干挂石材幕墙设计计算书.docx
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干挂石材幕墙设计计算书
承德平泉亮达国际酒店综合项目
一期酒店裙楼幕墙装饰工程
干挂石材幕墙-结构设计计算书
设计:
校对:
审核:
批准:
深圳蓝波幕墙及光伏工程有限公司
7>2013年4月
一、计算引用的规范、标准及资料1
1.幕墙设计规范:
1
2.建筑设计规范:
1
3.铝材规范:
1
4.金属板及石材规范:
2
5.玻璃规范:
2
6.钢材规范:
2
7.胶类及密封材料规范:
3
8.门窗及五金件规范:
3
9.《建筑结构静力计算手册》第二版4
10.土建图纸:
4
二、大体参数4
1.幕墙所在地域:
4
2.地域粗糙度分类品级:
4
3.抗震烈度:
5
三、幕墙经受荷载计算5
1.风荷载标准值计算:
5
2.垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值:
6
3.作用效应组合:
7
四、幕墙立柱计算8
1.立柱型材选材计算:
9
2.确信材料的截面参数:
11
3.选用立柱型材的截面特性:
12
4.立柱的抗弯强度计算:
13
5.立柱的挠度计算:
14
6.立柱的抗剪计算:
15
五、幕墙横梁计算16
1.横梁型材选材计算:
17
2.确信材料的截面参数:
20
3.选用横梁型材的截面特性:
22
4.幕墙横梁的抗弯强度计算:
23
5.横梁的挠度计算:
23
6.横梁的抗剪计算:
三角荷载作用下24
六、短槽式(托板)连接石板的选用与校核26
1.石板板块荷载计算:
27
2.石板的抗弯设计:
28
3.短槽托板在石板中产生的剪应力校核:
29
4.短槽托板剪应力校核:
29
七、连接件计算30
1.横梁与角码间连接:
31
2.角码与立柱连接:
33
3.立柱与主结构连接35
八、幕墙埋件计算后补锚栓39
1.荷载标准值计算:
39
2.拉拔实验拉拔力计算:
41
九、幕墙焊缝计算41
1.受力分析:
42
2.焊缝特性参数计算:
42
3.焊缝校核计算:
43
十、石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算44
1.立柱连接伸缩缝计算:
44
2.耐侯胶胶缝计算:
45
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:
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001
《玻璃幕墙点支承装置》JG138-2010
《悬挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
《小单元建筑幕墙》JG/T216-2008
2.建筑设计规范:
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-952005年版
《高处作业吊蓝》GB19155-2003
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-2010
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004
《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002
《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010
《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154:
2003
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
《建筑工程预应力施工规程》CECS180:
2005
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《建筑结构靠得住度设计统一标准》GB50068-2012
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
《民用建筑设计通则》GB50352-2005
《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2010
3.铝材规范:
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008
《建筑用隔热铝合金型材》JG175-2011
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000
《铝合金建筑型材第1部份基材》
《铝合金建筑型材第2部份阳极氧化、着色型材》
《铝合金建筑型材第3部份电泳涂漆型材》
《铝合金建筑型材第4部份粉末喷涂型材》
《铝合金建筑型材第5部份氟碳漆喷涂型材》
《铝合金建筑型材第6部份隔热型材》
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《一样工业用铝及铝合金板、带材》GB/~3-2006
《铝型材截面几何参数算法及运算机程序要求》YS/T437-2009
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003
4.金属板及石材规范:
《干挂饰面石材及其金属挂件》、2-2005
《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000
《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-2007
《建筑装饰用搪瓷钢板》JG/T234-2008
《微晶玻璃陶瓷复合砖》JC/T994-2006
《超薄天然石材复合板》JC/T1049-2007
《铝幕墙板、板基》YS/
《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》YS/
《建筑幕墙用铝塑复合板》GB/T17748-2008
《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000
《天然板石》GB/T18600-2009
《天然大理石荒料》JC/T202-2001
《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2005
《天然花岗石荒料》JC/T204-2001
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2009
《天然石材统一编号》GB/T17670-2008
《天然饰面石材术语》GB/T13890-2008
5.玻璃规范:
《镀膜玻璃第1部份:
阳光操纵镀膜玻璃》GB/
《镀膜玻璃第2部份:
低辐射镀膜玻璃》GB/
《平板玻璃》GB11614-2009
《建筑用安全玻璃第3部份:
夹层玻璃》
《建筑用安全玻璃第2部份:
钢化玻璃》
《建筑用安全玻璃防火玻璃》
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008
《热弯玻璃》JC/T915-2003
《压花玻璃》JC/T511-2002
《中空玻璃》GB/T11944-2002
6.钢材规范:
《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005
《不锈钢棒》GB/T1220-2007
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009
《不锈钢冷轧钢板及钢带》GB/T3280-2007
《不锈钢热轧钢板及钢带》GB/T4237-2007
《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000
《擦窗机》GB19154-2003
《彩色涂层钢板和钢带》GB/T12754-2006
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008
《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007
《耐候结构钢》GB/T4171-2008
《高碳铬不锈钢丝》YB/T096―1997
《合金结构钢》GB/T3077-1999
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002
《碳素结构钢》GB/T700-2006
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007
7.胶类及密封材料规范:
《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-2006
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-2001
《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》JC485-2007
《建筑密封材料实验方式》GB/~20-2002
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005
《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005
《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003
《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007
《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001
《修补用天然橡胶胶粘剂》HG/T3318-2002
《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003
8.门窗及五金件规范:
《封锁型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004
《封锁型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/
《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/
《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《铝合金压铸件》GB/T15114-2009
9.相关物理性能品级测试方式:
《玻璃幕墙工程质量查验标准》JGJ/T139-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《彩色涂层钢板和钢带实验方式》GB/T13448-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
《建筑防水材料老化实验方式》GB/T18244-2000
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方式》GB/T15227-2007
《建筑幕墙抗震性能振动台实验方式》GB/T18575-2001
《建筑幕墙平面内变形性能检测方式》GB/T18250-2000
《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
《金属材料室温拉伸实验方式》GB/T228-2002
10.《建筑结构静力计算手册》第二版
11.土建图纸:
二、大体参数
1.幕墙所在地域:
承德市地域;
2.地域粗糙度分类品级:
幕墙属于薄壁外围护构件,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
A类:
指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域;
B类:
指田野、乡村、丛林、丘陵和衡宇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:
指有密集建筑群且衡宇较高的城市市区;
依照上面分类标准,本工程按C类地域考虑。
3.抗震烈度:
依照国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2011、《中国地震动参数区划图》GB18306-2001规定,承德市地域地震大体烈度为6度,地震动峰值加速度为,水平地震阻碍系数最大值为:
α。
三、幕墙经受荷载计算
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GB50009-2012计算:
wkβgzμzμsw0……-2[GB50009-2012]
上式中:
wk:
作用在幕墙上的风荷载标准值MPa;
Z:
计算点标高:
;
βgz:
瞬时风压的阵风系数;
依照不同场地类型,按以下公式计算:
βgzK1+2μf
其中K为地域粗糙度调整系数,μf为脉动系数
A类场地:
βgz×1+2μf其中:
μf×Z/10
B类场地:
βgz×1+2μf其中:
μfZ/10
C类场地:
βgz×1+2μf其中:
μfZ/10
D类场地:
βgz×1+2μf其中:
μfZ/10
关于C类地域,高度处瞬时风压的阵风系数:
βgz×1+2×Z/10
μz:
风压高度转变系数;
依照不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地:
μz×Z/10
当Z300m时,取Z300m,当Z5m时,取Z5m;
B类场地:
μzZ/10
当Z350m时,取Z350m,当Z10m时,取Z10m;
C类场地:
μz×Z/10
当Z400m时,取Z400m,当Z15m时,取Z15m;
D类场地:
μz×Z/10
当Z450m时,取Z450m,当Z30m时,取Z30m;
关于C类地域,高度处风压高度转变系数:
μz×Z/10
μs:
风荷载体型系数,依照计算点体型位置取;
w0:
大体风压值MPa,依照现行GB50009-2012附表全国大体风压散布图中数值采纳,按重现期50年,承德市地域取;
wkβgzμzμsw0
×××
因为wk,因此取wk.
2.垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值:
qEAkβEαGk/A……[JGJ102-2003]
qEAk:
垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值MPa;
βE:
动力放大系数,取;
α:
水平地震阻碍系数最大值,取;
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:
SγGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……[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:
别离为风荷载,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:
别离为风荷载,地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数,、、[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:
;
风荷载:
γw:
;
地震作用:
γE:
;
进行位移及挠度计算时;
重力荷载:
γG:
;
风荷载:
γw:
;
地震作用:
γE:
;
上式中,风荷载的组合系数ψw为;
地震作用的组合系数ψE为;
四、幕墙立柱计算
大体参数:
1:
计算点标高:
;
2:
力学模型:
单跨简支梁;
3:
立柱跨度:
L5100mm;
4:
立柱左分格宽:
450mm;立柱右分格宽:
450mm;
5:
立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度):
B450mm;
6:
板块配置:
石材;
7:
立柱材质:
Q235;
8:
安装方式:
偏心受拉;
本处幕墙立柱按单跨简支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散布:
qwk:
风荷载线散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;
qwkwkB
×450
mm
qw:
风荷载线散布最大荷载集度设计值N/mm;
qw
×
mm
2水平地震作用线荷载集度按矩形散布:
qEAk:
垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值MPa;
βE:
动力放大系数,取;
α:
水平地震阻碍系数最大值,取;
Gk:
幕墙构件的重力荷载标准值N,含面板和框架;
A:
幕墙构件的面积mm2;
qEAkβEαGk/A……[JGJ102-2003]
××
qEk:
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;
qEkqEAkB
×450
mm
qE:
水平地震作用线荷载集度设计值N/mm;
qE
×
mm
3幕墙受荷载集度组合:
用于强度计算时,采纳Sw+设计值组合:
……[JGJ102-2003]
qqw+
+×
mm
用于挠度计算时,采纳Sw+标准值组合:
……[JGJ102-2003]
qkqwk+
+×
mm
4立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值:
Mx:
弯矩组合设计值N?
?
mm;
Mw:
风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值N?
?
mm;
ME:
地震作用下立柱产生的弯矩设计值N?
?
mm;
L:
立柱跨度mm;
采纳Sw+组合:
MwqwL2/8
MEqEL2/8
MxMw+
qL2/8
×51002/8
.5N?
?
mm
2.确信材料的截面参数:
1立柱抗击矩预选值计算:
Wnx:
立柱净截面抗击矩预选值mm3;
Mx:
弯矩组合设计值N?
?
mm;
γ:
塑性进展系数:
取;
fs:
型材抗弯强度设计值MPa,对Q235取215MPa;
WnxMx/γfs
.5/215
2立柱惯性矩预选值计算:
qk:
风荷载与地震作用线荷载集度标准值组合N/mm;
E:
型材的弹性模量MPa,对Q235取MPa;
Ixmin:
材料需知足的绕X轴最小惯性矩mm4;
L:
计算跨度mm;
df,lim:
按规范要求,立柱的挠度限值mm;
df,lim5qkL4/384EIxmin
L/2505100/250
取:
df,lim
Ixmin5qkL4/384Edf,lim
5××51004/3847mm4
3.选用立柱型材的截面特性:
按上一项计算结果选用型材号:
8#槽钢
型材的抗弯强度设计值:
fs215MPa
型材的抗剪强度设计值:
τs125MPa
型材弹性模量:
EMPa
绕X轴惯性矩:
Ixmm4
绕Y轴惯性矩:
Iymm4
绕X轴净截面抗击矩:
Wnx125300mm3
绕X轴净截面抗击矩:
Wnx225300mm3
型材净截面面积:
An1020mm2
型材线密度:
γgmm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:
t10mm
型材受力面对中性轴的静矩:
Sx15100mm3
塑性进展系数:
γ
4.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N;
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;
NkqGAkA
qGAkBL
×450×5100
N:
立柱轴向拉力设计值N;
N
×
2抗弯强度校核:
按单跨简支梁受拉立柱抗弯强度公式,应知足:
N/An+Mx/γWnx≤fs……[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抗击矩mm3;
γ:
塑性进展系数,取;
fs:
型材的抗弯强度设计值,取215MPa;
则:
N/An+Mx/γWnx1020+.5/25300
≤215MPa
立柱抗弯强度知足要求。
5.立柱的挠度计算:
因为惯性矩预选是依照挠度限值计算的,因此只要选择的立柱惯性矩大于预选值,挠度就知足要求:
实际选用的型材惯性矩为:
Ixmm4
预选值为:
Ixmin.37mm4
因此,立柱挠度知足规范要求。
6.立柱的抗剪计算:
校核依据:
τ≤τs125MPa立柱的抗剪强度设计值
1Vwk:
风荷载作用下剪力标准值N:
VwkwkBL/2
×450×5100/2
2Vw:
风荷载作用下剪力设计值N:
Vw
×
3VEk:
地震作用下剪力标准值N:
VEkqEAkBL/2
×450×5100/2
4VE:
地震作用下剪力设计值N:
VE
×
5V:
立柱所受剪力设计值组合:
采纳Vw+组合:
VVw+
+×
6立柱剪应力校核:
τ:
立柱最大剪应力N;
V:
立柱所受剪力N;
Sx:
立柱型材受力面对中性轴的静矩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;
τVSx/Ixt
×15100梁型材选材计算:
1横梁在风荷载作用下的线荷载集度按三角形散布:
qwk:
风荷载线散布最大荷载集度标准值N/mm;
wk:
风荷载标准值MPa;
B:
横梁跨度mm;
qwkwkB
×450
mm
qw:
风荷载线散布最大荷载集度设计值N/mm;
qw
×
mm
2垂直于幕墙平面的散布水平地震作用的线荷载集度按三角形散布:
qEAk:
垂直于幕墙平面的散布水平地震作用MPa;
βE:
动力放大系数,取;
α:
水平地震阻碍系数最大值,取;
Gk:
幕墙构件的重力荷载标准值N,要紧指面板组件;
A:
幕墙平面面积mm2;
qEAkβEαGk/A……[JGJ102-2003]
××
qEk:
横梁受水平地震作用线荷载集度标准值N/mm;
B:
横梁跨度mm;
qEkqEAkB
×450
mm
qE:
横梁受水平地震作用线荷载集度设计值N/mm;
qE
×
mm
3幕墙横梁受荷载集度组合:
用于强度计算时,采纳Sw+设计值组合:
……[JGJ102-2003]
qqw+
+×
mm
用于挠度计算时,采纳Sw+标准值组合:
……[JGJ102-2003]
qkqwk+
+×
mm
4横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值按三角形散布:
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;
MwqwB2/12
MEqEB2/12
采纳Sw+组合:
MyMw+
qB2/12
×4502/12
11610N?
?
mm
5横梁在自重荷载作用下的弯矩值按矩形散布:
Gk:
横梁自重线荷载标准值N;
H:
横梁间距mm;
Gk×H
×1200
mm
G:
横梁自重线荷载设计值N;
G
×
mm
Mx:
横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值N?
?
mm;
B:
横梁跨度mm;
MxGB2/8
×4502/8
36450N?
?
mm
2.确信材料的截面参数:
1横梁抗击矩预选:
Wnx:
绕X轴横梁净截面抗击矩预选值mm3;
Wny:
绕Y轴横梁净截面抗击矩预选值mm3;
Mx:
横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值N?
?
mm;
My:
风荷载及地震作用弯矩组合设
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