石材幕墙工程结构设计计算书.docx
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石材幕墙工程结构设计计算书
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_____________
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
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=0.160。
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1.830
μs——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)=,30.000
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1.000
W。
——基本风压,取0.350
所以,风荷载标准值为:
wk=1.830×1.500×1.000×0.350=0.961
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5.000
αmax——水平地震影响系数最大值,取0.160
G——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=5.000×0.160×0.900=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=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=1
=============石板名称=plate
1:
基本参数:
(1):
计算点标高:
30.000(m);
(2):
板块净尺寸:
a×b×t=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=βE×αmax×Gk/A5.3.4[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5.0
αmax——水平地震影响系数最大值,取0.160
Gk——石板板块的重力荷载标准值(板块自重+附件重)=0.540(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=5.000×0.160×0.540/0.600=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:
……5.4.1[JGJ102-2003]
q=1.4×wk+0.5×1.3×qEAk
=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/K1=18.60(MPa)
校核依据:
σ≤fg1=18.60(MPa)
石板最大弯矩系数m=0.147
b:
长边边长(mm)=1000.000
t:
石板厚度:
(mm)=25.000
最大弯曲应力计算公式:
σ=6*m*q*b0*b0/t*t
石板最大弯曲应力б(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:
τ=qabβ/n(t-c)s≤τsc=9.30(MPa)
τ:
在石板中产生的剪应力设计值(MPa);
τsc:
石板的抗剪强度设计值(MPa);
q:
石板板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)=25.000
c:
背槽深度:
12.00(mm)
槽长s(mm)=:
100.00(mm)
n=4
β=1.25
石板最大剪切应力τ(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:
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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=15.075(mm)刚度比=13134.0
刚度比=13134.0>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)=0.087(kM-m)M1-3(y)=0.138(kM-m)
强度校核:
抗弯强度f=26.613(MPa)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=3.613(mm)刚度比=54805.5
刚度比=54805.5>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=7.375(mm)刚度比=26848.4
刚度比=26848.4>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=3.613(mm)刚度比=54805.5
刚度比=54805.5>180(刚度满足要求)
单元序号:
5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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=15.075(mm)刚度比=13134.0
刚度比=13134.0>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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=21.014(MPa)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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)M1-3(y)=0.109(kM-m)
强度校核:
抗弯强度f=21.041(MPa)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>180(刚度满足要求)
----------------------------------------
单元序号:
13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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=1.962(mm)刚度比=100909.5
刚度比=100909.5>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(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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=15.075(mm)刚度比=42983.9
刚度比=42983.9>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、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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=3.613(mm)刚度比=179363.6
刚度比=179363.6>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=7.375(mm)刚度比=87867.6
刚度比=87867.6>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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=3.613(mm)刚度比=179363.6
刚度比=179363.6>180(刚度满足要求)
单元序号:
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)<=[f]=215.0(MPa)(强度满足要求)
刚度验算:
位移u=15.075(mm)刚度比=42983.9
刚度比=42983.9>180(刚度满足要求)
七、连接件设计
基本参数:
1:
计算点标高:
30.000
2:
立柱计算间距B(指立柱左右分格平均宽度):
1100.000
3:
横梁计算分格尺寸(指横梁上下分格平均高度):
=600.000
4:
立柱预埋件间距L(mm):
3600.00
5:
横梁总跨数n(跨):
15
6:
立柱总跨数m(跨):
5
A:
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)
水平荷载设计值Gh=1.4*B*H*Wk+1.3*0.5*B*H*q
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