内装玻化砖幕墙荷载结构计算书.docx

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内装玻化砖幕墙荷载结构计算书

内装玻化砖幕墙荷载、结构计算书 

本工程内墙玻化砖施工为干挂法 

玻化砖干挂的优点：

干挂能防止玻化砖板变形，施工后期很少出现质量问题。

并可不受到水泥的腐蚀。

但占空间大工序复杂，干挂最小施工空间为70mm。

一二层大堂采用干挂玻化砖，即计算最大标高为12m,玻化砖墙面最大水平分格a=1200 mm，竖向分格为b=600 mm，标准层层高为H=11.5 m，干挂墙面采用12mm厚玻化砖，镀锌钢结构、不锈钢挂件连接形式。

1——M14镀锌膨胀螺栓或串墙螺栓；2——L40镀锌角钢；

3——8mm不锈钢螺栓；4——8＃镀锌槽钢；5——填缝剂勾缝；6——L50镀锌角码；7——环氧树脂型玻化砖专用结构胶；8——玻化砖；9——不锈钢挂卯；10——不锈钢挂榫

第一章、荷载

一、基本参数 

玻化砖幕墙计算标高：

5.6m 

计算层高：

11.5 m 

玻化砖分格：

a×b=1.2×0.6 m2 

a：

玻化砖宽度：

1200 mm 

b：

玻化砖高度：

600 mm 

t：

玻化砖厚度：

12mm 

设计使用年限：

50年

建筑防火分类：

二级

设计地震烈度：

7度 

地面粗糙度类别：

B类  

二、荷载计算 

1、风荷载标准值 

Wk:

 作用在玻化砖幕墙上的风荷载标准值 （KN/m2）

βgz:

 瞬时风压的阵风系数:

 取1.7951 

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.5.1 

μs:

风荷载体型系数:

 1.0 

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.3.3条 

μz:

 风荷载高度变化系数:

 1.0 

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1 

查《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4得（按50年一遇） 

大连市基本风压W0=0.65 KN/m2 

Wk =βgzμsμz W0 

=1.7951×1.0×1.0×0.45 =0.81 KN/m2< 1.0 KN/m2 

取Wk=1.0 KN/m2 

2、风荷载设计值 

W:

 风荷载设计值 （KN/m2） 

rw:

 风荷载作用效应的分项系数：

1.4 

按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.1.6条 

W= rw〃Wk =1.4×1.0 =1.4 KN/m2 

室内风荷载设计取值0.2-0.4

3、墙面构件重量荷载 

按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133-2001规定采用 

三、玻化砖幕墙的自重荷载计算 

1、玻化砖幕墙自重荷载标准值计算 

Gak：

石材板块自重面荷载标准值 

玻化砖采用12 mm厚玻化砖，玻化砖密度取为35.0 KN/m3 

12×35.0=420 N/m2 

考虑钢龙骨及各种零部件荷载值 150 N/m2 

Gak=420+150=570 N/m2 

取 Gak=0.57 KN/m2 

2、玻化砖幕墙自重荷载设计值计算 

rg：

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 

Ga=1.2×0.85=1.02 KN/m2 

3、地震作用 

QEK:

 垂直于玻化砖幕墙平面的分布水平地震作用标准值

qE:

 垂直于玻化砖幕墙平面的分布水平地震作用设计值 

βE:

 动力放大系数，可取5.0 

αmax:

 水平地震影响系数最大值:

 0.04 

按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.2.5条 

GK:

 玻化砖幕墙构件（包括玻化砖<600*1200>、和龙骨）的重量标准值:

1.0 KN/m2 

qEK= βEαmaxGAK 

=5.0×0.04×0.85

 =0.17 KN/m2 

qE=γE〃qEK 

=1.3×0.17 

=0.22 KN/m2 

4、荷载组合 

风荷载和水平地震作用组合标准值  

qK=ψw Wk+ψEqEK 

=1.0×1.0 +0.5×0.17 

=1.085 KN/m2 

风荷载和水平地震作用组合设计值 

q =ψWγWWK+ψEγEqEK 

=1.0×1.4×1.0+0.5×1.3×0.17 

=1.5105 KN/m2 

3、玻化砖的选用与校核 

选用12 mm厚玻化砖,采用对边4个挂件支撑。

具体如下图。

 1、玻化砖面积

 B:

 玻化砖幕墙最大分格宽:

 1.2m 

H:

 玻化砖幕墙最大分格高:

 0.6 m 

A:

 玻化砖板块面积:

A=B×H=1.2×0.6=0.72 m2 

2、玻化砖板块的弯曲强度计算:

校核依据:

 σ≤ｆg=3.7 N/mm2 

q:

 玻化砖所受荷载组合值 

a:

 玻化砖设计短边边长 

a=0.600 m 

b:

 玻化砖设计长边边长

b=1.2 m 

t:

 玻化砖厚度  

t=12 mm

ψ:

 玻化砖板面中的最大弯曲系数, 按边长比a/b=600/1200=0.50,查表得m=0.0987 

σ:

 玻化砖产生的应力 

σ= 2mqb²/t2

=2*0.0987*1.5105*10³*1200²/12² 

=2.981 N/mm2≤ｆg=3.7 N/mm2 

玻化砖强度满足设计要求。

（3）玻化砖内粘贴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算按对边开槽计算。

1、校核依据：

τ=qabβ/nt-cs≤fg2=1.860 N/mm2。

《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=1.51052 

c:

槽口宽度 c=8mm 

s:

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。

槽长为100m。

n:

一个连接边上挂件数量。

n=2 

β:

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β=1.25 

τ=qabβ/nt-cs 

=0.47mm2＜fg2=1.860 N/mm2 

玻化砖内粘贴石材槽口抗剪强度符合规范要求.  

横梁截面主要受力部位的厚度，应符合下列要求：

 1、当横梁跨度不大于1.2m时，钢结型材截面厚度不应小于2.5mm；当横梁跨度大于1.2m时，截面厚度不应小于3.0mm。

型材孔壁与螺钉之间采用螺纹连接时，其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径；

立柱截面主要受力部位的厚度，应符合下列要求：

1、钢型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm，闭口部位的厚度不应小于3.5mm；型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时，其局部厚度尚不应小于螺钉的公称直径；  

第二章、玻化砖幕墙横梁计算 

1、计算说明 

玻化砖幕墙的横梁选用L40角钢，根据构造做法，每根玻化砖幕墙横梁简支在L50角码上，双向受力，属于双弯构件，需对横梁进行强度和挠度校核，此处计算横梁抗扭剪切强度。

横梁的计算长度B=1200 mm。

横梁承受竖向的自重荷载和水平方向上的风荷载和地震荷载的组合荷载。

2、力学模型  

玻化砖幕墙的荷载由横梁和立柱承担。

横梁采用简支梁力学模型，玻化砖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不锈钢挂件，然后通过不锈钢挂件以集中荷载方式传递到横梁。

计算简图如下图：

：

计算公式如下：

支座反力：

RA=RB=P 

最大弯矩：

MMAX=P×a 

最大挠度：

uMAX=（PkaL2/24EI）*34*（a/l） 2

3、荷载计算 

1、横梁承受的竖直方向面荷载  

标准值  GGK=0.85KN/m2 

设计值  GG=1.02 KN/m2 

2、横梁承受的水平方向面荷载 

标准值  qK=1.085 KN/m2 

设计值  q=1.5105 KN/m2 

3、横梁承受的竖直集中荷载 

标准值：

 PK竖向=a*b*Ggk/2=0.28KN 

设计值   P竖向=a*b*Gg=0.34KN 

4、横梁承受的水平集中荷载

标准值：

 Pk水平=a*b*q/4=0.195 KN 

设计值   P水平=a*b*q/4=0.272 KN

5、竖直荷载作用最大弯矩

     Mx=P竖向×c=0.34×0.15=0.051KN〃m 

6、横梁承受的水平线荷载产生的弯矩 

My=P水平×c=0.272×0.15=0.041 KN〃m 

四、横梁截面参数 

横梁截面积          A=386.629mm2 

中性轴惯性矩        IX=90449.7 mm4 

中性轴到最外缘距离  YXmax=36.2912 mm 

X轴抵抗矩           WX=2492.33 mm3 

中性轴惯性矩        IY=90449.7 mm4 

中性轴到最外缘距离  Ymax=36.2912 mm 

Y轴抵抗矩          WY=2492.33 mm3   

X轴面积矩          SX=2565.29332 mm3 

Y轴面积矩          SY=2565.29332 mm3  

扭矩常数           It =400170.0 mm3 

塑性发展系数       υ=1.05 

五、横梁强度校核 

校核依据：

σ=Mx/γWx+My/γWy≤fst=215 N/mm2 

σ=Mx/γWx+My/γWy

=0.051*106/1.05*2492.33+0.041*106/1.05*2492.33

＜fts=215 N/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：

1.5*Vh/Awh≤fvs 

1.5*Vy/Awy≤fvs 

Vh：

横梁水平方向上的剪力设计值 

τh：

横梁承受的水平荷载产生的剪应力 

Awh：

横梁水平方向上腹板截面面积（mm2）

 Vy：

横梁竖直方向上的剪力设计值

τy：

横梁承受的水竖向自重荷载产生的剪应力 

Awy：

横梁竖直方向上腹板截面面积（mm2） 

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=P水平=0.272 KN 

τh=1.5*vh /Awy

=1.12 N/mm2＜fvs=125 N/mm2 

3、水平方向产生的剪应力 

Vy=P竖向=0.34 KN 

τY=1.5*Vy/Awy

=1.394 N/mm2＜fvs=125 N/mm2 

横梁抗剪强度满足设计要求。

7、横梁挠度校核 

经过以上计算得知，横梁的各项性能满足设计要求。

八、幕墙预埋件焊缝计算

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003公式7.1.1-1、7.1.1-2和7.1.1-3计算

hf:

角焊缝焊脚尺寸5.000mm

L:

角焊缝实际长度120.000mm

he:

角焊缝的计算厚度=0.7hf=4.2mm

Lw:

角焊缝的计算长度=L-2hf=88.0mm

fhf:

Q235热轧钢板角焊缝的强度设计值:

160N/mm2

βf:

角焊缝的强度设计值增大系数，取值为:

1.22

σm:

弯矩引起的应力

σm=6×M/（2×he×lw2×βf）

=19.776N/mm2

σn:

法向力引起的应力

σn=N/（2×he×Lw×βf）

=6.486N/mm2

τ:

剪应力

τ=V/（2×Hf×Lw）

=3.539N/mm2

σ:

总应力

σ=（（σm+σn）2+τ2）0.5

=26.500

σ=26.500N/mm2≤fhf=160N/mm2

焊缝强度可以满足!

第三章、玻化砖幕墙立柱计算 

根据材料截面参数结果，选用8#槽钢。

（80mm*43mm*5mm） 

一、计算说明 

玻化砖幕墙的立柱选用选用8#槽钢（80mm*43mm*5mm） 。

根据构造做法，每根玻化砖幕墙立柱简支在槽钢上，双向受力，属于双弯构件，需对立柱进行强度和挠度校核，此处计算立柱抗扭剪切强度。

立柱的计算长度B=2000 mm。

立柱承受横向的自重荷载和水平方向上的风荷载和地震荷载的组合荷载。

二、力学结构

玻化砖幕墙的荷载由横梁和立柱承担。

竖向面荷载先传递到不锈钢挂件，然后通过不锈钢挂件以集中荷载方式传递到立柱。

计算公式如下：

支座反力：

RA=RB=P 

最大弯矩：

MMAX=P×a 

最大挠度：

uMAX=（PkaL2/24EI）*34*（a/l） 2

三、荷载计算 

1、立柱承受的竖直方向面荷载  

标准值  GGK=0.85KN/m2 

设计值  GG=1.02 KN/m2 

2、立柱承受的水平方向面荷载 

标准值  qK=1.085 KN/m2 

设计值  q=1.5105 KN/m2 

3、立柱承受的竖直集中荷载 

标准值：

 PK竖向=a*b*Ggk/2=0.28KN 

设计值   P竖向=a*b*Gg=0.34KN 

4、立柱承受的水平集中荷载

标准值：

 Pk水平=a*b*q/4=0.195 KN 

设计值   P水平=a*b*q/4=0.272 KN

5、竖直荷载作用最大弯矩

     Mx=P竖向×c=0.34×0.15=0.051KN〃m 

6、立柱承受的水平线荷载产生的弯矩 

My=P水平×c=0.272×0.15=0.041 KN〃m 

四、立柱截面参数 

立柱截面积          A=386.629mm2 

中性轴惯性矩        IX=90449.7 mm4 

中性轴到最外缘距离  YXmax=36.2912 mm 

X轴抵抗矩           WX=2492.33 mm3 

中性轴惯性矩        IY=90449.7 mm4 

中性轴到最外缘距离  Ymax=36.2912 mm 

Y轴抵抗矩          WY=2492.33 mm3   

X轴面积矩          SX=2565.29332 mm3 

Y轴面积矩          SY=2565.29332 mm3  

扭矩常数           It =400170.0 mm3 

塑性发展系数       υ=1.05 

五、立柱强度校核 

校核依据：

σ=Mx/γWx+My/γWy≤fst=215 N/mm2 

σ=Mx/γWx+My/γWy

=0.051*106/1.05*2492.33+0.041*106/1.05*2492.33

＜fts=215 N/mm2 

立柱强度满足设计要求。

 六、立柱抗剪强度校核 

1、校核依据：

1.5*Vh/Awh≤fvs 

1.5*Vy/Awy≤fvs 

Vh：

立柱水平方向上的重力设计值 

τh：

立柱承受的水平荷载产生的重应力 

Awh：

立柱水平方向上腹板截面面积（mm2）

 Vy：

立柱竖直方向上的重力设计值

τy：

立柱承受的水竖向自重荷载产生的重应力 

Awy：

立柱竖直方向上腹板截面面积（mm2） 

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、水平方向产生的重应力 

Vh=P水平=0.272 KN 

τh=1.5*vh /Awy

=1.12 N/mm2＜fvs=125 N/mm2 

3、水平方向产生的剪重应力 

Vy=P竖向=0.34 KN 

τY=1.5*Vy/Awy

=1.394 N/mm2＜fvs=125 N/mm2 

立柱抗重强度满足设计要求。

七、立柱挠度校核 

经过以上计算得知，立柱的各项性能满足设计要求。

大连武术文化博物馆大堂工程

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大连金策装饰装修工程设计有限公司

武博馆项目部

2014年8月9日