8#楼石材计算书

8#楼外装饰工程- 石材幕墙设计计算书 设计： 校对： 审核： 批准： 二一六年十二月 目录 1 基本参数 .1 1.1 幕墙所在地区 .1 1.2 地面粗糙度分类等级 .1 1.3 抗震设防 .1 2 幕墙承受荷载计算 .2 2.1 风荷载标准值的计算方法 .2 2.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 .4 2.3 计算面板材料时的风荷载标准值 .4 2.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 .4 2.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 .4 2.6 作用效应组合 .4 3 幕墙立柱计算 .5 3.1 立柱型材选材计算 .5 3.2 确定材料的截面参数 .6 3.3 选用立柱型材的截面特性 .7 3.4 立柱的抗弯强度计算 .7 3.5 立柱的挠度计算 .9 3.6 立柱的抗剪计算 .9 4 幕墙横梁计算 .10 4.1 横梁型材选材计算 .10 4.2 确定材料的截面参数 .12 4.3 选用横梁型材的截面特性 .13 4.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 .13 4.5 横梁的挠度计算 .14 4.6 横梁的抗剪计算 .14 5 短槽式(托板)连接石材的选用与校核 15 5.1 石材板块荷载计算 .16 5.2 石材的抗弯设计 .16 5.3 短槽托板在石材中产生的剪应力校核 .17 5.4 短槽托板剪应力校核 .17 6 连接件计算 .18 6.1 横梁与角码间连接 .18 6.2 角码与立柱连接 .19 6.3 立柱与主结构连接 .20 7 幕墙埋件计算(普通化学锚栓 ) 22 7.1 荷载值计算 .22 7.2 锚栓群中锚栓的拉力计算 .23 7.3 群锚受剪内力计算 .24 7.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算 .24 7.5 混凝土锥体受拉破坏承载力计算 .25 7.6 混凝土劈裂破坏承载力计算 .27 7.7 锚栓钢材受剪破坏承载力计算 .29 7.8 混凝土楔形体受剪破坏承载力计算 .29 7.9 混凝土剪撬破坏承载能力计算 .31 7.10 拉剪复合受力承载力计算 .31 7.11 混凝土基材厚度、群锚锚栓最小间距及最小边距计算 .32 8 幕墙转接件强度计算 .33 8.1 受力分析 .33 8.2 转接件的强度计算 .33 9 幕墙焊缝计算 .33 9.1 受力分析 .33 9.2 焊缝特性参数计算 .34 9.3 焊缝校核计算 .34 10 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 .35 10.1 立柱连接伸缩缝计算 .35 10.2 耐候胶胶缝计算 .35 石材幕墙设计计算书 1 石材幕墙设计计算书 1 基本参数 1.1 幕墙所在地区 福州地区； 1.2 地面粗糙度分类等级 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 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 B 类地形考虑。 1.3 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，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； 在围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； 根据国家规范建筑抗震设计规范GB50011-2010，福州地区地震基本烈度为：7 度， 地震动峰值加速度为 0.1g，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： max=0.08； 2 幕墙承受荷载计算 2.1 风荷载标准值的计算方法 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)计算： 石材幕墙设计计算书 2 wk= gz s1 zw0 8.1.1-2GB50009-2012 上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：12.25m； gz：高度 z 处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2gI10(z/10)- 条文说明部分 8.6.1GB50009-2012 其中 A、B 、C、D 四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B 、C、D 四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m ； 也就是： 对 A 类场地：当 z300m 时，取 z=300m，当 z350m 时，取 z=350m，当 z450m 时，取 z=450m，当 z550m 时，取 z=550m，当 z300m 时，取 z=300m，当 z350m 时，取 z=350m，当 z450m 时，取 z=450m，当 z550m 时，取 z=550m，当 z25 时取 a=25，当 A 小于 1 时取 A=1； LogA=0.556 则： s1(A)= s1(1)+ s1(25)- s1(1)logA/1.4 =1.4+1.12-1.40.556/1.4 =1.289 按建筑结构荷载规范GB50009-2012 第 8.3.5 条：计算围护结构风荷载时，建筑物 内部压力的局部体型系数可按下列规定采用： 1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2 或 0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物： -当开洞率大于 0.02 且小于或等于 0.10 时，取 0.4 s1； -当开洞率大于 0.10 且小于或等于 0.30 时，取 0.6 s1； -当开洞率大于 0.30 时，取 0.8 s1； 3 其它情况，应按开放式建筑物的 s1 取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比； 2： s1 应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为 0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为： s1=1.289+0.2 =1.489 而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： s1=1.4+0.2 =1.6 w0：基本风压值 (MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012 附表 E.5 中数 值采用，但不小于 0.3KN/m2，按重现期 50 年，福州地区取 0.0007MPa； 2.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 wk= gz z s1w0 =1.6791.06281.4890.0007 =0.00186MPa 2.3 计算面板材料时的风荷载标准值 wk= gz z s1w0 石材幕墙设计计算书 4 =1.6791.06281.60.0007 =0.001999MPa 2.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qEk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa) ； E：动力放大系数,取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm 2)； 2.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 PEk= E maxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值(N)； E：动力放大系数,取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； 按照 JGJ102 规范 5.4 节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于 75 度、小于 90 度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。 2.6 作用效应组合 荷载和作用效应按下式进行组合： S= GSGk+ w wSwk+ E ESEk 5.4.1JGJ102-2003 上式中： S：作用效应组合的设计值； SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值； Swk、S Ek：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、 w、 E：各效应的分项系数； w、 E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。 上面的 G、 w、 E 为分项系数，按 5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003 规定如下： 进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载： G：1.2； 风 荷 载： w：1.4； 地震作用： E：1.3； 进行挠度计算时； 重力荷载： G：1.0； 风 荷 载： 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 w 为 1.0； 地震作用的组合系数 E 为 0.5； 石材幕墙设计计算书 5 3 幕墙立柱计算 基本参数： 1：计算点标高： 12.25m； 2：力学模型：简支梁； 3：立柱跨度： L=3000mm； 4：立柱左分格宽： 1200mm； 立柱右分格宽：1200mm； 5：立柱计算间距： B=1200mm； 6：板块配置：石材； 7：立柱材质： Q235； 8：安装方式：偏心受压； 本处幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下： 3.1 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)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：幕墙立柱计算间距(mm) ； qwk=wkB =0.001861200 =2.232N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.42.232 =3.125N/mm (2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa) ； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.08； 石材幕墙设计计算书 6 Gk：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(mm 2)； qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.080.0011 =0.00044MPa qEk：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(mm) ； qEk=qEAkB =0.000441200 =0.528N/mm qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm) ； qE=1.3qEk =1.30.528 =0.686N/mm (3)幕墙受荷载集度组合： 用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE 设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =3.125+0.50.686 =3.468N/mm 用于挠度计算时，采用 Sw 标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =2.232N/mm (4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(Nmm) ； Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm)； L：立柱跨度 (mm)； 采用 Sw+0.5SE 组合 Mw=qwL2/8 ME=qEL2/8 Mx=Mw+0.5ME =qL2/8 =3.46830002/8 =3901500Nmm 3.2 确定材料的截面参数 (1)立柱抵抗矩预选值算： Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm 3)； Mx：弯矩组合设计值(Nmm) ； ：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范GB 50018-2002，取 1.00； 对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取 1.00； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对 Q235 取 215MPa； 石材幕墙设计计算书 7 Wnx=Mx/f s =3901500/1.05/215 =17282.392mm3 (2)立柱惯性矩预选值计算： qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm) ； E：型材的弹性模量(MPa)，对 Q235 取 206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕 X 轴最小惯性矩(mm 4)； L：计算跨度 (mm)； df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm) ； df,lim=5qkL4/384EIxmin L/250=3000/250=12mm 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 （其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制）： 当跨距4500mm 时，绝对挠度不应该大于 20mm； 当跨距4500mm 时，绝对挠度不应该大于 30mm； 对本例取： df,lim=12mm Ixmin=5qkL4/384Edf,lim =52.23230004/384/206000/12 =952290.655mm4 3.3 选用立柱型材的截面特性 按上一项计算结果选用型材号：槽 8 型材的抗弯强度设计值：f s=215MPa 型材的抗剪强度设计值： s=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕 X 轴惯性矩：I x=1010000mm4 绕 Y 轴惯性矩：I y=166000mm4 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx1=25300mm3 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx2=25300mm3 型材净截面面积：A n=1024.8mm2 型材线密度： g=0.080447N/mm 型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度：t=5mm 型材受力面对中性轴的面积矩：S x=15100mm3 塑性发展系数：=1.05 3.4 立柱的抗弯强度计算 (1)立柱轴向拉力设计值： Nk：立柱轴向拉力标准值(N)； qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm 2)； B：幕墙立柱计算间距(mm) ； L：立柱跨度 (mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL 石材幕墙设计计算书 8 =0.001112003000 =3960N N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk =1.23960 =4752N (2)抗弯强度校核： 按简支梁(受压) 立柱强度公式，应满足： N/A+M x/W x(1-0.8N/NE) f s 6.3.8-1JGJ102-2003 NE= 2EA/(1.1 2) 6.3.8-2JGJ102-2003 上式中： N：立柱的轴压力设计值(N)； ：轴心受压构件的整体稳定系数； A：立柱毛截面面积(mm 2)； Mx：立柱的弯矩设计值(Nmm) ； ：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范GB 50018-2002，取 1.00； 对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取 1.00； Wx：在弯矩作用方向的毛截面抵抗矩(mm 3)； NE：临界轴压力(N)； E：型材弹性模量：206000MPa ； fs：型材的抗弯强度设计值，取 215MPa； 由于： i：回转半径(mm)； ：构件长细比，不宜大于 150； i=(Ix/A0)0.5=31.394mm =L/i=95.56 据 查表 6.3.8JGJ102-2003得 =0.587 则： NE= 2EA/(1.1 2) =3.1422060001024.8/(1.195.562) =207214.75N N/A+M x/W nx(1-0.8N/NE) =4752/0.587/1024.8+3901500/1.05/25300/(1-0.84752/207214.75) =157.51MPa215MPa 立柱抗弯强度满足要求. 3.5 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=1010000mm4 预选值为：I xmin=952290.655mm4 实际挠度计算值为： df=5qkL4/384EIx 石材幕墙设计计算书 9 =52.23230004/384/206000/1010000 =11.314mm 而 df,lim=12mm 所以，立柱挠度满足规范要求。 3.6 立柱的抗剪计算 校核依据： max s=125MPa (立柱的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值 (N)： Vwk=wkBL/2 =0.0018612003000/2 =3348N (2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N) ： Vw=1.4Vwk =1.43348 =4687.2N (3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEAkBL/2 =0.0004412003000/2 =792N (4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk =1.3792 =1029.6N (5)V：立柱所受剪力组合： 采用 Vw+0.5VE 组合 V=Vw+0.5VE =4687.2+0.51029.6 =5202N (6)立柱剪应力校核： 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(mm 3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm 4)； t：型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度(mm)； max=VSx/Ixt =520215100/1010000/5 =15.554MPa 15.554MPa125MPa 立柱抗剪强度满足要求! 石材幕墙设计计算书 10 4 幕墙横梁计算 基本参数： 1：计算点标高： 12.25m； 2：横梁跨度： B=1200mm； 3：横梁上分格高： 600mm； 横梁下分格高：600mm； 4：横梁计算间距： H=600mm； 5：力学模型：梯形荷载简支梁； 6：板块配置：石材； 7：横梁材质： Q235； 因为 BH，所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下： 4.1 横梁型材选材计算 (1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH =0.00186600 =1.116N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.41.116 =1.562N/mm (2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度 (按梯形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (MPa)； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)； 石材幕墙设计计算书 11 A：幕墙平面面积(mm 2)； qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.080.001 =0.0004MPa qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm) ； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH =0.0004600 =0.24N/mm qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.24 =0.312N/mm (3)幕墙横梁受荷载集度组合： 用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE 组合设计值： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =1.562+0.50.312 =1.718N/mm 用于挠度计算时，采用 Sw 标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =1.116N/mm (4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm)； Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(Nmm)； ME：地震作用下横梁产生的弯矩(Nmm) ； B：横梁跨度(mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； 采用 Sw+0.5SE 组合： 5.4.1JGJ102-2003 Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 My=Mw+0.5ME =qB2(3-(H/B)2)/24 =1.71812002(3-(600/1200)2)/24 =283470Nmm (5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； H1：横梁自重荷载作用高度(mm)，对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁 上分格高； Gk=0.001H1 =0.001600 =0.6N/mm G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.20.6 =0.72N/mm 石材幕墙设计计算书 12 Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N mm)； B：横梁跨度(mm)； Mx=GB2/8 =0.7212002/8 =129600Nmm 4.2 确定材料的截面参数 (1)横梁抵抗矩预选： Wnx：绕 X 方向横梁净截面抵抗矩预选值 (mm3)； Wny：绕 Y 方向横梁净截面抵抗矩预选值 (mm3)； Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(Nmm) ； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(Nmm) ； x， y：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范GB 50018-2002，取 1.00； 对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，均取 1.00； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对 Q235 取 215； 按下面公式计算： Wnx=Mx/ xfs =129600/1.05/215 =574.086mm3 Wny=My/ yfs =283470/1.05/215 =1255.681mm3 (2)横梁惯性矩预选： df1,lim：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)； df2,lim：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)； B：横梁跨度(mm)； 按相关规范，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（其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度 限制）： 当跨距4500mm 时，绝对挠度不应该大于 20mm； 当跨距4500mm 时，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=1200/250=4.8mm B/500=1200/500=2.4mm 对本例取： df1,lim=4.8mm df2,lim=2.4mm qk：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm) ； E：型材的弹性模量(MPa)，对 Q235 取 206000MPa； 石材幕墙设计计算书 13 Iymin：绕 Y 轴最小惯性矩(mm 4)； B：横梁跨度(mm)； df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin (受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim =1.11612004(25/8-5(600/2/1200)2+2(600/2/1200)4)/240/206000/4.8 =27502.154mm4 Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； Ixmin：绕 X 轴最小惯性矩(mm 4)； df2,lim=5GkB4/384EIxmin (自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf2,lim =50.612004/384/206000/2.4 =32766.99mm4 4.3 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 L55 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=112100mm4 绕 Y 轴惯性矩：I y=112100mm4 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx1=7900mm3 绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx2=3130mm3 绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny1=7900mm3 绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny2=3130mm3 型材净截面面积：A n=480.3mm2 型材线密度： g=0.037704N/mm 横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=5mm 横梁截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度：t x=5mm 横梁截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度：t y=5mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕 X 轴)：S x=3179mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕 Y 轴)：S y=3179mm3 塑性发展系数： x= y=1.05 4.4 幕墙横梁的抗弯强度计算 按横梁强度计算公式，应满足： Mx/ xWnx+My/ yWnyf s 6.2.4JGJ102-2003 上式中： Mx：横梁绕 X 轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(Nmm)； My：横梁绕 Y 轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(Nmm)； Wnx：横梁绕 X 轴方向 (幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm 3)； Wny：横梁绕 Y 轴方向 (垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm 3)； x、 y： 石材幕墙设计计算书 14 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取 1.00； 对于热轧型钢龙骨，按 JGJ133 或 JGJ102 规范,取 1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，均取 1.00； fs：型材的抗弯强度设计值，取 215MPa。 采用 SG+Sw+0.5SE 组合，则： Mx/ xWnx+My/ yWny=129600/1.05/3130+283470/1.05/3130 =125.687MPa215MPa 横梁抗弯强度满足要求。 4.5 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： Ix=112100mm4 Iy=112100mm4 预选值为： Ixmin=32766.99mm4 Iymin=27502.154mm4 横梁挠度的实际计算值如下： df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy =1.11612004(25/8-5(600/2/1200)2+2(600/2/1200)4)/240/206000/112100 =1.178mm df2=5GkB4/384EIx =50.612004/384/206000/112100 =0.702mm df1,lim=4.8mm df2,lim=2.4mm 所以，横梁挠度满足规范要求。 4.6 横梁的抗剪计算 校核依据： max s=125MPa (型材的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值 (N)； Vwk=qwkB(1-H/2B)/2 =1.1161200(1-600/2/1200)/2 =502.2N (2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N) ； Vw=1.4Vwk =1.4502.2 =703.08N (3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)； VEk=qEkB(1-H/2B)/2 =0.241200(1-600/2/1200)/2 石材幕墙设计计算书 15 =108N (4)VE：地震作用下剪力设计值(N)； VE=1.3VEk =1.3108 =140.4N (5)Vx：水平总剪力(N)； 采用 Vw+0.5VE 组合 Vx=Vw+0.5VE =703.08+0.5140.4 =773.28N (6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=1.20.001BH1/2 =1.20.0011200600/2 =432N (7)横梁剪应力校核： x：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)； Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)(绕 Y 轴)； Iy：横梁型材截面惯性矩(mm 4)； ty：横梁截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度(mm)； x=VxSy/Iyty 6.2.5JGJ102-2003 =773.283179/112100/5 =4.386MPa 4.386MPa125MPa y：横梁垂直方向剪应力(N)； Vy：横梁垂直总剪力(N)； Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)(绕 X 轴)； Ix：横梁型材截面惯性矩(mm 4)； tx：横梁截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度(mm)； y=VySx/Ixtx 6.2.5JGJ102-2003 =4323179/112100/5 =2.45MPa 2.45MPa125MPa 横梁抗剪强度能满足! 5 短槽式( 托板)连接石材的选用与校核 基本参数： 1：计算点标高： 12.25m； 2：板块净尺寸： ab=1200mm600mm； 3：石材配置：托板式 25mm ，对边连接； 模型简图为： 石材幕墙设计计算书 16 5.1 石材板块荷载计算 (1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa) ； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.08； Gk：石材板块的重力荷载标准值(N)； A：幕墙平面面积(mm 2)； qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.080.00075 =0.0003MPa (2)石材板块荷载集度设计值组合： 采用 Sw+0.5SE 设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3qEAk =1.40.001999+0.51.30.0003 =0.002994MPa 5.2 石材的抗弯设计 (1)计算边长的确定： a：短槽连接边边长：1200mm； b：无槽边边长： 600mm； a1：短槽中心到面板边侧距离 140mm； a0：计算短边边长(mm)； b0：计算长边边长(mm)； 因为：a-2a 1=920b=600，所以： a0=600mm b0=920mm (2)石材强度校核： 校核依据：f sc=3.72MPa ：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)； fsc：石材的抗弯强度设计值(MPa)； m：四点支撑石材最大弯矩系数，按短边与长边的边长比 0.652，查表得：0.1361； 石材幕墙设计计算书 17 q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； b0：计算长边边长(mm)； t：石材厚度：25mm； 应力设计值为： =6mq b02/t2 5.5.4JGJ133-2001 =60.13610.0029949202/252 =3.311MPa 3.311MPaf sc=3.72MPa 石材抗弯强度能满足要求。 5.3 短槽托板在石材中产生的剪应力校核 校核依据： 1 sc=1.86MPa 1：短槽托板在石材中产生的剪应力设计值(MPa)； sc：石材的抗剪强度设计值(MPa)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a：短槽连接边边长 (mm)； b：无短槽边边长 (mm)； ：应力调整系数，按表 5.5.5JGJ133-2001，取 1.25； n：一个连接边上的短槽数量：2 ； t：石材厚度：25mm； c：短槽槽口宽度：7mm； s：单个槽底总长度：100mm； 1=qab/(n (t-c)s) 5.5.7-1JGJ133-2001 =0.00299412006001.25/(2(25-7)100) =0.748MPa 0.748MPa sc=1.86MPa 石材抗剪强度能满足要求。 5.4 短槽托板剪应力校核 校核依据： 2 p=104MPa 2：短槽托板的剪应力设计值(MPa)； p：短槽托板的抗剪强度设计值(MPa)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a：短槽连接边边长 (mm)； b：无短槽边边长 (mm)； ：应力调整系数，按表 5.5.5JGJ133-2001，取 1.25； n：一个连接边上的短槽数量：2 ； Ap：短槽托板截面面积：300mm 2； 2=qab/(2nA p) 5.5.5-1JGJ133-2001 =0.00299412006001.25/(22300) =2.246MPa 2.246MPa p=104MPa 短槽托板抗剪强度能满足。 石材幕墙设计计算书 18 6 连接件计算 基本参数： 1：计算点标高： 12.25m； 2：立柱计算间距： B1=1200mm； 3：横梁计算分格尺寸：宽高=B H=1200mm600mm； 4：幕墙立柱跨度： L=3000mm； 5：板块配置：石材； 6：龙骨材质：立柱为：Q235 ；横梁为：Q235； 7：立柱与主体连接钢角码壁厚：8mm； 8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm ； 9：立柱与横梁连接处钢角码厚度：5mm； 10：横梁与角码连接螺栓公称直径： 8mm； 11：立柱与角码连接螺栓公称直径： 8mm； 12：立柱受力模型：单跨简支； 13：连接形式： 立柱与主体：螺栓连接 横梁与立柱：螺栓连接； 因为 BH，所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算： 6.1 横梁与角码间连接 (1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)： Vw=1.4wkHB(1-H/2B)/2 =1.40.001866001200(1-600/2/1200)/2 =703.08N (2)地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)： VEk= E maxGk/AHB(1-H/2B)/2 =5.00.080.0016001200(1-600/2/1200)/2 =108N (3)地震作用下横梁剪力设计值： VE=1.3VEk =1.3108 =140.4N (4)连接部位总剪力 N1： 采用 Sw+0.5SE 组合： N1=Vw+0.5VE =703.08+0.5140.4 =773.28N (5)连接螺栓计算： Nv1b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv1：剪切面数：取 1； d：螺栓杆直径： 8mm； fv1b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50 ）取 175MPa； Nv1b=nv1d 2fv1b/4 石材幕墙设计计算书 19 =13.1482175/4 =8792N Nnum1：螺栓个数： Nnum1=N1/Nv1b =773.28/8792 =0.088 个 实际取 2 个 (6)连接部位横梁型材壁承压能力计算： Nc1：连接部位幕墙横梁型材壁承压能力设计值(N) ； Nnum1：横梁与角码连接螺栓数量： 2 个； d：螺栓公称直径： 8mm； t1：连接部位横梁壁厚：5mm； fc1：型材承压强度设计值，对 Q235 取 305MPa； Nc1=Nnum1dt1fc1 =285305 =24400N 24400N773.28N 强度可以满足! 6.2 角码与立柱连接 (1)自重荷载计算： N2k：自重荷载标准值(N) ： B：横梁宽度(mm)； Hg：横梁受自重荷载分格高(mm)； N2k=0.001BHg/2 =0.0011200600/2 =360N N2：自重荷载 (N)： N2=1.2N2k =1.2360 =432N (2)连接处组合荷载 N： 采用 SG+Sw+0.5SE N=(N12+N22)0.5 =(773.282+4322)0.5 =885.769N (3)连接处螺栓强度计算： Nv2b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv2：剪切面数：取 1； d：螺栓杆直径： 8mm； fv2b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50 ）取 175MPa； Nv2b=nv2d 2fv2b/4 =13.1482175/4 =8792N Nnum2：螺栓个数： Nnum2=N/Nv2b 石材幕墙设计计算书 20 =885.769/8792 =0.101 个 实际取 2 个 (4)连接部位立柱型材壁承压能力计算： Nc2：连接部位幕墙立柱型材壁承压能力设计值(N) ； t2：连接部位立柱壁厚：5mm； fc2：型材的承压强度设计值，对 Q235 取 305MPa； d：螺栓公称直径： 8mm； Nnum2：连接处螺栓个数； Nc2=Nnum2dt2fc2 =285305 =24400N 24400N885.769N 强度可以满足! (5)连接部位钢角码壁承压能力计算： Nc3：连接部位钢角码壁承压能力设计值(N) ； Nnum2：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径： 8mm； t3：角码壁厚： 5mm； fc3：型材的承压强度设计值，对 Q235 取 305MPa； Nc3=Nnum2dt3fc3 =285305 =24400N 24400N885.769N 强度可以满足! 6.3 立柱与主结构连接 (1)连接处风荷载设计值计算： Nwk：连接处风荷载标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度 (mm)； Nwk=wkB1L =0.0018612003000 =6696N Nw：连接处风荷载设计值(N)： Nw=1.4Nwk =1.46696 =9374.4N (2)连接处地震作用设计值： NEk：连接处地震作用标准值(N)； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度 (mm)； NEk= E maxGk/AB1L =50.080.001112003000 =1584N NE：连接处地震作用设计值(N)： 石材幕墙设计计算书 21 NE=1.3NEk =1.31584 =2059.2N (3)连接处水平剪切总力： N1：连接处水平总力(N) ： 采用 Sw+0.5SE 组合 N1=Nw+0.5NE =9374.4+0.52059.2 =10404N (4)连接处重力总力： NGk：连接处自重总值标准值(N) ； B1：立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度 (mm)； NGk=0.0011B1L =0.001112003000 =3960N NG：连接处自重总值设计值(N) ： NG=1.2NGk =1.23960 =4752N (5)连接处总剪力： N：连接处总合力(N)： N=(N12+NG2)0.5 =(104042+47522)0.5 =11437.863N (6)螺栓承载力计算： Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)； nv3：剪切面数：取 2； d：螺栓杆直径： 12mm； fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（A50 ）取 175MPa； Nv3b=nv3d 2fv3b/4 =23.14122175/4 =39564N Nnum3：螺栓个数： Nnum3=N/Nv3b =11437.863/39564 =0.289 个 实际取 2 个 (7)立柱型材壁承压能力计算： Nc4：立柱型材壁承压能力(N) ； nv3：剪切面数：取 2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：螺栓公称直径： 12mm； t2：连接部位立柱壁厚：5mm； fc4：型材的承压强度设计值，对 Q235 取 305MPa； Nc4=nv3Nnum3dt2fc4 石材幕墙设计计算书 22 =22125305 =73200N 73200N11437.863N 强度可以满足要求! (8)钢角码型材壁承压能力计算： Nc5：钢角码型材壁承压能力(N) ； nv4：剪切面数：取 2； Nnum3：连接处螺栓个数； d：连接螺栓公称直径 12mm； t4：幕墙钢角码壁厚：8mm； fc5：钢角码的承压强度设计值，对 Q235 取 305MPa； Nc5=nv4Nnum3dt4fc5 =22128305 =117120N 117120N11437.863N 强度可以满足要求! 7 幕墙埋件计算( 普通化学锚栓) 基本参数： 1：计算点标高： 12.25m； 2：立柱计算间距： B=1200mm； 3：立柱长度： L=3000mm； 4：立柱力学模型：单跨梁； 5：埋件位置：侧埋； 6：板块配置：石材； 7：选用锚栓：慧鱼 -化学锚栓 FHB-A 12100/100 锚栓排数列数：22 ； 锚栓最外排间距最外列间距：100mm200mm； 混凝土等级：C25； 7.1 荷载值计算 (1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： qEk= E maxGk/A =5.00.080.0011 =0.00044MPa (2)幕墙受水平