09、石材幕墙T挂件计算

1、第九部分、T挂件石材幕墙结构计算第一章、荷载计算一、计算说明取风荷载计算部分表3-1中XX风荷载进行计算，在此部分中石材幕墙的最大水平分格为a=1200mm竖向分格为b=1000mm标准层层高为H=3.0m。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1、单位面积石材幕墙自重荷载标准值计算Gk：石材板块自重面荷载标准值石材采用25mm厚花岗岩石材，石材密度取为28.0KN/m3Gk=25X10-3x28.0=0.7KN/m2GGk：考虑板材和框架的幕墙自重面荷载标准值GGk=Gk+0.15=0.8

2、5KN/m22、单位面积石材幕墙自重荷载设计值计算g：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2G=rgGGk=1.2X0.85=1.02KN/m三、石材幕墙板块承受的水平风荷载计算W:作用在幕墙上的风荷载标准值2W=1.466KN/mW作用在幕墙上的风荷载设计值2W=2.052KN/m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amax：水平地震影响系数最大值，取ama=0.16按金属与石材幕墙工程技术

3、规范JGJ133-2001第5.2.5条规定3E：动力放大系数，取3e=5.0按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001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_2qEK=amax3e,GGk=0.16X5.0X0.85=0.68KN/m2、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2qE=rE,qEK=1.3X0.68=0.884KN/m五、荷载组合1、风荷载和水平地震作用组合面荷载标准

4、值计算3W：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JGJ133-2001第5.1.7条规定3e：地震荷载作用效应组合系数，取3e=0.6按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.7条规定qK=小wWK+小eqEK=1.0X1.466+0.6X0.682=1.874KN/m22、风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值计算q=小w,坤e,qE=1.0X2.052+0.6X0.884=2.582KN/m2第二章、石材面板计算、计算说明石材面板选用25mnB的花岗岩石材。石材幕墙的分格尺寸为：石材分格宽度a=1200mm石材分格高度b=1000mm=因石材面板

5、采用四个T挂件支撑，所以石材面板的计算采用短槽X2-v支撑的石材面板计算模型。、石材面板强度校核（一）花岗石板的强度设计值fgi=fgm/2.15=8/2.15=3.721fg2=fgm/4.30=8/4.30=1.860fg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：花岗石板弯曲弓度平均值（Mpa）金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001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8.0Mpa所以本工程按不小于8.0Mpa取值。（二）石材面板弯曲强度校核21、校核依据：仃=6吗/Wfg1=3.721N/mm2。t

6、2金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001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,a0由一二b09001000=0.9查金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001附录B表B.0.2,得m=0.1494t:石材计算厚度，取t=25mmbe：四点支撑板的计算长边边长，bc=1000mmq:风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值，q=2.582KN/m22t3260,14942.582101000=25=3.703N/mm2Vfgi=3.721N/mm2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

7、算按对边开槽计算。1、校核依据：=qab）wfg2=1.860N/mm2。nt-cs金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001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=2.582KN/m2c:槽口宽度c=7mms: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105mmon:一个连接边上T挂件数量。n=23:应力调整系数，查金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001表5.5.5,得3=1.25qabl：-7=I7nt-cs32.58210n420010001.25一225-7105

8、=1.024N/mm2vfg2=1.860N/mm2石材槽口抗剪强度符合规范要求第三章、石材幕墙横梁计算一、计算说明石材幕墙的横梁选用50x4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=1200mm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。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：.立豢米丈£育集中肩囊植里为计算公式如下：支座反力

9、：Ra=Rb=P最大弯矩：Mw=PXa最大挠度：Uma奸RaL3_4（-）224EI.一L三、荷载计算1、横梁承受的竖直方向面荷载标准值Gg=0.85KN/m设计值Gg=1.02KN/m22、横梁承受的水平方向面荷载标准值qk=1.466KN/m2设计值q=2.052KN/m23、横梁承受的竖直集中荷载标准值：Pk竖向=2bGgk=1.210.85=0.51KN设计值p竖片aMbMGG=12/如.02=0.612KN4、横梁承受的水平集中荷载标准值：Pk水平=2bqK=1.211.466=0.880KN设计值P水平=2MbMq二12'1M2.052=1.231KN5、竖直荷载作用最大弯

10、矩Mx=P竖向Xa=0.612X0.15=0.092KNm6、横梁承受的水平线荷载产生的弯矩MY=P水平Xa=1.231X0.15=0.185KNm四、横梁截面参数横梁截面积A=385.5mm中性轴惯性矩中性轴到最外缘距离Yxma=36.3mmX轴抵抗矩Wx=2491.9mm中性轴惯性矩中性轴到最外缘距离Y轴抵抗矩y=9036.5mmYmax=36.3mmy=2491.9mmIx=90376.5mm2塑性发展系数U=1.05五、横梁强度校核校核依据：二Mx"W<Wyt2wfs=215N/mmM,My；二二二'WWy0.0921060.185106=-1.052491.9

11、1.052491.9=105.9N/mm2Vf；=215N/mm2横梁强度满足设计要求。六、横梁抗剪强度校核1、校核依据："防fAwh1.5VyAwy二sVh：横梁水平方向上的剪力设计值Th：横梁承受的水平荷载产生的剪应力Awh：横梁水平方向上月M板截面面积（mrri）Vy：横梁竖直方向上的剪力设计值Ty：横梁承受的水竖向自重荷载产生的剪应力Awy：横梁竖直方向上月I板截面面积（mrri）fsv：Q235B钢抗剪强度设计值。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.6.4条规定2、水平方向产生的剪应力Vh=Pk平=1.231KN1.5VhTh-Awh_1.51231-19

12、2.5=9.59N/mm2VfSv=125N/mm23、水平方向产生的剪应力Vy=嗪向=0.612KN1.5Vy1.5612192.5=4.768N/mm2<fsv=125N/mm2横梁抗剪强度满足设计要求。七、横梁抗扭计算1、校核依据：。maxWf】=125N/mm?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=1.231KNP竖向=0.612KNex：竖向荷载到角钢型心的距离，ex=68.8mmey：水平荷载到角钢型心的距离，ey=16.2mmM:集中荷载传给横梁的转矩M1=M=P水平Xey+P竖向Xex=1231X

13、16.2+612X68.8=62047.8N-mIk：角钢抗扭惯性矩.1之.r31，一3,.3、一一4Ik-bi、i=一(484-484)=2048mm3138:所求点的截面厚度4mmb:角钢腹板长度b1=b2=48mml:横梁长度，取l=1500mmMK: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Mkma=M=62047.8N-m4、横梁抗扭计算Tmax：扭矩产生的最大剪力MKMAXmax=Ik62047.8420482V2=121.8N/mmvfs=125N/mm八、横梁挠度校核1、校核依据：钢横梁承受的最大挠度应不大于H/300,且不大于15ms金属与石材幕墙工程技术规范

14、2、由竖直集中荷载引起的挠度JGJ133-2001第5.6.5条规定24EI2二Pk向aLy=510150120015023-4()24210000903771200=0.71mmv15mmy=0.71mmvL/300=1200/300=4mm3、由水平集中荷载引起的挠度x=%平"24EI3-4g2=880150120015023-4()24210000903771200=1.225mmv15mmx=1.225mmvL/300=1200/300=4mm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。第四章、石材幕墙立柱计算、计算说明立柱选用80x60x4镀锌方钢管

15、，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=3000mm幕墙横向计算分格宽度B=1200mm。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、荷载作用值立柱承受的竖直方向面荷载标准值Gg=0.85KN/m22设计值Gg=1.02KN/m2、立柱承受的水平方向面荷载标准值qk=1.466KN/m23、设计值q=2.052KN/m2立柱承受的水平线荷载标准值q线卜=4/B=1.466X1.2=1.760KN/m设计值q线=4*8=2.052*1.2=2.462KN/m4

16、、立柱所受的弯矩M=0.125q线.hf=0.125X2.462X3.02=2.770KNm5、受力最不利处立柱承受的偏心拉力设计值（立柱中心处）N=GgXBXH/2=1.02X1.2X3/2=1.836KN四、立柱截面参数立柱截面积A0=1015mm2X轴惯性矩Ix=879050mm4X轴到最外缘距离Yx=40mm3X轴抵抗矩Wx=21975mm塑性发展系数丫=1.05五、立柱强度校核NM-2校核依据AA<fs=215N/mm金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.7.6条规定N仃=一A=1.836X103.2.7730610151.0521975=121.8N/mm2&

17、lt;f；=215N/mm2立柱强度满足设计要求。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15mmo金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.7.10条规定u=5q线kH4384EI4_51.760300053842.110879050=10mmc15mmu=10mmcH/300=3000/300=10mm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。第五章、主要幕墙连接附件计算、计算说明石材幕墙的附件主要计算以下部分：T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1 .连

18、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2 .连接钢转接件和镀锌钢立柱的M12不锈钢螺栓校核3 .4mnB钢垫片承压计算4 点焊承载力计算钢转接件计算（当钢转接件外挑250mmA上时计算）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二、不锈钢T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fs1V为140N/mm2,抗拉强度设计值fs1t为180N/mm2。2、计算模型如下

19、图所示寝缘=7.75N/mm'vfs1V=140N/mm25、不锈钢T挂件支点处5mm厚板强度计算不锈钢T挂件支点处5mmB板受到拉力、剪力和弯矩作用，不锈钢T挂件5mnill板仅进行基本强度校核即可，既pwfs1V=140N/mm*2,crWfs1t=180N/mm2断面参数：截面积A=135mm2中性轴惯性矩Ix=281mm中性轴到最外缘距离Yxma=2.5mm3X轴抵抗矩Wx=112.5mm中性轴惯性矩Iy=17651mm4中性轴到最外缘距离Ymax=17.5mmY轴抵抗矩Wy=112.5mm3拉力：N=P水平=1.550KN弯矩：M=Pte向X0.0325=0.5X0.0325

20、=0.00163KNm30.510135所以n=向32.520。532.520=0.8125KN=3.7N/mm2wfs1V=140N/mm2AWx3=1.55101630135112.5=25.97N/mm2<fslt=180N/mm26、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2M=0有NX20=P竖向X32.5V=P水平=1.550KNM6螺栓校核A0:M6不锈钢螺栓有效面积，取A)=20.1mm2Nb:单个螺栓的抗拉承载力：Nb=A)xfa=20.1X

21、700=14070N>N=812.5NnV:剪切面，单剪时，取nV=1NVb:单个螺栓的抗剪承载力：nV=nVMA0父为二仔20.1父245=4924.5N>V=1550NM6螺栓的设计符合设计要求。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Ri=P竖向=1.2MgakM1.2m1=1.2M0.7'1.2m1=0.5kn22竖直方向支座反力R2=P水平=4*0.6X1=2.582X0.6X1=1.550KN4、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=R2

22、R2=0.52i.5524629KNnv：剪切面，单剪时，取nv=1N；:单个螺栓的抗剪承载力：bNv-nvMA0Mfv=lM20.1m245=4924.5N>V=1629NM6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JGJ133-2001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1、计算说明计算宽度B=1.200m,高度H=3.0m。钢角码采用Q235B结构钢尺寸为110X70X8X100mm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N:M12不

23、锈钢螺栓竖直方向承受的荷载（自重荷载）N=GgXBXH=1.02X1.2X3=3.672KNK: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=2.462X3=7.386KNV:M12不锈钢螺栓承受的剪力大小为V=N；N；=3.67227.3862=8.248KN3、M12螺栓计算A）:M12不锈钢螺栓有效面积，取A）=84.3mm2:每个螺栓的承载力NV=nVxA0xfV=2X84.3X245=41307N>V=8248N根据构造要求，采用2个M12不锈钢螺栓。4、4mmi钢垫片局部抗压承载力d:M12不锈钢螺栓孔径，取d=12mmt:单片钢垫片的厚度，取t=4mm

24、汇t:钢垫片的总壁厚12t=2xt=2x4=8mmNc:钢垫片局部承压能力=d'fsC=12X8X320=30720N>V=8248N5.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：sN=V/Nv=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。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=105mm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

25、距离d2=50mm,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：MEM=0N=N2N110550=7.3863.67210550=15.097KNV=N=3.672KN3、M12螺栓计算Ao：M12不锈钢螺栓有效面积，取A=84.3mm2:两个螺栓的承载力nV=2OvXAoXfv=2XK84.3X245=41307N>V=3672N:两个螺栓的抗拉承载力Ntb=2MAomfa=2X84.3X320=53952Nl>N=15097NM12不锈钢螺栓设计符合要求。预埋件计算一、计算说明本工程主体结构采用混凝土强度等级为拉力、剪力和弯矩作用。受力简图如下图所示。030,幕墙采用平