石材与瓷板幕墙工程结构设计计算书.docx
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石材与瓷板幕墙工程结构设计计算书
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2.250
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）=，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5.000
αmax——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++++++++++++++++++++++++++++
九、*********幕墙预埋件与调节件的焊缝计算********
（1）基本参数：
设计轴力N=0.000（N）
设计剪力V=0.000（N）
设计弯矩M=0.000（N-mm）
焊角高度hf=6.00（mm）
横向焊缝长度Lh=50.00（mm）
竖向焊缝长度Lv=100.00（mm）
（2）焊缝校核：
校核依据：
ff=sqrt（（σf/βf）2+τf2）≤ffw=160（MPa）7.1.3-3[GB50017-2003]
上式中：
σf：
按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力（MPa）；
βf：
正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
τf：
按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力（MPa）；
ffw：
角焊缝的强度设计值（MPa）；
（（σf/βf）2+τf2）0.5
=（（N/1.22A+M/1.22W）2+（V/A）2）0.5
角焊缝的应力值ff=sqrt（（N/1.22A+M/1.22W）2+（V/A）2）=0.000（MPa）
<=160（MPa）角焊缝的强度校核满足要求!
十、********伸缩缝计算********
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，
留有一段空隙--伸缩缝（d），d值按下式计算：
d≥αΔｔLλ／ε+d1+d2
计算参数：
实际伸缩调整系数λ：
0.85
施工误差d1（mm）：
3.00
主体结构的轴向压缩变形d2（mm）：
3.00
密封胶变形系数ε：
0.50
立柱材料的线膨胀系数α，取1.2*10-5
温度变化△ｔ：
80.00（℃）
立柱跨度（mm）L：
3600.00
伸缩缝计算值（mm）d=αΔｔLλ／ε+d1+d2=11.875200
十一、********耐候胶胶缝计算：
********
计算参数：
胶变位承受能力δ（百分之）：
25.00
考虑其它作用的预留量（mm）：
2.00
施工偏差（mm）：
3.00
α:
板块材料的线膨胀系数，为0.8*10-5
b:
板块的长边长度（mm）=1000.00
温度变化△ｔ：
80.00（℃）
胶缝宽度计算值（mm）：
ws=α△ｔb/δ+dc+dE……附4.1[JGJ102-2003]
=7.560（mm）
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