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文档简介
石材与瓷板幕墙工程结构设计计算书 项目名称:未命名工程 设计日期_______________ 设计者_____________ 校对者_____________ 审核者_____________ 批准者_____________ 设计单位:未命名公司 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、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/T18575-2001 2.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 《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 《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000 3.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》GB8013-1987 4.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/T13890-92 《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/T872-2000 5.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/T3274 《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-1992 6.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 7.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: 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、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,αmax=0.000。 三、幕墙承受荷载计算 1.风荷载标准值计算: 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=βgz*μz*μs*w0……7.1.1-2[GB50009-2001] 上式中: wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2);βz——瞬时风压的阵风系数,取2.250μs——风荷载体型系数,竖直幕墙外表面取1.500 Z——风荷载作用点离地面高度Z(m)=,40.000 地区粗糙度分类等级:C类μz——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1.130 W。——基本风压,取0.550 所以,风荷载标准值为: wk=2.250×1.500×1.130×0.550=2.098 风荷载设计值为: 2.垂直于幕墙平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=βE*αmax*(G+G1)5.3.4[JGJ102-2003] 式中:qEK——垂直幕墙平面的分布水平地震作用(kN/m2)βE——地震动力放大系数,取5.000αmax——水平地震影响系数最大值,取0.000 G——单位面积的幕墙结构自重,取0.560(kN/m2) G1——单位面积的幕墙结构附件重,取0.000(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=5.000×0.000×0.560=0.000(KN/m2) 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; 进行位移及挠度计算时; 重力荷载:γG:1.0; 风荷载:γw:1.0; 地震作用:γE:1.0; 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. 石板的选用与校核 当前计算板数n=0 五. 横梁强度、刚度校核: 模型简图为: 横梁名: 材料:钢Q235,抗弯强度f=215.0(MPa) (1)横梁截面特征: L形高H=0.0(mm) L形宽B=0.0(mm) L形厚t=0.0(mm) (2) 荷载: 分布荷载: 水平地震荷载标准值qE(kN/m)=0.000(kN/m) 水平风载标准值qw(kN/m)=0.000(kN/m) 竖向恒载标准值qG(kN/m)=0.000(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] ++++++++++++++end++++++++++++++++++++++++++++ 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: L形高H=200.0(mm) L形宽B=200.0(mm) L形厚t=8.0(mm) (2) 荷载: 水平地震荷载标准值qE(kN/m)=0.538(kN/m) 水平风载标准值qw(kN/m)=2.517(kN/m) 竖向恒载集中力标准值NG(kN)=2.419(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1.200(m) 强度校核: 立柱弯矩、轴力: M1-2(x)=0.547(kM-m)N=3.758(kM) 强度校核: 抗压弯强度f=3.530(MPa)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求) 刚度验算: 位移u=0.024(mm)刚度比=9049160.7 刚度比=9049160.7>180(刚度满足要求) ---------------------------------------- 单元序号:2高度为1.200(m) 强度校核: 立柱弯矩、轴力: M1-2(x)=0.547(kM-m)N=3.758(kM) 强度校核: 抗压弯强度f=3.530(MPa)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求) 刚度验算: 位移u=0.005(mm)刚度比=44745778.8 刚度比=44745778.8>180(刚度满足要求) ---------------------------------------- 单元序号:3高度为1.200(m) 强度校核: 立柱弯矩、轴力: M1-2(x)=0.547(kM-m)N=3.758(kM) 强度校核: 抗压弯强度f=3.530(MPa)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求) 刚度验算: 位移u=0.024(mm)刚度比=9049160.7 刚度比=9049160.7>180(刚度满足要求) ---------------------------------------- ++++++++++++++end++++++++++++++++++++++++++++ 七、********连接件设计******** 基本参数: 1:计算点标高:40.000 2:立柱计算间距B(指立柱左右分格平均宽度):1200.000 3:横梁计算分格尺寸(指横梁上下分格平均高度):=1200.000 4:立柱预埋件间距L(mm):1200.00 5:横梁总跨数n(跨):4 6:立柱总跨数m(跨):3 A:横梁与立柱 1.横梁与角码间连结: 计算参数: 横梁与角码连接螺栓公称直径d(mm):6.00 螺栓抗剪强度设计值fv1b(MPa):215.000 (1)风荷载作用下横梁剪力设计值: Vw=1.4*Wk*a*b/4=734.147(N) (2)地震作用下横梁剪力标准值: VEk=βE*αmax*(Gk/A)*a*b/4=0.000(N) (3)地震作用下横梁剪力设计值: VE=1.3*0.5*VEk=0.000(N) (4)连接部位总剪力N1: N1=Vw+VE=734.150(N) (5)连接螺栓计算: Nv1b=nv1*π*d*d*fv1b/4……7.2.1-1[GBJ17-88] =6078.982 Nv1b:螺栓受剪承载能力设计值(N) nv1:剪切面数:取1 螺栓个数Nnum1=N1/Nv1b=0.121 实际螺栓个数取Nnum1=2 (6)连接部位横梁型材壁抗承压能力计算: Nc1:连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力设计值(N) t1:连接部位横梁壁厚(mm): fc1:型材抗压强度设计值(MPa) Nc1=Nnum1*d*t1*fc1……7.2.1-3[GB50017-2003] =20640.000(N)>N1=734.150(N) 连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力验算满足要求! 2.角码与立柱连接: 计算参数: 立柱与角码连接螺栓直径d(mm):6.00 螺栓抗剪强度设计值fv2b(MPa):215.000 立柱与横梁连接处铝角码厚度t3(mm):5.00 (1)自重荷载计算: 竖向自重荷载设计值G1=1.2*Gk=1322.173(N) 水平荷载设计值G2=1.4*B*H*Wk+1.3*0.5*B*H*qEk=4228.686(N) (2)连接处螺栓剪力设计值: N2=sqrt(G1*G1+G2*G2)=4430.600(N) (3)连接处螺栓强度计算: Nv2b=nv2*π*d*d*fv2b/4……7.2.1-1[GBJ17-88] =6078.982 Nv2b:螺栓受剪承载能力设计值(N) nv2:剪切面数:取1 螺栓个数Nnum2=N2/Nv2b=0.729 实际螺栓个数取Nnum2=2 (4)连接部位立柱型材壁抗承压能力计算: t2:连接部位立柱壁厚(mm): fc2:型材抗压强度设计值(MPa) N21=Nnum2*d*t2*fc2……7.2.1-3[GB50017-2003] =20640.000(N)>N2=4430.600(N) 连接部位立柱型材壁抗承压能力验算满足要求! (5)连接部位铝角码壁抗承压能力计算: fc3:型材的承压强度设计值,对6063-T5取85.5(MPa) Nc3=Nnum2*d*t3*fc3……7.2.1-3[GB50017-2003] =5130.000(N)>N2=4430.600(N) 连接部位铝角码壁抗承压能力验算满足要求! B.立柱与主结构连接: 计算参数: 立柱与主体连接螺栓直径d(mm):12.00 螺栓抗剪强度设计值fv3b(MPa):215.000 立柱与主体连接钢角码壁厚t4(mm):5.000 (1)连接处水平剪切总力计算: 水平剪切总力Qv:4228.686(N) (2)连接处重力总力计算: 竖向剪力Qh:1676.667(N) (3)连接处总剪力计算: 总剪力Q=sqrt(Qv*Qv+Qh*Qh):4549.000(N) (4)螺栓承载力计算: Nv3b=nv3*π*d*d*fv3b/4……7.2.1-1[GBJ17-88] =48.632 螺栓个数num=Q/Nv2b=0.094 实际螺栓个数取num=2 (5)立柱型材壁抗承压能力计算: fc4:立柱型材的承压强度设计值 Nc4:立柱型材壁抗承压能力(N) Nc4=2*Nnum3*d*t2*fc4……7.2.1-3[GB50017-2003] =82560.000(N)>Q=4549.000(N) 立柱型材壁抗承压能力验算满足要求! (6)钢角码型材壁抗承压能力计算: fc5:钢角码的抗压强度设计值 Nc5=2*Nnum2*d*t4*fc5……7.2.1-3[GB50017-2003] =51600.000(N)>Q=4549.000(N) 钢角码型材壁抗承压能力验算满足要求! 七、*********预埋件设计******** 计算公式(轴力受压为正)(规范C.0.1): 受拉时:As≥V/(αγ×αv×fs)+N/(0.8×αb×fs)+M/(1.3×αγ×αb×fs×Z] As≥N/(0.8×αb×fs)+M/(0.4×αγ×αb×fs×Z] 受压时:As≥(V-0.3N)/(αγ×αv×fs)+(M-0.4×N×Z)/(1.3×αγ×αb×fs×Z) As≥(M-0.4×N×Z)/(0.4×αγ×αb×fs×Z) 预埋件名称ymj-1 轴力N(kN)=1.0000 剪力V(kN)=1.0000 弯矩M(kN-m)=1.0000 锚板厚度t(mm)=10.0000 混凝土等级=C15 钢筋级别=HPB235 所需锚筋的截面面积(mm*mm):=92.8962 所需锚筋总的根数:=4 ++++++++++++++end+++++++++++++++++++++++++++
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