某大厦幕墙工程石材幕墙设计计算书

1、设计计算书目录1 计算引用的规、标准及资料 11.1 幕墙设计规： 11.2 建筑设计规： 11.3 铝材规： 21.4 金属板及石材规： 31.5 玻璃规： 41.6 钢材规： 41.7 胶类及密封材料规： 51.8 五金件规： 61.9 相关物理性能等级测试方法： 71.10 建筑结构静力计算手册 （第二版 ） 81.11 土建图纸： 82 基本参数 82.1 幕墙所在地区 82.2 地面粗糙度分类等级 82.3 抗震设防 83 幕墙承受荷载计算 93.1 风荷载标准值的计算方法 93.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 123.3 计算面板材料时的风荷载标准值 133.4 垂直于幕墙平面的

2、分布水平地震作用标准值 133.5 作用效应组合 134 幕墙立柱计算 144.1 立柱型材选材计算 154.2 确定材料的截面参数 174.3 选用立柱型材的截面特性 204.4 立柱的抗弯强度计算 204.5 立柱的挠度计算 224.6 立柱的抗剪计算 225 幕墙横梁计算 235.1 横梁型材选材计算 245.2 确定材料的截面参数 275.3 选用横梁型材的截面特性 305.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 315.5 横梁的挠度计算 315.6 横梁的抗剪计算 326 背栓连接石材的选用与校核 346.1 石材板块荷载计算 356.2 石材的抗弯设计 366.3 石材的剪应力校核 376.

3、4 背栓自身强度计算 386.5 背栓锚固处板材抗拉承载力计算 407 连接件计算 417.1 横梁与角码间连接 427.2 角码与立柱连接 447.3 立柱与主结构连接 468 幕墙埋件计算 （ 槽型预埋 ） 508.1 荷载标准值计算 508.2 埋件螺栓选用说明 528.3 螺栓计算 528.4 埋件局部 （ 螺栓孔壁 ）承压计算 538.5 槽式埋件锚筋承载力计算 538.6 混凝土承载力计算 549 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 559.1 立柱连接伸缩缝计算 559.2 耐侯胶胶缝计算 5610 附录 常用材料的力学及其它物理性能 571 计算引用的规、标准及资料1.1 幕墙设计规

4、：GB50429-2007JGJ102-2003CECS127-2001JG138-2010JG139-2001CECS101： 98GB/T21086-2007JGJ133-2001JG/T216-2008GB/T17740-1999GB14907-2002GB50017-2003JGJ3-2002GB50045-95（2005年版 ）GB19155-2003JGJ/T97-2010JGJ/T121-99JGJ145-2004GB50010-2010铝合金结构设计规 玻璃幕墙工程技术规 点支式玻璃幕墙工程技术规程 玻璃幕墙点支承装置 吊挂式玻璃幕墙支承装置 建筑瓷板装饰工程技术规 建筑幕墙

5、金属与石材幕墙工程技术规 小单元建筑幕墙1.2 建筑设计规：地震震级的规定 钢结构防火涂料 钢结构设计规 高层建筑混凝土结构技术规程 高层民用建筑设计防火规 高处作业吊蓝 工程抗震术语标准 工程网络计划技术规程 混凝土结构后锚固技术规程 混凝土结构设计规建筑表面用有机硅防水剂JC/T902-2002建筑材料放射性核素限量GB6566-2010建筑防火封堵应用技术规程CECS154 ： 2003建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008建筑工程预应力施工规程CECS180： 2005建筑结构荷载规GB50009-2001（2006 年版、局部修订

6、）建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001建筑抗震设计规GB50011-2010建筑设计防火规GB50016-2006建筑物防雷设计规GB50057-2010冷弯薄壁型钢结构技术规GB50018-2002民用建筑设计通则GB50352-2005预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程 JGJ85-20101.3 铝材规：变形铝及铝合金化学成份GB/T3190-2008建筑用隔热铝合金型材JG175-2011建筑用铝型材、铝板氟碳涂层JG/T133-2000铝合金建筑型材第 1 部分基材GB5237.1-2008合金建筑型材第 2 部分阳极氧化、着色型材 GB5237.2-2008铝合

7、金建筑型材第 3 部分电泳涂漆型材GB5237.3-2008铝合金建筑型材第 4 部分粉末喷涂型材GB5237.4-2008铝合金建筑型材第 5 部分氟碳漆喷涂型材 铝合金建筑型材第 6 部分隔热型材 铝及铝合金彩色涂层板、带材 一般工业用铝及铝合金板、带材铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 有色电泳涂漆铝合金建筑型材YS/T459-2003JC830.1、2-2005JC/T872-2000JG/T217-2007JG/T234-2008JC/T994-2006JC/T1049-2007YS/T429.1-2000YS/T429.2-2000GB/T17748-2008YS/T432-2

8、000GB/T18600-2009JC/T202-2001GB/T19766-2005JC/T204-20011.4 金属板及石材规： 干挂饰面石材及其金属挂件 建筑装饰用微晶玻璃 建筑幕墙用瓷板 建筑装饰用搪瓷钢板 微晶玻璃瓷复合砖 超薄天然石材复合板 铝幕墙板、板基 铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板 建筑幕墙用铝塑复合板 铝塑复合板用铝带 天然板石 天然石荒料 天然石建筑板材 天然花岗石荒料GB5237.5-2008GB5237.6-2004YS/T431-2000GB/T3880.13-2006YS/T437-2009天然花岗石建筑板材GB/T18601-2009天然石材统一编号天然饰面石材术语

9、1.5 玻璃规：GB/T17670-2008GB/T13890-2008镀膜玻璃 第 1 部分：控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第 2 部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002第 3 部分：夹层玻璃第 2 部分：钢化玻璃防弹玻璃 平板玻璃 建筑用安全玻璃 建筑用安全玻璃 建筑用安全玻璃 防火玻璃 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 热弯玻璃压花玻璃中空玻璃1.6 钢材规： 建筑结构用冷弯矩形钢管 不锈钢棒 不锈钢冷加工钢棒 不锈钢冷轧钢板及钢带 不锈钢热轧钢板及钢带 不锈钢小直径无缝钢管GB17840-1999GB11614-2009GB15763.3-2009G

10、B15763.2-2005GB15763.1-2009GB17841-2008JC/T915-2003JC/T511-2002GB/T11944-2002JG/T178-2005GB/T1220-2007GB/T4226-2009GB/T3280-2007GB/T4237-2007GB/T3090-2000彩色涂层钢板和钢带 低合金钢焊条 低合金高强度结构钢 建筑幕墙用钢索压管接头 耐候结构钢 高碳铬不锈钢丝 合金结构钢GB/T12754-2006GB/T5118-1995GB/T1591-2008JG/T201-2007GB/T4171-2008YB/T096 1997GB/T3077-19

11、99金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 GB/T5117-1999碳素结构钢 GB/T700-2006 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 优质碳素结构钢1.7 胶类及密封材料规： 丙烯酸酯建筑密封膏 幕墙玻璃接缝用密封胶 彩色涂层钢板用建筑密封胶 丁基橡胶防水密封胶粘带 干挂石材幕墙用环氧胶粘剂GB/T912-2008GB/T3274-2007GB/T699-1999JC484-2006JC/T882-2001JC/T884-2001JC/T942-2004JC887

12、-2001建筑窗用弹性密封剂 建筑密封材料试验方法 建筑用防霉密封胶 建筑用硅酮结构密封胶 建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品 建筑用硬质塑料隔热条 建筑装饰用天然石材防护剂 聚氨酯建筑密封胶 聚硫建筑密封胶 绝热用岩棉、矿棉及其制品JC485-2007GB/T13477.1JC/T885-2001GB16776-2005GB/T19686-2005JG/T174-2005JC/T973-2005JC/T482-2003JC/T483-200620-2002GB/T11835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-1999石材用建筑密封胶 JC/T883-2001橡胶袖珍硬度计压

13、入硬度试验方法 GB/T531-1999修补用天然橡胶胶粘剂 中空玻璃用弹性密封胶 中空玻璃用丁基热熔密封胶1.8 五金件规：封闭型沉头抽芯铆钉 封闭型平圆头抽芯铆钉 紧固件螺栓和螺钉HG/T3318-2002JC/T486-2001JC/T914-2003GB/T12616-2004GB/T12615-2004GB/T5277-1985紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母GB/T3103.1-2002紧固件机械性能不锈钢螺母GB/T3098.15-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB/T3098.6-2000紧固件机械性能抽芯铆钉GB/T3098.19-2004紧固件机械性能螺母、

14、粗牙螺纹GB/T3098.2-2000紧固件机械性能螺母、细牙螺纹GB/T3098.4-2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.1-2010紧固件机械性能自攻螺钉GB/T3098.5-2000紧固件术语盲铆钉GB/T3099-2004螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T16823.1-1997十字槽盘头螺钉GB/T818-2000铜合金铸件GB/T13819-1992锌合压铸件GB/T13821-1992铝合金压铸件GB/T15114-2009铸件尺寸公差与机械加工余量QB/T6414-1999电动采光排烟窗JG189-20061.9 相关物理性能等级测试方法：玻璃幕墙工

15、程质量检验标准JGJ/T139-2001玻璃幕墙光学性能GB/T18091-2000彩色涂层钢板和钢带试验方法GB/T13448-2006钢结构工程施工质量验收规GB50205-2001混凝土结构工程施工质量验收规GB50204-2002建筑防水材料老化试验方法GB/T18244-2000建筑幕墙抗震性能振动台试验方法GB/T18575-2001建筑幕墙平面变形性能检测方法GB/T18250-2000建筑装饰装修工程质量验收规GB50210-2001金属材料室温拉伸试验方法GB/T228-20021.10建筑结构静力计算手册( 第二版 )建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法GB/T15227

16、-20071.11 土建图纸：2 基本参数2.1 幕墙所在地区某地区；2.2 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 (GB50009-2001)A 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 类地形考虑。2.3 抗震设防按建筑工程抗震设防分类标准 ，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：1. 特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时 可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，

17、需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；2. 重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及 地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；3. 标准设防类：指大量的除 1、 2、 4 款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙 类；4. 适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适 度降低要求的建筑，简称丁类；在维护结构抗震设计计算中：1. 特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同 时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作 用；2. 重点设防类，应按高于本地

18、区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时， 应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；3. 标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；4. 适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；根据国家规建筑抗震设计规 GB50011-201Q某地区地震基本烈度为：6度，地震动峰值加速度为 0.05g ，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：ama=0.04 ；3 幕墙承受荷载计算3.1 风荷载标准值的计算方法幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规 (GB50009-2001 2006 年版) 计算：w k

19、= B gz 卩 z 卩 siw7.1.1-2GB50009-2001 2006 年版上式中：w k ：作用在幕墙上的风荷载标准值 （MPa）；Z ：计算点标高： 93.6m；B 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（高度不足5m按5m计算）:B gz=K（1+2 口 f）其中K为地面粗糙度调整系数，卩f为脉动系数A类场地：B gz=0.92 >(1+2 卩 f)其中：-0.12=0.387 >Z/10).B类场地：B gz=0.89 >1+2 卩 f)其中：卩 f=0.5(Z/10) -0.16C类场地：B gz=0.85 >1+2 卩 f)其中

20、：卩 f=0.734(Z/10) -0.22D类场地：B gz=0.80 >1+2 卩 f)其中：-0.3卩 f=1.2248(Z/10) -.对于 C 类地形，93.6m高度处瞬时风压的阵风系数：-0.22B gz=0.85 X1+2 X0.734(Z/10). )=1.6129卩z：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：卩 z=1.379 XZ/10)0.24当 Z>300m时，取 Z=300m 当 Z<5m时，取 Z=5mB 类场地：卩 z=(Z/10)0.32当 Z>350m时，取 Z=350m 当 Z<10ni时，取 Z=1

21、0mC 类场地：卩 z=0.616 XZ/10)0.44当 Z>400m时，取 Z=400m 当 Z<15ni时，取 Z=15mD 类场地：卩 z=0.318 XZ/10)0.60当 Z>450m时，取 Z=450m 当 Z<30ni时，取 Z=30m对于C类地形，93.6m高度处风压高度变化系数：0.44卩 z=0.616 XZ/10） . =1.6479卩S1：局部风压体型系数；按建筑结构荷载规 GB50009-2001（2006 年版） 第 7.3.3 条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数卩S1 :一、外表面按表 7.3.1 采用；取

22、-1.0取-1.81. 正压区2. 负压区- 对墙面，- 对墙角边，二、表面对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取 -0.2 或 0.2。本计算点为大面位置。按 JGJ102-2003 第 5.3.2 条文说明：风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口 附近、边角部位较大。根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域风吸力系数可 取-1.8 ，其余墙面可考虑 -1.0 ，由于维护结构有开启的可能，所以还应考虑室压 -0.2 。 对无开启的结构，建筑结构荷载规条文说明第 7.3.3 条指出“对封闭建筑物，考虑到 建筑物实际存在的个别洞口和缝隙，以及机械通风等因素，室可能存在正负不同的气 压，参照

23、国外规，大多取± （0.2-0.25） 的压力系数，现取± 0.2 ”。即不论有无开启扇，均 要考虑表面的局部体型系数。另注：上述的局部体型系数卩si（i）是适用于围护构件的从属面积a小于或等于im的 情况，当围护构件的从属面积a大于或等于iom时，局部风压体型系数卩si（io）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数卩si(A)可按面积的对数线性插值，即：卩 si(A)=卩 si(l)+卩 si(lO)-卩 si(l)logA在上式中：当 A> 10m2 时，取 A=10当 A< 1m2 时，取 A=1rr;卩 s1(

24、10)=0.8 卩 s1(1)w 0：基本风压值(MPa)，根据现行 <<建筑结构荷载规>>GB50009-2001附表D.4(全国基 本风压分布图) 中数值采用， 但不小于 0.3KN/m 2 ， 按重现期 50 年， 某地区取 0.00045MPa；3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值计算支撑结构时的构件从属面积：2A=0.9>4.8=4.32mLogA=0.635卩 s1(A)=卩 s1(1)+卩 s1(10)-卩 s1(1)logA=0.873卩 s1=0.873+0.2=1.073W k= B gz i z 卩 s1W)=1.6129>1.6479

25、>1.073>0.00045=0.001283MPa3.3 计算面板材料时的风荷载标准值计算面板材料时的构件从属面积：2A=0.7%=0.7mLogA=0卩 si(A)=卩 si(1)+卩 si(10)-卩 silogA=1卩 si=i+0.2=i.2W k= B gz 卩 z 卩 siw0=i.6i29XI.6479 xi.2 >0.00045=0.00i435MPa3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值q eai= B e a maG/A5.3.4JGJ102-2003q EAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 (MPa);B E：动力放大系数,取5.0

26、;a max：水平地震影响系数最大值，取 0.04 ；G k：幕墙构件的重力荷载标准值(N);A ：幕墙构件的面积 (mm2)；3.5 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：S= 丫 GS3k+ wy wSwk+ ey ESEk 5.4.iJGJi02-2003上式中：S：作用效应组合的设计值；S Gk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；S wk、SEk:分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；YGY W、丫 E：各效应的分项系数；书E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的丫 g、yw、丫 e为分项系数，按542、543、5.4.4JGJ102-2003规定如下:进

27、行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载：丫 G： 1.2 ；风荷载：丫 w： 1.4 ；地震作用：丫 e： 1.3 ；进行挠度计算时；重力荷载：丫 G： 1.0 ；风荷载：丫 w： 1.0 ；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数书w为1.0 ；地震作用的组合系数书E为0.5 ；4 幕墙立柱计算基本参数：1 ：计算点标高： 93.6m；2 ：力学模型：双跨梁；3 :立柱跨度：L=4800mm短跨长L1=400mm长跨长L2=4400mm4 :立柱左分格宽：1000mm立柱右分格宽：800mm5 :立柱计算间距：B=900mm6 :板块配置：石材；7 :立柱材质：Q23

28、58 :安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下:.“门|11亠7 1 一 | _rr”、1 1" _LiCVnuJ励叫）M-' r H 1 1'' " i' ： i'"1 1 1 v1(T"rE11I】2 JL-J4.1立柱型材选材计算（1）风荷载作用的线荷载集度（按矩形分布）：q wk：风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）;w k：风荷载标准值（MPa）；B :幕墙立柱计算间距（mm）;q wk=wB=0.001283>900=1.155N/mmq w：风荷载线分布

29、最大荷载集度设计值（N/mm）;q w=1.4q wk=1.4XI.155=1.617N/mm（2）水平地震作用线荷载集度 （ 按矩形分布 ）：q EAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 （MPa）;B E：动力放大系数，取5.0 ;a max：水平地震影响系数最大值，取 0.04 ；G k：幕墙构件的重力荷载标准值（N），（含面板和框架）；A ：幕墙平面面积 （mm2） ;q eai= B e a maXG/A 5.3.4JGJ102-2003=5>0.04 >0.0011=0.00022MPaq Ek：水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）;B ：幕墙立柱计算间距 （

30、mm）；q Ek=qEAkB=0.00022>900=0.198N/mmq e：水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）;q E=1.3qEk=1.3>0.198=0.257N/mm（3）幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用 S+0.5SE设计值组合:5.4.1JGJ102-2003q=q w+0.5qE=1.617+0.5>0.257=1.746N/mm用于挠度计算时，采用 S标准值：5.4.1JGJ102-2003q k=qwk=1.155N/mm(4) 求支座反力 R1 及最大弯矩：由双跨梁弯矩图可知，两支点 0, 2处弯矩为零，中支点弯矩最大为 M,而在均布荷 载

31、作用下，最大挠度在长跨出现。M 1：中支座弯矩(N -mm)R 1：中支座反力 (N)；33M 1=-q(L13+L23)/8L=-1.746>(4003+44003)/8/4800=-3876120N mmR 1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2=1.746>400/2-(-3876120/400)+1.746 >4400/2-(-3876120/4400)=14761.636N4.2 确定材料的截面参数(1) 截面的型材惯性矩要求：k 2=02k 1=4M1/(qL 22)=4 >3876120心.746 >4400)=0.459查建筑结构静力计

32、算手册第二版表 3-9 附注说明：x o=A/4+2RTcos( 9 +240)其中：A=2+k 1-k 2=2.45923/2R=(A/4)2-k 1/2) 3/2=0.05739=1/3arccos(A 3-12k1A-8(1-2k 1-k2)/64R)=26.499x 0=A/4+2R1/3cos( 9 +240)1/3=2.459/4+2>0.0571/3cos(26.499+240)=0.568223入=x0(1-2k i+3kix0-2x0 -k ix0 +x。)=0.1443代入 df，lim =入 qkL24/24EI xmin上式中：d f，lim ：按规要求，立柱的挠

33、度限值 (mm)；q k：风荷载线荷载集度标准值(N/mm);L 2：长跨长度 (mm)；E :型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MP©I xmin :材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mnn);L 2/250=4400/250=17.6按5.1.1.2建筑幕墙GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制)当跨距w 4500mm寸，绝对挠度不应该大于 20mm当跨距 4500mm寸，绝对挠度不应该大于 30mm对本例取：d f,lim =17.6mm代入上式：4xmin=入 qkL2 /24Edf,lim4=0.1

34、443X1.155 >4400 /24/206000/17.6=717906.51mm (2) 截面的型材抵抗矩要求：W nx :立柱净截面抵抗矩预选值伸请；M X：弯矩组合设计值即M(N mm)丫：塑性发展系数：对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规 GB 50018-2002，取1.00 ；对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133或JGJ102规,取1.05 ;对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规 GB 50429-2007，取 1.00；f s ：型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取 215;W nx=M/ 丫 fs=3876120/1.05/215=17169.967m

35、m4.3 选用立柱型材的截面特性按上一项计算结果选用型材号：矩形钢管 80>60>4型材的抗弯强度设计值： 215MPa型材的抗剪强度设计值：t s=125MPa型材弹性模量： E=206000MPa绕 X 轴惯性矩： I x=942600mm4绕Y轴惯性矩：I y=596400m?n绕 X 轴净截面抵抗矩： Wnx1=23560mm3绕 X 轴净截面抵抗矩： Wnx2=23560mm3型材净截面面积： An=1056mm2型材线密度：丫 g=0.082896N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=8mm 型材受力面对中性轴的面积矩： Sx=14300mm3 塑性发展系数：

36、丫 =1.054.4 立柱的抗弯强度计算(1) 立柱轴向拉力设计值：N k：立柱轴向拉力标准值(N);q ga：幕墙单位面积的自重标准值(MPa);A ：立柱单元的面积 (mm2)；B ：幕墙立柱计算间距 (mm)；L :立柱跨度(mm);N k=qGAkA=qGAkBL=0.0011>900X4800=4752NN ：立柱轴向拉力设计值 (N)；N=1.2N k=1.2>4752=5702.4N(2) 抗弯强度校核：按双跨梁 (受拉)立柱强度公式，应满足：N/A n+M/ 丫 WW fs6.3.7JGJ102-2003上式中：N ：立柱轴力设计值 (N)；M x：立柱弯矩设计值(

37、N mm)A n：立柱净截面面积伸吊);W nx:在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(口请；丫：塑性发展系数：对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规GB 50018-2002，取1.00 ；对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133或JGJ102规,取1.05 ；对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规GB 50429-2007，取 1.00；f s：型材的抗弯强度设计值，取 215MPa则：N/A n+IW 丫 W=5702.4/1056+3876120/1.05/23560=162.087MPa< 215MPa立柱抗弯强度满足要求。4.5 立柱的挠度计算因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所

38、以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：实际选用的型材惯性矩为： I x=942600mm4预选值为： I xmin=717906.51mm4 实际挠度计算值为：4d f=X qkL2/24Elx4=0.1443 X1.155 >4400 /24/206000/942600=13.405mm而 df,lim =17.6mm所以，立柱挠度满足规要求。4.6 立柱的抗剪计算校核依据：t maW t s=125MPa (立柱的抗剪强度设计值)(1) 求中支座剪力设计值：采用Vw+0.5Ve组合V w1 左=-(qL i/2-M1/L1)=-(1.746>400/2-(-3876

39、120/400)=-10039.5NV wi右=qL2/2-M 勺/L 2=1.746>4400/2-（-3876120/4400）=4722.136N取 V=10039.5N（2）立柱剪应力：T max：立柱最大剪应力（MPa）；V ：立柱所受剪力 （N）；Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩（mn3）；I x：立柱型材截面惯性矩（mn4!）；t :型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度（mm）；T max=VSx/I xt=10039.5>14300/942600/8=19.038MPa19.038MPa < 125MPa立柱抗剪强度满足要求 !5 幕墙横梁计算基本参数：1

40、：计算点标高： 93.6m；2 ：横梁跨度： B=1000mm；3 :横梁上分格高：700mm横梁下分格高：600mm4 ：横梁计算高度： H=350m：m非背栓结构取平均分格高;背栓结构取最大分格高度的一半；5 :力学模型：两点集中荷载简支梁；6 :集中力作用点到横梁端部的距离：a=150mm7 :板块配置：石材；8 :横梁材质：Q235本处幕墙横梁按两点集中荷载简支梁模型进行设计计算，受力模型如下:F ri rr rFLrFLr最-两点集中力作用卜苗直梁受方模魁5.1横梁型材选材计算(1)横梁在风荷载作用下的集中力计算(按两点集中荷载简支梁):P wk：风荷载作用下集中荷载标准值(N)；w

41、 k：风荷载标准值(MPa)；B :横梁跨度(mm);H :横梁计算高度(mm);P wuwBH/2=0.001283X1000X350/2=224.525NP w风荷载作用下集中荷载设计值（N）;P w=1.4 P wk=1.4>224.525=314.335N（2） 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 （ 按两点集中荷载简支梁 ） ：q EAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（MPa）;B E：动力放大系数，取5.0 ;a max：水平地震影响系数最大值，取 0.04 ；G k：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） ;q EAk= B E

42、 a maG/A5.3.4JGJ102-2003=5.020.04 20.001=0.0002MPaP Ek：横梁在水平地震作用下集中力标准值（N）;B ：横梁跨度 （mm）；H ：横梁计算高度 （mm）；P Ek=qEAkBH/2=0.0002210002350/2=35NP E：横梁在水平地震作用下集中力设计值（N）;P E=1.3PEk=1.3>35=45.5N(3) 幕墙横梁受水平荷载集度组合：用于强度计算时，采用 S+0.5Se设计值组合：5.4.1JGJ102-2003P=P w+0.5PE=314.335+0.5>45.5=337.085N用于挠度计算时，采用 S标准

43、值：5.4.1JGJ102-2003P k=Pwk=224.525N(4) 横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值 (按两点集中荷载简支梁 ) ：M y：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N -mm)P ：集中荷载的设计值组合 (N)；a ：集中力作用点到横梁端部的距离 (mm)；M y=Pa=337.085>150=50562.75N mm(5) 横梁在自重荷载作用下的弯矩值 (按两点集中荷载简支梁 )：P Gk：横梁自重荷载作用下集中力标准值(N)；B :横梁跨度(mm);H 1：横梁自重荷载作用高度 (mm)：非背栓结构取横梁上分格高;背栓结构取最大分格高度的一半；P Gk=0.

44、00l >bh/2=0.001X1000X350/2=175NP g：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)；P G=1.2PGk=1.2 X175=210NM x：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N -mm)P g：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)；a ：集中力作用点到横梁端部的距离 (mm)；m x=p3>a=210>50=31500N mm5.2 确定材料的截面参数(1) 横梁抵抗矩预选：W nx :绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mn3);W ny :绕丫轴横梁净截面抵抗矩预选值 伸前；M x：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N mm)M y：风荷载及地震作用弯矩

45、组合设计值(N -mm)Yx, 丫 y:塑性发展系数：1.00；对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133或JGJ102规,取1.05 ;对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规 GB 50429-2007，均取 1.00；此处取：丫 x=y y = 1.05f s：型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取 215;按下面公式计算：W nx=M/ 丫 xf s=31500/1.05/2153=139.535mm 3W ny=M/ Y yf s=50562.75/1.05/2153 =223.977mm 3(2) 横梁惯性矩预选：d fi,im :按规要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)；d

46、 f2,lim ：按规要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)；B :横梁的跨度(mm)；按相关规，钢材横梁的相对挠度不应大于L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180；建筑幕墙GB/T21086-2007还有如下规定：按5.1.1.2 ，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外维护结构无绝对 挠度限制)：当跨距w 4500mm寸，绝对挠度不应该大于 20mm当跨距> 4500mm寸，绝对挠度不应该大于 30mm按5.1.9 , b，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500,并且不应大于3mm；B/250=1000/250=4mmB/500=1000/500=2

47、mm对本例取：d f1,lim =4mmd f2,lim =2mmP k：风荷载作用下的水平集中荷载标准值(N)；a ：集中力作用点到横梁端部的距离 (mm)；E :型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MP©I ymin :绕Y轴最小惯性矩(mni4);d Um =Fka(3B2-4a2)/24EI y-(受风荷载与地震作用的挠度计算)22I ymin=Pka(3B -4a )/24Ed f1,lim22=224.525X150>(3 XI000 -4 XI50 )/24/206000/44=4955.763mmP Gk：重力作用下的集中荷载标准值(N);a ：集

48、中力作用点到横梁端部的距离 (mm)；B ：横梁的跨度 (mm);E :型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MP©I xmin :绕X轴最小惯性矩(mm);22I xmin=PGka（3B -4a ）/24Ed f2,lim22=175X150 X3 X1000 -4 X150 ）/24/206000/24=7725.273mm5.3 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：角钢L5W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： E=206000MPa绕 X 轴惯性矩： I x=92600mm4绕 Y 轴惯

49、性矩： I y=92600mm4绕 X 轴净截面抵抗矩： Wnx1=6700mm3绕 X 轴净截面抵抗矩： Wnx2=2560mm3绕 Y 轴净截面抵抗矩： ： Wny1=6700mm3绕 Y 轴净截面抵抗矩： ： Wny2=2560mm3 型材净截面面积： An=389.7mm2型材线密度：丫 g=0.030591N/mm 横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚： t=4mm 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t x=4mm 横梁截面垂直于丫轴腹板的截面总宽度：t y=4mm3 型材受力面对中性轴的面积矩（绕X轴）：S=2595mm 型材受力面对中性轴的面积矩 （绕丫轴）： Sy=259

50、5mm3塑性发展系数：对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133或JGJ102规,取1.05 ;对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规 GB 50429-2007，均取 1.00；此处取：丫 x=y y = 1.055.4 幕墙横梁的抗弯强度计算按横梁抗弯强度计算公式，应满足：M x/ 丫 xWX+M/ 丫 yVU<fs6.2.4JGJ102-2003上式中：M x：横梁绕X轴方向（幕墙平面方向）的弯矩设计值（N mm）M y：横梁绕丫轴方向（垂直于幕墙平面方向）的弯矩设计值（N mm）W nx:横梁绕X轴方向

51、（幕墙平面方向）的净截面抵抗矩（口请；W ny :横梁绕丫轴方向（垂直于幕墙平面方向）的净截面抵抗矩（口询；Yx, 丫 y :塑性发展系数，取1.05 ；f s：型材的抗弯强度设计值，取 215MPa采用Sg+S+0.5Se组合，贝M x/Y xWnx+My/YyWny=31500/1.05/2560+50562.75/1.05/2560=30.529MPa< 215MPa横梁抗弯强度满足要求。5.5 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：4I x=92600mm44I y=92600mm4预选值为：

52、4Ixmin=7725.273mm4Iymin=4955.763mm4横梁的实际挠度计算值为：d f1 =Pka(3B2-4a 2)/24EI y22=224.525X150X3 X1000 -4 X150 )/24/206000/92600=0.214mm22d f2=PGka(3B2-4a 2)/24EI x22=175 XI50>(3 X1000 -4 X150 )/24/206000/92600=0.167mm而 df1,lim =4mmd f2,lim =2mm所以，横梁挠度满足规要求。5.6 横梁的抗剪计算校核依据：T maW T s=125MPa (型材的抗剪强度设计值)(

53、1) Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N):=224.525N(2) Vw：风荷载作用下剪力设计值(N):V w=1.4Pwk=314.335N(3) V Ek：地震作用下剪力标准值(N):V Ek=PEk=35N(4) V e：地震作用下剪力设计值(N):V E=1.3PEk=45.5N(5) Vx：水平总剪力(N);V x：横梁受水平总剪力(N):采用V+0.5Ve组合：V x=Vw+0.5VE=314.335+0.5>45.5=337.085N(6) Vy：垂直总剪力(N):V y=PG=210N(7) 横梁剪应力校核：t x：横梁水平方向剪应力(MPa);V x：横梁水平总剪力(N);S y：横梁型材受力面对中性轴的面积矩（mm）（绕丫轴）；I y：横梁型材截面惯性矩（mn4）;t y：横梁截面垂直于丫轴腹板的截面总宽度（mm）；T x=VXSy/I yty6.2.5JGJ102-2003=337.085>2595/9