，立柱的水平荷载按均布的水平线荷载计算。三、荷载作用值1、立柱承受的竖直方向面荷载 标准值 GGK=0.85 KN/m2设计值 GG=1.02 KN/m22、立柱承受的水平方向面荷载标准值 qK=1.466 KN/m2设计值 q=2.052

15、KN/m23、立柱承受的水平线荷载标准值 q线k=qK×B=1.466×1.2=1.760 KN/m设计值 q线=q×B=2.052×1.2=2.462 KN/m4、立柱所受的弯矩M=0.125q线·H2=0.125×2.462×3.02=2.770 KN·m5、受力最不利处立柱承受的偏心拉力设计值(立柱中心处)N= GG ×B×H/2= 1.02×1.2×3/2=1.836 KN四、立柱截面参数立柱截面积 A0=1015 mm2 X轴惯性矩 IX=879050 mm4X轴到

16、最外缘距离 YX=40 mmX轴抵抗矩 WX=21975 mm3塑性发展系数 =1.05五、立柱强度校核校核依据=215 N/mm2金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.7.6条规定=121.8 N/mm2=215 N/mm2立柱强度满足设计要求。六、立柱挠度校核校核依据：立柱承受的最大挠度应不大于H/300，且不大于15 mm。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.7.10条规定u=10 mm15 mmu=10 mmH/300=3000/300=10 mm立柱挠度满足设计要求。经过以上计算得知，立柱的各项性能要求满足设计要求。第五章、主要幕墙连接附件计算一、计

17、算说明石材幕墙的附件主要计算以下部分：T挂件部分1.不锈钢T挂件的强度计算2.连接不锈钢T挂件与角钢横梁的M6不锈钢螺栓校核横梁部分1.连接钢转接件和镀锌方钢立柱的M6不锈钢螺栓校核立柱与钢转接件连接部分1连接钢转接件和镀锌钢立柱的M12不锈钢螺栓校核24mm厚钢垫片承压计算3点焊承载力计算钢转接件计算（当钢转接件外挑250mm以上时计算）钢转接件与埋件连接部分1.连接钢转接件与埋件的M12不锈钢螺栓计算预埋件计算二、不锈钢T挂件计算1、计算说明不锈钢T挂件承受石材板块的自重荷载和水平方向的风和地震的组合荷载。不锈钢T挂件主要计算强度。在进行计算时，假设角钢横梁是刚性的，即无变形。不锈钢T挂件

18、材质选用奥氏体不锈钢304，抗剪强度设计值fslv为140 N/mm2，抗拉强度设计值fslt为180 N/mm2。2、计算模型如下图所示3、荷载计算集中荷载设计值P竖向=0.5 KN集中荷载设计值P水平=q×0.6×1=2.582×0.6×1=1.550 KN4、不锈钢T挂件翼缘板抗剪强度计算=7.75 N/mm2fslv=140 N/mm25、不锈钢T挂件支点处5 mm厚板强度计算 不锈钢T挂件支点处5 mm厚板受到拉力、剪力和弯矩作用，不锈钢T挂件5 mm厚板仅进行基本强度校核即可，既fslv=140 N/mm2，fslt=180 N/mm2 断面

19、参数：截面积 A=135 mm2 中性轴惯性矩 IX=281 mm4中性轴到最外缘距离 YXmax=2.5 mmX轴抵抗矩 WX=112.5 mm3中性轴惯性矩 IY=17651 mm4中性轴到最外缘距离Ymax=17.5 mmY轴抵抗矩 WY=112.5 mm3 拉力：N=P水平=1.550KN弯矩：M=P竖向×0.0325=0.5×0.0325=0.00163KN·m剪力：T= P竖向=0.5KN=3.7 N/mm2fslv=140 N/mm2= = =25.97 N/mm2fslt=180 N/mm26、连接不锈钢T挂件与角钢横梁的M6不锈钢螺栓校核 M6不

20、锈钢螺栓需计算由于自重荷载产生的拉力和水平荷载产生的剪力。以不锈钢T挂件和角钢横梁处作为支点计算。 拉力：N剪力：V根据M=0有 N×20=P竖向×32.5 所以 N= V=P水平=1.550 KNM6螺栓校核A0:M6不锈钢螺栓有效面积,取A0=20.1 mm2:单个螺栓的抗拉承载力： =14070 NN=812.5 NnV:剪切面，单剪时，取nV=1:单个螺栓的抗剪承载力： =4924.5 NV=1550 NM6螺栓的设计符合设计要求。三、横梁部分1、计算说明横梁连接附件部分主要计算连接螺栓是否满足设计要求。2、计算模型如下图所示3、荷载计算竖直方向支座反力R1=P竖向

21、=0.5KN竖直方向支座反力R2=P水平=q×0.6×1=2.582×0.6×1=1.550KN4、连接钢转接件和镀锌方钢立柱的M6不锈钢螺栓校核 M6不锈钢螺栓承受的剪力V为：V=1.629KNnV:剪切面，单剪时，取nV=1:单个螺栓的抗剪承载力： =4924.5 NV=1629 NM6螺栓的设计符合设计要求。按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.6.6条规定，螺栓数量取为2个。四、立柱与钢转接件连接部分1、计算说明计算宽度B=1.200 m，高度H=3.0 m。钢角码采用Q235B结构钢尺寸为110×70×8&

22、#215;100 mm，立柱的固定方式为双系点，即两侧均用钢角码夹持，用2个M12奥氏体不锈钢螺栓A2-70连接。该部分参考第五章石材幕墙立柱计算中力学模型说明。2、荷载计算N1:M12不锈钢螺栓竖直方向承受的荷载 （自重荷载）N1= GG ×B×H= 1.02×1.2×3=3.672 KNN2: M12不锈钢螺栓水平方向承受的荷载（风和地震组合荷载）N2= q线·L=2.462×3=7.386 KNV: M12不锈钢螺栓承受的剪力大小为V =8.248 KN3、M12螺栓计算A0: M12不锈钢螺栓有效面积,取A0=84.3 mm2

23、:每个螺栓的承载力=41307 NV=8248 N根据构造要求，采用2个M12不锈钢螺栓。4、4mm厚钢垫片局部抗压承载力d:M12不锈钢螺栓孔径，取d=12 mmt: 单片钢垫片的厚度，取t=4 mmt: 钢垫片的总壁厚t=2×t=2×4=8 mm:钢垫片局部承压能力=12×8×320=30720 NV=8248 N5. 点焊承载力计算 根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GBJ18-87 第3.2.5条 电阻点焊每个焊点的抗剪设计承载力应按表3.2.5采用 表中3.5mm厚钢板每个焊点的抗剪设计承载力为NVS=12.6KN需焊点的个数：N=V/NVS=8248/12600=0.65个 即一个焊点即满足设计要求立柱与钢角码连接设计符合设计要求。五、钢角码与埋件连接计算1、计算模型幕墙的重力作用点距支座距离a=105 mm，每个钢角码采用1个M12螺栓与埋件连接，螺栓到连接件最边缘垂直距离d2=50 mm。2、荷载计算M12不锈钢螺栓需计算由于水平荷载和自重荷载产生的拉力和自重荷载产生的剪力。以钢转接