石材幕墙工程结构设计计算书（word29页）

1、 张掖市滨河新区肃南县裕苑便民服务中心石材幕墙工程结构设计计算书设计日期_设 计 者_校 对 者_审 核 者_批 准 者_目 录一. 计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范2.建筑设计规范3.铝材规范4.金属板及石材规范5.玻璃规范6.幕墙设计规范7.胶类及密封材料规范8.门窗及五金件规范9.建筑结构静力计算手册10.土建图纸二、基本参数1.幕墙所在地区2.地区粗糙度分类等级3.抗震烈度三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算：2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：3.作用效应组合：四、幕墙立柱计算1.立柱型材选材计算：2.选用立柱型材的截面特性：3.立柱的内力分析：4.幕墙立柱的抗

2、弯强度及抗剪强度验算：5.幕墙立柱的挠度验算：五、幕墙横梁计算1.横梁型材选材计算：2.确定材料的截面参数：3.选用横梁型材的截面特性：4.幕墙横梁的抗弯强度计算：5.横梁的挠度计算：6.横梁的抗剪计算：六、石板的选用与校核1.石板板块荷载计算：2.石板的抗弯设计：3.石板的剪应力校核：七、连接件计算1.横梁与角码间连结：2.角码与立柱连接：3.立柱与主结构连接八、幕墙埋件计算(土建预埋)1.荷载及受力分析计算：2.埋件计算：3.锚板总面积校核：4.锚筋长度计算：九、幕墙焊缝计算1.受力分析：2.焊缝特性参数计算：3.焊缝校核计算：十、立柱连接伸缩缝计算十一、耐候胶胶缝计算一. 计算引用的规范

3、、标准及资料1.幕墙设计规范建筑幕墙 JG3035-1996玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94建筑幕墙空气渗透性能测试方法 GB/T15226-94建筑幕墙风压变形性能测试方法 GB/T15227-94建筑幕墙雨水渗透性能测试方法 GB/T15228-94建筑幕墙保温性能测试方法 GB8484建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T18250-2000建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T18575-20012.建筑设计规范：建筑结构荷载规范 GB50009-2001钢结构设计规范 GB

4、50017-2003高层民用钢结构技术规程 JGJ99-98建筑设计防火规范 GBJ16-2001高层民用建筑设计防火规范 GB50045-2001建筑物防雷设计规范 GB50057-2000中国地震烈度表 GB/T17742-1999建筑抗震设计规范 GB50011-2001建筑抗震设防分类标准 GB50223-1995高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002混凝土结构设计规范 GB50010-2002建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑装饰工程施工质量验收规范 GB50210-2001建筑钢结构焊接规程 GB/T8162碳钢焊条 GB/T5117-1995铝型材截

5、面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-20003.铝材规范：铝合金建筑型材 GB/T5237-2000建筑铝型材 基材 GB/T5237.1-2000建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T5237.2-2000铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜的总规范 GB8013-19874.金属板及石材规范：天然花岗石荒料 JC/T204-2001天然大理石荒料 JC/T202-2001天然板石 GB/T18600-2001天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2001天然大理石建筑板材 JC/T79-2001干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC/T887-2001天然饰面石材术语 GB/T13890

6、-92建筑材料放射性核素限量 GB6566-2001干挂天然花岗岩，建筑板材及其不锈钢配件 JC830-1998建筑瓷板装饰工程技术规范 CECS101：98建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-20005.钢材规范：不锈钢冷扎钢板 GB/T3280不锈钢热扎钢板 GB/T4237-92不锈钢热扎钢带 GB/T5090碳素结构钢 GB/T700-1988优质碳素结构钢 GB/T699合金结构钢 GB/T3077不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB/T4239高耐候结构钢 GB/T4171-2000碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB/T912碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T327

7、4金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-19926.胶类及密封材料规范：硅酮建筑密封胶 GB/14683-2003建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2003石材幕墙接缝用密封胶 JC/T883-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-98建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002二、基本参数1.幕墙所在地区：2.地区粗糙度分类等级：幕墙属于薄壁外围护构件，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、

8、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类类地区考虑。3.抗震烈度：按照国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2001)、中国地震动参数区划图(GB18306-2000)规定，该地区地震基本烈度为 8度抗震水平地震影响系数最大值为：8度抗震, max=0.160。4.分格参数：模型简图为：横梁跨度B(mm)= 1100.00横梁计算间距H(mm)= 600.00立柱预埋件间距L(mm)= 3600.00横梁总跨数 = 15 (跨)立柱总跨数 = 5 (跨)三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值

9、计算：幕墙属于薄壁外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：wk=gz*z*s*w0 7.1.1-2GB50009-2001上式中：wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)；z瞬时风压的阵风系数，取 1.830s风荷载体型系数，竖直幕墙外表面取 1.500Z风荷载作用点离地面高度Z(m)=， 30.000地区粗糙度分类等级：C类z风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关，按建筑结构荷载规范GBJ9取值高度变化系数为 1.000W。基本风压，取 0.350所以，风荷载标准值为：wk=1.8301.5001.0000.350=0.961风荷载设计值为：2.垂直于幕墙平

10、面的分布水平地震作用标准值：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值按下式计算：qEk = E*max*(G+G1) 5.3.4JGJ102-2003式中：qEK垂直幕墙平面的分布水平地震作用（kN/m2）E地震动力放大系数，取 5.000max水平地震影响系数最大值，取 0.160G单位面积的幕墙结构自重，取 0.700 (kN/m2)G1单位面积的幕墙结构附件重，取 0.200 (kN/m2)所以，垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值为：qEk = 5.0000.1600.900 =0.720(KN/m2)3.作用效应组合：荷载和作用效应按下式进行组合：S=GSGk+wwSwk+EESEk

11、 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、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；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；进行位移及挠度计算时；重力荷载：G：1.0；风 荷 载：w：1.0；地震作用：E：1.0；上式中，风荷载的组合系数w为1.0；地震作

12、用的组合系数E为0.5；四.石板的选用与校核当前计算板数 n = 1=石板名称= plate1: 基本参数：(1)：计算点标高：30.000(m)；(2)：板块净尺寸：abt = 600.0mm 1000.0mm 25.0mm；(3)：石板配置：四个背槽式模型简图为：2: 石板板块荷载计算：(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：qEk = E max Gk / A 5.3.4JGJ102-2003式中：qEK垂直幕墙平面的分布水平地震作用（kN/m2）E地震动力放大系数，取 5.0max水平地震影响系数最大值，取 0.160Gk石板板块的重力荷载标准值(板块自重+附件重) = 0.54

13、0 (kN)A石板板块平面面积 = 600000.000 (mm2)G1单位面积的幕墙结构附件重，取 0.200 (kN/m2)所以，垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值为：qEk = 5.0000.1600.540/0.600 =0.7200(kN/m2)(2)石板板块荷载集度设计值组合：采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003q=1.4wk+0.51.3qEAk= 1.813050(kN/m2) = 0.001813(MPa)3: 石板的抗弯设计：石板弯曲强度平均值fgm(MPa)=40.00石板弯曲强度安全系数K1=2.15石板抗弯强度设计值fg1=fgm/K

14、1=18.60(MPa)校核依据： fg1 = 18.60(MPa)石板最大弯矩系数m=0.147b：长边边长(mm) = 1000.000t：石板厚度：(mm) = 25.000最大弯曲应力计算公式： = 6*m*q*b0*b0/t*t石板最大弯曲应力(MPa) = 1.251509弯曲应力比 = 0.067强度能满足要求。4: 石板的剪应力校核：石板抗剪强度安全系数K2=4.30石板抗剪强度设计值fg2=fgm/K2=9.30(MPa)校核依据： = qab/n(t-c)s sc = 9.30(MPa)：在石板中产生的剪应力设计值(MPa)；sc：石板的抗剪强度设计值(MPa)；q：石板板

15、块水平荷载集度设计值组合(MPa)；a：长边边长：600.00(mm)b：短边边长：1000.00(mm)t：石板厚度：(mm) = 25.000c：背槽深度：12.00(mm)槽长s (mm) =：100.00(mm)n = 4 = 1.25石板最大剪切应力(MPa) = 0.131= fg2=fgm / 4.30 = 9.30(MPa)剪应力校核满足要求。五.横梁强度、刚度校核：模型简图为：横梁名: beam材料: 钢Q235, 抗弯强度 f = 215.0(MPa)(1) 横梁截面特征：L形高H= 50.0(mm)L形宽B= 50.0(mm)L形厚t= 4.5(mm)(2)荷载：分布荷载

16、：水平地震荷载标准值qE(kN/m)= 0.432(kN/m)水平风载标准值qw（kN/m）= 0.576(kN/m)竖向恒载标准值qG(kN/m) = 0.540(kN/m)集中荷载：(3)各跨强度, 刚度校核强度计算公式:f = Mx/(Wx*1.05) + My/(Wy*1.05) f单元序号: 1 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.087(kM-m) M1-3(y) = 0.138(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 26.613(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 2 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.0

17、87(kM-m) M1-3(y) = 0.138(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 26.613(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 3 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.070(kM-m) M1-3(y) = 0.111(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.410(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 4 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.070(kM-m) M1-3(y) = 0.111(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.410(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 5 跨度

18、为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.069(kM-m) M1-3(y) = 0.109(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.041(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 6 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.069(kM-m) M1-3(y) = 0.109(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.041(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 7 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.069(kM-m) M1-3(y) = 0.109(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 2

19、1.014(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 8 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.069(kM-m) M1-3(y) = 0.109(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.014(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 9 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.069(kM-m) M1-3(y) = 0.109(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.014(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 10 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.069(kM-m) M1

20、-3(y) = 0.109(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.041(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 11 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.069(kM-m) M1-3(y) = 0.109(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.041(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 12 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.070(kM-m) M1-3(y) = 0.111(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.410(MPa) 180 (刚度满足要求)-单元序号: 13 跨度为 1.100

21、(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.070(kM-m) M1-3(y) = 0.111(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 21.410(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 14 跨度为 1.100(m)强度校核:横梁弯矩：M1-2(x) = 0.087(kM-m) M1-3(y) = 0.138(kM-m)强度校核:抗弯强度 f = 26.613(MPa) 180 (刚度满足要求)六.立柱强度、刚度校核模型简图为：立柱名: column材料: 钢Q235, 抗弯强度 f = 215.0(MPa)(1) 立柱截面特征：槽钢高H= 100.0(mm)槽钢宽B= 48.0

22、(mm)槽钢厚t= 5.3(mm)(2)荷载：水平地震荷载标准值qE(kN/m)= 4.101(kN/m)水平风载标准值qw（kN/m）= 1.057(kN/m)竖向恒载集中力标准值NG(kN) = 17.820(kN)(3)各跨强度, 刚度校核强度计算公式:f = N/A*fa + My/(Wy*1.05) f(MPa)单元序号: 1 高度为 3.600(m)强度校核:立柱弯矩、轴力：M1-2(x) = 5.595(kM-m) N = 22.732(kM)强度校核:抗压弯强度 f = 208.494(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 2 高度为 3.600(m)强度校核:立柱弯矩

23、、轴力：M1-2(x) = 5.595(kM-m) N = 22.732(kM)强度校核:抗压弯强度 f = 208.494(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 3 高度为 3.600(m)强度校核:立柱弯矩、轴力：M1-2(x) = 4.200(kM-m) N = 22.732(kM)强度校核:抗压弯强度 f = 162.919(MPa) 180 (刚度满足要求)单元序号: 4 高度为 3.600(m)强度校核:立柱弯矩、轴力：M1-2(x) = 5.595(kM-m) N = 22.732(kM)强度校核:抗压弯强度 f = 208.494(MPa) 180 (刚度满足要求)单元

24、序号: 5 高度为 3.600(m)强度校核:立柱弯矩、轴力：M1-2(x) = 5.595(kM-m) N = 22.732(kM)强度校核:抗压弯强度 f = 208.494(MPa) 180 (刚度满足要求)七、连接件设计基本参数：1：计算点标高：30.0002：立柱计算间距 B （指立柱左右分格平均宽度）：1100.0003：横梁计算分格尺寸(指横梁上下分格平均高度）： = 600.0004：立柱预埋件间距L(mm): 3600.005：横梁总跨数n(跨): 156：立柱总跨数m(跨): 5A: 横梁与立柱荷载计算：竖向自重荷载设计值Gv = 1.2*Gk = 814.619 (N)水

25、平荷载设计值Gh = 1.4*B*H*Wk + 1.3*0.5*B*H*qEk = 1196.613 (N)连接处剪力设计值:计算参数：横梁与立柱焊缝高Hf(mm) = 5.0横梁与立柱设计焊缝长Lf(mm) = 215.0焊缝有效厚度he=0.7071*Hf = 3.5 (mm)焊缝总面积A = he*(Lf-20) = 689.4 (mm*mm)焊缝应力计算公式 fw = Q/A 160(MPa)横梁与立柱焊缝应力(MPa) = 2.1横梁与立柱焊缝满足要求! 焊缝应力 160(MPa)横梁与立柱最小计算焊缝长(mm) = 22.5B.立柱与主结构连接：计算参数：连接处水平剪切总力计算：水

26、平剪切总力Qv: 7179.678 (N)连接处重力总力计算：竖向剪力Qh: 3704.157 (N)连接处总剪力计算：计算参数：立柱与主结构焊缝高Hf(mm) = 6.0立柱与主结构设计焊缝长(mm) = 215.0焊缝有效厚度he=0.7071*Hf = 4.2 (mm)焊缝总面积A = he*(Lf-20) = 827.3 (mm*mm)焊缝应力计算公式 fw = Q/A 160(MPa)立柱与主结构焊缝应力(MPa) = 9.6立柱与主结构焊缝满足要求! 焊缝应力 法向力设计值N = 7179.678(N)锚板总面积校核满足要求!(4)锚筋长度计算：计算依据：la=1.1*(fy/ft)*d C.0.5JGJ102-2003实际计算按 la = 1.1*(fN/ft)*dfN = N/(*d*d/4.)/num= 1.1 * 0.16 * (45.71 / 1.27) * 10.