石材幕墙T挂件计算.doc
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石材幕墙T挂件计算.doc
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北京江河幕墙装饰工程有限公司
XXXXXX幕墙工程—投标文件
BeijingJiangheCurtainWallDecorationEngineeringCo.,Ltd.
工程编号:
JH—XXX
第九部分、T挂件石材幕墙结构计算
第一章、荷载计算
一、计算说明
取风荷载计算部分表3-1中XX风荷载进行计算,在此部分中石材幕墙的最大水平分格为a=1200mm,竖向分格为b=1000mm,标准层层高为H=3.0m。
该处石材幕墙采用T挂件连接形式,幕墙位于A座北立面的4轴与D轴的交汇处,幕墙形式及做法见投标图中DY-M02。
二、单位面积石材幕墙的自重荷载计算
1、单位面积石材幕墙自重荷载标准值计算
GAK:
石材板块自重面荷载标准值
石材采用25mm厚花岗岩石材,石材密度取为28.0KN/m3
GAK=25×10-3×28.0=0.7KN/m2
GGK:
考虑板材和框架的幕墙自重面荷载标准值
GGK=GAK+0.15=0.85KN/m2
2、单位面积石材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
GG=rG·GGK=1.2×0.85=1.02KN/m2
三、石材幕墙板块承受的水平风荷载计算
WK:
作用在幕墙上的风荷载标准值
WK=1.466KN/m2
W:
作用在幕墙上的风荷载设计值
W=2.052KN/m2
四、石材幕墙板块承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载计算
1、幕墙玻璃面板承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载标准值计算
αmax:
水平地震影响系数最大值,取αmax=0.16
按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.2.5条规定
βE:
动力放大系数,取βE=5.0
按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.2.5条规定
qEK:
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值
qEK=αmax·βE·GGK=0.16×5.0×0.85=0.68KN/m2
2、幕墙玻璃面板承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载设计值计算
rE:
地震荷载作用效应分项系数,取rE=1.3
按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.1.6条规定
qE:
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用设计值
qE=rE·qEK=1.3×0.68=0.884KN/m2
五、荷载组合
1、风荷载和水平地震作用组合面荷载标准值计算
ψW:
风荷载作用效应组合系数,取ψW=1.0
按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.1.7条规定
ψE:
地震荷载作用效应组合系数,取ψE=0.6
按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.1.7条规定
qK=ψW·WK+ψE·qEK
=1.0×1.466+0.6×0.68
=1.874KN/m2
2、风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值计算
q=ψW·W+ψE·qE
=1.0×2.052+0.6×0.884
=2.582KN/m2
第二章、石材面板计算
一、计算说明
石材面板选用25mm厚的花岗岩石材。
石材幕墙的分格尺寸为:
石材分格宽度a=1200mm,石材分格高度b=1000mm。
因石材面板采用四个T挂件支撑,所以石材面板的计算采用短槽支撑的石材面板计算模型。
二、石材面板强度校核
(一)花岗石板的强度设计值
fg1=fgm/2.15=8/2.15=3.721
fg2=fgm/4.30=8/4.30=1.860
fg1:
花岗石板抗弯强度设计值(Mpa)
fg2:
花岗石板抗剪强度设计值(Mpa)
fgm:
花岗石板弯曲强度平均值(Mpa)
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第3.2.2条规定花岗石板材的弯曲强度应经决定检测机构检测确定,弯曲强度不应小于8.0Mpa。
所以本工程按不小于8.0Mpa取值。
(二)石材面板弯曲强度校核
1、校核依据:
≤fg1=3.721N/mm2。
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.5.4条规定
2、石材面板产生的弯曲强度
m:
四点支撑石材面板弯矩系数
由==0.9
查《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001附录B表B.0.2,得m=0.1494
t:
石材计算厚度,取t=25mm
b0:
四点支撑板的计算长边边长,b0=1000mm
q:
风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值,q=2.582KN/m2
=
=3.703N/mm2<fg1=3.721N/mm2
石材面板强度符合规范要求。
(三)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:
≤fg2=1.860N/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=2.582KN/m2
c:
槽口宽度c=7mm
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。
本工程采用弧型槽,槽长为105mm。
n:
一个连接边上T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
=1.024N/mm2<fg2=1.860N/mm2
石材槽口抗剪强度符合规范要求
第三章、石材幕墙横梁计算
一、计算说明
石材幕墙的横梁选用50x4等边角钢,根据构造做法,每根幕墙横梁简支在立柱上,双向受力,属于双弯构件,需对横梁进行强度和挠度校核,此外计算横梁抗扭剪切强度。
横梁的计算长度B=1200mm。
横梁承受竖向的自重荷载和水平方向上的风和地震的组合荷载。
二、力学模型
幕墙的荷载由横梁和立柱承担。
横梁采用简支梁力学模型,石材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T挂件,然后通过T挂件以集中荷载方式传递到横梁。
计算简图如图:
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=
三、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=1.02KN/m2
2、横梁承受的水平方向面荷载
标准值qK=1.466KN/m2
设计值q=2.052KN/m2
3、横梁承受的竖直集中荷载
标准值:
PK竖向===0.51KN
设计值P竖向===0.612KN
4、横梁承受的水平集中荷载
标准值:
PK水平===0.880KN
设计值P水平===1.231KN
5、竖直荷载作用最大弯矩
MX=P竖向×a=0.612×0.15=0.092KN·m
6、横梁承受的水平线荷载产生的弯矩
MY=P水平×a=1.231×0.15=0.185KN·m
四、横梁截面参数
横梁截面积A=385.5mm2
中性轴惯性矩IX=90376.5mm4
中性轴到最外缘距离YXmax=36.3mm
X轴抵抗矩WX=2491.9mm3
中性轴惯性矩IY=9036.5mm4
中性轴到最外缘距离Ymax=36.3mm
Y轴抵抗矩WY=2491.9mm3
塑性发展系数υ=1.05
五、横梁强度校核
校核依据:
≤=215N/mm2
`
=
=105.9N/mm2<=215N/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:
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
=1.231KN
τh=
=
=9.59N/mm2<=125N/mm2
3、水平方向产生的剪应力
=0.612KN
τY=
=
=4.768N/mm2<=125N/mm2
横梁抗剪强度满足设计要求。
七、横梁抗扭计算
1、校核依据:
τmax≤=125N/mm2
2、计算说明
横梁由于竖向荷载和水平荷载不通过其型心,所以,对横梁产生扭矩效应,需对此进行验算。
3.荷载计算
P水平=1.231KN
P竖向=0.612KN
ex:
竖向荷载到角钢型心的距离,ex=68.8mm
ey:
水平荷载到角钢型心的距离,ey=16.2mm
M:
集中荷载传给横梁的转矩
M1=M2=P水平×ey+P竖向×ex
=1231×16.2+612×68.8
=62047.8N·m
IK:
角钢抗扭惯性矩
δ:
所求点的截面厚度4mm
b:
角钢腹板长度b1=b2=48mm
l:
横梁长度,取l=1500mm
MK:
横梁受到的最大扭矩
简支梁所受扭矩模型如下图所示:
通过计算得
MKMAX=M1=62047.8N·m
4、横梁抗扭计算
τmax:
扭矩产生的最大剪力
τmax=
=
=121.8N/mm2<=125N/mm2
八、横梁挠度校核
1、校核依据:
钢横梁承受的最大挠度应不大于H/300,且不大于15mm。
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001第5.6.5条规定
2、由竖直集中荷载引起的挠度
=
=
=0.71mm<15mm
=0.71mm<L/300=1200/300=4mm
3、由水平集中荷载引起的挠度
=
=
=1.225mm<15mm
=1.225mm<L/300=1200/300=4mm
横梁刚度符合设计要求。
经过以上计算得知,横梁的各项性能满足设计要求。
第四章、石材幕墙立柱计算
一、计算说明
立柱选用80x60x4镀锌方钢管,立柱计算模型为悬挂体系,立柱在组合荷载的作用下,产生弯曲、剪切等效应。
立柱高度H=3000mm,幕墙横向计算分格宽度B=1200mm。
二、力学模型
立柱的力学模型按悬挂体系设置,立柱受到的荷载按承受水平方向的组合荷载和自重荷载考虑。
为简化计算,立柱的水平荷载按均布的水平线荷载计算。
三、荷载作用值
1、立柱承受的竖直方向面荷载
标准值GGK=0.85KN/m2
设计值GG=1.02KN/m2
2、立柱承受的水平方向面荷载
标准值qK=1.466KN/m2
设计值q=2.052KN/m2
3、立柱承受的水平线荷载
标准值q线k=qK×B=1.466×1.2=1.760KN/m
设计值q线=q×B=2.052×1.2=2.462KN/m
4、立柱所受的弯矩
M=0.125q线·H2=0.125×2.462×3.02=2.770KN·m
5、受力最不利处立柱承受的偏心拉力设计值(立柱中心处)
N=GG×B×H/2=1.02×1.2×3/2=1.836
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