石材幕墙（T挂件）计算.doc

工程计算书 第 1 页 共 19 页 第十部分 第十部分 T T 挂件石材幕墙结构计算挂件石材幕墙结构计算 第一章 荷载计算第一章 荷载计算 一 计算说明一 计算说明 取风荷载布置图中的 部分幕墙进行计算 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 KN m3 GAK 25 10 3 28 0 7 KN m2 GGK 考虑板材和框架的幕墙自重面荷载标准值 GGK GAK 0 15 0 85 KN m2 2 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 m2 W 作用在幕墙上的风荷载设计值 W 2 052 KN m2 工程计算书 第 2 页 共 19 页 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 JGJ113 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 m2 2 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平地震作用设计值 qE rE qEK 1 3 0 68 0 884 KN m2 五 荷载组合五 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 JGJ113 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 JGJ113 2001 第 5 1 7 条规定 qK W WK E qEK 1 0 1 466 0 6 0 68 1 874 KN m2 2 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 2 052 0 6 0 884 2 582 KN m2 工程计算书 第 3 页 共 19 页 石材槽口位置 第二章 石材面板计算第二章 石材面板计算 一 计算说明一 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 3 721 fg2 f gm 4 30 8 4 30 1 860 fg1 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 JGJ113 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 2 2 0 6 t mqb 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ113 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 0 0 b a 1000 900 查 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ113 2001 附录 B 表 B 0 2 得 m 0 1494 t 石材计算厚度 取 t 25 mm b0 四点支撑板的计算长边边长 b0 1000 mm q 风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值 q 2 582 KN m2 2 2 0 6 t mqb 工程计算书 第 4 页 共 19 页 2 23 25 100010582 21494 0 6 3 703 N mm2 fg1 3 721 N mm2 石材面板强度符合规范要求 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 sctn qab 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ113 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 m2 c 槽口宽度 c 7 mm s 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 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ113 2001 表 5 5 5 得 1 25 sctn qab 1057252 25 1 1000120010582 2 3 1 024 N mm2 fg2 1 860 N mm2 石材槽口抗剪强度符合规范要求石材槽口抗剪强度符合规范要求 第三章 石材幕墙横梁计算第三章 石材幕墙横梁计算 一 计算说明一 计算说明 石材幕墙的横梁选用 50 x4 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 工程计算书 第 5 页 共 19 页 二 力学模型二 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 2 2 43 24L a EI aLPk 三 荷载计算三 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 工程计算书 第 6 页 共 19 页 设计值 GG 1 02 KN m2 2 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 m2 3 横梁承受的竖直集中荷载 标准值 PK 竖向 0 51 KN 2 GK Gba 2 85 012 1 设计值 P竖向 0 612 KN 2 G Gba 2 02 112 1 4 横梁承受的水平集中荷载 标准值 PK 水平 0 880 KN 2 K qba 2 466 1 12 1 设计值 P水平 1 231 KN 2 qba 2 052 2 12 1 5 竖直荷载作用最大弯矩 MX P竖向 a 0 612 0 15 0 092 KN m 6 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 mm X 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 mm Y 轴抵抗矩 WY 2491 9 mm3 塑性发展系数 1 05 五 横梁强度校核五 横梁强度校核 校核依据 215 N mm2 y y x x W M W M t s f 工程计算书 第 7 页 共 19 页 y y x x W M W M 9 249105 1 10185 0 9 249105 1 10092 0 66 105 9 N mm2 215 N mm2 t s f 横梁强度满足设计要求 横梁强度满足设计要求 六 横梁抗剪强度校核六 横梁抗剪强度校核 1 校核依据 v s wh h f A V 5 1 v s wy y f A V 5 1 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 JGJ113 2001 第 5 6 4 条规定 2 水平方向产生的剪应力 水平 PVh 1 231 KN h wh h A V 5 1 5 192 12315 1 9 59 N mm2 125 N mm2 v s f 3 水平方向产生的剪应力 竖向 PVy 0 612 KN Y wy y A V 5 1 工程计算书 第 8 页 共 19 页 5 192 6125 1 4 768 N mm2 125 N mm2 v s f 横梁抗剪强度满足设计要求 横梁抗剪强度满足设计要求 七 横梁抗扭计算七 横梁抗扭计算 1 校核依据 max 125 N mm2 v s f 2 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 KN ex 竖向荷载到角钢型心的距离 ex 68 8 mm ey 水平荷载到角钢型心的距离 ey 16 2 mm M 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 m IK 角钢抗扭惯性矩 433 2 1 3 2048 448448 3 1 3 1 mmbI iiK 所求点的截面厚度 4 mm b 角钢腹板长度 b1 b2 48 mm l 横梁长度 取 l 1500 mm MK 横梁受到的最大扭矩 简支梁所受扭矩模型如下图所示 通过计算得 MKMAX M1 62047 8 N m 4 横梁抗扭计算 max 扭矩产生的最大剪力 工程计算书 第 9 页 共 19 页 max K KMAX I M 4 2048 8 62047 121 8 N mm2 125 N mm2 v s f 八 横梁挠度校核八 横梁挠度校核 1 校核依据 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 JGJ113 2001 第 5 6 5 条规定 2 由竖直集中荷载引起的挠度 uMAX 竖向 2 2 43 24L a EI aLPk竖向 2 2 1200 150 43 9037721000024 1200150510 0 71 mm 3 由水平集中荷载引起的挠度 uMAX 水平 2 2 43 24L a EI aLPk水平 2 2 1200 150 43 9037721000024 1200150880 1 225 mm 4 横梁承受的最大挠度 umax 1 416 mm 20 mm 2 max 2 max水平竖向 uu 22 225 1 71 0 umax 1 416 mm L 300 1200 300 4 mm 横梁刚度符合设计要求 横梁刚度符合设计要求 经过以上计算得知 横梁的各项性能满足设计要求 经过以上计算得知 横梁的各项性能满足设计要求 工程计算书 第 10 页 共 19 页 第四章 石材幕墙立柱计算第四章 石材幕墙立柱计算 一 计算说明一 计算说明 立柱选用 80 x60 x4 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 m2 2 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 KN m2 3 立柱承受的水平线荷载 工程计算书 第 11 页 共 19 页 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 m 4 立柱所受的弯矩 M 0 125q线 H2 0 125 2 462 3 02 2 770 KN m 5 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 立柱截面参数四 立柱截面参数 立柱截面积 A0 1015 mm2 X 轴惯性矩 IX 879050 mm4 X 轴到最外缘距离 YX 40 mm X 轴抵抗矩 WX 21975 mm3 塑性发展系数 1 05 五 立柱强度校核五 立柱强度校核 校核依据 215 N mm2 X W M A N 0 t s f 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ113 2001 第 5 7 6 条规定 X W M A N 0 2197505 1 1077 2 1015 10836 1 63 121 8 N mm2 215 N mm2 t s f 立柱强度满足设计要求 立柱强度满足设计要求 六 立柱挠度校核六 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 JGJ113 2001 第 5 7 10 条规定 u EI H K 384 q5 4 线 工程计算书 第 12 页 共 19 页 879050101 2384 3000760 1 5 5 4 10 mm 15 mm u 10 mm H 300 3000 300 10 mm 立柱挠度满足设计要求 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 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第五章 主要幕墙连接附件计算 一 计算说明一 计算说明 石材幕墙的附件主要计算以下部分 T T 挂件部分挂件部分 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 2 4mm 厚钢垫片承压计算 3 点焊承载力计算 钢转接件计算 当钢转接件外挑钢转接件计算 当钢转接件外挑 250mm250mm 以上时计算 以上时计算 钢转接件与埋件连接部分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 预埋件计算预埋件计算 二 不锈钢二 不锈钢 T T 挂件计算挂件计算 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 工程计算书 第 13 页 共 19 页 3 荷载计算 集中荷载设计值 P竖向 0 5 KN 2 12 12 1 AK G 2 12 17 02 1 集中荷载设计值 P水平 q 0 6 1 2 582 0 6 1 1 550 KN 4 不锈钢 T 挂件翼缘板抗剪强度计算 7 75 N mm2 fslv 140 N mm2 2502 水平 翼缘 P 2502 10550 1 3 5 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 mm X 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 mm Y 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 工程计算书 第 14 页 共 19 页 3 7 N mm2 fslv 140 N mm2 135 105 0 3 A T X W M A N 0 5 112 1630 135 1055 1 3 25 97 N mm2 fslt 180 N mm2 6 连接不锈钢 T 挂件与角钢横梁的 M6 不锈钢螺栓校核 M6 不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 KN P 8125 0 20 5 325 0 20 5 32 竖向 V P水平 1 550 KN M6M6 螺栓校核螺栓校核 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 b N 14070 N N 812 5 N a b fAN 0700 1 20 nV 剪切面 单剪时 取 nV 1 单个螺栓的抗剪承载力 b V N 4924 5 N V 1550 N VV b V fAnN 0245 1 201 M6 螺栓的设计符合设计要求 三 横梁部分三 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 0 5KN 2 12 12 1 AK G 2 12 17 02 1 竖直方向支座反力 R2 P水平 q 0 6 1 2 582 0 6 1 1 550KN 工程计算书 第 15 页 共 19 页 4 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 629KN 2 2 2 1 RR 22 55 1 5 0 nV 剪切面 单剪时 取 nV 1 单个螺栓的抗剪承载力 b V N 4924 5 N V 1629 N VV b V fAnN 0245 1 201 M6 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 JGJ113 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 8 100 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 KN N2 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 KN V M12 不锈钢螺栓承受的剪力大小为 V 8 248 KN 2 2 2 1 NN 22 386 7 672 3 3 M12 螺栓计算 A0 M12 不锈钢螺栓有效面积 取 A0 84 3 mm2 每个螺栓的承载力 b V N 41307 N V 8248 N VV b V fAnN 0245 3 842 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 mm t 单片钢垫片的厚度 取 t 4 mm t 钢垫片的总壁厚 t 2 t 2 4 8 mm 钢垫片局部承压能力 b c N 工程计算书 第 16 页 共 19 页 12 8 320 30720 N V 8248 N b c N c s ftd 5 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 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 钢转接件下端作为支点计算 拉力 N 剪力 V 弯矩 M M 0 N 15 097 KN 50 105 1 2 N N 50 105672 3 386 7 V N1 3 672 KN 3 M12 螺栓计算 A0 M12 不锈钢螺栓有效面积 取 A0 84 3 mm2 两个螺栓的承载力 b V N 41307 N V 3672 N VV b V fAnN 0 2 245 3 8412 两个螺栓的抗拉承载力 b t N 2 84 3 320 53952 N N 15097 N