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
1.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
JG3035-1996
JGJ102-2003
JGJ133-2001
GB/T15225-94
GB/T15226-94
GB/T15227-94
GB/T15228-94
GB8484
GB/T18250-2000
GB/T18575-2001
GB50009-2001
GB50017-2003
JGJ99-98
GBJ16-2001
GB50045-2001
GB50057-2000
GB/T17742-1999
GB50011-2001
GB50223-1995
.计算引用的规范、标准及资料
1.幕墙设计规范
《建筑幕墙》
《玻璃幕墙工程技术规范》
《金属与石材幕墙工程技术规范》
《建筑幕墙物理性能分级》
《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》
《建筑幕墙风压变形性能测试方法》
《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》
《建筑幕墙保温性能测试方法》
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》
2.建筑设计规范:
《建筑结构荷载规范》
《钢结构设计规范》
《高层民用钢结构技术规程》
《建筑设计防火规范》
《高层民用建筑设计防火规范》
《建筑物防雷设计规范》
《中国地震烈度表》
《建筑抗震设计规范》
《建筑抗震设防分类标准》
《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
CECS101:
98
JC/T872-2000
GB/T3280
GB/T4237-92
GB/T5090
GB/T700-1988
GB/T699
GB/T3077
GB/T4239
GB/T4171-2000
GB/T912
GB/T3274
GB/T13912-1992
GB/14683-2003
GB16776-2003
JC/T883-2001
GB/T5574-1994
GB/T11835-98
JC/T885-2001
JC/T902-2002
建筑瓷板装饰工程技术规范》建筑装饰用微晶玻璃》
5.钢材规范:
不锈钢冷扎钢板》不锈钢热扎钢板》不锈钢热扎钢带》碳素结构钢》优质碳素结构钢》合金结构钢》不锈钢和耐热钢冷扎带钢》高耐候结构钢》碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》
6.胶类及密封材料规范:
硅酮建筑密封胶》建筑用硅酮结构密封胶》石材幕墙接缝用密封胶》工业用橡胶板》绝热用岩棉、矿棉及其制品》建筑用防霉密封胶》建筑表面用有机硅防水剂》
7.土建图纸:
、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,amax=O.OOO。
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=卩gz*口z*口s*wO……7.1.12[GB50009-2001]
上式中:
wk:
作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2);
忆一一瞬时风压的阵风系数,取2.250
Q——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
£――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
Wo——基本风压,取0.550
所以,风荷载标准值为:
wk=2.250X1.500X1.130X0.550=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=卩E*amax*(G+G1)5.3.4[JGJ1022003]
式中:
qEK――垂直幕墙平面的分布水平地震作用(kN/m2)
医一一地震动力放大系数,取5.000
amax――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=5.000X0.000X0.560=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=yGSGk+®wywSwk+®EyESEk•…5.4.1[JGJ102003]
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;
1G、和、佢:
各效应的分项系数;
馭、®E:
分别为风荷载,地震作用效应的组合系数。
上面的yG、yw、YE为分项系数,按5.4.2、543、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:
yG:
1.2;
风荷载:
yw:
1.4;
地震作用:
yE:
1.3;
进行位移及挠度计算时;
重力荷载:
yG:
1.0;
风荷载:
Yw:
1.0;
地震作用:
yE:
1.0;
上式中,风荷载的组合系数2w为1.0;
地震作用的组合系数2E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=O.O(mm)
L形宽B=O.O(mm)
L形厚t=O.O(mm)
(2)荷载:
分布荷载:
水平地震荷载标准值qE(kN/m)=O.OOO(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]
++++++++++++++++++++++++++++pu①++++++++++++++
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)
⑵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
<[f](MPa)
强度计算公式:
f=N/A*fa+My/(Wy*1.05)
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)
(滨郦哽®径專)(edl/\l)OGLcxl^Tv(edl/\locog.2H4鯉專>«沂
(IAPI)8g、2HN(E-IAM)卜寸90H(X)CXI-LIAI
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++++++++++++++++++++++++++++pu①++++++++++++++
(滨w^Bar皂08LA卜O9L6寸06H
卜O9L6寸06"弐径gEE)寸€\|00"=>迢
-M駕径吏
七、
********
连接件设计
********
基本参数:
1:
计算点标高:
40.000
1200.000
=1200.000
2:
立柱计算间距B(指立柱左右分格平均宽度)
3:
横梁计算分格尺寸(指横梁上下分格平均高度)
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=卩E*amax*(Gk/A)*a*b/4=O.OOQfN)
(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*n*d*d*fv1b/4……7.2.11[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*n*d*d*fv2b/4……7.2.-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*n*d*d*fv3b/4……7.2.-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
计算公式(轴力受压为正)(规范C.0.1):
受拉时:
As>V/(aYXvafs)+N/(0.8Xabxfs)+M/(1.3XaYXboKfsxZ]
As>N/(0.8XdbXfs)+M/(0.4^久丫④氷fsXZ]
受压时:
As>(V-0.3N)/(ayX/Xfs)+(M-0.4XNXZ)/(1.3XaYXaXfsXZ)
As>(M-0.4XNXZ)/(0.4XaYXbXfsXZ)
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++++++++++++++++++++++++++++
(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((df/囲2+T2)上式中:
d:
按焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向的应力(MPa);
代:
正面角焊缝的强度设计值增大系数,取1.22;
T:
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);
((df/卩f)2+tf2)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!
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>aAL入/+d1+d2计算参数:
实际伸缩调整系数入:
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
密圭寸胶变形系数&:
0.50
立柱材料的线膨胀系数a,取1.2*10-5
温度变化80.00(C)
立柱跨度(mm)L:
3600.00
伸缩缝计算值(mm)d=aALX/+d1+d2=11.875200
********耐候胶胶缝计算:
********
计算参数:
胶变位承受能力3(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
a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80.00(C)
附4.1[JGJ102-2003]
胶缝宽度计算值(mm):
ws=a^tb/S+dc+dE
=7.560(mm)