07 干挂石材幕墙设计计算书.docx
《07 干挂石材幕墙设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《07 干挂石材幕墙设计计算书.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
07干挂石材幕墙设计计算书
承德平泉亮达国际酒店综合项目
一期酒店裙楼幕墙装饰工程
干挂石材幕墙－结构设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准：
深圳蓝波幕墙及光伏工程有限公司
目录
一、计算引用的规范、标准及资料1
1.幕墙设计规范：
1
2.建筑设计规范：
1
3.铝材规范：
1
4.金属板及石材规范：
2
5.玻璃规范：
2
6.钢材规范：
2
7.胶类及密封材料规范：
3
8.门窗及五金件规范：
3
9.《建筑结构静力计算手册》（第二版）4
10.土建图纸：
4
二、基本参数4
1.幕墙所在地区：
4
2.地区粗糙度分类等级：
4
3.抗震烈度：
4
三、幕墙承受荷载计算4
1.风荷载标准值计算：
4
2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
5
3.作用效应组合：
5
四、幕墙立柱计算6
1.立柱型材选材计算：
6
2.确定材料的截面参数：
8
3.选用立柱型材的截面特性：
8
4.立柱的抗弯强度计算：
8
5.立柱的挠度计算：
9
6.立柱的抗剪计算：
9
五、幕墙横梁计算10
1.横梁型材选材计算：
11
2.确定材料的截面参数：
12
3.选用横梁型材的截面特性：
13
4.幕墙横梁的抗弯强度计算：
14
5.横梁的挠度计算：
14
6.横梁的抗剪计算：
（三角荷载作用下）14
六、短槽式（托板）连接石板的选用与校核15
1.石板板块荷载计算：
16
2.石板的抗弯设计：
16
3.短槽托板在石板中产生的剪应力校核：
17
4.短槽托板剪应力校核：
17
七、连接件计算18
1.横梁与角码间连接：
18
2.角码与立柱连接：
19
3.立柱与主结构连接20
八、幕墙埋件计算（后补锚栓）22
1.荷载标准值计算：
22
2.拉拔实验拉拔力计算：
23
九、幕墙焊缝计算23
1.受力分析：
23
2.焊缝特性参数计算：
23
3.焊缝校核计算：
24
十、石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算24
1.立柱连接伸缩缝计算：
25
2.耐侯胶胶缝计算：
25
石材幕墙设计计算书
一、计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范：
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001
《玻璃幕墙点支承装置》JG138-2010
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
《小单元建筑幕墙》JG/T216-2008
2.建筑设计规范：
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）
《高处作业吊蓝》GB19155-2003
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-2010
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004
《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002
《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2010
《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154：
2003
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
《建筑工程预应力施工规程》CECS180：
2005
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2012
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
《民用建筑设计通则》GB50352-2005
《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2010
3.铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008
《建筑用隔热铝合金型材》JG175-2011
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000
《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-2008
《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2008
《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》GB5237.3-2008
《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB5237.4-2008
《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB5237.5-2008
《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-2004
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T3880.1～3-2006
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2009
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003
4.金属板及石材规范：
《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830.1、2-2005
《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000
《建筑幕墙用瓷板》JG/T217-2007
《建筑装饰用搪瓷钢板》JG/T234-2008
《微晶玻璃陶瓷复合砖》JC/T994-2006
《超薄天然石材复合板》JC/T1049-2007
《铝幕墙板、板基》YS/T429.1-2000
《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000
《建筑幕墙用铝塑复合板》GB/T17748-2008
《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000
《天然板石》GB/T18600-2009
《天然大理石荒料》JC/T202-2001
《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2005
《天然花岗石荒料》JC/T204-2001
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2009
《天然石材统一编号》GB/T17670-2008
《天然饰面石材术语》GB/T13890-2008
5.玻璃规范：
《镀膜玻璃第1部分：
阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002
《镀膜玻璃第2部分：
低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002
《平板玻璃》GB11614-2009
《建筑用安全玻璃第3部分：
夹层玻璃》GB15763.3-2009
《建筑用安全玻璃第2部分：
钢化玻璃》GB15763.2-2005
《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2009
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008
《热弯玻璃》JC/T915-2003
《压花玻璃》JC/T511-2002
《中空玻璃》GB/T11944-2002
6.钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005
《不锈钢棒》GB/T1220-2007
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-2009
《不锈钢冷轧钢板及钢带》GB/T3280-2007
《不锈钢热轧钢板及钢带》GB/T4237-2007
《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000
《擦窗机》GB19154-2003
《彩色涂层钢板和钢带》GB/T12754-2006
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008
《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007
《耐候结构钢》GB/T4171-2008
《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997
《合金结构钢》GB/T3077-1999
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002
《碳素结构钢》GB/T700-2006
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007
7.胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-2006
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-2001
《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1～20-2002
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005
《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005
《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003
《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007
《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001
《修补用天然橡胶胶粘剂》HG/T3318-2002
《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003
8.门窗及五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2010
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000
《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《铝合金压铸件》GB/T15114-2009
9.相关物理性能等级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》GB/T13448-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-2000
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T15227-2007
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000
《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002
10.《建筑结构静力计算手册》（第二版）11.土建图纸：
二、基本参数1.幕墙所在地区：
承德市地区；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》（GB50009-2012）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类地区考虑。
3.抗震烈度：
按照国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-2011）、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）规定，承德市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。
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（GB50009-2012）计算：
wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-2012]上式中：
wk：
作用在幕墙上的风荷载标准值（MPa）；Z：
计算点标高：
16.3m；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:
βgz=K（1+2μf）其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数A类场地:
βgz=0.92×（1+2μf）其中：
μf=0.387×（Z/10）-0.12B类场地:
βgz=0.89×（1+2μf）其中：
μf=0.5（Z/10）-0.16C类场地:
βgz=0.85×（1+2μf）其中：
μf=0.734（Z/10）-0.22D类场地:
βgz=0.80×（1+2μf）其中：
μf=1.2248（Z/10）-0.3对于C类地区，16.3m高度处瞬时风压的阵风系数：
βgz=0.85×（1+2×（0.734（Z/10）-0.22））=1.971μz：
风压高度变化系数；根据不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地:
μz=1.379×（Z/10）0.24当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地:
μz=（Z/10）0.32当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；C类场地:
μz=0.616×（Z/10）0.44当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；D类场地:
μz=0.318×（Z/10）0.60当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m；对于C类地区，16.3m高度处风压高度变化系数：
μz=0.616×（Z/10）0.44=0.764μs：
风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2；w0：
基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2012附表D.4（全国基本风压分布图）中数值采用，按重现期50年，承德市地区取0.00045MPa；wk=βgzμzμsw0=1.971×0.764×1.2×0.00045=0.000813MPa因为wk<0.001MPa,所以取wk=0.001MPa.2.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）；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、幕墙立柱计算基本参数：
1：
计算点标高：
16.3m；2：
力学模型：
单跨简支梁；3：
立柱跨度：
L=5100mm；4：
立柱左分格宽：
450mm；立柱右分格宽：
450mm；5：
立柱计算间距（指立柱左右分格平均宽度）：
B=450mm；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：
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）；wk：
风荷载标准值（MPa）；B：
幕墙立柱计算间距（mm）；qwk=wkB=0.001×450=0.45N/mmqw：
风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；qw=1.4qwk=1.4×0.45=0.63N/mm
（2）水平地震作用线荷载集度（按矩形分布）：
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），（含面板和框架）；A：
幕墙构件的面积（mm2）；qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]=5.0×0.04×0.0011=0.00022MPaqEk：
水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm）；B：
幕墙立柱计算间距（mm）；qEk=qEAkB=0.00022×450=0.099N/mmqE：
水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；qE=1.3qEk=1.3×0.099=0.129N/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=0.63+0.5×0.129=0.694N/mm用于挠度计算时，采用Sw+0.5SE标准值组合：
……5.4.1[JGJ102-2003]qk=qwk+0.5qEk=0.45+0.5×0.099=0.5N/mm（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·mm）；ME：
地震作用下立柱产生的弯矩设计值（N·mm）；L：
立柱跨度（mm）；采用Sw+0.5SE组合：
Mw=qwL2/8ME=qEL2/8Mx=Mw+0.5ME=qL2/8=0.694×51002/8=2256367.5N·mm2.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）；Mx：
弯矩组合设计值（N·mm）；γ：
塑性发展系数：
取1.05；fs：
型材抗弯强度设计值（MPa），对Q235取215MPa；Wnx=Mx/γfs=2256367.5/1.05/215=9994.983mm3
（2）立柱惯性矩预选值计算：
qk：
风荷载与地震作用线荷载集度标准值组合（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）；L：
计算跨度（mm）；df,lim：
按规范要求，立柱的挠度限值（mm）；df,lim=5qkL4/384EIxminL/250=5100/250=20.4mm取：
df,lim=20.4mmIxmin=5qkL4/384Edf,lim=5×0.5×51004/384/206000/20.4=1048074.37mm43.选用立柱型材的截面特性：
按上一项计算结果选用型材号：
8#槽钢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=1065000mm4绕Y轴惯性矩：
Iy=166000mm4绕X轴净截面抵抗矩：
Wnx1=25300mm3绕X轴净截面抵抗矩：
Wnx2=25300mm3型材净截面面积：
An=1020mm2型材线密度：
γg=0.08007N/mm型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：
t=10mm型材受力面对中性轴的静矩：
Sx=15100mm3塑性发展系数：
γ=1.054.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（N）；A：
立柱单元的面积（mm2）；B：
幕墙立柱计算间距（mm）；L：
立柱跨度（mm）；Nk=qGAkA=qGAkBL=0.0011×450×5100=2524.5NN：
立柱轴向拉力设计值（N）；N=1.2Nk=1.2×2524.5=3029.4N
（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]上式中：
N：
立柱轴力设计值（N）；Mx：
立柱弯矩设计值（N·mm）；An：
立柱净截面面积（mm2）；Wnx：
在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（mm3）；γ：
塑性发展系数，取1.05；fs：
型材的抗弯强度设计值，取215MPa；则：
N/An+Mx/γWnx=3029.4/1020+2256367.5/1.05/25300=87.908MPa≤215MPa立柱抗弯强度满足要求。
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：
Ix=1065000mm4预选值为：
Ixmin=1048074.37mm4所以，立柱挠度满足规范要求。
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=0.001×450×5100/2=1147.5N
（2）Vw：
风荷载作用下剪力设计值（N）：
Vw=1.4Vwk=1.4×1147.5=1606.5N（3）VEk：
地震作用下剪力标准值（N）：
VEk=qEAkBL/2=0.00022×450×5100/2=252.45N（4）VE：
地震作用下剪力设计值（N）：
VE=1.3VEk=1.3×252.45=328.185N（5）V：
立柱所受剪力设计值组合：
采用Vw+0.5VE组合：
V=Vw+0.5VE=1606.5+0.5×328.185=1770.592N（6）立柱剪应力校核：
τmax：
立柱最大剪应力（N）；V：
立柱所受剪力（N）；Sx：
立柱型材受力面对中性轴的静矩（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=1770.592×15100/1065000/10=2.51MPa2.51MPa≤125MPa立柱抗剪强度满足要求!
五、幕墙横梁计算基本参数：
1：
计算点标高：
16.3m；2：
横梁跨度：
B=450mm；3：
横梁上分格高：
1200mm；横梁下分格高：
1200mm；4：
横梁间距（指横梁上下分格平均高度）：
H=1200mm；5：
力学模型：
三角荷载简支梁；6：
板块配置：
石材；7：
横梁材质：
Q235；因为B≤H，所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
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（按三角形分布）：
qwk：
风荷载线分布最大荷载集度标准值（N/mm）；wk：
风荷载标准值（MPa）；B：
横梁跨度（mm）；qwk=wkB=0.001×450=0.45N/mmqw：
风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；qw=1.4qwk=1.4×0.45=0.63N/mm
（2）垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度（按三角形分布）：
qEAk：
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（MPa）；βE：
动力放大系数,取
升级会员 