石材幕墙强度计算

1、秦皇岛市金梦海湾1号地块商住小区一期5#、6#楼干挂石材工程强度计算书秦皇岛金潭建筑装饰工程有限公司2011年10月26日石材幕墙强度计算秦皇岛市金梦海湾1号地块商住小区一期5#、6#楼干挂石材工程地处秦皇岛市海港区，其基本风压值W00.45kN/m2。按照国家行业标准金属与石材幕墙工程技术规范JGJ 1332001针对本工程的实际情况，对幕墙的受力杆件、连接结构的强度、石板的许用面积和许用强度等方面进行计算和校核。 一、设计荷载与作用幕墙设计计算中需要考虑的荷载与作用有：结构自重、风荷载、地震作用和温度作用，分别计算如下：1、风荷载标准值： WkZSZW0式中：Wk：为作用于幕墙上的风荷载标

2、准值，（kN/m2）Z：为瞬时风压的阵风压系数，取Z 1.927。S：风载荷的体型系数，按国家现行标准建筑结构荷载规范GB50009-2001采用，取S-1.2Z：为风压高度变化系数,按国家现行标准建筑结构荷载规范GB50009-2001采用，取Z0.827 (按A类地区12米高度取值)W0：为基本风压值（kN/m2）,按现行国家标准建筑结构荷载规范采用为W00.45 kN/m2。 Wk1.9271.20.8270.450.861 kN/m2因为0.861小于1.0所以取Wk1.0002、结构自重石材单位面积重量为： qGK =28 2510-3=0.700kN/m2 幕墙所用钢材、附件面积重

3、量为： 0.3kN/m2幕墙单位面积自重载荷： G 0.7000.3=1.000kN/m2幕墙单元构件重量： Pk1.00010-3225012002700.0N最大分格板块重： Pb0.70010-31200600504.0N3、地震作用垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：qEk=Emax G /A式中：qEk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(kN/m2)；E：动力放大系数，可取5.0；max：地震影响系数最大值，按 7 度抗震设计，取max0.08；Gk：石材板件的重力荷载标准值(kN)；A：玻璃幕墙平面面积(m2)qE5.00.081.0000=0.400kN/m2 4、温度作用：

4、 幕墙杆件在温度变化过程中产生热胀冷缩，最大温差取80，故极限变化量为： LLT式中： L：受温度影响产生的变化量 。 L：杆件的长度，L竖2250mm， L横1200mm。：钢材线膨胀系数。1.210-5。T：极限温差，取T 80L竖22501.2105802.16mm L横12001.2105801.15mm为消除温度变化给幕墙构件带来的影响，立柱、横梁间留出伸缩缝，以消除构件温度应力。考虑到层间位移量和杆件加工、安装误差，伸缩量取值按下式计算： L缝（23）L，故竖缝取15mm，横缝取2mm。所以，在后面的计算中，不必再计入温度应力。5、荷载和作用效应组合:1)、荷载和作用效应的分项系数

5、： 进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载 rG =1.2 风荷载 rw =1.4 地震作用 rE =1.3 进行位移和挠度计算时：重力荷载 rG =1.0 风荷载 rw =1.0 地震作用 rE =1.02)、水平作用效应组合系数： 风荷载 w =1 地震作用 E =0.53)、组合形式： S1 = rG G+w rw Wk +E rE qE 二、幕墙杆件设计与计算立柱计算分格宽1200mm，最大板件分格高1200mm，最大板件分格宽600mm ，最大板件分格高1200mm。一）、横梁的计算1、横梁型材的截面特性：钢材强度设计值：215 N/mm2钢材弹性模量：E2.1105 N

6、/cm2X轴惯性矩：IX9.62cm4Y轴惯性矩：IY11.21 cm4X轴抵抗矩：WX3.13 cm3Y轴抵抗矩：WY3.13 cm3 塑性发展系数：r =1.052、幕墙横梁的荷载计算： 横梁的支承按简支梁考虑，承受矩形荷载，1)、竖直方向线荷载由自重和平行于幕墙平面的集中地震作用组成qG：横梁自重荷载线荷载：qGGAKH0.70010-312000.840N/mm2)、水平方向线荷载由风荷载和水平地震作用组成风荷载的线密度：qWWKH1.00010-31200 1.200 N/mm水平地震作用下线密度：qE水qEB0.40010-312000.480N/mm MX：横梁在竖直方向荷载作用

7、下的弯矩(Nmm)MXqB281.2qGB28=1.20.840120028 = 181440.0 NmmMY：横梁在水平方向荷载作用下的弯矩(Nmm)MYqB28(1.4qW+0.51.3qE水)B28=(1.41.2000.51.30.480)120028(1.680.312)120028358560.0 Nmm3、横梁截面抗弯承载力的校核：校核依据：sfa0.85215N/mm2=182.75 N/mm2(MXWX+MYWY) r(181440.03.13+358560.03.13)10-31.05164.31N/mm2fa182.75N/mm2 横梁截面抗弯承载力可以满足!4、横梁截面

8、抗剪承载力的校核：fa=125N/mm2fa=125N/mm2式中：Vh：横梁水平方向的剪力设计值（N）；Vy：横梁竖直方向的剪力设计值（N）；Awh：横梁截面水平方向腹板截面面积（mm2）；Awy：横梁截面竖直方向腹板截面面积（mm2）； fa：型材抗剪强度设计值，fa125N/ mm2。Vh1.2qG12001209.6 NVy(1.4qW+0.51.3qE水)12002390.4 NAwh505250 mm2Awy505250 mm2=1.51209.6/250=7.26 N/ mm2fa=125N/mm2=1.52390.4/250=14.34 N/ mm2fa=125N/mm2横梁截

9、面抗剪承载力可以满足!5、幕墙横梁的刚度计算水平方向由风荷载作用产生的弯曲：15qB4(384EIY)5qWB4(384E IY) 51.20012004(3842.110511.21104)1.38mm15mm1.38mm1/2502.40mm竖直方向由自重作用产生的弯曲：25qGB4（384EIX） 50.84012004(3842.11059.62104) 1.12mm15mm1.12mm1/2502.40mm 横梁挠度可以满足要求!二、幕墙立柱的计算 1、立柱型材的截面特性 钢材弯曲强度设计值： fa215N/mm2钢材抗剪强度设计值： fa125N/mm2钢材弹性模量： E2.110

10、5N/mm2X轴的惯性矩： IX101.3 cm4X轴的抵抗矩： WX125.3 cm3 截面积： A10.24 cm2塑性发展系数： r1.052、立柱竖直方向的荷载立柱自重荷载： PG1.00010-3225012002700.0N3、立柱水平方向的线荷载 风荷载的线荷载： qw=1.00010-31200=1.200 N/mm水平地震作用线荷载： qE水0.40010-31200=0.480 N/mm 4、幕墙立柱的强度计算1）、立柱承受弯曲应力校核：校核依据： sfa215N/mm2 （拉弯构件）N：立柱竖直方向拉力设计值N1.2PG1.22700.03240.0N立柱水平方向线荷载设

11、计值：qy1.4qw +0.51.3qE水1.41.2000.51.30.4801.992 N/mm 立柱按双跨梁计算：Mymqyl2弯矩系数：m=0.0313。Mymqyl2=0.03131.99222502= 315644.9Nmmsfa215N/mm2 3240.01024 +315644.9（1.0525.3103） =15.05fa215N/mm2 故立柱弯曲强度满足使用要求。2)、立柱挠度计算：max ：最大挠度系数，=0.3110-3。max =0.3110-31.20022504(2.1105101.3104)=0.04 mm 0.049.0mm 故立柱刚性足够。三、石板设计板

12、件最大分格尺寸：板件最大分格高： 1200mm板件最大分格宽： 600mm石板的最大弯曲应力标准值按下式计算： 1、风荷载作用在板中产生的最大弯曲应力标准值： skfg2、垂直于板面地震作用在板中产生的最大弯曲应力标准值：sEkfg式中：sk：风荷载作用在板中产生的最大弯曲应力标准值，(N/mm2)；sEk：垂直于板面地震作用在板中产生的最大弯曲应力标准值，(N/mm2)；fg：花岗岩石板的抗弯强度设计值，fg3.7 N/mm2；m：四点支撑板在均布荷载作用下最大弯矩系数，查表得m=0.1373b0：四点支承板的计算长边边长，b0=600mm，t：花岗岩石板厚度，t25mm。sk60.1373

13、1.00010-312002252 1.898sEk60.13730.40010-312002252 0.759 N/mm2s1.4sk0.51.3sEk1.41.8980.51.30.7592.657+0.493=3.15 N/mm2fg=3.7 N/mm2故25mm厚石板强度足够。四、挂件的强度计算工程中石板采取上下安装短槽式石板挂件的方式，石板挂件主要承受剪应力作用。1、挂件承受的剪应力设计值按下式计算：=式中： ：挂件剪应力设计值（N/mm2）；q：风荷载和垂直于板面方向地震作用线荷载组合设计值 (N/mm2)；b、a：石板的长边或短边边长（mm）；AP：挂件截面面积（mm2）；石板挂

14、件厚4mm，板宽50mm，板上钻宽9mm腰形孔。挂件截面面积， A164 mm2 n：连接边上的挂件数量；n=4：应力调整系数，按表采用。=1.25fs：不锈钢板的强度设计值，fs =120 N/mm2=（1.41.0000.51.30.400）10-312006001.25（24164） =1.139N/mm21.139fs=120 N/mm2故挂件强度足够。2、挂件在石材槽口边产生的剪应力设计值按下式计算：=式中： ：石材槽口处剪应力设计值(N/mm2)；qk：风荷载和垂直于板面方向地震作用组合设计值 (N/mm2)； t：石板厚度，t=25 mm；c：槽口宽度，c=7mm；s：单个槽底总

15、长度；s=150mm；n：一个连接边上的挂件数量，n=4 =（1.41.0000.51.30.400）10-312006001.25 (4（25-7）150)=1.66010-312006001.254（25-7）150=0.138 N/mm20.138 N/mm2f=3.7 N/mm2所以石材槽口强度满足要求。 五、幕墙连接强度校核1、 连接件强度校核fa立柱与主体连接用连接件受结构自重作用，每分格的作用力由4个连接件承受，连接件受力点距连接件根部的距离为60mm。f：为计算应力值。fa：为Q235钢材的强度设计值，fa215 N/mm2。M：为连接件根部所承受的弯矩最大值 。MPL2=1.

16、2PkL21.22700.0602=97200.0 NmmW：为连接件根部抗弯截面系数，Wh：为连接件根部厚度，h=10 mm。B：为连接件根部宽度，b=120 mm。W=2.000 cm3弯曲应力校核： =97200.0(2.0001000)=48.60 N/mm2fa215 N/mm2拉、压应力校核：=（1.41.0000.51.30.4000）10-322501200（120102）=1.66010-3225012002400=1.87 N/mm2fa215 N/mm2=48.60+1.87=50.47 N4482.0NM：弯矩设计，MV1003240100324000.0Nmmar：钢筋层数影响系数，ar=1.0av：锚筋受剪承载力系数，取=0.77当大于0.7时，取0.7ab：锚板弯曲折减系数，