精修干挂石材设计计算书

石材幕墙设计计算书

目录10040_WPSOffice_Level1石材幕墙设计计算书 117107_WPSOffice_Level1一、计算引用的规范、标准及资料 118044_WPSOffice_Level21.幕墙设计规范： 115555_WPSOffice_Level22.建筑设计规范： 12068_WPSOffice_Level23.石材规范： 117892_WPSOffice_Level24.钢材规范： 128318_WPSOffice_Level25.胶类及密封材料规范： 218846_WPSOffice_Level26.《建筑结构静力计算手册》(第二版) 21539_WPSOffice_Level27.土建图纸： 216856_WPSOffice_Level1二、基本参数 228608_WPSOffice_Level21.幕墙所在地区： 225725_WPSOffice_Level22.地面粗糙度分类等级： 225304_WPSOffice_Level23.抗震烈度： 22630_WPSOffice_Level1三、幕墙承受荷载计算 217390_WPSOffice_Level21.风荷载标准值计算： 2205_WPSOffice_Level3Z：计算点标高：9.15m； 224472_WPSOffice_Level22.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： 318993_WPSOffice_Level3A：幕墙构件的面积(mm2)； 324558_WPSOffice_Level23.作用效应组合： 37885_WPSOffice_Level3S：作用效应组合的设计值； 38156_WPSOffice_Level1四、幕墙立柱计算 427100_WPSOffice_Level21.立柱型材选材计算： 420933_WPSOffice_Level3(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)： 432763_WPSOffice_Level3B：幕墙立柱计算间距(mm)； 423671_WPSOffice_Level3A：幕墙平面面积(mm2)； 51759_WPSOffice_Level3B：幕墙立柱计算间距(mm)； 510366_WPSOffice_Level3M1：中支座弯矩(N·mm)； 532715_WPSOffice_Level3R1：中支座反力(N)； 510585_WPSOffice_Level3M1=-q(L13+L23)/8L 512923_WPSOffice_Level3R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2 52342_WPSOffice_Level22.确定材料的截面参数： 525759_WPSOffice_Level3(1)截面的型材惯性矩要求： 521171_WPSOffice_Level3L2：长跨长度(mm)； 627179_WPSOffice_Level3E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； 65403_WPSOffice_Level3L2/250=3900/250=15.6 615604_WPSOffice_Level23.选用立柱型材的截面特性： 65468_WPSOffice_Level24.立柱的抗弯强度计算： 732379_WPSOffice_Level3(1)立柱轴向拉力设计值： 71415_WPSOffice_Level3A：立柱单元的面积(mm2)； 77385_WPSOffice_Level3B：幕墙立柱计算间距(mm)； 713940_WPSOffice_Level3L：立柱跨度(mm)； 723581_WPSOffice_Level3N：立柱轴向拉力设计值(N)； 78231_WPSOffice_Level3N：立柱轴力设计值(N)； 720390_WPSOffice_Level25.立柱的挠度计算： 715943_WPSOffice_Level26.立柱的抗剪计算： 727450_WPSOffice_Level3(1)求中支座剪力设计值： 826961_WPSOffice_Level3(2)立柱剪应力： 820970_WPSOffice_Level3V：立柱所受剪力(N)； 823155_WPSOffice_Level3t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； 830982_WPSOffice_Level344.901MPa≤125MPa 814133_WPSOffice_Level1五、幕墙横梁计算 810149_WPSOffice_Level21：计算点标高：9.15m； 811086_WPSOffice_Level22：横梁跨度：B=1150mm； 824471_WPSOffice_Level23：横梁上分格高：638mm；横梁下分格高：638mm； 82659_WPSOffice_Level24：横梁计算间距(指横梁上下分格平均高度)：H=638mm； 825272_WPSOffice_Level25：力学模型：梯形荷载简支梁； 8130_WPSOffice_Level26：板块配置：石材； 824567_WPSOffice_Level27：横梁材质：Q235； 820365_WPSOffice_Level21.横梁型材选材计算： 928057_WPSOffice_Level3(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)： 918682_WPSOffice_Level3H：幕墙横梁计算间距(mm)； 925208_WPSOffice_Level3A：幕墙平面面积(mm2)； 928302_WPSOffice_Level3H：幕墙横梁计算间距(mm)； 928235_WPSOffice_Level3B：横梁跨度(mm)； 1014850_WPSOffice_Level3H：幕墙横梁计算间距(mm)； 104423_WPSOffice_Level3H：横梁计算间距(mm)； 1019116_WPSOffice_Level3G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； 1021902_WPSOffice_Level3B：横梁跨度(mm)； 1029097_WPSOffice_Level22.确定材料的截面参数： 10324_WPSOffice_Level3(1)横梁抵抗矩预选： 106170_WPSOffice_Level3(2)横梁惯性矩预选： 1128243_WPSOffice_Level3E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； 116250_WPSOffice_Level3B：横梁跨度(mm)； 1123825_WPSOffice_Level23.选用横梁型材的截面特性： 1110945_WPSOffice_Level24.幕墙横梁的抗弯强度计算： 12370_WPSOffice_Level25.横梁的挠度计算： 1217932_WPSOffice_Level26.横梁的抗剪计算：(梯形荷载作用下) 1218025_WPSOffice_Level3(1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)； 128769_WPSOffice_Level3(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)； 1224991_WPSOffice_Level3(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)； 1311719_WPSOffice_Level3(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)； 1325012_WPSOffice_Level3(5)Vx：水平总剪力(N)； 135938_WPSOffice_Level3(6)Vy：垂直总剪力(N)： 1329595_WPSOffice_Level3(7)横梁剪应力校核： 1321928_WPSOffice_Level33.996MPa≤125MPa 1316344_WPSOffice_Level33.998MPa≤125MPa 1311695_WPSOffice_Level1六、短槽式(托板)连接石材的选用与校核 131703_WPSOffice_Level21：计算点标高：9.15m； 1323863_WPSOffice_Level22：板块净尺寸：a×b=1150mm×638mm； 146737_WPSOffice_Level23：石材配置：托板式δ30mm，对边连接； 1412565_WPSOffice_Level21.石材板块荷载计算： 144414_WPSOffice_Level3(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： 145974_WPSOffice_Level3A：幕墙平面面积(mm2)； 145508_WPSOffice_Level22.石材的抗弯设计： 147432_WPSOffice_Level3(1)计算边长的确定： 149731_WPSOffice_Level3a：短槽连接边边长：1150mm； 1431596_WPSOffice_Level3b：无槽边边长：638mm； 1432080_WPSOffice_Level3q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； 1514263_WPSOffice_Level3t：石材厚度：30mm； 1513561_WPSOffice_Level23.短槽托板在石材中产生的剪应力校核： 1512739_WPSOffice_Level3q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； 1512263_WPSOffice_Level3a：短槽连接边边长(mm)； 158545_WPSOffice_Level3b：无短槽边边长(mm)； 1527890_WPSOffice_Level3t：石材厚度：30mm； 1516175_WPSOffice_Level3c：短槽槽口宽度：6mm； 1510972_WPSOffice_Level3s：单个槽底总长度：80mm； 1532025_WPSOffice_Level24.短槽托板剪应力校核： 1520810_WPSOffice_Level3q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； 155105_WPSOffice_Level3a：短槽连接边边长(mm)； 1528285_WPSOffice_Level3b：无短槽边边长(mm)； 155830_WPSOffice_Level3n：一个连接边上的短槽数量：2； 1522484_WPSOffice_Level31.249MPa≤175MPa 15474_WPSOffice_Level1七、连接件计算 1611106_WPSOffice_Level2(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)： 1610861_WPSOffice_Level2(2)地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)： 168981_WPSOffice_Level2(3)地震作用下横梁剪力设计值： 1623988_WPSOffice_Level2(4)连接部位水平总剪力N1： 1628230_WPSOffice_Level3N1=Vw+0.5VE 1612467_WPSOffice_Level2(5)自重荷载计算： 1611440_WPSOffice_Level3H：受荷单元平均分格高(mm)； 1620445_WPSOffice_Level3G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； 1615894_WPSOffice_Level3N2：自重荷载(N)： 1621661_WPSOffice_Level3B：横梁宽度(mm)； 1729730_WPSOffice_Level3N2=GB/2 176197_WPSOffice_Level2(6)连接处组合荷载V： 1724648_WPSOffice_Level2(7)连接焊缝的强度计算： 1730363_WPSOffice_Level3V：连接处的组合总剪力(N)； 171455_WPSOffice_Level3f：焊缝最大应力值(MPa)； 1718746_WPSOffice_Level31.482MPa≤160MPa 1714190_WPSOffice_Level3N1：连接处水平剪切总力(N)； 1724773_WPSOffice_Level3R1：中支座反力(N)； 1728060_WPSOffice_Level3N1=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2 1715986_WPSOffice_Level3B1：立柱计算间距(mm)； 1728683_WPSOffice_Level3L：立柱跨度(mm)； 174196_WPSOffice_Level3N：连接处总剪力(N)： 1827551_WPSOffice_Level1八、幕墙埋件计算(后补锚栓) 1921002_WPSOffice_Level21：计算点标高：9.15m； 1928581_WPSOffice_Level23：立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度)：B=1150mm； 1914516_WPSOffice_Level24：立柱力学模型：双跨梁； 1931380_WPSOffice_Level25：埋件位置：侧埋； 195564_WPSOffice_Level26：板块配置：石材； 1914875_WPSOffice_Level27：混凝土强度等级：C25； 1925320_WPSOffice_Level21.荷载标准值计算： 19113_WPSOffice_Level3(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用： 194854_WPSOffice_Level3(2)连接处水平总力计算： 1916697_WPSOffice_Level3N：连接处水平总力(N)； 1920335_WPSOffice_Level3R1：中支座反力(N)； 1914972_WPSOffice_Level3V：剪力(N)； 1922072_WPSOffice_Level3N：轴向拉力(N)，等于中支座反力R1； 1921130_WPSOffice_Level22.拉拔实验拉拔力计算： 2031862_WPSOffice_Level3N：拉力设计值(N)； 2014780_WPSOffice_Level3M：弯矩设计值(N·mm)； 2018877_WPSOffice_Level1九、幕墙焊缝计算 205997_WPSOffice_Level21：焊缝形式：L型角焊； 2030126_WPSOffice_Level22：其它参数同埋件部分； 20941_WPSOffice_Level21.受力分析： 209055_WPSOffice_Level3V：剪力(N) 2023403_WPSOffice_Level3N：轴向拉力(N) 2020815_WPSOffice_Level3M：弯矩(N·mm) 2011064_WPSOffice_Level22.焊缝特性参数计算： 2027061_WPSOffice_Level3(1)焊缝有效厚度： 203272_WPSOffice_Level3(2)焊缝总面积 2032349_WPSOffice_Level3A：焊缝总面积(mm2)； 2030177_WPSOffice_Level3I：截面惯性矩(mm4)； 2121630_WPSOffice_Level3W：截面抵抗距(mm3)； 2111096_WPSOffice_Level23.焊缝校核计算： 21石材幕墙设计计算书一、计算引用的规范、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》GB50017-2003《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001版)《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《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《钢结构防火涂料》GB14907-2002《碳钢焊条》GB/T5117-1995《低合金钢焊条》GB/T5118-19953.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/T13890-92《建筑材料放射性核素限量》GB6566-20014.钢材规范：《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000《碳素结构钢》GB/T700-1988《优质碳素结构钢》GB/T699-1999《合金结构钢》GB/T3077-1999《高耐候结构钢》GB/T4171-2000《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994《碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989《碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988《结构用无缝钢管》JBJ102《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-19925.胶类及密封材料规范：《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2003《聚硫建筑密封胶》JC483-1992《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-20036.《建筑结构静力计算手册》(第二版)7.土建图纸：二、基本参数1.幕墙所在地区：2.地面粗糙度分类等级：幕墙属于外围护构件，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，广州地区地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度为0.1g，水平地震影响系数最大值为：αmax=0.08。三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算：幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-2001]上式中：wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：9.15m；βgz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地:βgz=0.92×(1+2μf)其中：μf=0.387×(Z/10)-0.12B类场地:βgz=0.89×(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)-0.16C类场地:βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)-0.22D类场地:βgz=0.80×(1+2μf)其中：μf=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地区，9.15m高度处瞬时风压的阵风系数：βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=2.1224μz：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:μz=1.379×(Z/10)0.24当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地:μz=(Z/10)0.32当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；C类场地:μz=0.616×(Z/10)0.44当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；D类场地:μz=0.318×(Z/10)0.60当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；对于C类地区，9.15m高度处风压高度变化系数：μz=0.616×(Z/10)0.44=0.7363μs：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2；w0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，广州地区取0.0005MPa；wk=βgzμzμsw0=2.1224×0.7363×1.2×0.0005=0.000938MPa因为wk<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；A：幕墙构件的面积(mm2)；3.作用效应组合：荷载和作用效应按下式进行组合：S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]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；γG、γw、γE：各效应的分项系数；ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]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：γG：1.2；风荷载：γw：1.4；地震作用：γE：1.3；进行挠度计算时；重力荷载：γG：1.0；风荷载：γw：1.0；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0；地震作用的组合系数ψE为0.5；四、幕墙立柱计算基本参数：1：计算点标高：9.15m；2：力学模型：双跨梁；3：立柱跨度：L=4200mm，短跨长L1=300mm，长跨长L2=3900mm；4：立柱左分格宽：1150mm；立柱右分格宽：1150mm；5：立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度)：B=1150mm；6：板块配置：石材；7：立柱材质：Q235；8：安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：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)：qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；wk：风荷载标准值(MPa)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；qwk=wkB=0.001×1150=1.15N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×1.15=1.61N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：幕墙平面面积(mm2)；qEAk=βEαmaxG/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×0.08×0.0011=0.00044MPaqEk：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)；qEk=qEAkB=0.00044×1150=0.506N/mmqE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.506=0.658N/mm(3)幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=1.61+0.5×0.658=1.939N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=1.15N/mm(4)求支座反力R1及最大弯矩：由双跨梁弯矩图可知,两支点0,2处弯矩为零,中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下,最大挠度在长跨内出现。M1：中支座弯矩(N·mm)；R1：中支座反力(N)；M1=-q(L13+L23)/8L=-1.939×(3003+39003)/8/4200=-3424758.75N·mmR1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2=1.939×300/2-(-3424758.75/300)+1.939×3900/2-(-3424758.75/3900)=16365.906N2.确定材料的截面参数：(1)截面的型材惯性矩要求：k2=0k1=4M1/(qL22)=4×3424758.75/(1.939×39002)=0.464查《建筑结构静力计算手册》第二版表3-9附注说明：x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)其中：A=2+k1-k2=2.464R=((A/4)2-k1/2)3/2=0.057θ=1/3arccos((A3-12k1A-8(1-2k1-k2))/64R)=26.518x0=A/4+2R1/3cos(θ+240)=2.464/4+2×0.0571/3cos(26.518+240)=0.569λ=x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03)=0.1425代入df,lim=λqkL24/24EIxmin上式中：df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)；qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)；L2：长跨长度(mm)；E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa；Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)；L2/250=3900/250=15.6取：df,lim=15.6mm代入上式:Ixmin=λqkL24/24Edf,lim=0.1425×1.15×39004/24/206000/15.6=491550.421mm4(2)截面的型材抵抗矩要求：Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)；Mx：弯矩组合设计值即M1(N·mm)；γ：塑性发展系数：取1.05； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215；Wnx=Mx/γfs=3424758.75/1.05/215=15170.581mm33.选用立柱型材的截面特性：按上一项计算结果选用型材号：6.3#型材的抗弯强度设计值：215MPa型材的抗剪强度设计值：τs=125MPa型材弹性模量：E=206000MPa绕X轴惯性矩：Ix=512270mm4绕Y轴惯性矩：Iy=118870mm4绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=16263mm3绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=16263mm3型材净截面面积：An=844.6mm2型材线密度：γg=0.066301N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=5mm型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=9824mm3塑性发展系数：γ=1.054.立柱的抗弯强度计算：(1)立柱轴向拉力设计值：Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)；A：立柱单元的面积(mm2)；B：幕墙立柱计算间距(mm)；L：立柱跨度(mm)；Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0011×1150×4200=5313NN：立柱轴向拉力设计值(N)；N=1.2Nk=1.2×5313=6375.6N(2)抗弯强度校核：按双跨梁(受拉)立柱强度公式,应满足：N/An+Mx/γWnx≤fs……6.3.7[JGJ102-2003]上式中：N：立柱轴力设计值(N)；Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)；An：立柱净截面面积(mm2)；Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性发展系数，取1.05；fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa；则：N/An+Mx/γWnx=6375.6/844.6+3424758.75/1.05/16263=208.107MPa≤215MPa立柱抗弯强度满足要求。5.立柱的挠度计算：因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：实际选用的型材惯性矩为：Ix=512270mm4预选值为：Ixmin=491550.421mm4实际挠度计算值为：df=λqkL24/24EIx=0.1425×1.15×39004/24/206000/512270=14.969mm而df,lim=15.6mm所以，立柱挠度满足规范要求。6.立柱的抗剪计算：校核依据：τmax≤τs=125MPa(立柱的抗剪强度设计值)(1)求中支座剪力设计值：采用Vw+0.5VE组合Vw1左=-(qL1/2-M1/L1)=-(1.939×300/2-(-3424758.75/300))=-11706.712NVw1右=qL2/2-M1/L2=1.939×3900/2-(-3424758.75/3900)=4659.193N取V=11706.712N(2)立柱剪应力：τmax：立柱最大剪应力(MPa)；V：立柱所受剪力(N)；Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)；Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)；t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；τmax=VSx/Ixt=11706.712×9824/512270/5=44.901MPa44.901MPa≤125MPa立柱抗剪强度满足要求!五、幕墙横梁计算基本参数：1：计算点标高：9.15m；2：横梁跨度：B=1150mm；3：横梁上分格高：638mm；横梁下分格高：638mm；4：横梁计算间距(指横梁上下分格平均高度)：H=638mm；5：力学模型：梯形荷载简支梁；6：板块配置：石材；7：横梁材质：Q235；因为B>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：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)：qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；wk：风荷载标准值(MPa)；H：幕墙横梁计算间距(mm)；qwk=wkH=0.001×638=0.638N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)；qw=1.4qwk=1.4×0.638=0.893N/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)：qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；Gk：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(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.08×0.001=0.0004MPaqEk：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)；qEk=qEAkH=0.0004×638=0.255N/mmqE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk=1.3×0.255=0.332N/mm(3)幕墙横梁受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE组合设计值：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=0.893+0.5×0.332=1.059N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值：……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk=0.638N/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)：My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)；Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N·mm)；ME：地震作用下横梁产生的弯矩(N·mm)；B：横梁跨度(mm)；H：幕墙横梁计算间距(mm)；采用Sw+0.5SE组合：……5.4.1[JGJ102-2003]Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24ME=qEB2(3-(H/B)2)/24My=Mw+0.5ME=qB2(3-(H/B)2)/24=1.059×11502×(3-(638/1150)2)/24=157105.121N·mm(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)：Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；H：横梁计算间距(mm)；Gk=0.001×H=0.001×638=0.638N/mmG：横梁自重线荷载设计值(N/mm)；G=1.2Gk=1.2×0.638=0.766N/mmMx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)；B：横梁跨度(mm)；Mx=GB2/8=0.766×11502/8=126629.375N·mm2.确定材料的截面参数：(1)横梁抵抗矩预选：Wnx：绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；Wny：绕Y方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(N·mm)；My：风荷载及地震作用弯矩组合值(N·mm)；γ：塑性发展系数：取1.05； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215；按下面公式计算：Wnx=Mx/γfs=126629.375/1.05/215=560.927mm3Wny=My/γfs=157105.121/1.05/215=695.925mm3(2)横梁惯性矩预选：df,lim：按规范要求，横梁的挠度限值(mm)；B/250=1150/250=4.6mm取：df,lim=4.6mmqk：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206000MPa；Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)；B：横梁跨度(mm)；df,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin……(受风荷载与地震作用的挠度计算)Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf,lim=0.638×11504(25/8-5(638/2/1150)2+2(638/2/1150)4)/240/206000/4.6=13503.359mm4Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)；df,lim=5GkB4/384EIxmin……(自重作用下产生的挠度计算)Ixmin=5GkB4/384Edf,lim=5×0.638×11504/384/206000/4.6=15332.952mm4 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：L40x4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：Ix=42670mm4绕Y轴惯性矩：Iy=42670mm4绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=3839mm3绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=1488mm3绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=1488mm3绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=3839mm3型材净截面面积：An=299.7mm2型材线密度：γg=0.023526N/mm横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=4mm横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：tx=4mm横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=4mm型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=1550mm3型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=1550mm3塑性发展系数：γ=1.054.幕墙横梁的抗弯强度计算：按横梁强度计算公式,应满足：Mx/γWnx+My/γWny≤fs……6.2.4[JGJ102-2003]上式中：Mx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm)；My：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(N·mm)； Wnx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3)；Wny：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3)；γ：塑性发展系数，取1.05；fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。采用SG+Sw+0.5SE组合,则：Mx/γWnx+My/γWny=126629.375/1.05/1488+157105.121/1.05/1488=181.602MPa≤215MPa横梁抗弯强度满足要求。5.横梁的挠度计算：因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：实际选用的型材惯性矩为：Ix=42670mm4Iy=42670mm4预选值为：Ixmin=15332.952mm4Iymin=13503.359mm4横梁挠度的实际计算值如下：df1=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIy=0.638×11504(25/8-5(638/2/1150)2+2(638/2/1150)4)/240/206000/42670=1.456mmdf2=5GkB4/384EIx=5×0.638×11504/384/206000/42670=1.653mm而df,lim=4.6mm所以，横梁挠度满足规范要求。6.横梁的抗剪计算：(梯形荷载作用下)校核依据：τmax≤τs=125MPa(型材的抗剪强度设计值)(1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)；Vwk=qwkB(1-H/2B)/2=0.638×1150(1-638/2/1150)/2=265.089N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)；Vw=1.4Vwk=1.4×265.089=371.125N(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)；VEk=qEkB(1-H/2B)/2=0.255×1150(1-638/2/1150)/2=105.952N(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)；VE=1.3VEk=1.3×105.952=137.738N(5)Vx：水平总剪力(N)；采用Vw+0.5VE组合Vx=Vw+0.5VE=371.125+0.5×137.738=439.994N(6)Vy：垂直总剪力(N)：Vy=1.2×0.001×BH/2=1.2×0.001×1150×638/2=440.22N(7)横梁剪应力校核：τx：横梁水平方向剪应力(MPa)；Vx：横梁水平总剪力(N)；Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴)；Iy：横梁型材截面惯性矩(mm4)；ty：横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm)；τx=VxSy/Iyty……6.2.5[JGJ102-2003]=439.994×1550/42670/4=3.996MPa3.996MPa≤125MPaτy：横梁垂直方向剪应力(N)；Vy：横梁垂直总剪力(N)；Sx：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴)；Ix：横梁型材截面惯性矩(mm4)；tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)；τy=VySx/Ixtx……6.2.5[JGJ102-2003]=440.22×1550/42670/4=3.998MPa3.998MPa≤125MPa横梁抗剪强度能满足!六、短槽式(托板)连接石材的选用与校核基本参数：1：计算点标高：9.15m；2：板块净尺寸：a×b=1150mm×638mm；3：石材配置：托板式δ30mm，对边连接；模型简图为：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：qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；βE：动力放大系数,取5.0；αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；Gk：石材板块的重力荷载标准值(N)；A：幕墙平面面积(mm2)；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5×0.08×0.0009=0.00036MPa(2)石材板块荷载集度设计值组合：采用Sw+0.5SE设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=1.4wk+0.5×1.3qEAk=1.4×0.001+0.5×1.3×0.00036=0.001634MPa2.石材的抗弯设计：(1)计算边长的确定：a：短槽连接边边长：1150mm；b：无槽边边长：638mm；a1：短槽中心到面板边侧距离180mm；a0：计算短边边长(mm)；b0：计算长边边长(mm)；因为：a-2a1=790>b=638，所以：a0=638mmb0=790mm(2)石材强度校核：校核依据：σ≤fsc=3.72MPaσ：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)；fsc：石材的抗弯强度设计值(MPa)；m：四点支撑石材最大弯矩系数,按短边与长边的边长比0.808，查表得：0.1439；q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)；b0：计算长边边长(mm)；t：石材厚度：30mm；应力设计值为：σ=6×m×q×b02/t2……5.5.4[JGJ133-2001]=6×0.1439×0.001634×7902/302=0.978MPa0.978MPa≤3.72MPa强度能满足要求。3.短槽托板在石材中产生的剪应力校核：校核依据：τ1≤τsc=1.86MPaτ1：短槽托板在石材中产生的剪应力设计值(MPa)；τsc：石材的抗剪强度设计值(MPa)；q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)；a：短槽连接边边长(mm)；b：无短槽边边长(mm)；β：应力调整系数，按表5.5.5[JGJ133-2001]，取1.25；n：一个连接边上的短槽数量：2；t：石材厚度：30mm；c：短槽槽口宽度：6mm；s：单个槽底总长度：80mm；τ1=qabβ/(n×(t-c)s)……5.5.7-1[JGJ133-2001]=0.001634×1150×638×1.25/(2×(30-6)×80)=0.39MPa0.39MPa≤1.86MPa石材抗剪强度能满足。4.短槽托板剪应力校核：校核依据：τ2≤τp=175MPaτ2：短槽托板的剪应力设计值(MPa)；τp：短槽托板的抗剪强度设计值(MPa)；q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)；a：短槽连接边边长(mm)；b：无短槽边边长(mm)；β：应力调整系数，按表5.5.5[JGJ133-2001]，取1.25；n：一个连接边上的短槽数量：2；Ap：短槽托板截面面积：300mm；τ2=qabβ/(2n×Ap)……5.5.5-1[JGJ133-2001]=0.001634×1150×638×1.25/(2×2×300)=1.249MPa1.249MPa≤175MPa短槽托板抗剪强度能满足。七、连接件计算基本参数：1：计算点标高：9.15m；2：立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度)：B1=1150mm；3：横梁计算分格尺寸：宽×高=B×H=1150mm×638mm；4：幕墙立柱跨度：L=4200mm，短跨L1=300mm，长跨L2=3900mm；5：板块配置：石材；6：龙骨材质：立柱为：Q235；横梁为：Q235；7：立柱与主体连接钢角码壁厚：6mm；8：立柱与主体连接螺栓公称直径：12mm；9：立柱与主体连接形式：双跨；10：立柱与横梁连接方式：焊接；因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载模型进行设计计算：1.横梁与立柱间焊接强度计算：(1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按梯形分布)：Vw=1.4wkHB(1-H/2B)/2=1.4×0.001×638×1150×(1-638/2/1150)/2=371.125N(2)地震作用下横梁剪力标准值(按梯形分布)：VEk=βEαmaxGk/A×HB(1-H/2B)/2=5.0×0.08×0.001×638×1150×(1-638/2/1150)/2=106.036N(3)地震作用下横梁剪力设计值：VE=1.3VEk=1.3×106.036=137.847N(4)连接部位水平总剪力N1：采用Sw+0.5SE组合：N1=Vw+0.5VE=371.125+0.5×137.847=440.048N(5)自重荷载计算：Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；H：受荷单元平均分格高(mm)；Gk=0.001×H=0.001×638=0.638N/mmG：横梁自重线荷载设计值(N/mm)；G=1.2Gk=1.2×0.638=0.766N/mmN2：自重荷载(N)：B：横梁宽度(mm)；N2=GB/2=0.766×1150/2=440.45N(6)连接处组合荷载V：采用SG+Sw+0.5SEV=(N12+N22)1/2=(440.0482+440.452)0.5=622.606N(7)连接焊缝的强度计算：V：连接处的组合总剪力(N)；Lw：角焊缝的总有效长度(mm)；hf：角焊缝的高度(mm)；ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)；f：焊缝最大应力值(MPa)；f=V/0.7/Lw/hf=622.606/0.7/100/6=1.482MPa1.482MPa≤160MPa焊缝强度可以满足要求!2.立柱与主结构连接(1)连接处水平剪切总力计算：对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平剪切总力。qw：风荷载线分布集度设计值(N/mm)；qw=1.4wkB1=1.4×0.001×1150=1.61N/mmqE：地震作用线分布集度设计值(N/mm)；qE=1.3βEαmaxG/A×B1=1.3×5.0×0.08×0.0011×1150=0.658N/mm采用Sw+0.5SE组合：q=qw+0.5×qE=1.61+0.5×0.658=1.939N/mmN1：连接处水平剪切总力(N)；R1：中支座反力(N)；N1=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2=1.939×4200×(3002+3×300×3900+39002)/8/300/3900=16365.906N(2)连接处重力总力：NGk：连接处自重总值标准值(N)：B1：立柱计算间距(mm)；L：立柱跨度(mm)；NGk=0.0011×B1L=0.0011×1150×4200=5313NNG：连接处自重总值设计值(N)：NG=1.2NGk=1.2×5313=6375.6N(3)连接处总剪力：N：连接处总剪力(N)：N=(N12+NG2)0.5=(16365.9062+6375.62)0.5=17563.916N(4)螺栓承载力计算：Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)；nv3：剪切面数：取2；d：螺栓杆直径：12mm；fv3b：螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（C50）取175MPa；Nv3b=nv3πd2fv3b/4……7.2.1-1[GB50017-2003]