干挂石材幕墙工程设计计算书

1、 干挂石材幕墙工程设计计算书 目录 1计算引用的规范、标准及资料 1 1.1 幕墙设计规范： 1 1.2建筑设计规范： 1 1.3铝材规范： 2 1.4金属板及石材规范： 2 1.5玻璃规范： 3 1.6钢材规范： 3 1.7胶类及密封材料规范： 3 1.8五金件规范： 4 1.9相关物理性能等级测试方法： 4 1.10建筑结构静力计算手册 （第二版） 5 1.11 土建图纸： 5 2基本参数 5 2.1 幕墙所在地区 5 2.2地面粗糙度分类等级 5 2.3抗震设防 5 3幕墙承受荷载计算 6 3.1风荷载标准值的计算方法 6 3.2计算支撑结构时的风荷载标准值 7 3.3计算面板材料时的风

2、荷载标准值 7 3.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 8 3.5作用效应组合 8 4幕墙立柱计算 8 4.1 立柱型材选材计算 9 4.2 确定材料的截面参数 10 4.3选用立柱型材的截面特性 11 4.4立柱的抗弯强度计算 11 4.5 立柱的挠度计算 12 4.6立柱的抗剪计算 12 5幕墙横梁计算 13 5.1横梁型材选材计算 13 5.2 确定材料的截面参数 15 5.3选用横梁型材的截面特性 16 5.4幕墙横梁的抗弯强度计算 17 5.5 横梁的挠度计算 17 5.6横梁的抗剪计算 18 6短槽式（托板）连接石材的选用与校核 19 6.1 石材板块荷载计算 19 6.2石

3、材的抗弯设计 20 6.3短槽托板在石材中产生的剪应力校核 20 6.4短槽托板剪应力校核 21 7连接件计算 21 7.1横梁与立柱间焊接强度计算 21 7.2立柱与主结构连接 22 8幕墙埋件计算（土建预埋） 24 8.1荷载标准值计算 24 8.2埋件计算 25 8.3锚板总面积校核 26 8.4锚筋长度计算： 26 9幕墙转接件强度计算 26 9.1 受力分析 27 9.2转接件的强度计算 27 10幕墙焊缝计算 27 10.1受力分析 27 10.2焊缝特性参数计算 27 10.3 焊缝校核计算 28 11石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 28 11.1立柱连接伸缩缝计算 29 11.2

4、 耐候胶胶缝计算 29 干挂石材幕墙设计计算书 1计算引用的规范、标准及资料 1.1幕墙设计规范: 铝合金结构设计规范 玻璃幕墙工程技术规范 建筑瓷板装饰工程技术规程 建筑幕墙 金属与石材幕墙工程技术规范 小单元建筑幕墙 1.2建筑设计规范： GB50429-2007 JGJ102-2003 CECS101: 98 GB/T21086-2007 JGJ133-2001 JG/T216-2007 地震震级的规定 GB/T17740-1999 钢结构设计规范 GB50017-2003 咼层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010 高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95（2005年版） 高

5、处作业吊蓝 GB19155-2003 工程抗震术语标准 JGJ/T97-2010 工程网络计划技术规程 JGJ/T121-99 混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004 混凝土结构加固设计规范 GB50367-2006 混凝土结构设计规范 GB50010-2010 混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓JG160-2004 建筑材料放射性核素限量 GB6566-2010 建筑防火圭寸堵应用技术规程 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 建筑结构荷载规范 GB50009-2001（2006年版 建筑结构可靠度

6、设计统一标准 GB50068-2001 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 建筑设计防火规范 GB50016-2006 建筑物防雷设计规范 GB50057-2010 冷弯溥壁型钢结构技术规氾 GB50018-2002 民用建筑设计通则 GB50352-2005 擦窗机 GB19154-2003 钢结构焊接规范 GB50661-2011 钢结构工程施工规范 GB50755-2012 局部修订） 1.3铝材规范: 变形铝及铝合金化学成份 建筑用隔热铝合金型材 建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 铝合金建筑型材第1部分基材 铝合金建筑型材第 2部分阳极氧化、着色型材 铝合金建筑型材第 铝合金建筑型材

7、第 铝合金建筑型材第 3部分电泳涂漆型材 4部分粉末喷涂型材 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 GB/T3190-2008 JG175-2011 JG/T133-2000 GB5237.1-2008 GB5237.2-2008 GB5237.3-2008 GB5237.4-2008 GB5237.5-2008 GB5237.6-2004 YS/T431-2000 GB/T3880.13-2006 YS/T437-2009 变形铝和铝合金牌号表示方法

8、 YS/T459-2003 GB/T16474-2011 1.4金属板及石材规范: 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 微晶玻璃陶瓷复合砖 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 建筑幕墙用陶板 建筑装饰用石材蜂窝复合板 建筑幕墙用氟碳铝单板制品 纤维增强水泥外墙装饰挂板 建筑用泡沫铝板 金属装饰保温板 外墙保温用锚栓 聚碳酸酯（PC中空板 聚碳酸酯（PC实心板 铝塑复合板用铝带 天然板石 天然大理石荒料 天然大理石建筑板材 天然花岗石荒料 天然花岗石建筑板材 天然石材统一编号 天然饰面石材术语 JC83

9、0.1、2-2005 JC/T872-2000 JG/T217-2007 JG/T234-2008 JC/T994-2006 JC/T1049-2007 YS/T429.1-2000 YS/T429.2-2000 GB/T17748-2008 JG/T324-2011 JG/T328-2011 JG331-2011 JC/T2085-2011 JG/T359-2012 JG/T360-2012 JG/T366-2012 JG/T116-2012 JG/T347-2012 YS/T432-2000 GB/T18600-2009 JC/T202-2011 GB/T19766-2005 JC/T20

10、4-2011 GB/T18601-2009 GB/T17670-2008 GB/T13890-2008 1.5玻璃规范: 镀膜玻璃第1部分：阳光控制镀膜玻璃 镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃 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 半钢化玻璃 热弯玻璃 压花玻璃 中空玻璃 1.6钢材规范： GB/T18915.1-2002 GB/T18915.2-2002 第3部分: 第2部分: 防火玻璃 GB17840-1999 GB11614-2009 夹层玻璃GB15763.3-2009 钢化玻璃GB15763.2-2005 GB15763.1-2009 GB/T17841

11、-2008 JC/T915-2003 JC/T511-2002 GB/T11944-2002 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 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 金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 冷拔异形钢管 碳钢焊条 碳素结构钢 JG/T178-2005 GB/T1220-2007 GB/T4226-2009 GB/T3280-2007 GB/T4237-2007 GB/T3090-2000 GB/T12754-2006 G

12、B/T5118-1995 GB/T1591-2008 JG/T201-2007 GB/T4171-2008 YB/T096 GB/T3077-1999 GB/T13912-2002 1997 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胶类及密封材料规范： GB/T3094-2000 GB/T5117-1995 GB/T700-2006 GB/T912-2008 GB/T3274-2007 GB/T699-1999 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

13、工业用橡胶板 混凝土建筑接缝用密封胶 JC484-2006 JC/T882-2001 JC/T884-2001 JC/T942-2004 JC887-2001 GB/T5574-2008 JC/T881-2001 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 建筑用硅酮结构密圭寸胶 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 聚氨酯建筑密圭寸胶 聚硫建筑密圭寸胶 绝热用岩棉、矿棉及其制品 硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 石材用建筑密圭寸胶 橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法 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 建筑

14、表面用有机硅防水剂 钢结构防火涂料 1.8五金件规范： JC485-2007 GB/T13477.1 JC/T885-2001 GB16776-2005 GB/T19686-2005 JG/T174-2005 JC/T973-2005 JC/T482-2003 JC/T483-2006 GB/T11835-2007 GB/T529-1999 JC/T883-2001 GB/T531-1999 HG/T3318-2002 JC/T486-2001 JC/T914-2003 JC/T902-2002 GB14907-2002 封闭型沉头抽芯铆钉 封闭型平圆头抽芯铆钉 紧固件螺栓和螺钉通孔 紧固件公

15、差螺栓、螺钉、螺柱和螺母 紧固件机械性能不锈钢螺母 紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、 紧固件机械性能抽芯铆钉 紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹 紧固件机械性能螺母、细牙螺纹 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 紧固件机械性能自攻螺钉 紧固件术语盲铆钉 螺纹紧固件应力截面积和承载面积 十字槽盘头螺钉 铜合金铸件 锌合金压铸件 铝合金压铸件 铸件尺寸公差与机械加工余量 电动采光排烟窗 20-2002 GB/T12616-2004 GB/T12615-2004 GB/T5277-1985 GB/T3103.1-2002 GB/T3098.15-2000 螺柱 GB/T3098.6-2000 GB/T3098

16、.19-2004 GB/T3098.2-2000 GB/T3098.4-2000 GB/T3098.1-2010 GB/T3098.5-2000 GB/T3099.2-2004 GB/T16823.1-1997 GB/T818-2000 GB/T13819-1992 GB/T13821-2009 GB/T15114-2009 QB/T6414-1999 JG189-2006 1.9相关物理性能等级测试方法: 玻璃幕墙工程质量检验标准 玻璃幕墙光学性能 彩色涂层钢板和钢带试验方法 钢结构工程施工质量验收规范 JGJ/T139-2001 GB/T18091-2000 GB/T13448-2006

17、GB50205-2001 混凝土结构工程施工质量验收规范 建筑防水材料老化试验方法GB 建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法 建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 建筑装饰装修工程质量验收规范 金属材料室温拉伸试验方法GB GB50204-2002（2011 版） GB/T18244-2000 GB/T15227-2007 GB/T18575-2001 GB/T18250-2000 GB50210-2001 GB/T228-2002 1.10建筑结构静力计算手册(第二版) 1.11 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

18、属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(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，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

19、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.

20、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GB50011-201Q某地区地震基本烈度为：8度, 地震动峰值加速度为0.2g，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：amax=0.16 ； 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，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算: w k= B gz 卩 zu s1w7.1.1-2GB50009-2001 2006 年版

21、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：80m 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 -0.12 类场地: 类场地: 类场地: 对于C类地形, A 类场地： B gz=0.92 X1+2 卩 f) 其中： 卩 f=0.387 Z/10) B 类场地： B gz=0.89 X1+2 卩 f) 其中： 卩 f=0.5(Z/10) -0.16 C 类场地： B gz=0.85 (1+2 卩 f) 其中： - =0.734010) D 类场地： B

22、 gz=0.80 1+2 卩 f) 其中： 卩 f=1.2248(Z/10) 0.22 -0.3 f为脉动系数 80m高度处瞬时风压的阵风系数: -0 22 .)=1.6397 对于C类地形， B gz=0.85 X1+2 X0.734(Z/10) 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: 类场地： 0 24 卩 z=1.379 XZ/10). 当 Z300m时，取 Z=300m 当 Z350m时，取 Z=350m 当 Z400m时，取 Z=400m 当 Z450m时，取 Z=450m 当 Z iom 时，取 A=iom 当 A im时，取 A=1rr; 卩 si（10）=

23、0.8 卩 si（l） w 0：基本风压值（MPa），根据现行 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/m2，按重现期50年，某地区取 0.00035MPa 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： 2 A=1.1X3.6=3.96m LogA=0.598 卩 s1（A）=卩 s1（1）+卩 s1（10）-卩 s1（1）logA =0.88 卩 s1=0.88+0.2 =1.08 Wk= B gz 卩 z 卩 s1W） =1.6397XI.5379 X1.08 0.00035 =0.000953MPa因为 wk =1.

24、6397 X.5379 X.2 X0.00035 =0.001059MPa 3.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 q ea= B e a maX3k/A5.3.4JGJ102-2003 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 0.16 ； G k：幕墙构件的重力荷载标准值（N）; A :幕墙构件的面积（mnn）; 3.5作用效应组合 荷载和作用效应按下式进行组合： S= y gSg+书 w y WSwk+ ey ESEk 5.4.1JGJ102-2003 上式中： S:作用效应组合的设

25、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； Y gY w、丫 E：各效应的分项系数 书w、t E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。 上面的丫 Gyw、丫 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：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

26、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：80m 2 :力学模型：简支梁； 3 :立柱跨度：L=3600mm 4 :立柱左分格宽：1100mm立柱右分格宽：1100mm 5 :立柱计算间距：B=1100mm 6 :板块配置：石材； 7 :立柱材质：Q235 8 :安装方式：偏心受拉； 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: 1 i n. 丨丨f 舅力囲0） J 7 川川川川川川川Illi川川川川1川川 AOI L iJ 間支梁曼力模品 4.1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

27、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 =0.001X1100 =1.1N/mm q w：风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）; q w=1.4qwk =1.4X1.1 =1.54N/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 0.16 ; G k：幕墙构件的重力荷载标准值（N）,（含面板和框架）； A :幕墙构件的面积（mnn）; q EAk= B E a

28、maG/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.0X0.16 X.0011 =0.00088MPa q 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（mm）; q Ek=qEAB =0.00088 X100 =0.968N/mm q e：水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）; q E=1.3qEk =1.3 X.968 =1.258N/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：5.4.1JGJ102-2003 q=q w+0.5qE =1.54+0.5X1.258 =2.169N/mm 用于挠度计算时，采用 采用Sw

29、+0.5Se组合： 2 M w=qWL /8 2 M E=qEL/8 M x=M+0.5Me =qL 78 =2.169X36O078 =351378ON-mm 4.2确定材料的截面参数 (1) 立柱抵抗矩预选值计算： W nx :立柱净截面抵抗矩预选值伸请； M x：弯矩组合设计值(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范GB 50018-2002,取 1.OO ; 对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ1O2规范,取1.O5 ; 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007,取1.OO ; f s：型材抗弯强度设计值(MPa)

30、，对Q235取 215MP W nx=M/ 丫 f s =3513780/1.05/215 =15564.917mm 3 (2) 立柱惯性矩预选值计算： q x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2O6OOOMPa I xmin:材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4); L :计算跨度(mm); d f,lim :按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； 4 d f,lim =5qkL/384EI xmin L/25O=36OO/25O=14.4mm 按5.1.1.2建筑幕墙GB/T21O86-2OO7的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙 (其它形式幕

31、墙或外围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 =14.4mm 4 I xmin=5qkL /384Edf，iim 4 =5X1.1 3600 /384/206000/14.4 =810983.01mm 4.3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：t s=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：I x=1010000mm 绕Y轴惯性矩：I y=166000mm

32、 绕X轴净截面抵抗矩： W100 3600 =4356N N :立柱轴向拉力设计值(N); N=1.2N k =1.24356 =5227.2N (2) 抗弯强度校核： 按简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式，应满足： N/A n+M/ 丫 WXW 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(N mm) A n：立柱净截面面积(mn); W nx :在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（口前； Yx：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JGJ1

33、02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 ； f s：型材的抗弯强度设计值，取 215MPa 则： N/A n+M/ 丫 W=5227.2/1024.8+3513780/1.05/25300 =137.372MPa3600 /384/206000/1010000 =11.563mm 而 dfim =14.4mm 所以，立柱挠度满足规范要求。 4.6立柱的抗剪计算 校核依据： t max1003600/2 =1980N （2）V w：风荷载作用下剪力设计值（N）: V w=1.4Vwk =1.4980 =2772N （3）V Ek：

34、地震作用下剪力标准值（N）: V Ek=qEAkBL/2 =0.00088100 600/2 =1742.4N （4）V e：地震作用下剪力设计值（N）: V E=1.3VEk =1.3742.4 =2265.12N （5）V :立柱所受剪力设计值组合： 采用VW+0.5Ve组合： V=V W+0.5VE =2772+0.52265.12 =3904.56N （6）立柱剪应力校核： T max：立柱最大剪应力（MPa）； V :立柱所受剪力（N）; S x：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）；

35、T ma=VS/l xt =3904.565100/1010000/5 =11.675MPa 11.675MPa H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: q FWiw) ?rr- N/2 榕匝衍載商丈奨说力模峑 5.1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）: 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); H :幕墙横梁计算间距(mm); q wk=wH =0.001900 =0.9N/mm q w：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm); q w=1.4qwk =1.4.9 =1.26

36、N/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)： 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 0.16 ; G k：幕墙构件的重力荷载标准值(N),(主要指面板组件)； A :幕墙平面面积伸谕 q EAk= B E a maG/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.16 .001 =0.0008MPa q Ek：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); q Ek=qEAkH =0.000800 =0.72N/mm q e：

37、横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm); q E=1.3qEk =1.3.72 =0.936N/mm (3) 幕墙横梁受荷载集度组合： 用于强度计算时，采用 $+0.5Se组合设计值：5.4.1JGJ102-2003 q=q w+0.5qE =1.26+0.50.936 =1.728N/mm 用于挠度计算时，采用 S标准值： 5.4.1JGJ102-2003 q k=qwk =0.9N/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)： M y：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值 (N -mm) M w：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N mm) M e：地震作用下横梁产

38、生的弯矩(N mm) B :横梁跨度(mm); H :幕墙横梁计算间距(mm); 采用 S+0.5Se组合：5.4.1JGJ102-2003 M w=qwB2(3-(H/B) )/24 2 2 M E=qEB (3-(H/B) )/24 M y=M+0.5ME 2 2 =qB (3-(H/B) )/24 2 2 =1.728X1100 (3-(900/1100) )/24 =203040N-mm (5) 横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： G k：横梁自重线荷载标准值(N/mm); H 1 :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； G

39、k=0.001 (H =0.001900 =0.9N/mm G :横梁自重线荷载设计值(N/mm); G=1.2G k =1.20.9 =1.08N/mm M x：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N mm) B :横梁跨度(mm); M x=GB/8 2 =1.08 100/8 =163350N mm 5.2确定材料的截面参数 (1) 横梁抵抗矩预选： 3 W nx :绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm); W ny :绕丫方向横梁净截面抵抗矩预选值(mn3) M x：横梁在自重荷载作用下的弯矩(N mm) M y：风荷载及地震作用弯矩组合值(N mm) Yx, 丫 y :塑性发展系数：

40、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 ; f 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 =163350/1.05/215 3 =723.588mm3 W ny=M/ Y yf s =203040/1.05/215 3 =899.402mm (2) 横梁惯性矩预选： d mm :按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm

41、); d 21m :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=1100/250=4.4mm B/500=1

42、100/500=2.2mm 对本例取： d fi,iim =4.4mm d f2,lim =2.2mm q k：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206000MP I ymin :绕Y轴最小惯性矩(mni4); B :横梁跨度(mm); 424 d fuim =qkB (25/8-5(H/2B)+2(H/2B) )/240EI ymin (受风荷载与地震作用的挠度计算) 424 I ymin=qkB (25/8-5(H/2B)+2(H/2B) )/240Ed 仏讪 424 =0.9X1100 (25/8-5(900/2/1100)+2(900

43、/2/1100) )/240/206000/4.4 4 =14199.857mm G k：横梁自重线荷载标准值(N/mm); I xmin:绕X轴最小惯性矩(mnn); d 2lim =5GB7384EI xmin(自重作用下产生的挠度计算) 4 I xmin/384Ed f2,lim 4 =50.9 X1100/384/206000/2.2 4 =37858.389mm 5.3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L5X5 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=11210

44、0mm 绕Y轴惯性矩：I y=112100mm 绕X轴净截面抵抗矩： W1=7900mm 绕X轴净截面抵抗矩：WA2=3130mm 绕丫轴净截面抵抗矩：VU1=7900mm 绕丫轴净截面抵抗矩：V2=3130mm 型材净截面面积：A=480.3mm 型材线密度：丫 g=0.037704N/mm t=5mm 横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚: 横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t x=5mm 横梁截面垂直于丫轴腹板的截面总宽度：ty=5mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：S=3179mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕丫轴)：Sy=3179mm 塑性发展系数：丫 x=y y=1

45、.05 5.4幕墙横梁的抗弯强度计算 按横梁强度计算公式，应满足： M x/ 丫 xWX+M/ 丫 yWyfs6.2.4JGJ102-2003 上式中： M x：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)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); 3 W nx:横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm); 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(mn3); 丫 x、y y : 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JGJ10

46、2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 ; f s：型材的抗弯强度设计值，取 215MPa 采用S+S+0.5Se组合，贝 M x/ 丫 xW+M/ 丫 yW=163350/1.05/3130+203040/1.05/3130 =111.483MPa292.5 =409.5N (3) V Ek：地震作用下剪力标准值(N); V Ek=qEkB(1-H/2B)/2 =0.72100(1-900/2/1100)/2 =234N (4) V e：地震作用下剪力设计值(N); V E=1.3VEk =1.3234 =304.2N (5

47、) Vx：水平总剪力(N); 采用VW+0.5Ve组合 V x=vw+0.5Ve =409.5+0.5304.2 =561.6N (6) Vy：垂直总剪力(N): V y=1.2 0.001 BH/2 =1.2.001 100 900/2 =594N (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(mnn)(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=VS/l yty 6.2.5JGJ102-2003 =561.6179/112100

48、/5 =3.185MPa 3.185MPa 3179/112100/5 =3.369MPa 3.369MPa b=600mr00mnn 3 :石材配置：托板式S 25mm对边连接； 模型简图为： / 对边托板连接板块 6.1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： 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 0.16 ； G x石材板块的重力荷载标准值（N）; A :幕墙平面面积伸谕 q eai= B e a maG/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.16 0.0

49、0075 =0.0006MPa （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=1.4w k+0.5 .3q EAk =1.40.001059+0.5 .3 0.0006 =0.001873MPa 6.2石材的抗弯设计 (1) 计算边长的确定： a :短槽连接边边长：600mm b :无槽边边长：900mm a i：短槽中心到面板边侧距离120mm a o：计算短边边长(mm)； b o：计算长边边长(mm)； 因为：a-2a i=360 b=900,所以： a 0=360mm b 0=900mm (2) 石材强度校核： 校核依据：c

50、b0/t5.5.4JGJ133-2001 2 2 =60.125 0.001873 900/25 =1.821MPa 1.821MPa 3.72MPa 强度能满足要求。 6.3短槽托板在石材中产生的剪应力校核 校核依据：t 1t-c)s)5.5.7-1JGJ133-2001 =0.00187300900.25/(2 25-6) 0) =0.416MPa 0.416MPa 1.86MPa 石材抗剪强度能满足。 6.4短槽托板剪应力校核 校核依据：T 2600900X1.25/(2 2X300) =1.054MPa 1.054MPa H所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算: 7.1横梁与立柱

51、间焊接强度计算 (1) 风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)： V w=1.4wkHB(1-H/2B)/2 =1.4 X.001 00X1100X1-900/2/1100)/2 =409.5N (2) 地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)： V Ek= B E a maG/A XHB(1-H/2B)/2 =5.0 X.16 0.001 900X100X1-900/2/1100)/2 =234N (3) 地震作用下横梁剪力设计值： V E=1.3VEk =1.3234 =304.2N (4) 连接部位水平总剪力Ni: 采用S+0.5Se组合： N i=V+0.5Ve =409.5+0.53

52、04.2 =561.6N (5) 自重荷载计算： N 2k :自重荷载标准值(N)； B :横梁宽度(mm); H g：横梁受自重荷载分格高(mm); N 2k=0.001 B/2 =0.001100 900/2 =495N N 2：自重荷载(N): N 2=1.2 N =1.295 =594N (6) 连接处组合荷载V: 采用 Sg+S+0.5Se 220.5 V=(N 1 +N) 22、0.5 =(561.6+594) =817.454N (7) 连接焊缝的强度计算： V :连接处的组合总剪力(N); L w：角焊缝的总有效长度(mm); h f:角焊缝的高度(mm); f ：角焊缝的强度

53、设计值(MPa); f :焊缝最大应力值(MPa); f=V/0.707/LWh f =817.454/0.707/100/4 =2.891MPa 2.891MPa 100600 =3960N N w：连接处风荷载设计值(N): N w=l.4Nwk =1.43960 =5544N (2) 连接处地震作用设计值： N Ek：连接处地震作用标准值(N); B 1：立柱计算间距(mm); L :立柱跨度(mm); N Ek= B E a maxGk/AL =50.16 .0011 1003600 =3484.8N N e：连接处地震作用设计值(N): N E=1.3NEk =1.3484.8 =4

54、530.24N (3) 连接处水平剪切总力： N 1 :连接处水平总力(N); 采用Sw+0.5Se组合： N 1=Nv+0.5Ne =5544+0.54530.24 =7809.12N (4) 连接处重力总力： N Gk：连接处自重总值标准值(N); B匸立柱计算间距(mm); L :立柱跨度(mm); N Gk=0.0011 1L =0.0011100 3600 =4356N N g：连接处自重总值设计值(N); N G=1.2NGk =1.2356 =5227.2N (5) 连接处总剪力： N :连接处总剪力(N); 220.5 N=(N 1 +NG) qq n =(7809.12+52

55、27.2 ) . =9397.126N (6) 螺栓承载力计算： N v3b：螺栓受剪承载能力设计值(N); n v3:剪切面数：取2; d :螺栓杆直径：12mm f v3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对普通碳钢(C级)取140MPa N v3b=nv3 n d2fv3b/4 2 =23.14 2 40/4 =31651.2N N num3：螺栓个数： N num3=N/N/3 =9397.126/31651.2 =0.297 个 实际取2个 (7) 立柱型材壁抗承压能力计算： N C4：立柱型材壁抗承压能力(N); n v3:剪切面数：取2; N num3：连接处螺栓个数； d :螺栓公称

56、直径：12mrp t 2：连接部位立柱壁厚：5mm f c4 :型材的承压强度设计值，对 Q235取305MPa N c4 = nv3 Num3dt 2f c4 =22XI25X305 =73200N 73200N 9397.126N 强度可以满足要求！ (8) 钢角码型材壁抗承压能力计算： N C5 :钢角码型材壁抗承压能力(N); n v4：剪切面数：取2; N num3：连接处螺栓个数； d :连接螺栓公称直径12mm t 4：幕墙钢角码壁厚：6mm f c5:钢角码的抗压强度设计值，对 Q235取305MPa N c5 = nv4 XNum：dt 4f c5 =2X2X2XX305 =

57、87840N 87840N 9397.126N 强度可以满足要求！ 8幕墙埋件计算(土建预埋) 基本参数： 1 :计算点标高：80m； 2 :立柱跨度：L=3600mm 3 :立柱计算间距：B=1100mm 4 :立柱力学模型：单跨简支； 5 :埋件位置：侧埋； 6 :板块配置：石材； 7 :混凝土强度等级：C25; 8.1荷载标准值计算 (1) 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用: q Ek= B E a maG/A =5.0X.16 X0.0011 =0.00088MPa (2) 幕墙受水平荷载设计值组合： 采用 Sw+0.5Se组合：5.4.1JGJ102-2003 q=1.4w k+0.

58、5 Xl.3qEk =1.40.001+0.5 XI.3 0.00088 =0.001972MPa (3) 立柱单元自重荷载标准值： G k=0.0011 XBL =0.0011X100X3600 =4356N (4) 校核处埋件受力分析： V :剪力(N); N :轴向拉力(N); e o：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm)； V=1.2G k =1.24356 =5227.2N N=qBL =0.001972100X3600 =7809.12N M=e 0V =1205227.2 =627264N mm 8.2埋件计算 校核依据，同时满足以下两个条件： a : As

59、 V/avf y+N/0.8a bf y+M/1.3aof 忆 C.0.1-1JGJ102-2003 b : As N/0.8abfy+M/0.4aabfyzC.0.1-2JGJ102-2003 其中： A s：锚筋的总截面面积(mnn); V :剪力设计值(N); a r :钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85 ; a v：钢筋受剪承载力系数，不大于 0.7 ; f y：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，但不大于300MPa N :法向拉力设计值(N); a b：锚板弯曲变形折减系数； M :弯矩设计值(N mm) z :沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)； 另外： d :锚筋直径(mm)； t:锚板厚度(mm)； f c：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取； 0 5 a v=(4.0-0.08d) f c/f y) .C.0.1-5JGJ102-2003 0 5 =(4.0-0.08 X2) 11.9/210). =0.724因为 av0.7,所以取 0.7 a b=o.6+O.25t/dC.0.1-6JGJ102-2003 =0.6+0.2