石材幕墙计算书

目录第一章石材幕墙计算3第1节石材面材计算31.荷载的计算32.强度计算3第2节石材幕墙横框设计计算51.荷载计算52.挠度计算53.抗弯承载力计算64.抗剪承载力计算7第3节石材幕墙竖框的设计计算91.荷载计算92.刚度计算：103.强度计算12第二章石材包柱计算14第1节石材包柱结构计算141.计算说明：142.力学模型及基本假定：143.截面参数及材料参数：144.荷载分析：155.荷载工况组合：166.结构在荷载作用下的受力分析：177.结构强度分析结论：198.结构刚度分析结论：19第2节竖框与土建连接节点计算201.连接螺栓的强度计算212.竖框局部承压强度计算213.转接件的根部焊缝强度计算22第3节后补埋件计算241.支座反力242.后补埋件设计计算243.锚栓计算244.化学锚栓的强度校核(按钢材破坏情况)245.化学锚栓受剪承载力设计值校核（按钢材破坏情况）256.拉剪组合作用下承载力设计值校核25石材幕墙计算石材面材计算本石材幕墙采用上下固定短槽式连接,抗折强度fgk=8N/mm2的天然花岗岩板,标高23.35米处幕墙为不利部位，该处石材最大分格为H(高)×B(宽)=945mm×990mm。荷载的计算风荷载标准值为Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo＝1.667×1.6×1.312×.3＝1.05KN／m2水平分布的地震作用标准值为qEk＝βe·αmax·G／A式中：G--石板自重标准值G=γ石·H·B·t·1.05=28×945×990×25×10-9×1.05=.688KN其中：γ石--石材密度，取28KN/m3t--石板的厚度(mm)A=B×H=.99×.945=.93555m2则qEk＝βe·αmax·G／A＝5×.08×.688/.93555＝.294KN/m2水平荷载组合设计值为q=(1.4×Wk＋1.3×0.6×qEk)×10-3=(1.4×1.05＋1.3×0.6×.294)×10-3=.002N/mm2强度计算(1)抗弯强度验算风荷载作用下石材应力设计值为σwk=6×m×Wk×L2/t2=6×.142×1.05×10-3×9452/252=1.278N/mm2fg=3.72N/mm2式中：L--H和a的较大者m--四角支撑板在均布荷载作用下的最大弯矩系数，根据a/H查表fg--石材抗弯强度设计值地震作用下石材应力设计值为σEk=6×m×qEk×L2/t2=6×.142×.294×10-3×9452/252=.358N/mm2石材应力组合设计值为σ=1.4×σwk＋1.3×0.6×σEk=1.4×1.278＋1.3×0.6×.358=2.07N/mm2N/mm2≤fg=3.72N/mm2所以石材抗拉承载力满足要求。(2)抗剪强度验算在风荷载和水平地震作用下，石材受到钩板传来的剪力。则钩板在石材中产生的剪应力设计值为τ=q·B·H·β/(n(t-c)·S)=.002×990×945×1.32/(2×(25-6)×60)=1.08N/mm2≤fs=1.86N/mm2式中：β--钩板个数系数，n--钩板个数fs--石材抗剪强度设计值s--钩板入孔弧长(mm)c--槽口宽度(mm)所以石材抗剪承载力满足要求。石材幕墙横框设计计算石材厚度为25mm，横框材料采用Q235钢。危险部位取23.35米标高处，横框长B=.99米，承担重力方向分格高H1=.945米，上下分格平均高H2=.945米，石材挂点距横框端部距离a为.18米。横框采用等边角钢50×4,所选用横框型材的截面特性如下：Ix——对x轴方向的惯性矩=9.26cm4Iy——对y轴方向的惯性矩=9.26cm4Wx——对x轴方向的抵抗矩=2.56cm3Wy——对y轴方向的抵抗矩=2.56cm3Sx——对x轴方向的面积距=2.597cm3Sy——对y轴方向的面积距=2.597cm3荷载计算①幕墙的自重面荷载标准值为gk＝γ石·1.05·t＝28×1.05×25×10-3＝.735KN／m2式中：γ石--石材的密度，取28KN／m3t--石材的总厚度m；②横框所承受的风荷载标准值为Wk＝βgZ·μs1·μz·Wo＝1.667×1.6×1.312×.3＝1.05KN／m2③地震作用标准值为QEk=βe·αmax·gk＝5×.08×.735＝.294KN/m2挠度计算横框所受水平集集中力标准准值为:Nyk＝(Wk＋＋0.6··QEk)×HH2×B//2＝(11.05＋0.6××.2944)×.9945×..99/22＝.5774KNN横框所承受的竖竖直集中力力标准值为为Nxk＝gk×HH1×B/2＝.3444KN在水平方向的挠挠度为μy＝Nyk·a·B22·[3--4·(aa/B)22]／24EIIy＝.5774×.118×.9992×[3--4×(..18/..99)22]/(224×20060000×9.226×100-8)＝.6mm在竖直方向的挠挠度为μx＝Nxk·a·B22·[3--4·(aa/B)22]／24EIIx＝.344×.118×.9992×[3--4×(..18/..99)22]/(224×20060000×9.226×100-8)＝.4mm式中：Ix--横框绕X轴的惯性性矩ccm4Iy--横框绕Y轴的惯性性矩ccm4E--横框的弹弹性模量，2060000N/mmm2a--石材挂点点距横框端端部的距离离mmm则横框的挠度为为μ＝(μx2＋μy2)0.5＝(.42＋.622)0.5＝.7mm横框的挠度允许许值为[μ]=B×11/3000＝33.3mmm因μ≤[μ]，所以横框挠度度满足要求求。抗弯承载力计算算横框所受的水平平集中力设设计值为:Ny＝(1.4×Wk＋＋0.6××1.3××QEk)×HH2×B/22＝(1.4×1..05＋0.6××1.3××.2944)×.9945×..99/22＝.795KNN横框所受的竖向向集中力设设计值为Nx＝1.2×Nxkk＝.413KNN则横框水平方向向弯矩为Mx=Ny×aa＝.795×.118＝.143KNN·m横框竖直方向弯弯矩为My=Nx×aa＝.413×.118＝.074KNN·m横框的抗弯承载载力应满足足下式，即即Mx/(γ·Wx)＋Myy/(γ·Wy)≤f式中：γγ--塑性发展展系数，取取为1.055Wxx，Wy--分别为横横框截面绕绕X、Y轴的截面面抵抗矩，cm3；f型材的抗抗弯强度设设计值，N／mm2；则Mx/(γ··Wx)＋My/(γ·Wy)＝[..143//(1.005×2..56)＋.0744/(1..05×22.56))]×10000＝800.7NN／mm2≤f＝215N／mm2所以横框的抗弯弯强度满足足要求。抗剪承载力计算算横框的抗剪承载载力应满足足下式要求求Ny×Sx／(Ixx×tx)≤fvNx×Sy／(Iyy×ty)≤fv式中：Sx、SSy-横梁截面面绕X轴、Y轴的面积积矩(cm3);tx、ty-横梁截面面垂直于Y、X方向的腹腹板截面总总宽度(mm)；fv-型材抗剪剪强度设计计值(N/mmm2)则，Ny×Sx××10000／(10×IIx×tx)＝5.6≤fv=1255N／mm2Nxx×Sy×10000／(10×IIy×ty)＝2.9≤fv=1255N／mm2所以横框的抗剪剪承载力满满足要求。石材幕墙竖框的的设计计算算幕墙中中的危险部部位位于23.335米处,竖框采用用双跨梁计计算模型，竖竖框承担的的分格宽B=.999m，层间高6m，短跨长.7m。竖框采用钢矩管管100×50×5,所选用用竖框型材材的截面特特性如下：：Ix——对x轴方向的惯性矩矩=1733.67ccm4Iy——对y轴方向的惯性矩矩=56..17cmm4Wx——对x轴方向的抵抗矩矩=34..73cmm3Wy——对y轴方向的抵抗矩矩=22..47cmm3A0——截面面积=14400mmm2力学模型图如下下：荷载计算a.风荷载标标准值的计计算Wk＝βgZ·μs1··μz·Wo＝1.667×11.6×11.3122×.3＝1.05KN／／m2b.y轴方向向(垂直于幕幕墙表面)的地震作作用为qEy＝βe·ααmax·G／A式中：qEy——作用于幕幕墙平面外外水平分布布地震作用用(KN／m2)；G——幕墙构件件的重量(KN)；A——幕墙构件件的面积(m2)；αmax—水平地震震影响系数数最大值，取.08；βe——动力放大大系数，取取5。其中：G＝L×B××t×γ石×1＝6×.999×255×28××1/10000＝4.1558ＫＮ式中：L——计算层间间高m；B——分格宽m；t——石材厚度mm；γ石—石材的密密度，取28KKN／m3A＝L×B＝6×.999＝5.944m2则qEy＝＝βe·αmax·G／A＝5×.008×4..158／5.944＝.28KKN／m2c.x轴方向向(幕墙平面面内)的地震作作用qEx＝βe·ααmax·GG/L＝5×..08×44.1588／6＝.2777KN//m刚度计算：ａ、Y轴方向挠度荷载载组合如下下：qy＝1×Wk＋0..6qEyy＝1×1.05＋＋0.6××.28＝1.218KNN／m2在矩形荷载作用用下，竖框框所受线荷荷载和作用用为q刚度y＝qy×B＝1.218×..99＝1.2006KN／m按双跨梁计算，竖竖框产生的的挠度为：：f＝(1/24EI))·[q刚刚度·X4-4Rc·X3+L12·X·((4Rc-q刚度·L1)]式中：L1——长跨长RRc——C点支座反反力XX——到C点距离Rcx=(1/LL1)·[((q刚度y·L12)/2--(q刚度y·L13+q刚度y·L23)/8((L1+L2)]=(1/5.33)×[((1.2006×5..32)/2--(1.2206×55.33+1.2206×..73)/8((5.3++.7)]]=2.4885513KNNRcy=(1/LL1)·[((q刚度x·L12)/2--(q刚度x·L13+q刚度x·L23)/8((L1+L2)]=(1/5.33)×[((.1399×5.332)/2--(.1339×5..33+.1339×.773)/8((5.3++.7)]]=.2868119KN当f取最大值时，一一阶导数f’=0时，解一一元三次方方程，求得得X0=2.3313m［f］＝L1×1000/3300＝5300／300＝17.6667mmm>16..7mm则取［f］＝116.7mmm竖框的最大挠度度fxmaxx为：fxmax＝(11/24EE·Ix)·[qq刚度y·X04-4Rcxx·X03+L12·X0·(4RRcx-q刚度y·L1)]×1108＝((1/244×2066000××173..67)××[1.2206×22.31334-4×22.4888513××2.31133+5.332×2.3313×((4×2..4885513-11.2066×5.33)]×1108＝116.633mmfxmax=166.63mmm≤[f]==16.77mmb.X轴方向向挠度荷载载组合如下下：q刚度x＝0.5qEx＝00.5×..277＝..139KKN／mfymax＝(11/24EE·Iy)·[qq刚度x·X04-4Rcyy·X03+L12·X0·(4RRcy-q刚度x·L1)]×1108＝((1/244×2066000××56.117)×[[.1399×2.33134-4×..2868819×22.31333+5.332×2.3313×((4×.22868119-.1139×55.3)]]×1088＝55.9266mmfymax=5..926mmm≤[f]==16.77mm所以竖框刚度满满足要求强度计算强度荷载组合如如下q＝1.4×1×WWk＋1.3××0.6××qEy＝1.4×1×11.05＋1.3××0.6××.28＝1.688KNN／m2竖框所受线荷载载为q强度＝q×B＝＝1.6888×.999＝＝1.6771KN／m则：按双跨简支支梁计算，竖竖框所受最最大弯矩为为M＝q强度·(L133＋L23)／8×L＝1.671×((.73＋5.33)/(88×6)＝5.195KNN·m竖框所受轴向拉拉力为N＝1.2××G＝4.999KN竖框承载力应满满足下式要要求(本工程设设计的竖框框不承压，为为只拉构件件)N／A0＋M／(γ·W)≤fa式中：N——竖框拉力力设计值(KN)；M——竖框弯矩矩设计值(KN··m)；A0——竖框净截截面面积(mm2)；W——在弯矩作作用方向的的净截面抵抵抗矩(cm3)；γ——塑性发展展系数，取取1.05；fa——竖框材料料的强度设设计值，取取215N／mm2。则N／A00＋M／(γ·W)＝1033×4.999／1400＋103×5.1195／(1.055×34..73)＝1466.0244N／mm2<fa＝215N／mm2所以竖框强度满满足要求石材包柱计算石材包柱结构计计算计算说明：我们以该部位幕幕墙的最不不利石材包包柱作为计计算对象。根据幕墙分格及及计算对象象在建筑中中所处的位位置，我们们选取了最最不利的竖竖框位置进进行计算。竖竖框选用QQ235钢材，根据据建筑结构构特点，幕幕墙竖框悬悬挂于主体体结构上，为为受拉构件件。主支点点通过转接接件与主体体结构相连连，在竖框框跨中设有有水平方向向的辅助支支撑，提供供抵抗水平平荷载的支支撑，辅助助支点竖框框在轴向可可自由滑动动，竖框与与转接件之之间采用螺螺栓连接，螺螺栓孔采用用圆形螺栓栓孔。面材材采用255mm石材，该竖竖框位于建建筑物的墙墙面区域，计计算标高为为6m，地面粗粗糙度为BB类。此处处竖框的计计算跨度为为6m，短跨长0.7米。力学模型及基本本假定：竖框做为悬挂于于主体结构构上的受拉拉结构，此此处对其强强度和刚度度进行计算算，不用再再考虑其整整体稳定性性的问题。竖竖框简化为为双跨梁计计算模型。竖竖框上支点点为固定铰铰接连接形形式，辅助助支点采用用滑动铰接接连接形式式，下支点点采用滑动动铰接连接接形式。竖竖框承受通通过面材传传递和产生生的重力荷荷载、风荷荷载和地震震荷载。法向荷载作用于于竖框上可可简化为等等效集中荷载；；而由面材材及其连接接附件产生生的竖向荷荷载可简化化为集中荷荷载作用于于竖框上。截面参数及材料料参数：竖框采用：钢矩矩管100×50×5横框采用：等边角钢钢50×50×4竖框的材料参数数： 据《金属与与石材幕墙墙工程技术术规范》（JGJ1133-20001）型材采用 Q2235钢杨氏弹性模量E＝2.06×1005N/mmm2抗拉、压、弯强强度设计值值fy＝215N/mmm2抗剪强度设计值值fv＝125N/mmm2局部承压强度设设计值fce＝3225N//mm2荷载分析：恒荷载标准值Gk 据《金属与石石材幕墙工工程技术规规范》（JGJ1133-20001）Gk＝ρ×t＋gsρ 石材的重力密度度，取值为为：28KNN/m3t 产生重力荷载的的石材的有效效厚度，此此处取0.0255m。gs 连接附件等的重重量，保守守按照100Kg//m2取值为：0.1KN/mm2Gk＝28×0.025＋＋0.1＝0.8KN//m2风荷载标准值Wk 据《建筑筑结构荷载载规范》2012版（GB500009--20122）Wk＝W0×μs1×μz×ββgzW0 基本风压，成都都市50年设计周周期取为：：0.3KN/mm2μs1 局部风压压体形系数数，构件位位于墙面部位μs1＝－1.22μz 风压高度系数，成都市B类地区6米标高，取为：1.0βgz 阵风系数，成都都市B类地区6米标高，取取为：1..7Wk＝0.3×1.22×1.00×1.7＝0.611KN//m2据《金属与石材材幕墙工程程技术规范范》（JGJ1133-20001），作用于于幕墙上的的风荷载标标准值不应应小于1.0KN/mm2，故取Wk＝1.0KN/mm2地震荷载标准值值Ek 据《金属与与石材幕墙墙工程技术术规范》（JGJ1133-20001）Ek1＝Gk1××αmax×βEαmax 地震影影响系数放放大值，抗抗震设防烈烈度为7度，基本本地震加速速度为0..10g，取0.088βE 动力放大系数，取取：5.0Ek1＝0.8××0.088×5.00＝0.32KN//m2荷载工况组合：：工况1： 1..2×重力荷载载＋1.4××1.0××风荷载＋1.3××0.6×地震荷载法向荷载：Pah1＝1.4×1.00×Wk＋1.3××0.6×Ek1＝1.44×1.00×1.00＋1.3××0.6×0.32＝1.665KNN/m2竖向荷载：Pav1＝1.2×Gk＝1.22×0.88＝0.996KNN/m2工况2： 1..0×重力荷载载＋1.0××1.0××风荷载＋1.0×0.6×地震荷载法向荷载：PAhk2＝11.0×11.0×WWk＋1.0×0.6×Ek1＝1.00×1.00×1.00＋1.0×0.6×0.32＝1.1192KKN/m22竖向荷载：PAvk2＝11.0×GGk＝1.00×0.88＝0.88KN//m2由上述工况组合合的结果可可知：工况1为强度计算时最最不利工况况，在结构构强度计算算时，采用用工况1进行计算算；工况2为刚度计算时最最不利工况况，在结构构刚度计算算时，采用用工况2进行计算算；结构在荷载作用用下的受力力分析：结构模型图工况一结构应应力云图工况二结构位位移变形图节点编号图结果支座反力提提取：工况一：NODDEFFYFFZ180008.94-33448.065998.611280008.99115-33348..066598..622414488.6666414888.6注：力的单位，N结构强度分析结结论：结构在水平和竖竖直方向荷荷载作用下下产生的应应力为：σ＝202.5366N/mmm2<<2115N//mm2所以强度满足要要求！结构刚度分析结结论：竖框的刚度要求求按照《金属与石石材幕墙工工程技术规规范》（JGJ1133-20001）Def＝H×((1/3000)＝（6－0.7）×103/300＝17.7mmmDh＝14.759<Deff 所以竖框的刚度度满足要求求！竖框与土建连接接节点计算节点编号图结果支座反力提提取：工况一：NODDEFFYFFZ180008.94-33448.065998.611280008.99115-33348..066598..622414488.6666414888.6注：力的单位，N所以作用在该类类节点上的的最大外荷荷载大小为为：Fy＝RFy＝80008.9NFz＝RFz＝65998.6N连接螺栓的强度度计算该类节点上连接接螺栓处的的最大外荷荷载大小为为：剪力：Vz＝RRFz＝65988.6NNVy＝RFy＝80008.9N其合力为：V＝＝(Vy2＋Vz2)0.5＝(6598.622＋80088.92)0.5＝10380N连接采用2颗M12的不锈钢钢螺栓，组组别及性能能等级为A2-770，抗拉强强度设计值值为ftb＝320N/mmm2，抗剪强强度设计值值为fvb＝245N/mmm2，螺栓的的有效抗拉拉截面面积积Ae＝84.33mm2。此处螺栓为双剪剪受力，所所以每个抗抗剪面处承承受的剪力力：Ve＝V/4＝10380/44＝2594N螺栓抗剪强度计计算：τ＝Ve/Ae＝2594/844.3＝30.78NN/mm22<fvb＝245N/mmm2所以螺栓满足要要求。竖框局部承压强强度计算外荷载通过连接接螺栓传递递给竖框，竖框采用厚厚度为5mm、材质为为Q2355。局部承压强度设设计值为：：Tv＝V/(d×t××n)＝10380/((12×5×4)＝42.3N//mm2<ffce＝325NN/mm22式中：t——构件承压壁壁的厚度d——连接螺螺栓的直径径n——承压面面数目，n＝4fcce———构件端面面承压强度度设计值所以局部承压能能力满足要要求!转接件的根部焊焊缝强度计计算单边焊缝截面尺尺寸图外荷载通过连接接螺栓传递递给转接件件根部焊缝缝，其根部部焊缝承受受正应力和和剪应力。此处转接件采用用10#槽钢，转接接件根部焊焊缝采用角角焊缝，焊焊脚尺寸为为5mm，E43型焊条现现场手工焊焊接，焊缝缝质量等级级为三级，其其抗拉、抗抗剪强度设设计值均为为：ftb＝160N/mmm2。该节点上转接件件的根部焊焊缝处的最最大外荷载载大小为：：轴力：N＝Fyy＝80088.9NN剪力：Vz＝FFz＝65988.6NN弯矩：Mx＝VVz×L＝65988.6×550＝32699000N××mm式中：L——连接螺栓孔中心心到埋板面面的水平距距离则焊缝的强度为为：正应力：σ＝(Mx/Wx＋NN/A)//2＝(36290000/172990＋80088.9/581)//2＝111.84NN/mm22≤ftb＝160N/mmm2剪应力：τ＝Vz/A/2＝6598.6//581/22＝5.69N//mm2≤ftb＝160N/mmm2焊缝还应同时满满足下式：：（σ2＋3×τ2）0.5＝（111.8842＋3×5.692）0.5＝112.27