干挂石材幕墙计算书

1、干挂石材幕墙计算书干挂石材幕墙设计计算书 基本参数:XX地区基本风压m2 抗震设防烈度7度 设计基本地震加速度 .设计依据: 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001(2006版) 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 钢结构设计规范 GB 50017-2003 混凝土结构后锚固技术规程JGJ 145-2004 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 建筑幕墙 JG 3035-1996 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T 139-2001 铝合金建筑型材 基材 GB/T

2、 铝合金建筑型材 阳极氧化、着色型材 GB/T 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB/T 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB/T 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB/T 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱 GB/T 紧固件机械性能 不锈钢螺母 GB/T 浮法玻璃 GB 11614-1999 钢化玻璃 GB/T 9963-1998 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB 17841-1999 建筑结构静力计算手册 (第二版) BKCADPM集成系统(BKCADPM2006版).基本计算公式: (1).场地类别划分: 地面粗糙度可分为A、B、C、D四类： -A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区

3、； -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。 本工程按B类地区计算风荷载。(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GB50009-2001(2006版)规定采用 风荷载计算公式: Wk=gzszW0 （） 其中: Wk-垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)； gz-高度Z处的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006版)第条取定。 根据不同场地类型,按以下公式计算:gz=K(1+2f) 其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数。经化简，

4、得： A类场地: gz=1+(Z/10) B类场地: gz=1+(Z/10) C类场地: gz=1+(Z/10) D类场地: gz=1+(Z/10) z-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006版)第条取定。 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=(Z/10) B类场地: z=(Z/10) C类场地: z=(Z/10) D类场地: z=(Z/10) 本工程属于B类地区,故z=(Z/10) s-风荷载体型系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006版)第条取为： W0-基本风压,按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006版)附表

5、给出的50年一遇的风压采用，但不得小于m2，大连地区取为m2(3).地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 取定 max-水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定: max选择可按JGJ102-2003中的表进行。表 水平地震影响系数最大值max抗震设防烈度6度7度8度max注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为和的地区。 设计基本地震加速度为，抗震设防烈度6度： max= 设计基本地震加速度为，抗震设防烈度7度： max= 设计基本地震加速度为，抗震设防烈度7度： max= 设计基本地震加速度

6、为，抗震设防烈度8度： max= 设计基本地震加速度为，抗震设防烈度8度： max= 设计基本地震加速度为，抗震设防烈度9度： max= 大连设计基本地震加速度为，抗震设防烈度为7度，故取max= GAK-幕墙构件的自重(N/m2)(4).作用效应组合:一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度： a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求： 0S R b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求： SE R/RE式中 S-荷载效应按基本组合的设计值； SE-地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值； R-构件抗力设计值； 0-结构构件重要性系数，应取不小于； RE-结构构件

7、承载力抗震调整系数，应取； c.挠度应符合下式要求： df df,lim df-构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值； df,lim-构件挠度限值； d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合dfdf,lim的规定。幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定： 1 有地震作用效应组合时，应按下式进行： S=GSGK+wwSWK+EESEK 2 无地震作用效应组合时，应按下式进行： S=GSGK+wwSWK S-作用效应组合的设计值； SGk-永久荷载效应标准值； SWk-风荷载效应标准值； SEk-地震作用效应标准值； G-永久荷载分项系数； W-风荷载分项

8、系数； E-地震作用分项系数； W-风荷载的组合值系数； E-地震作用的组合值系数； 进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值： 一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数G、W、E应分别取、和； 当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数G应取；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应； 当永久荷载的效应对构件利时，其分项系数G的取值不应大于。 可变作用的组合系数应按下列规定采用： 一般情况下，风荷载的组合系数W应取，地震作用于的组合系数E应取。 对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数W应取（永久荷载的效应不起控制作用时）或(永久荷载的效

9、应起控制作用时)。幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数W和永久荷载分项系数均应取，且可不考虑作用效应的组合。.材料力学性能: 材料力学性能，主要参考JGJ 102-2003 玻璃幕墙工程技术规范。(1).玻璃的强度设计值应按表的规定采用。表 玻璃的强度设计值 fg(N/mm2)种 类厚度（mm）大 面侧 面普通玻璃5浮法玻璃512 1519 20 钢化玻璃512 1519 20 注：1. 夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定；2. 当钢化玻璃的强度标准达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时，表中数值 应根据实测结果予于调整；3. 半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。当

10、半钢化玻璃 的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的2倍时，其设计值应根据实 测结果予于调整；4. 侧面玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。(2).铝合金型材的强度设计值应按表的规定采用。表 铝合金型材的强度设计值fa（N/mm2）铝合金牌号状 态壁厚（mm）强度设计值fa抗拉、抗压抗剪局部承压6061T4不区分 T6不区分 6063T5不区分 T6不区分 6063AT510 10 T610 10 (3).钢材的强度设计值应按现行国家标准钢结构设计规范GB50017-2003的规定采用，也可按表采用。表 钢材的强度设计值fs（N/mm2）钢材牌号厚度或直径d（mm）抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q

11、235d1621512532516d4020512040d60200115Q345d1631018040016d3529517035d50265155注：表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度.(4).玻璃幕墙材料的弹性模量可按表的规定采用。表 材料的弹性模量 E（N/mm2）材 料E玻 璃105铝合金105钢、不锈钢105消除应力的高强钢丝105不锈钢绞线105105高强钢绞线105钢丝绳105105 注：钢绞线弹性模量可按实测值采用。(5).玻璃幕墙材料的泊松比可按表的规定采用。表 材料的泊松比材 料材 料玻璃钢、不锈钢铝合金高强钢丝、钢绞线(6).玻璃幕墙材

12、料的线膨胀系数可按表的规定采用。表 材料的线膨胀系数(1/)材料材料 玻璃10-510-5不锈钢板10-5铝合金10-5混凝土10-5铝材10-5砌砖体10-5(7).玻璃幕墙材料的重力密度标准值可按表的规定采用。表 材料的重力密度g（kN/m3)材料g材料g普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、半钢化玻璃矿棉玻璃棉钢材岩棉铝合金一、风荷载计算 标高为处风荷载计算(1). 风荷载标准值计算: W0:基本风压 W0= kN/m2 gz: 高处阵风系数(按B类区计算) gz=1+(Z/10)= z: 高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2001(2006版) z=(Z/10) =10

13、)= s:风荷载体型系数 s= Wk=gzzsW0 (GB50009-2001(2006版) = = kN/m2(2). 风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2) w: 风荷载作用效应的分项系数： 按建筑结构荷载规范GB50009-2001 规定采用 W=wWk=m2二、板强度校核: 1.石材强度校核 用级石材，其抗弯强度标准值为：mm2 石材抗弯强度设计值：mm2 石材抗剪强度设计值：mm2 校核依据：=mm2 Ao: 石板短边长： Bo: 石板长边长： a: 计算石板抗弯所用短边长度: b: 计算石板抗弯所用长边长度: t: 石材厚度: GAK:石板自重=mm2 m1: 四角支承板

14、弯矩系数, 按短边与长边的边长比(a/b= 查表得: Wk: 风荷载标准值: m2 垂直于平面的分布水平地震作用: qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m2) qEAk=5maxGAK =51000 =m2 荷载组合设计值为： Sz=Wk+qEAk =m2 应力设计值为： =6m1Szb2103/t2 =6103/ =mm2 mm2mm2 强度可以满足要求 2.石材剪应力校核 校核依据: max :石板中产生的剪应力设计值(N/mm2) n:一个连接边上的挂钩数量: 2 t:石板厚度: d:槽宽: s:槽底总长度: :系数,取 对边开槽 =SzAoBo1000/n(t-d)s

15、 =mm2 mm2mm2 石材抗剪强度可以满足 3.挂钩剪应力校核 校核依据: max :挂钩剪应力设计值(N/mm2) Ap:挂钩截面面积: n:一个连接边上的挂钩数量: 2 对边开槽 =SzAoBo1000/(2nAp) =mm2 mm2mm2 挂板抗剪强度可以满足 三、幕墙立柱计算: 1. 荷载计算:(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布) qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m) W: 风荷载设计值: m2 B: 幕墙分格宽: qw=WB = = kN/m(2)立柱弯矩: Mw: 风荷载作用下立柱弯矩 qw: 风荷载均布线荷载设计值: (kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: Mw

16、=qwHsjcg2/8 =8 = kNm qEA: 地震作用设计值(KN/m2): 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值: qEAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2) qEAk=5maxGAk =51000 = kN/m2 E: 幕墙地震作用分项系数: qEA=qEAk = = kN/m2 qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEAB = = kN/m ME: 地震作用下立柱弯矩(kNm): ME=qEHsjcg2/8 =8 =m M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kNm) 采用SW+组合 M=Mw+ME =+ =m2. 选用立柱型材的截面

17、特性: 立柱型材号: XC1HHH 选用的立柱材料牌号:Q235 d=16 型材强度设计值: 抗拉、抗压mm2 抗剪mm2 型材弹性模量: E=105N/mm2 X轴惯性矩: Ix= Y轴惯性矩: Iy= 立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn= 立柱型材净截面积: An= 立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x= 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: Ss= 塑性发展系数: =3. 幕墙立柱的强度计算: 校核依据: N/An+M/(Wn)a=mm2(拉弯构件) B: 幕墙分格宽: 幕墙自重线荷载: Gk=700B/1000 =7001000 =m Nk: 立

18、柱受力: Nk=GkL = = N: 立柱受力设计值: rG: 结构自重分项系数: N=Nk = = : 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件) N: 立柱受力设计值: An: 立柱型材净截面面积: M: 立柱弯矩: m Wn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: : 塑性发展系数: =N10/An+M103/Wn) =10/+103/ =mm2 mm2 1/250 挠度不满足要求！ 层间增加一支点，立柱计算跨度： 计算如下：校核依据: dfL/250 df=5qWkHsjcg41000/(384Ix)= Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值: L: 立柱计算跨度: D

19、u=U/(L1000) =1000) =1/1886 1/250 挠度可以满足要求！5. 立柱抗剪计算: 校核依据: max=mm2(1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN) Qwk=WkHsjcgB/2 =2 =(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN) Qw=Qwk = =(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN) QEk=qEAkHsjcgB/2 =2 =(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN) QE=QEk = =(5)Q: 立柱所受剪力: 采用Qw+组合 Q=Qw+QE =+ =(6)立柱剪应力: : 立柱剪应力: Ss: 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积

20、矩: 立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x= Ix: 立柱型材截面惯性矩: =QSs100/(IxLT_x) =100/ =mm2 =mm2 mm2 立柱抗剪强度可以满足 四、立柱与主结构连接 采用SG+SW+组合 N1wk: 连接处风荷载总值(N): N1wk=WkBHsjcg1000 =1000 = 连接处风荷载设计值(N) : N1w=N1wk = = N1Ek: 连接处地震作用(N): N1Ek=qEAkBHsjcg1000 =1000 = N1E: 连接处地震作用设计值(N): N1E=N1Ek = = N1: 连接处水平总力(N): N1=N1w+N1E =+ = N

21、2: 连接处自重总值设计值(N): N2k=700BHsjcg =700 = N2: 连接处自重总值设计值(N): N2=N2k = = N: 连接处总合力(N): N=(N12+N22) =+ =根据钢结构设计规范GB50017-2003 公式、和计算 hf:角焊缝焊脚尺寸 L:角焊缝实际长度 he:角焊缝的计算厚度= Lw:角焊缝的计算长度=L-2hf= fhf:角焊缝的强度设计值:120N/mm2 f:角焊缝的强度设计值增大系数，取值为: m:弯矩引起的应力 m=6M/(2helw2f) =mm2 n:法向力引起的应力 n =N/(2heLwf) =mm2 :剪应力 =V/(2HfLw)

22、 =mm2 :总应力 =(m+n)2+2) = =mm2fhf=120N/mm2 焊缝强度可以满足! 五、幕墙预埋件总截面面积计算 本工程预埋件受拉力和剪力 V: 剪力设计值: V=N2 = N: 法向力设计值: N=N1 = M: 弯矩设计值(Nmm): e2: 螺孔中心与锚板边缘距离: M=Ve2 = =mm Num1: 锚筋根数: 4根 锚筋层数: 2层 r: 锚筋层数影响系数: 关于混凝土：强度等级C30 混凝土轴心抗压强度设计值:fc=mm2 按现行国家标准混凝土结构设计规范 GB50010-2002 表采用。 选用HPB 235锚筋 锚筋强度设计值:fy=mm2 d: 钢筋直径:

23、v: 钢筋受剪承载力系数: v= 依据GB50010 式计算 = = 因为v大于，所以取v= t: 锚板厚度: b: 锚板弯曲变形折减系数: b=+(t/d) 依据GB50010 式计算 =+ = Z: 外层钢筋中心线距离: As: 锚筋实际总截面积: As=Num1d2/4 =d2/4 = 锚筋的总截面积计算值: 依据GB50010 和等公式计算 As1=V/(rvfy)+N/bfy)+M/rbfyZ) = As2=N/bfy)+M/rbfyZ) = 4根锚筋可以满足要求! 锚板面积 A= mm2 = N N= 锚板尺寸可以满足要求! 六、幕墙预埋件焊缝计算 根据钢结构设计规范GB50017

24、-2003 公式、和计算 hf:角焊缝焊脚尺寸 L:角焊缝实际长度 he:角焊缝的计算厚度= Lw:角焊缝的计算长度=L-2hf= fhf:角焊缝的强度设计值:160N/mm2 f:角焊缝的强度设计值增大系数，取值为: m:弯矩引起的应力 m=6M/(2helw2f) =mm2 n:法向力引起的应力 n =N/(2heLwf) =mm2 :剪应力 =V/(2HfLw) =mm2 :总应力 =(m+n)2+2) = =mm2fhf=160N/mm2 焊缝强度可以满足! 七、幕墙横梁计算 1. 选用横梁型材的截面特性: 选用型材号: XC5XF023 选用的横梁材料牌号: Q235 d=16 横梁

25、型材抗剪强度设计值: mm2 横梁型材抗弯强度设计值: mm2 横梁型材弹性模量: E=105N/mm2 Mx横梁绕截面X轴(平行于幕墙平面方向)的弯矩 My横梁绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的弯矩 Wnx横梁截面绕截面X轴(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩: Wnx= Wny横梁截面绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩: Wny= 型材截面积: A= 塑性发展系数，可取2. 幕墙横梁的强度计算: 校核依据: Mx/Wnx+My/Wnyf=(1)横梁在自重作用下的弯矩(kNm) 横梁上分格高: 横梁下分格高: H-横梁受荷单元高(应为上下分格高之和的一半): l-横梁跨度,l=110

26、0mm GAk: 横梁自重: 700 N/m2 Gk: 横梁自重荷载线分布均布荷载标准值(kN/m): Gk=700H/1000 =7001000 =m G: 横梁自重荷载线分布均布荷载设计值(kN/m) G=Gk = =m My: 横梁在自重荷载作用下的弯矩(kNm) My=GB2/8 =8 =m(2)横梁在风荷载作用下的弯矩(kNm) 风荷载线分布最大集度标准值(梯形分布) qwk=WkH = =m 风荷载线分布最大集度设计值 qw=qwk = =m Mxw: 横梁在风荷载作用下的弯矩(kNm) Mxw=qwB2(3-H2/B2)/24 =/24 =m(3)地震作用下横梁弯矩 qEAk:

27、横梁平面外地震作用: E: 动力放大系数: 5 max: 地震影响系数最大值: GAk: 幕墙构件自重: 700 N/m2 qEAk=5max700/1000 =5700/1000 =m2 qex: 水平地震作用最大集度标准值 B: 幕墙分格宽: 水平地震作用最大集度标准值(梯形分布) qex=qEAkH = =m qE: 水平地震作用最大集度设计值 E: 地震作用分项系数: qE=qex = =m MxE: 地震作用下横梁弯矩: MxE=qEB2(3-H2/B2)/24 =/24 =m(4)横梁强度: : 横梁计算强度(N/mm2): 采用SG+SW+组合 Wnx: 横梁截面绕截面X轴的净截

28、面抵抗矩: Wny: 横梁截面绕截面Y轴的净截面抵抗矩: : 塑性发展系数: =103My/Wny)+103Mxw/Wnx)+103MxE/Wnx) =mm2 mm2 a=mm2 横梁正应力强度可以满足 3. 幕墙横梁的抗剪强度计算: 校核依据: x=VySx/(Ixtx)mm2 校核依据: y=VxSy/(Iyty)mm2 Vx-横梁水平方向(X轴)的剪力设计值N； Vy-横梁竖直方向(Y轴)的剪力设计值N； Sx-横梁截面计算剪应力处以上(或下)截面对中性轴(X轴)的面积矩=； Sy-横梁截面计算剪应力处左边(或右边)截面对中性轴(Y轴)的面积矩=； Ix-横梁绕截面X轴的毛截面惯性矩=；

29、 Iy-横梁绕截面y轴的毛截面惯性矩=； tx-横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度=； ty-横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度=； f-型材抗剪强度设计值=mm2；(1)Qwk: 风荷载作用下横梁剪力标准值(kN) Wk: 风荷载标准值: m2 B: 幕墙分格宽: 风荷载呈梯形分布时： Qwk=WkHB(1-H/B/2)/2 =2)/2 =(2)Qw: 风荷载作用下横梁剪力设计值(kN) Qw=Qwk = =(3)QEk: 地震作用下横梁剪力标准值(kN) 地震作用呈梯形分布时： QEk=qEAkHB(1-H/B/2)/2 =2)/2 =(4)QE:地震作用下横梁剪力设计值(kN) E: 地震作用分项系数: QE=QE