施工方案(计算书).doc
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塘沽区五星广场石材干挂工程
二次深化设计计算书
一、本方案设计适用于塘沽区五星广场石材干挂工程
二、工程概况
工程名称
塘沽区五星广场石材干挂工程
建设地点
天津市塘沽区
建设单位
天津市塘沽区烈士陵园
施工单位
福建豪太装饰设计工程有限公司天津分公司
建筑层数
地上3层
建筑层高
层高2.9m
石材面积
约1300m2
花岗岩石材干挂设计说明
设计依据
根据本次设计按照上海茂洋建筑设计事务所以及天津中建建筑设计研究院有限公司设计的该建筑外墙面的立面图编制。
。
1、磨光板为600×1000×25mm。
2、石材拼缝,5mm缝填泡沫条加密封胶。
3、石材的颜色及花色,由甲方和设计根据样品共同确定。
4、石材的物理力学性质应符合下列要求:
体积密度≥2.25g/cm3,吸水率≤0.8%,干燥压缩强度≥60Mpa,弯曲强度≥8.0Mpa。
三、设计依据
1、塘沽区五星广场石材干挂工程石材干挂工程设计图纸
2、石材幕墙工程技术规范（JGJ102-96）（参考）
3、建筑结构荷载规范（GBJ9-87）
4、钢结构设计规范（GBJ17-88）（参考）
5、民用建筑设计防火规范（GB50045-95）
6、建筑防雷设计规范（GB50057-94）
7、负结构设计手册
8、金属与石材幕墙工程技术规范
9、甲方要求
四、设计荷载
1、大面石材幕墙自重荷载设计值
自重荷载（包括石材和龙骨）:
1080N/M2
2、风荷载当地基本风压:
0.35KN/M2
3、地震
4、荷载抗震设防考虑8度设防水平地震作用系数最大值amax=0.16,地震作用放大系数βE=5.0
石材幕墙设计计算书
基本参数:
天津地区
抗震8度设防
amax=0.16,地震作用放大系数βE=5.0
一、风荷载计算
1、标高为8.900处风荷载计算
⑴.风荷载标准值计算:
Wk:
作用在幕墙上的风荷载标准值（Kn/m2）
βgz:
8.900m高处阵风系数（按B类区计算）:
μf=0.5×（Z/10）^（-0.16）=0.445
βgz=0.89×（1+2μf）=1.683
μz:
8.900m高处风压高度变化系数（按B类区计算）（GB50009-2001）
μz=（Z/10）^0.32=1.260
风荷载体型系数μs=1.20
Wk=βgz×μz×μs×W0（GB50009-2001）
=1.683×1.260×1.2×0.500
=1.272kN/m2
⑵.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《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=rw×Wk=1.4×1.272=1.781Kn/m2
二、板强度校核:
石材校核:
（第一处）
1.石材强度校核
校核依据:
σ≤[σ]=3.700N/mm^2
Ao:
石板短边长:
0.600m
Bo:
石板长边长:
1.200m
a:
计算石板抗弯所用短边长度:
0.600m
b:
计算石板抗弯所用长边长度:
1.200m
t:
石材厚度:
25.0mm
ml:
四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比（a/b=0.500）
查表得:
0.0763
Wk:
风荷载标准值:
1.272Kn/m^2
垂直于平面的分布水平地震作用:
qEAk:
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（kN/m^2）
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.160×1200.000/1000
=0.960kN/m^2
荷载组合设计值为:
Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk
=2.405kN/m^2
应力设计值为:
σ=6×m1×Sz×b^2×10^3/t^2
=6×0.0763×2.405×0.500^2×10^3/25.0^2
=0.4398kN/m^2
0.43984kN/m^2≤3.700N/mm^2强度可以满足要求
2.石材剪应力校核
校核依据:
γmax≤[γ]
γ.石板中产生的剪应力设计值（N/mm^2）
n:
一个连接边上的挂钩数量:
2
t:
石板厚度:
25.0mm
d:
槽宽:
7.0mm
s:
槽底总长度:
60.0mm
β:
系数,取1.25
对边开槽
γ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×（t-d）×s]
=0.261N/mm^2
0.261N/mm^2≤1.800N/mm^2
石材抗剪强度可以满足
3.挂钩剪应力校核xz
校核依据:
γmax≤[γ]
γ:
挂钩剪应力设计值（N/mm^2）
Ap:
挂钩截面面积:
19.600mm^2
N:
一个连接边上的挂钩数量:
2
挂板抗剪强度可以满足
三、幕墙立柱计算:
幕墙立柱计算:
（第1处）
幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算:
1.选料:
⑴风荷载线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）
qw:
风荷载线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）
rw:
风荷载作用效应的分项系数：
１.４
Wk:
风荷载标准值：
1.272kN/m^2
B:
幕墙分格宽：
1.200m
qw=1.4×Wk×B
=1.4×1.272×1.200
=2.137kN/m
（2）立柱弯矩:
Mw:
风荷载作用下立柱弯矩（KN·m）
qw:
风荷载线分布最大荷载集度设计值:
2.137（kN/m）
Hsjcg:
立柱计算跨度:
3.900m
Mw=（L1^3+L2^3）/8/（L1+L2）×qw
=（2.250^3+1.650^3）/8/（2.250+1.650）×2.137
=1.088kN·m
qEA:
地震作用设计值（KN·m^2）:
Gak:
幕墙构件（石材包括石材挂件）的平均自重:
1200N/M^2
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用:
qEAk:
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（KN·m^2）
qEAk=5×amax×GAK
=5×0.160×1200.000/1000
=0.960KN·m^2
γE:
幕墙地震作用分项系数:
1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.960
=1.248KN/m^2
qE:
水平地震作用线分布最大荷载集度设计值（矩形分布）
qE=qEA×B
=1.248×1.200
=1.498KN/m
ME:
地震作用下立柱弯矩（KN·m）:
ME=（L1^3+L2^3）/8/（L1+L2）×qE
=（2.250^3+1.650^3）/8/（2.250+1.650）×1.498
=0.762KN·m
M:
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩（KN·m）
采用Sw+0.5SE组合
M=Mw+0.5×ME
=1.088+0.5×0.762
=1.469KN·m
（3）W:
立柱抗弯矩预选值（cm^3）
W=M×10^3/1.05/215.0
=1.469×10^3/1.05/215.0
=16.616cm^3
qwk:
风载荷线分布最大荷载集度标准值（kn/m）
qwk=wk*b
=1.272*1.200
=1.562kn/m
qek:
水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（kn/m）
qek=qeak*b
=0.960*1.200
=1.152kn/m
2.选用立柱型材的截面特性：
型材强度设计值：
215.00N/mm^2
型材弹性模量：
Ｅ＝2.1*10^5Ｎ／mm^2
X轴惯性矩：
Ｉx=94.250cm^4
Y轴惯性矩：
Ｉy=59.600cm^4
X轴抵抗矩：
Wx1=23.560cm^3
Y轴抵抗矩：
Wy1=23.560cm^3
型材截面积：
Ａ＝10.560cm^2
型材计算校核处壁厚：
t=4.000mm
型材截面面积矩：
Ｓs=10.600cm^3
塑性发展系数：
ǐ＝1.05
3.幕墙立柱的强度计算：
校核依据：
Ｎ／Ａ+Ｍ／ǐ／Ｗ≦fa=215.0N/mm^2（拉弯构件）
Ｂ：
幕墙分割宽：
1.200m
GAK:
幕墙自重：
1200N/m^2
幕墙自重线荷载：
ＧＫ＝1200*WFG/1000
=1200*1.200/1000
=1.440KN/m
nk:
立柱受力：
nk=gk*Hsjcg
=1.44*3.900
=5.616KN
N:
立柱受力设计值：
Rg：
结构自重分项系数：
１.２
Ｎ＝１.２*ＮＫ
＝１.２*５.６１６
＝６.７３９ＫＮ
∝：
立柱计算强度（Ｎ／mm^2）（立柱为拉弯构件）
Ｎ：
立柱受力设计值：
6.739ＫＮ
Ａ：
立柱型材截面积：
10.560cm^2
Ｍ：
立柱弯矩：
1.469KN.m
Wx2:
立柱截面抗弯矩：
23.560cm^3
ǐ:
塑性发展系数：
1.05
∝=N*10/A+M*10^3/1.05/W*2
=6.739*10/10.560+1.469*10^3/1.05/23.560
=65.765N/mm^2
65.765N/mm^2≦fa=215.0N/mm^2
故得出：
立柱强度可以满足
４.幕墙立柱的刚度计算：
校核依据：
Ｕmax≦[U]=15mm且 Ｕmax≦L/300（JGJ133-20014.2.3）
Umax:
立柱最大挠度
Ｕmax=1000*[1.4355*RO-0.409*（qwk+0.5*qek）*L1]*L1^3/（24*2.1*Ix）
立柱最大挠度Ｕmax为：
1.865mm≦15mm
Du:
立柱挠度与立柱计算跨度比值：
Ｈsjcg:
立柱计算跨度：
3.900m
Du=U/Hsjcg/1000
=1.865/3.900/1000
=0.000≦1/300
挠度可以满足要求
５.立柱抗剪计算：
校核依据：
rmax≦[r]=125.0N/mm^2
（1）Qwk:
风载荷作用下剪力标准值（KN）
RO:
双跨梁长跨端支坐反力为：
1.372KN
Ra:
双跨梁中间支坐反力为：
3.793KN
Rb:
双跨梁短跨端支坐反力为：
0.788KN
Rc:
中间支承处梁受到的最大剪力:
2.063KN
QWK=2.063KN
（2）QW：
风载荷作用下剪力设计值（KN）
QW=1.4*QWK
=1.4*2.063
=2.888KN
（3）Qek:
地震作用下剪力标准值（KN）
RO:
双跨梁长跨端支坐反力为：
1.035KN
Ra:
双跨梁中间支坐反力为：
2.862KN
Rb:
双跨梁短跨端支坐反力为：
0.595KN
Rc:
中间支承处梁受到的最大剪力:
1.557KN
Qek=1.557KN
（4）QE:
地震作用下剪力设计值（KN）
QE=1.3×QEK
=1.3×1.557
=2.024kn
⑸Q：
立柱所受剪力：
采用QW+0.5QE组合
Q=QW+0.5×QE
=2.888+0.5×2.024
=3.899KN
⑹立柱剪应力：
γ.立柱剪应力：
Ss:
立柱型材截面面积矩：
10.600cm^
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