石材幕墙、玻璃幕墙、铝板雨篷设计计算书

﹒第第一部分、石材幕墙 4一、计算依据及说明 41、工程概况说明 42、设计依据 43、基本计算公式 6二、荷载计算 81、风荷载标准值计算 82、风荷载设计值计算 103、水平地震作用计算 114、荷载组合计算 11三、面板计算 121、面板荷载计算 122、面板强度计算 123、面板剪应力计算 134、面板挂件剪应力计算 135、挂件在重力作用下的剪应力计算 136、挂件在重力作用下的强度验算 14四、立柱计算 151、立柱荷载计算 152、立柱型材特性 183、立柱强度计算 194、立柱的刚度计算 205、立柱抗剪计算 20五、立柱与主结构连接计算 211、立柱与主结构连接计算 21六、横梁计算 231、选用横梁型材的截面特性 232、横梁的强度计算 243、横梁的刚度计算 284、横梁的抗剪强度计算 285、横梁的各种强度校核及构造 29七、横梁与立柱连接件计算 291、横梁与角码连接计算 292、角码与立柱连接计算 30八、机械锚栓计算 311、锚栓计算信息描述 312、锚栓承受拉力计算 323、锚栓承受剪力计算 334、锚栓受拉承载力校核 355、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 366、锚栓钢材受剪破坏校核 387、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 398、混凝土剪撬破坏承载能力计算 429、锚栓构造要求校核 42第二部分、玻璃幕墙 44一、荷载计算 441、风荷载标准值计算 442、风荷载设计值计算 473、水平地震作用计算 474、荷载组合计算 47二、玻璃计算 481、玻璃面积 482、玻璃板块自重 483、玻璃强度计算 484、玻璃跨中挠度计算 50三、立柱计算 511、立柱荷载计算 512、立柱型材特性 553、立柱强度计算 564、立柱的刚度计算 575、立柱抗剪计算 58四、立柱与主结构连接计算 591、立柱与主结构连接计算 59五、横梁计算 601、选用横梁型材的截面特性 602、横梁的强度计算 613、横梁的刚度计算 654、横梁的抗剪强度计算 655、横梁的各种强度校核及构造 66六、横梁与立柱连接件计算 661、横梁与角码连接计算 662、角码与立柱连接计算 67七、机械锚栓计算 681、锚栓计算信息描述 682、锚栓承受拉力计算 703、锚栓承受剪力计算 714、锚栓受拉承载力校核 725、锚栓混凝土锥体受拉破坏承载力校核 736、锚栓钢材受剪破坏校核 767、构件边缘受剪混凝土楔形体破坏校核 778、混凝土剪撬破坏承载能力计算 799、锚栓构造要求校核 80第三部分、铝板雨篷 82一、荷载计算 821、风荷载标准值计算 822、风荷载设计值计算 833、雪荷载标准值计算 834、雪荷载设计值计算 835、自重荷载设计值 836、竖向均布地震作用计算 837、荷载组合计算 84二、单层铝板强度计算 851、面板荷载计算 852、铝板强度计算 853、加强肋强度计算 874、角码抗剪强度校核 895、铆钉抗拉强度计算 90三、雨篷类框架计算信息 901、框架分析参数说明 902、框架分析结果 93四、横向杆件计算 1201、选用型材的截面特性 1202、杆件强度计算 1213、杆件剪力计算 1234、杆件刚度计算 123石材幕墙计算依据及说明工程概况说明工程名称:商服、城镇住宅项目地块（B区地块七）门房工程所在城市:成都市工程建筑物所在地地面粗糙度类别:B类工程所在地区抗震设防烈度:七度工程基本风压:0.3kN/m2设计依据序号标准名称标准号1《工程结构通用规范》GB55001-20212《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-20213《钢结构通用规范》GB55006-20214《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-20205《铝合金门窗》GB/T8478-20206《绿色建筑评价标准》GB/T50378-20197《建筑玻璃采光顶技术要求》JG/T231-20188《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-20189《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-201810《铝合金建筑型材第1部分：基材》GB/T5237.1-201711《铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材》GB/T5237.2-201712《铝合金建筑型材第3部分：电泳涂漆型材》GB/T5237.3-201713《铝合金建筑型材第4部分：喷粉型材》GB/T5237.4-201714《铝合金建筑型材第5部分：喷漆型材》GB/T5237.5-201715《铝合金建筑型材第6部分：隔热型材》GB/T5237.6-201716《吊挂式玻璃幕墙用吊夹》JG/T139-201717《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-201718《钢结构设计标准》GB50017-201719《混凝土用机械锚栓》JG/T160-201720《冷弯型钢通用技术要求》GB/T6725-201721《混凝土接缝用建筑密封胶》JC/T881-201722《普通装饰用铝塑复合板》GB/T22412-201623《热轧型钢》GB/T706-201624《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-201625《民用建筑热工设计规范》GB50176-201626《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-201527《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-201528《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431-201529《公共建筑节能设计标准》GB50189-201530《紧固件机械性能螺母》GB/T3098.2-201531《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》JG/T174-201432《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-201433《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-201434《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》JG/T174-201435《混凝土结构加固设计规范(附条文说明)》GB50367-201336《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-201337《中空玻璃用弹性密封胶》GB/T29755-201338《一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分：一般要求》GB/T3880.1-201239《中空玻璃》GB/T11944-201240《建筑陶瓷薄板应用技术规程》JGJ/T172-201241《建筑结构荷载规范》GB50009-201242《一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分：力学性能》GB/T3880.2-201243《一般工业用铝及铝合金板、带材第3部分：尺寸偏差》GB/T3880.3-201244《建筑工程用索》JG/T330-201145《干挂空心陶瓷板》GB/T27972-201146《建筑用隔热铝合金型材》JG175-201147《铝合金门窗工程技术规范》JGJ214-201048《建筑抗震设计规范》(2016年版)GB50011-201049《建筑制图标准》GB/T50104-201050《建筑玻璃点支承装置》JG/T138-201051《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-201052《混凝土结构设计规范》(2015版)GB50010-201053《陶瓷板》GB/T23266-200954《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-200955《建筑抗震加固技术规程》JGJ/T116-200956《公共建筑节能改造技术规范》JGJ176-200957《平板玻璃》GB11614-200958《夹层玻璃》GB15763.3-200959《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-200960《石材用建筑密封胶》GB/T23261-200961《耐候结构钢》GB/T4171-200862《半钢化玻璃》GB/T17841-200863《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-200864《中国地震烈度表》GB/T17742-200865《搪瓷用冷轧低碳钢板及钢带》GB/T13790-200866《塑料门窗工程技术规程》JGJ103-200867《中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测定》GB/T22476-200868《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151-200869《不锈钢棒》GB/T1220-200770《建筑幕墙》GB/T21086-200771《铝合金结构设计规范》GB50429-200772《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-200773《民用建筑能耗数据采集标准》JGJ/T154-200774《建筑外窗气密、水密、抗风压性能现场检测方法》JG/T211-200775《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-200776《百页窗用铝合金带材》YS/T621-200777《小单元建筑幕墙》JG/T216-200778《中空玻璃用复合密封胶条》JC/T1022-200779《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830·1~830·2-200580《钢化玻璃》GB15763.2-200581《建筑隔声评价标准》GB/T50121-200582《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-200583《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-200384《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-200185《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001基本计算公式(1).场地类别划分:根据地面粗糙度,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;门房按B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》GB50009-20128.1.1-2采用风荷载计算公式:EQw\s\do3(k)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(sl)×μ\s\do3(z)×w\s\do3(0)其中:EQw\s\do3(k)作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)EQβ\s\do3(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:EQβ\s\do3(gz)=1+2gI\s\do3(10)(\f(z,10))(-α)其中g为峰值因子取为2.5，I10为10米高名义湍流度,α为地面粗糙度指数A类场地:EQI\s\do3(10)=0.12,α=0.12B类场地:EQI\s\do3(10)=0.14,α=0.15C类场地:EQI\s\do3(10)=0.23,α=0.22D类场地:EQI\s\do3(10)=0.39,α=0.30EQμ\s\do3(z)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:EQμ\s\do3(z)=1.284×\b(\f(Z,10))0.24B类场地:EQμ\s\do3(z)=1.000×\b(\f(Z,10))0.30C类场地:EQμ\s\do3(z)=0.544×\b(\f(Z,10))0.44D类场地:EQμ\s\do3(z)=0.262×\b(\f(Z,10))0.60本工程属于B类地区EQμ\s\do3(sl)风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定EQw\s\do3(0)基本风压,按全国基本风压图,成都市地区取为0.3kN/m2(3).地震作用计算:EQq\s\do3(EAk)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Ak)其中:EQq\s\do3(EAk)水平地震作用标准值EQβ\s\do3(E)动力放大系数,按5.0取定EQα\s\do3(max)水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定:6度(0.05g):EQα\s\do3(max)=0.047度(0.1g):EQα\s\do3(max)=0.087度(0.15g):EQα\s\do3(max)=0.128度(0.2g):EQα\s\do3(max)=0.168度(0.3g):EQα\s\do3(max)=0.249度(0.4g):EQα\s\do3(max)=0.32成都市地区设防烈度为七度,根据本地区的情况,故取EQα\s\do3(max)=0.08EQG\s\do3(Ak)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：EQγ\s\do3(G)S\s\do3(G)+γ\s\do3(w)ψ\s\do3(w)S\s\do3(w)+γ\s\do3(E)ψ\s\do3(E)S\s\do3(E)+γ\s\do3(T)ψ\s\do3(T)S\s\do3(T)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：地震荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用:①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1.3b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；②可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.5荷载计算风荷载标准值计算EQW\s\do3(k):作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)z:计算高度6.2mEQμ\s\do3(z):6.2m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2012条文说明8.2.1)EQμ\s\do3(z)=1×(\f(z,10))0.3=0.866398由于0.866398<1,取EQμ\s\do3(z)=1EQI\s\do3(10):10米高名义湍流度,对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23、0.39。(GB50009-2012条文说明8.4.6)EQβ\s\do3(gz):阵风系数:EQβ\s\do3(gz)=2.25EQμ\s\do3(sp1):局部正风压体型系数EQμ\s\do3(sn1):局部负风压体型系数,通过计算确定EQμ\s\do3(sz):建筑物表面正压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3)取1EQμ\s\do3(sf):建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3-2)取-1对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，取-0.2或0.2EQA\s\do3(v):立柱构件从属面积取4.51m2EQA\s\do3(h):横梁构件从属面积取0.78m2EQμ\s\do3(sa):维护构件面板的局部体型系数EQμ\s\do3(s1z)=μ\s\do3(sz)+0.2=1.2EQμ\s\do3(s1f)=μ\s\do3(sf)-0.2=-1.2维护构件从属面积大于或等于25m2的体型系数计算EQμ\s\do3(s25z)=μ\s\do3(sz)×0.8+0.2=1(GB50009-20128.3.4)EQμ\s\do3(s25f)=μ\s\do3(sf)×0.8-0.2=-1(GB50009-20128.3.4)对于直接承受荷载的面板而言，不需折减有EQμ\s\do3(saz)=1.2EQμ\s\do3(saf)=-1.2同样，取立柱面积对数线性插值计算得到EQμ\s\do3(savz)=μ\s\do3(sz)+(μ\s\do3(sz)×0.8-μ\s\do3(sz))×\f(log(A\s\do3(v)),1.4)+0.2EQ=1+(0.8-1)×\f(0.654177,1.4)+0.2=1.106546EQμ\s\do3(savf)=μ\s\do3(sf)+(μ\s\do3(sf)×0.8-μ\s\do3(sf))×\f(log(A\s\do3(v)),1.4)-0.2EQ=-1+((-0.8)-(-1))×\f(0.654177,1.4)-0.2=-1.106546按照以上计算得到对于面板有:EQμ\s\do3(sp1)=1.2EQμ\s\do3(sn1)=-1.2对于立柱有:EQμ\s\do3(svp1)=1.106546EQμ\s\do3(svn1)=-1.106546对于横梁有:EQμ\s\do3(shp1)=1.2EQμ\s\do3(shn1)=-1.2面板正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kp)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(sp1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-2)=2.25×1.2×1×0.3=0.81kN/m2EQW\s\do3(kp)<1kN/m2,取EQW\s\do3(kp)=1kN/m2面板负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kn)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(sn1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-2)=2.25×(-1.2)×1×0.3=-0.81kN/m2EQW\s\do3(kn)>-1kN/m2,取EQW\s\do3(kn)=-1kN/m2同样，立柱正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kvp)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(svp1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-2)=2.25×1.106546×1×0.3=0.746919kN/m2EQW\s\do3(kvp)<1kN/m2,取EQW\s\do3(kvp)=1kN/m2立柱负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(kvn)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(svn1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-2)=-0.746919kN/m2EQW\s\do3(kvn)>-1kN/m2,取EQW\s\do3(kvn)=-1kN/m2同样，横梁正风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(khp)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(shp1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-2)=0.81kN/m2EQW\s\do3(khp)<1kN/m2,取EQW\s\do3(khp)=1kN/m2横梁负风压风荷载标准值计算如下EQW\s\do3(khn)=β\s\do3(gz)×μ\s\do3(shn1)×μ\s\do3(z)×W\s\do3(0)(GB50009-20128.1.1-2)=-0.81kN/m2EQW\s\do3(khn)>-1kN/m2,取EQW\s\do3(khn)=-1kN/m2当前幕墙抗风压等级为1级风荷载设计值计算W:风荷载设计值:kN/m2EQγ\s\do3(w):风荷载作用效应的分项系数：1.5面板风荷载作用计算EQW\s\do3(p)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kp)=1.5×1=1.5kN/m2EQW\s\do3(n)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kn)=1.5×(-1)=-1.5kN/m2立柱风荷载作用计算EQW\s\do3(vp)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kvp)=1.5×1=1.5kN/m2EQW\s\do3(vn)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(kvn)=1.5×(-1)=-1.5kN/m2横梁风荷载作用计算EQW\s\do3(hp)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(khp)=1.5×1=1.5kN/m2EQW\s\do3(hn)=γ\s\do3(w)×W\s\do3(khn)=1.5×(-1)=-1.5kN/m2水平地震作用计算EQG\s\do3(Ak):面板平米重量取0.84kN/m2EQα\s\do3(max):水平地震影响系数最大值:0.08EQq\s\do3(Ek):分布水平地震作用标准值(kN/m2)EQq\s\do3(Ek)=β\s\do3(E)×α\s\do3(max)×G\s\do3(Ak)=5×0.08×0.84=0.336kN/m2EQγ\s\do3(E):地震作用分项系数:1.4EQq\s\do3(EA):分布水平地震作用设计值(kN/m2)EQq\s\do3(EA)=γ\s\do3(E)×q\s\do3(Ek)=1.4×0.336=0.4704kN/m2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:EQS\s\do3(zkp)=W\s\do3(kp)=1kN/m2EQS\s\do3(zp)=W\s\do3(kp)×γ\s\do3(w)+q\s\do3(Ek)×γ\s\do3(E)×ψ\s\do3(E)=1×1.5+0.336×1.4×0.6=1.78224kN/m2考虑负风压、地震荷载组合:EQS\s\do3(zkn)=W\s\do3(kn)=-1kN/m2EQS\s\do3(zn)=W\s\do3(kn)×γ\s\do3(w)-q\s\do3(Ek)×γ\s\do3(E)×ψ\s\do3(E)=-1×1.5-0.336×1.4×0.6=-1.78224kN/m2综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算采用面板荷载组合标准值为1kN/m2面板荷载组合设计值为1.78224kN/m2立柱承受风荷载标准值为1kN/m2横梁承受风荷载标准值为1kN/m2面板计算面板荷载计算B:该处面板分格宽:1.2mH:该处面板分格高:0.6mA:该处板块面积:A=B×H=1.2×0.6=0.72m2GAK:面板平均自重:面板的体积密度为:28(kN/m3)t:面板厚度:30mmGAK=28×t/1000=28×30/1000=0.84kN/m2水平荷载设计值：Sz=1.78224kN/m2水平荷载标准值：Szk=1kN/m2面板强度计算选定面板材料为:花岗石-MU150校核依据：σ≤4.7N/mm2H:面板高度:0.6mB:面板宽度:1.2ma0:短边计算长度:0.6mb0:长边计算长度:1mt:面板厚度:30mmm:四点支撑板弯矩系数,按短边与长边的边长比(a0/b0=0.6)查表得:0.1338Sz:组合荷载设计值:1.78224kN/m2按四点支撑板计算,应力设计值为：σ=EQ\f(6×m×Sz×b02×103,t2)(JGJ133-20015.5.4)=EQ\f(6×0.1338×1.78224×12×103,302)=1.589758N/mm21.589758N/mm2≤4.7N/mm2强度满足要求面板剪应力计算校核依据:τ≤2.3N/mm2Sz:组合荷载设计值:1.78224kN/m2a:面板短边长度:0.6mb:面板长边长度:1.2mn:连接边上的挂件数量:2β:应力调整系数:查表5.5.5得到1.25t:面板厚度:30mmc:槽口宽度:7mms:单个槽底总长度:100mmτ:挂件在面板中产生的剪应力τ=EQ\f(Sz×a×b×β,n×(t-c)×s)(JGJ133-20015.5.7-1)=EQ\f(1.78224×0.6×1.2×1.25,2×(30-7)×100)×103=0.348699N/mm20.348699N/mm2≤2.3N/mm2面板剪应力满足要求面板挂件剪应力计算校核依据:τp≤138.7N/mm2挂件材料为不锈钢-S35350(201)Sz:组合荷载设计值:1.78224kN/m2a:面板短边长度:0.6mb:面板长边长度:1.2mn:连接边上的挂件数量:2β:应力调整系数:查表5.5.5得到1.25Ap:挂件截面面积:19.6mm2τp:挂件承受的剪应力τp=EQ\f(Sz×a×b×β,2×n×Ap)(JGJ133-20015.5.5-1)=EQ\f(1.78224×0.6×1.2×1.25,2×2×19.6)×103=20.459388N/mm220.459388N/mm2≤138.7N/mm2面板挂件剪应力满足要求挂件在重力作用下的剪应力计算校核依据:EQτ\s\do3(wp)≤138.7N/mm2G:面板重力方向设计值G=EQγ\s\do3(G)×GAK×B×H=0.78624kNEQT\s\do3(p):挂件截面厚度为4mmEQB\s\do3(p):挂件截面宽度为50mmEQI\s\do3(p):挂件截面惯性矩EQI\s\do3(p)=EQ\f(B\s\do3(p)×T\s\do3(p)3,12)=266.666667mm4EQS\s\do3(p):挂件截面面积矩EQS\s\do3(p)=(EQB\s\do3(p)×EQ\f(T\s\do3(p),2))×EQ\f(T\s\do3(p),4)=100mm3EQW\s\do3(p):挂件截面抵抗矩EQW\s\do3(p)=EQ\f(B\s\do3(p)×T\s\do3(p)2,6)=133.333333mm3所以挂件在重力作用下产生的剪应力如下:EQτ\s\do3(wp)=EQ\f(\f(G,n)×S\s\do3(p),I\s\do3(p)×B\s\do3(p))=EQ\f(\f(0.78624×1000,2)×100,266.666667×50)=2.9484N/mm22.9484N/mm2≤138.7N/mm2面板挂件在重力作用下的剪应力满足要求挂件在重力作用下的强度验算校核依据:EQσ\s\do3(wp)≤239N/mm2EQM\s\do3(p):面板板块重力设计值在挂件上产生的弯矩作用EQL\s\do3(p):挂件水平方向悬挑长度EQM\s\do3(p)=EQ\f(G,n)×EQL\s\do3(p)=EQ\f(0.78624,2)×EQ\f(35,1000)=0.013759kN.m所以挂件正应力为EQσ\s\do3(p)=EQ\f(M\s\do3(p),W\s\do3(p))=EQ\f(0.013759×106,133.333333)=103.194N/mm2考虑挂件在重力作用下的剪应力,挂件承受的折算应力计算如下EQσ\s\do3(wp)=EQ\r(σ\s\do3(p)2+3×τ\s\do3(wp)2)=EQ\r(103.1942+3×2.94842)=103.320283N/mm2103.320283N/mm2≤1.1×239N/mm2面板挂件在重力作用下的正应力满足要求立柱计算立柱荷载计算(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)EQq\s\do3(w):风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m)EQr\s\do3(w):风荷载作用效应的分项系数：1.5EQW\s\do3(k):风荷载标准值:1kN/m2EQB\s\do3(l):幕墙左分格宽:1.1mEQB\s\do3(r):幕墙右分格宽:1.1mEQq\s\do3(wk)=W\s\do3(k)×\f(B\s\do3(l)+B\s\do3(r),2)EQ=1×\f(1.1+1.1,2)=1.1kN/mEQq\s\do3(w)=1.5×q\s\do3(wk)=1.5×1.1=1.65kN/m(2)分布水平地震作用设计值EQG\s\do3(Akl):立柱左边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:1.1kN/m2EQG\s\do3(Akr):立柱右边幕墙构件(包括面板和框)的平均自重:1.1kN/m2EQq\s\do3(EAkl)=5×α\s\do3(max)×G\s\do3(Akl)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.08×1.1=0.44kN/m2EQq\s\do3(EAkl)=5×α\s\do3(max)×G\s\do3(Akr)(JGJ102-20035.3.4)=5×0.08×1.1=0.44kN/m2EQq\s\do3(ek)=\f(q\s\do3(Ekl)×B\s\do3(l)+q\s\do3(Ekr)×B\s\do3(r),2)EQ=\f(0.44×1.1+0.44×1.1,2)=0.484kN/mEQq\s\do3(e)=1.4×q\s\do3(ek)=1.4×0.484=0.6776kN/m(3)立柱荷载组合立柱所受组合荷载标准值为:EQq\s\do3(k)=q\s\do3(wk)=1.1kN/m立柱所受组合荷载设计值为:EQq=q\s\do3(w)+ψ\s\do3(E)×q\s\do3(e)=1.65+0.6×0.6776=2.05656kN/m立柱计算简图如下:(4)立柱弯矩:通过有限元分析计算得到立柱的弯矩图如下:立柱弯矩分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.5131.0251.5382.0502.5633.0753.5884.100弯矩(kN.m)0.0001.8913.2414.0514.3214.0513.2411.8910.000最大弯矩发生在2.05m处M:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)M=4.321347kN·m立柱在荷载作用下的轴力图如下:立柱在荷载作用下的支座反力信息如下表:支座编号X向反力(kN)Y向反力(kN)转角反力(kN.m)n0-4.216n1-4.2166.449立柱型材特性选定立柱材料类别:钢-Q235选用立柱型材名称:100*50*5型材强度设计值:215N/mm2型材弹性模量:E=206000N/mm2X轴惯性矩:EQI\s\do3(x)=173.667cm4Y轴惯性矩:EQI\s\do3(y)=56.1667cm4X轴上部抵抗矩:EQW\s\do3(x1)=34.7333cm3X轴下部抵抗矩:EQW\s\do3(x2)=34.7333cm3Y轴左部抵抗矩:EQW\s\do3(y1)=22.4667cm3Y轴右部抵抗矩:EQW\s\do3(y2)=22.4667cm3型材截面积:A=14cm2型材计算校核处抗剪壁厚:t=5mm型材截面面积矩:EQS\s\do3(s)=22cm3塑性发展系数:γ=1.05立柱强度计算校核依据:EQ\f(N,A)+EQ\f(M,γ×w)≤ｆaBl:幕墙左分格宽:1.1mBr:幕墙右分格宽:1.1mHv:立柱长度GAkl:幕墙左分格自重:1.1kN/m2GAKr:幕墙右分格自重:1.1kN/m2幕墙自重线荷载:Gk=EQ\f(GAkl×Bl+GAkr×Br,2)=EQ\f(1.1×1.1+1.1×1.1,2)=1.21kN/mrG:结构自重分项系数:1.3G:幕墙自重线荷载设计值1.573kN/mf:立柱计算强度(N/mm2)A:立柱型材截面积:14cm2Nl:当前杆件最大轴拉力(kN)Ny:当前杆件最大轴压力(kN)Mmax:当前杆件最大弯矩(kN.m)Wz:立柱截面抵抗矩(cm3)γ:塑性发展系数:1.05立柱通过有限元计算得到的应力校核数据表格如下:编号NlNyMmaxWzAfzb06.4490.0004.32134.733314123.097通过上面计算可知,立柱杆件b0的应力最大,为123.097206N/mm2≤ｆa=215N/mm2,所以立柱承载力满足要求立柱的刚度计算校核依据:EQD\s\do3(fmax)≤\f(L,300)EQD\s\do3(fmax):立柱最大允许挠度:通过有限元分析计算得到立柱的挠度图如下:立柱挠度分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.5131.0251.5382.0502.5633.0753.5884.100挠度(mm)0.0004.3938.06110.47311.31310.4738.0614.3930.000最大挠度发生在2.05m处,最大挠度为11.313119mmEQD\s\do3(fmax)=\f(Hvmax,300)×1000EQ=\f(4.1,300)×1000=13.666667mm立柱最大挠度Umax为:11.313119mm≤13.666667mm挠度满足要求立柱抗剪计算校核依据:EQτ\s\do3(max)≤[τ]=125N/mm2通过有限元分析计算得到立柱的剪力图如下:立柱剪力分布如下表:列表条目123456789偏移(m)0.0000.5131.0251.5382.0502.5633.0753.5884.100剪力(kN)-4.216-3.162-2.108-1.0540.0001.0542.1083.1624.216最大剪力发生在4.1m处τ:立梃剪应力:Q:立梃最大剪力:4.215948kNEQS\s\do3(s):立柱型材截面面积矩:22cm3EQI\s\do3(x):立柱型材截面惯性矩:173.667cm4t:立柱抗剪壁厚:5mmEQτ=\f(Q×S\s\do3(s)×100,I\s\do3(x)×t)EQ=\f(4.215948×22×100,173.667×5)=10.68146N/mm210.68146N/mm2≤125N/mm2立柱抗剪强度可以满足立柱与主结构连接计算立柱与主结构连接计算连接处角码材料:钢-Q235连接螺栓材料:不锈钢螺栓-A2-70EQL\s\do3(ct):连接处角码壁厚:5mmEQD\s\do3(v):连接螺栓直径:12mmEQD\s\do3(ve):连接螺栓有效直径:10.36mmEQN\s\do3(h):连接处水平总力(N):EQN\s\do3(h)=Q=4.215948kNEQN\s\do3(g):连接处自重总值设计值(N):EQN\s\do3(g)=-6.4493kNN:连接处总合力(N):N=EQ\r(N\s\do3(g)2+N\s\do3(h)2)=EQ\r(-6.44932+4.2159482)×1000=7705.043026NEQN\s(b,v):螺栓的承载能力:EQN\s\do3(v):连接处剪切面数:2EQN\s(b,v)=2×3.14×EQ\b(\f(D\s\do3(e),2))2×265(GB50017-201711.4.1-1)=2×3.14×EQ\b(\f(10.36,2))2×265=44677.129481NEQN\s\do3(num):立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数:EQN\s\do3(num)=EQ\f(N,N\s\do3(b))=EQ\f(7705.043026,44677.129481)=0.172461个取2个EQN\s(b,cl):立梃型材壁抗承压能力(N):EQN\s\do3(vl):连接处剪切面数:2×2t:立梃壁厚:5mmEQN\s(b,cl)=EQD\s\do3(v)×2×320×t×EQN\s\do3(num)(GB50017-201711.4.1-3)=12×2×320×5×2=76800N7705.043026N≤76800N立梃型材壁抗承压能力满足EQN\s(b,cg):角码型材壁抗承压能力(N):EQN\s(b,cg)=EQD\s\do3(v)×2×320×EQL\s\do3(ct)×EQN\s\do3(num)(GB50017-201711.4.1-3)=12×2×320×5×2=76800N7705.043026N≤76800N角码型材壁抗承压能力满足横梁计算选用横梁型材的截面特性选定横梁材料类别:钢-Q235选用横梁型材名称:L50X4型材强度设计值:215N/mm2型材弹性模量:E=206000N/mm2X轴惯性矩:EQI\s\do3(x)=9.25733cm4Y轴惯性矩:EQI\s\do3(y)=9.25733cm4X轴上部抵抗矩:EQW\s\do3(x1)=2.55787cm3X轴下部抵抗矩:EQW\s\do3(x2)=6.70408cm3Y轴左部抵抗矩:EQW\s\do3(y1)=6.70408cm3Y轴右部抵抗矩:EQW\s\do3(y2)=2.55787cm3型材截面积:A=3.89729cm2型材计算校核处抗剪壁厚:t=4mm型材截面绕X轴面积矩:EQS\s\do3(s)=2.60596cm3型材截面绕Y轴面积矩:EQS\s\do3(sy)=2.60596cm3塑性发展系数:γ=1.05横梁的强度计算校核依据:EQ\f(M\s\do3(x),γ×W\s\do3(x))+EQ\f(M\s\do3(y),γ×W\s\do3(y))≤EQf\s\do3(a)=215(JGJ102-20036.2.4)(1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m)EQH\s\do3(h):幕墙分格高:0.65mEQB\s\do3(h):横梁长度:1.2mEQG\s\do3(Akhu):横梁上部面板自重:1.1kN/m2EQG\s\do3(Akhd):横梁下部面板自重:1.1kN/m2EQG\s\do3(hk):横梁自重荷载线分布均布荷载集度标准值(kN/m):EQG\s\do3(hk)=1.1×EQH\s\do3(h)=1.1×0.65=0.715kN/mEQG\s\do3(h):横梁自重荷载线分布均布荷载集度设计值(kN/m)EQG\s\do3(h)=EQγ\s\do3(G)×EQG\s\do3(hk)=1.3×0.715=0.9295kN/m(2)横梁承受的组合荷载作用计算横梁承受风荷载作用EQw\s\do3(k)=1kN/m2EQq\s\do3(EAk):横梁平面外地震荷载:EQβ\s\do3(E):动力放大系数:5EQα\s\do3(max):地震影响系数最大值:0.08EQq\s\do3(EAku)=EQβ\s\do3(E)×EQα\s\do3(max)×1.1(JGJ102-20035.3.4)=5×0.08×1.1=0.44kN/m2EQq\s\do3(EAkd)=EQβ\s\do3(E)×EQα\s\do3(max)×1.1(JGJ102-20035.3.4)=5×0.08×1.1=0.44kN/m2荷载组合:横梁承受面荷载组合标准值:EQq\s\do3(Ak)=EQw\s\do3(k)=1kN/m2横梁承受面荷载组合设计值:EQq\s\do3(Au)=EQγ\s\do3(w)×EQw\s\do3(k)+0.6×EQγ\s\do3(E)×EQq\s\do3(EAku)=1.5×1+0.6×1.4×0.44=1.8696kN/m2EQq\s\do3(Ad)=EQγ\s\do3(w)×EQw\s\do3(k)+0.6×EQγ\s\do3(E)×EQq\s\do3(EAkd)=1.5×1+0.6×1.4×0.44=1.8696kN/m2(3)横梁在组合荷载作用下的弯矩(kN·m)分横梁上下部分别计算EQH\s\do3(hu):横梁上部面板高度0.65mEQH\s\do3(hd):横梁下部面板高度0.65mEQH\s\do3(eu):横梁上部面板荷载计算有效高度为0.325mEQH\s\do3(ed):横梁下部面板荷载计算有效高度为0.325mEQq\s\do3(u)=EQq\s\do3(Au)×EQH\s\do3(eu)=1.8696×0.325=0.60762kN/mEQq\s\do3(d)=EQq\s\do3(Ad)×EQH\s\do3(ed)=1.8696×0.325=0.60762kN/m组合荷载作用产生的线荷载标准值为:EQq\s\do3(uk)=EQq\s\do3(Ak)×EQH\s\do3(eu)=1×0.325=0.325kN/mEQq\s\do3(dk)=EQq\s\do3(Ak)×EQH\s\do3(ed)=1×0.325=0.325kN/m(4)横梁荷载计算:EQq\s\do3(k)=EQq\s\do3(uk)+EQq\s\do3(dk)=0.65kN/mq=EQq\s\do3(u)+EQq\s\do3(d)=1.21524kN/m(5)横梁强度计算信息:横梁杆件编号图如下:横梁荷载作用简图如下:横梁在荷载作用下的弯矩图如下:横梁在荷载作用下的正应力图如下:横梁在荷载作用下的弯矩以及正应力数据如下表所示:编号条目1234567891偏移0.0000.1500.3000.4500.6000.7500.9001.0501.2001My0.000-0.096-0.164-0.205-0.219-0.205-0.164-0.0960.0001Mz0.000-0.073-0.125-0.157-0.167-0.157-0.125-0.0730.0001σy0.000-35.632-61.084-76.355-81.445-76.355-61.084-35.6320.0001σz0.000-27.254-46.721-58.402-62.295-58.402-46.721-27.2540.0001σ0.000-62.887-107.805-134.757-143.741-134.757-107.805-62.8870.000说明：偏移单位为m；弯矩单位为kN.m；应力单位为N/mm2。横梁在组合荷载作用下的支座反力信息如下表所示:支座编号Y向反力(kN)Z向反力(kN)Y向转角反力(kN.m)Z向转角反力(kN.m)n00.7290.558n10.7290.558横梁的刚度计算横梁在荷载作用下的挠度图如下:横梁在荷载作用下的挠度数据如下表所示:编号条目1234567891偏移0.0000.1500.3000.4500.6000.7500.9001.0501.2001Dy0.000-0.357-0.656-0.852-0.920-0.852-0.656-0.3570.0001Dz0.000-0.393-0.721-0.937-1.012-0.937-0.721-0.3930.0001D0.0000.5310.9751.2671.3681.2670.9750.5310.000说明：偏移单位为m；挠度单位为mm。横梁的抗剪强度计算横梁在荷载作用下的剪力图如下:横梁在荷载作用下的剪力以及剪应力数据如下表所示:编号条目1234567891偏移0.0000.1500.3000.4500.6000.7500.9001.0501.2001Qy0.7290.5470.3650.1820.000-0.182-0.365-0.547-0.7291Qz0.5580.4180.2790.1390.000-0.139-0.279-0.418-0.5581τy5.1313.8492.5661.2830.000-1.283-2.566-3.849-5.1311τz3.9252.9441.9620.9810.000-0.981-1.962-2.944-3.9251τ6.4604.8453.2301.6150.0001.6153.2304.8456.460说明：偏移单位为m；剪力单位为kN；剪应力单位为N/mm2。横梁的各种强度校核及构造校核依据:Umax≤L/300,且满足重力作用下Ugmax≤L/500,Ugmax≤3mm横梁在各种荷载组和作用下的强度效核表格如下:编号长度(m)σ(N/mm2)τ(N/mm2)D(mm)最大值位置(m)最大值位置(m)最大值位置(m)D/LenDgDgPos(m)Dg/Len11.200143.7410.6006.4601.2000.9200.6000.000771.0120.6000.00084说明：强度验算不合格的数据以红色标明横梁正应力强度满足要求横梁抗剪强度满足要求横梁挠度满足要求横梁与立柱连接件计算横梁与角码连接计算Q:连接部位受总剪力:采用EQS\s\do3(W)+0.6EQS\s\do3(E)组合Q=0.729144kN横梁与角码连接螺栓材料:不锈钢螺栓-A2-70螺栓连接的抗剪强度计算值:265N/mm2EQN\s\do3(v):剪切面数:1D:螺栓公称直径:6mmEQD\s\do3(e):螺栓有效直径:5.06mmEQN\s\do3(vbh):螺栓受剪承载能力计算:EQN\s\do3(vbh)=EQN\s\do3(v)×