聚源汽车电商城石材幕墙工程结构计算书.docx

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聚源汽车电商城石材幕墙工程结构计算书

聚源汽车电商城石材幕墙工程

结构计算书

深圳市万德装饰设计工程有限公司

2018年10月

第一部分、计算引用的规范、标准及资料

第一章、相关规范

一、主要设计规范

《建筑幕墙》GB/T21086-2007

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

第二章、主要材料设计指标

1、Q235钢

重力体积密度ρ=78.5×103N/m3

抗拉、抗压、抗弯强度设计值f=215N/mm2

抗剪强度设计值fv=125N/mm2

局部承压强度设计值fab=325N/mm2

弹性模量E=2.06×105N/mm2

线膨胀系数α=1.2×10-5

泊松比ν=0.30

2、钢化玻璃（厚度5～12mm）

重力体积密度：

rg=25.6KN/m3

大面强度设计值：

fg1=84.0N/mm2

侧面强度设计值：

fg2=58.8N/mm2

弹性模量E=0.72×105N/mm2

线膨胀系数α=0.80×10-5～1.00×10-5

泊松比ν=0.20

3、钢化玻璃（厚度15～19mm）

重力体积密度：

rg=25.6KN/m3

大面强度设计值：

fg1=72.0N/mm2

侧面强度设计值：

fg2=50.4N/mm2

弹性模量E=0.72×105N/mm2

线膨胀系数α=0.80×10-5～1.00×10-5

泊松比ν=0.20

4、结构硅酮密封胶

短期强度允许值:

f1=0.20N/mm2

长期强度允许值：

f2=0.01N/mm2

5、6063-T5铝型材（壁厚≤10mm）

抗拉抗压强度设计值fa=85.5N/mm2

抗剪强度设计值fav=49.6N/mm2

局部承压强度设计值fab=120.0N/mm2

弹性模量E=0.7×105N/mm2

线膨胀系数α=2.35×10-5

泊松比

6、奥氏体不锈钢螺栓（A4-70）

抗拉强度设计值fa=320N/mm2

抗剪强度设计值fv=245N/mm2

泊松比ν=0.33

7、角焊缝

抗拉、压、剪强度设计值fcw=160N/mm2

、

第二部分、幕墙结构计算

第一章、荷载计算

一、基本参数

计算标高：

24.6m

抗震设防烈度：

6度（0.05g）

地面粗糙度类别：

B类

基本风压：

0.3KN/m2

二、荷载计算

1、幕墙自重荷载标准值计算

GAK：

石材面板自重面荷载标准值

石材面板采用30mm花岗石材

GAK=30×10-3×28=0.84KN/m2

GK：

石材面板加上龙骨及零部件后幕墙的自重面荷载标准值

取GK=1.0KN/m2

2、幕墙面板自重荷载设计值计算

G：

幕墙面板自重荷载设计值：

G=rG·Gk=1.2×1.0=1.2KN/m2

3、风荷载标准值计算

βgz：

阵风系数，1.612

μZ：

风压高度变化系数，1.304

W0：

基本风压W0=0.3KN/m2

μS：

局部风压体型系数

μS=1.6

WK：

风荷载标准值（KN/m2）

WK=βgzμSμZW0=1.612×1.6×1.304×0.3=1.009KN/m

4、幕墙风荷载设计值计算

W1：

风荷载设计值（KN/m2）

rW：

风荷载作用效应的分项系数，取1.4

W=rW×WK=1.4×1.009=1.413KN/m2

5、幕墙承受的水平地震荷载标准值计算

qEK：

垂直于玻璃幕墙平面的水平地震作用标准值

βE：

动力放大系数，可取5.0

αmax：

水平地震影响系数最大值，取0.04

qEK=αmax·βE·GG=0.04×5.0×1.0=0.2KN/m2

6、幕墙承受的水平地震荷载设计值计算

rE：

地震作用分项系数，取rE=1.3

qE：

作用在幕墙上的水平地震荷载设计值

qE=rE·qEK=1.3×0.2=0.26KN/m2

三、幕墙荷载组合

ψW：

风荷载的组合值系数，取ψW=1.0

ψE：

地震作用的组合值系数，取ψE=0.5

风荷载和水平地震作用组合标准值

qk=ψWγWWK+ψEγEqEK=1.0×1.009+0.5×0.2=1.109KN/m2

风荷载和水平地震作用组合设计值

q=ψWγWWK+ψEγEqEK=1.0×1.4×1.009+0.5×1.3×0.2=1.543KN/m2

第二章、石材面板计算

一、计算说明

石材面板选用25mm厚的。

石材幕墙的分格尺寸为：

石材分格宽度a=950mm，石材分格高度b=600mm。

二、石材面板强度校核

花岗石板的强度设计值

fg1=fgm/2.15=8/2.15=3.721N/mm2

fg2=fgm/4.30=8/4.30=1.86N/mm2

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。

石材面板产生的弯曲强度

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

a0/b0=240/750=0.32

根据《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001附录表B.0.2得m=0.1303

=6×0.1303×1.543×10-3×7502/302=0.754N/mm2

由计算可知石材面板最大应力为0.754N/mm2＜fg1=3.721N/mm2

石材面板抗弯强度符合规范要求。

第三章、石材幕墙立柱计算

一、计算说明

幕墙立柱材料选用80×60×4钢矩管，根据建筑结构特点，立柱采用双支点铰接与结构相连，并处于受拉状态，须对立柱进行强度和挠度校核。

竖直荷载GK=1.0KN/m2，横向计算分格宽度B=1.2m，立柱高度H=3.0m。

二、力学模型

立柱与主体相接，各个连接尺寸及受力形式如下所示：

立柱受水平荷载作用示意图

三、荷载计算

1、立柱受到的水平风荷载标准值：

wK=1.009KN/m2

立柱受到的水平荷载组合设计值：

q=1.543KN/m2

2、立柱受到的水平风线荷载标准值：

w线K=wK·B=1.009×1.2=1.211KN/m

立柱受到的水平线荷载组合设计值：

q线=q·B=1.543×1.2=1.852KN/m

3、立柱受到的立柱所受的轴力设计值

N=G×B×H=1.2×1.2×3.0=4.32KN

四、型材截面参数

钢立柱强度设计值：

215N/mm2

钢材弹性模量：

E=2.06×105N/mm2

塑性发展系数：

γ=1.05

五、立柱强度校核

计算所得立柱弯矩如下：

立柱最大弯矩M=2.08KN.m,最大剪力V=2.78KN

立柱的最大应力为σ=4320/1056+2080000/1.05/23564=88.16MPa<215MPa,

满足使用要求。

六、立柱刚度校核

校核依据：

立柱承受的最大挠度应不大于H/300。

立柱在水平风荷载下产生的挠度

立柱的最大挠度为6.6mm<3000/300=10mm,满足使用要求,且小于30mm。

立柱挠度满足要求。

第四章、石材幕墙横梁计算

一、计算说明

横梁材料：

50x4角钢型材

受力模型：

简支梁

石材分格：

H=0.6mB=1.2m。

二、力学模型

横梁与立柱相连，采用两端约束的受力模型，螺栓点间距L=1.2m。

水平方向承受集中荷载，竖直方向承受集中荷载，计算简图如下图：

横梁所受荷载示意图

三、荷载计算

1、横梁所受标准值为：

水平荷载标准值：

F=WK×B×H/2=1.009×0.6×0.95/2=0.288KN,

竖向荷载标准值：

P=GAK×B×H/2=1.0×0.6×0.95/2=0.285KN,

2、横梁所受设计值为：

水平荷载设计值：

F=q×B×H/2=1.543×0.6×0.95/2=0.44KN,

竖向荷载设计值：

P=1.2×GAK×B×H/2=1.2×1.0×0.6×0.95/2=0.342KN,

6、横梁受水平方向的最大弯矩和剪力：

（MX=0.17KN·mVy=0.75KN）

8、横梁承受竖直方向最大弯矩和剪力：

（MY=0.13KN·mVx=0.58KN）

四、横梁截面特性

强度设计值:

215N/mm2

弹性模量:

E=2.06×105N/mm2

塑性发展系数:

γ=1.05

五、横梁抗弯强度校核

自重荷载及水平方向荷载组合下：

校核依据：

σ=MX/（γWX）+MY/（γWY）≤fst=215N/mm2

式中：

:

横梁计算强度

γ:

塑性发展系数:

1.05

σ=MX/（γWX）+MY/（γWY）

=0.17×106/（1.05×2570）+0.13×106/（1.05×2570）

=111.17N/mm2＜fs=215N/mm2

横梁强度满足设计要求。

六、横梁挠度校核

1、由自重引起的挠度

μx=1.22mm＜L/500=1200/500=2.4mm

2、由水平风荷载引起的挠度

u=1.23mm＜L/300=1200/300=4.0mm

横梁挠度满足要求。

第五章、石材立柱与主体的连接计算

一、计算模型

计算分格宽度B=1.2m，立柱为钢型材，型材局部承压强度为325N/mm2，局部壁厚

=4.0mm，钢转接件厚度为6.0mm，材料为钢材，局部承压强度为325N/mm2，立柱的固定方式为两侧均有钢转接件，用2个M12不锈钢螺栓连接。

立柱承受的水平荷载和自重荷载均按矩形分布。

二、荷载计算

柱承受的水平荷载和自重荷载均按矩形分布，计算模型如下：

支座反力如下所示：

G竖向=4.32KN，N水平=2×2.78=5.56KN，

合力V=（4.322+5.562）0.5=7.04KN

三、M12螺栓验算

A0：

M12螺栓有效面积,取A0=84.27mm2

NVb：

M12螺栓的抗剪能力

nV：

M12螺栓剪切面数

NVb=nV·A0·fV=2×2×84.27×245=82585N＞V=7040N

M12不锈钢螺栓满足设计要求。

四、立柱局部承压能力

d：

M12螺栓孔径，取d=12mm

t：

钢型材立柱的局部壁厚，取t=4.0mm

NCb：

立柱局部承压能力

Nv：

单根螺栓穿过型材层数

NCb=NV·d·t1·fab

=2×2×12×4.0×325=62400N＞V=70400N

立柱局部承压能力满足设计要求。

五、钢转接件局部抗压承载力验算

t：

钢转接件的壁厚，取t=6.0mm

NCb==2×2×12×6.0×325=93600N＞V=7040N

钢角码局部承压能力满足设计要求。

六、焊缝承载力验算

焊脚尺寸取6mm厚，焊缝的有效厚度

=0.7×6=4.2mm

焊缝截面参数如下所示：

故支座焊缝处的反力：

水平荷载:

N=5.56KN

竖向荷载:

V=4.32KN

竖向荷载产生的弯矩：

M=5.56×0.15=0.834KN.m

焊缝的抗弯强度：

=5560/1545+834000/49208=20.55MPa<160MPa

焊缝的抗剪强度：

=4320/1545=2.8MPa<160MPa

折减应力：

=（（20.55/1.22）2+2.82）0.5=17.08MPa<160MPa

故焊缝满足使用要求。

七、后补埋件计算

MJ05后补埋件采用M12螺栓，共4个螺栓，埋板尺寸250×200×8mm，锚栓间距150mm。

根据幕墙结构计算书可得最不利支座的反力如下：

水平荷载:

N=5.56KN

竖向荷载:

V=4.32KN

竖向荷载产生的弯矩：

M=5.56×0.15=0.834KN.m

a、锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算：

按5.2.2[JGJ145‐2004]规定，在轴心拉力和弯矩共同作用下，进行弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算：

（1）：

当N/n‐My1/Σyi2≥0时：

Nsdh=N/n+My1/Σyi2

（2）：

当N/n‐My1/Σyi2<0时：

Nsdh=（NL+M）y1‘/Σyi’2

在上面公式中：

M：

弯矩设计值；

Nsdh：

群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值；

y1，yi：

锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；

y1‘，yi’：

锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；

L：

轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；

N/n‐My1/Σyi2

=5560/4‐834000×75/22500

=-1390<0

锚栓拉力Nsdh=（NL+M）y1‘/Σyi’2

=（5560×75+834000）×150/45000

=4170N

锚栓剪力Nvdh=V/n=4.32/4=1.08KN

综上，单个M12锚栓受到的最大拉力Nsdh=4.17KN