石材计算书Word格式.docx
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7.1荷载值计算：
20
7.2锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算：
7.3群锚受剪内力计算：
21
7.4锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力计算：
7.5混凝土锥体受拉破坏承载力计算：
22
7.6锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力计算：
24
7.7混凝土楔形体受剪破坏承载力计算：
7.8混凝土剪撬破坏承载能力计算：
26
7.9拉剪复合受力承载力计算：
8幕墙焊缝计算27
8.1受力分析：
27
8.2焊缝特性参数计算：
8.3焊缝校核计算：
28
9石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算28
9.1立柱连接伸缩缝计算：
9.2耐侯胶胶缝计算：
29
石材幕墙设计计算书
11基本参数
11.1幕墙所在地区：
湖南宁乡地区；
11.2地面粗糙度分类等级：
幕墙属于外围护构件，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类地形考虑。
11.3抗震烈度：
根据国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-20012008版），长沙地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，水平地震影响系数最大值为：
αmax=0.04。
12幕墙承受荷载计算
12.1风荷载标准值的计算方法：
幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范（GB50009-20012006年版）计算：
wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]
上式中：
wk：
作用在幕墙上的风荷载标准值（MPa）；
Z：
计算点标高：
23.65m；
βgz：
瞬时风压的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算（高度不足5m按5m计算）：
βgz=K（1+2μf）
其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数
A类场地：
βgz=0.92×
（1+2μf）其中：
μf=0.387×
（Z/10）-0.12
B类场地：
βgz=0.89×
μf=0.5（Z/10）-0.16
C类场地：
βgz=0.85×
μf=0.734（Z/10）-0.22
D类场地：
βgz=0.80×
μf=1.2248（Z/10）-0.3
对于C类地形，23.65m高度处瞬时风压的阵风系数：
（1+2×
（0.734（Z/10）-0.22））=1.8825
μz：
风压高度变化系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算：
μz=1.379×
（Z/10）0.24
当Z>
300m时，取Z=300m，当Z<
5m时，取Z=5m；
μz=（Z/10）0.32
350m时，取Z=350m，当Z<
10m时，取Z=10m；
μz=0.616×
（Z/10）0.44
400m时，取Z=400m，当Z<
15m时，取Z=15m；
μz=0.318×
（Z/10）0.60
450m时，取Z=450m，当Z<
30m时，取Z=30m；
对于C类地形，23.65m高度处风压高度变化系数：
（Z/10）0.44=0.8996
μs1：
局部风压体型系数；
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第7.3.3条：
验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：
一、外表面
1.正压区按表7.3.1采用；
2.负压区
—对墙面，取-1.0
—对墙角边，取-1.8
二、内表面
对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
本计算点为大面位置。
由于大部分幕墙都有开启，按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2（大面区域）、2.0（转角区域）。
另注：
上述的局部体型系数μs1
（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1（10）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即：
μs1（A）=μs1
（1）+[μs1（10）-μs1
（1）]logA
在上式中：
当A≥10m2时取A=10m2；
当A≤1m2时取A=1m2；
w0：
基本风压值（MPa），根据现行<
<
建筑结构荷载规范>
>
GB50009-2001附表D.4（全国基本风压分布图）中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，长沙地区取0.00035MPa；
12.2计算支撑结构时的风荷载标准值：
计算支撑结构时的构件从属面积：
A=1×
3.3=3.3m2
LogA=0.519
=0.896
μs1=0.896+0.2
=1.096
wk=βgzμzμs1w0
=1.8825×
0.8996×
1.096×
0.00035
=0.00065MPa因为wk<
0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.
12.3计算面板材料时的风荷载标准值：
计算面板材料时的构件从属面积：
A=0.9×
0.62=0.558m2
LogA=0
=1
μs1=1+0.2
=1.2
1.2×
=0.000711MPa因为wk<
12.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]
qEAk：
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）；
βE：
动力放大系数,取5.0；
αmax：
水平地震影响系数最大值，取0.04；
Gk：
幕墙构件的重力荷载标准值（N）；
A：
幕墙构件的面积（mm2）；
12.5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]
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；
进行挠度计算时；
1.0；
可不做组合考虑；
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；
13幕墙立柱计算
基本参数：
1：
2：
力学模型：
单跨简支梁；
3：
立柱跨度：
L=3300mm；
4：
立柱左分格宽：
1000mm；
立柱右分格宽：
5：
立柱计算间距：
B=1000mm；
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：
13.1立柱型材选材计算：
（1）风荷载作用的线荷载集度（按矩形分布）：
qwk：
风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）；
风荷载标准值（MPa）；
B：
幕墙立柱计算间距（mm）；
qwk=wkB
=0.001×
1000
=1N/mm
qw：
风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；
qw=1.4qwk
=1.4×
1
=1.4N/mm
（2）水平地震作用线荷载集度（按矩形分布）：
动力放大系数，取5.0；
幕墙构件的重力荷载标准值（N），（含面板和框架）；
=5.0×
0.04×
0.0011
=0.00022MPa
qEk：
水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；
qEk=qEAkB
=0.00022×
=0.22N/mm
qE：
水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；
qE=1.3qEk
=1.3×
0.22
=0.286N/mm
（3）幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合：
……5.4.1[JGJ102-2003]
q=qw+0.5qE
=1.4+0.5×
0.286
=1.543N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值：
qk=qwk
（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·
ME：
地震作用下立柱产生的弯矩设计值（N·
L：
立柱跨度（mm）；
采用Sw+0.5SE组合：
Mw=qwL2/8
ME=qEL2/8
Mx=Mw+0.5ME
=qL2/8
=1.543×
33002/8
=2100408.75N·
mm
13.2确定材料的截面参数：
（1）立柱抵抗矩预选值计算：
Wnx：
立柱净截面抵抗矩预选值（mm3）；
γ：
塑性发展系数：
对于钢材龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05；
对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007，取1.00；
fs：
型材抗弯强度设计值（MPa），对Q235取215MPa；
Wnx=Mx/γfs
=2100408.75/1.05/215
=9304.136mm3
（2）立柱惯性矩预选值计算：
qk：
风荷载线荷载集度标准值（N/mm）；
E：
型材的弹性模量（MPa），对Q235取206000MPa；
Ixmin：
材料需满足的绕X轴最小惯性矩（mm4）；
计算跨度（mm）；
df,lim：
按规范要求，立柱的挠度限值（mm）；
df,lim=5qkL4/384EIxmin
L/250=3300/250=13.2mm
按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：
当跨距≤4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm；
当跨距＞4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；
对本例取：
df,lim=13.2mm
Ixmin=5qkL4/384Edf,lim
=5×
1×
33004/384/206000/13.2
=567875.834mm4
13.3选用立柱型材的截面特性：
按上一项计算结果选用型材号：
槽8
型材的抗弯强度设计值：
fs=215MPa
型材的抗剪强度设计值：
τs=125MPa
型材弹性模量：
E=206000MPa
绕X轴惯性矩：
Ix=1010000mm4
绕Y轴惯性矩：
Iy=166000mm4
绕X轴净截面抵抗矩：
Wnx1=25300mm3
Wnx2=25300mm3
型材净截面面积：
An=1024.8mm2
型材线密度：
γg=0.080447N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：
t=5mm
型材受力面对中性轴的面积矩：
Sx=15100mm3
塑性发展系数：
γ=1.05
13.4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（MPa）；
立柱单元的面积（mm2）；
Nk=qGAkA
=qGAkBL
=0.0011×
1000×
3300
=3630N
N：
立柱轴向拉力设计值（N）；
N=1.2Nk
=1.2×
3630
=4356N
（2）抗弯强度校核：
按单跨简支梁（受拉）立柱抗弯强度公式，应满足：
N/An+Mx/γWnx≤fs……6.3.7[JGJ102-2003]
立柱轴力设计值（N）；
立柱弯矩设计值（N·
An：
立柱净截面面积（mm2）；
在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；
γx：
型材的抗弯强度设计值，取215MPa；
则：
N/An+Mx/γWnx=4356/1024.8+2100408.75/1.05/25300
=83.317MPa≤215MPa
立柱抗弯强度满足要求。
13.5立柱的挠度计算：
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：
实际选用的型材惯性矩为：
预选值为：
Ixmin=567875.834mm4
实际挠度计算值为：
df=5qkL4/384EIx
33004/384/206000/1010000
=7.422mm
而df,lim=13.2mm
所以，立柱挠度满足规范要求。
13.6立柱的抗剪计算：
校核依据：
τmax≤τs=125MPa（立柱的抗剪强度设计值）
（1）Vwk：
风荷载作用下剪力标准值（N）：
Vwk=wkBL/2
3300/2
=1650N
（2）Vw：
风荷载作用下剪力设计值（N）：
Vw=1.4Vwk
1650
=2310N
（3）VEk：
地震作用下剪力标准值（N）：
VEk=qEAkBL/2
=363N
（4）VE：
地震作用下剪力设计值（N）：
VE=1.3VEk
363
=471.9N
（5）V：
立柱所受剪力设计值组合：
采用Vw+0.5VE组合：
V=Vw+0.5VE
=2310+0.5×
471.9
=2545.95N
（6）立柱剪应力校核：
τmax：
立柱最大剪应力（MPa）；
V：
立柱所受剪力（N）；
Sx：
立柱型材受力面对中性轴的面积矩（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）；
τmax=VSx/Ixt
=2545.95×
15100/1010000/5
=7.613MPa
7.613MPa≤125MPa
立柱抗剪强度满足要求!
14幕墙横梁计算
横梁跨度：
横梁上分格高：
900mm；
横梁下分格高：
横梁计算间距：
H=900mm；
梯形荷载简支梁；
横梁材质：
因为B>
H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
14.1横梁型材选材计算：
（1）横梁在风荷载作用下的线荷载集度（按梯形分布）：
H：
幕墙横梁计算间距（mm）；
qwk=wkH
900
=0.9N/mm
0.9
=1.26N/mm
（2）垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度（按梯形分布）：
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（MPa）；
幕墙构件的重力荷载标准值（N），（主要指面板组件）；
幕墙平面面积（mm2）；
qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]
0.001
=0.0002MPa
横梁受水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；
qEk=qEAkH
=0.0002×
=0.18N/mm
横梁受水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；
0.18
=0.234N/mm
（3）幕墙横梁受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE组合设计值：
=1.26+0.5×
0.234
=1.377N/mm
（4）横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值（按梯形分布）：
My：
横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值（N·
风荷载作用下横梁产生的弯矩（N·
地震作用下横梁产生的弯矩（N·
横梁跨度（mm）；
Mw=qwB2（3-（H/B）2）/24
ME=qEB2（3-（H/B）2）/24
My=Mw+0.5ME
=qB2（3-（H/B）2）/24
=1.377×
10002×
（3-（900/1000）2）/24
=125651.25N·
（5）横梁在自重荷载作用下的弯矩值（按矩形分布）：
横梁自重线荷载标准值（N/mm）；
H1：
横梁自重荷载作用高度（mm），对挂式结构取横梁下分格高，对非挂式结构取横梁上分格高；
Gk=0.001×
H1
G：
横梁自重线荷载设计值（N/mm）；
G=1.2Gk
=1.08N/mm
横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值（N·
Mx=GB2/8
=1.08×
10002/8
=135000N·
14.2确定材料的截面参数：
（1）横梁抵抗矩预选：
绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值（mm3）；
Wny：
绕Y方向横梁净截面抵抗矩预选值（mm3）；
横梁在自重荷载作用下的弯矩（N·
风荷载及地震作用弯矩组合值（N·
γx，γy：
型材抗弯强度设计值（MPa），对Q235取215；
按下面公式计算：
Wnx=Mx/γxfs
=135000/1.05/215
=598.007mm3
Wny=My/γyfs
=125651.25/1.05/215
=556.595mm3
（2）横梁惯性矩预选：
df1,lim：
按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值（mm）；
df2,lim：
按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值（mm）；
按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180；
《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定：
按[5.1.1.2]，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制）：
按[5.1.9，b]，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500，并且不应大于3mm；
B/250=1000/250=4mm
B/500=1000/500=2mm
df1,lim=4mm
df2,lim=2mm
风荷载作用线荷载集度标准值（N/mm）；
Iymin：
绕Y轴最小惯性矩（mm4）；
df1,lim=qkB4（25/8-5（H/2B）2+2（H/2B）4）/240EIymin
……（受风荷载与地震作用的挠度计算）
Iymin=qkB4（25/8-5（H/2B）2+2（H/2B）4）/240Edf1,lim
=0.9×
10004（25/
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