石材结构计算书.docx

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石材结构计算书

第一部分、海德广场T型挂件四点支撑石材结构计算书

第一章、建筑工程概况及设计参数和依据

一、建筑概况

1、项目名称：

海德广场一T型挂件四点支撑石材结构计算书

2、建设地点：

东莞

二、设计采用规范及依据

●《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

●《金属、石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

●《建筑结构静力计算手册》（第二版）

●《钢结构设计规范》GB50017－2003

●《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）

●《建筑结构抗震规范》GB50011-2010

●《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127－2001

三、设计使用年限

按照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003，此幕墙设计使用年限为：

25年

第二章、计算说明

此部分位于塔楼立面，标高位于22.150-133.550m之间，为石材板块，后面支撑为钢结构支撑，石材板块大小为1.000×1.267m,石材厚度为30mm。

第三章、荷载计算

一、风载作用

最大计算高度133.550米，以133.550米计算风荷载标准值。

WK:

作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m2）

βgZ:

瞬时风压阵风系数,βgZ=1.556

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）表7.5.1

石材面板的大小为1.000×1.267=1.267m2，按照1.267m2计算。

μs1（A）=μs1

（1）+[μs1（10）-μs1

（1）]×logA-0.2

=-1.0-[1.0×0.8-1.0]×log1.267-0.2

=-1.179

μS1:

局部风压体型系数,此处取-1.179

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）表7.3.3

μZ:

风荷载高度变化系数:

1.927

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1

W0:

东莞地区基本风压,W0=0.650kN/m2

取50年一遇，C类地区计算

风荷载标准值

WK=βgzμZμS1W0

=1.556×1.927×1.179×0.650

 =2.298kN/m2

风荷载设计值

设计值W=1.4×2.298=3.217kN/m2.

二、石材面板自重荷载作用

1、单位面积石材幕墙自重荷载标准值计算

按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001规定采用

GAK:

石材幕墙构件自重标准值

GA:

石材幕墙构件自重设计值

30mm厚石材板单位面积重力标准值

0.030×28.0=0.840KN/m2

考虑各种框架、零部件自重影响，幕墙自重面荷载标准

GAK=1.100N/m2

2、单位面积石材幕墙自重荷载设计值计算

rG：

自重作用效应分项系数，取rG=1.2

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定

GG：

考虑龙骨和各种零部件后的幕墙面板自重面荷载设计值

GG=rG·GGK

=1.2×1.100

=1.320KN/m2

三、石材板块承受的水平地震荷载计算

1、幕墙石材面板承受的水平地震荷载标准值计算

αmax：

水平地震影响系数最大值，取αmax=0.04

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条规定

βE：

动力放大系数，取βE=5.0

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条规定

qEK：

作用在幕墙上的地震荷载标准值计算

qEK=αmax·βE·GGK=0.04×5.0×1.320=0.264KN/m2

2、幕墙石材面板承受的水平地震荷载设计值计算

rE：

地震荷载作用效应分项系数，取rE=1.3

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定

qE：

作用在幕墙上的地震荷载设计值

qE=rE·qEK=1.3×0.264=0.3432KN/m2

四、荷载组合

1、风荷载标准值计算

ψW:

风荷载作用效应分项系数,取ψW=1.0

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定

ψE:

地震荷载作用效应分项系数，取ψE=0.5

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定

qK=ψW×WK

=1.0×2.298

=2.298KN/m2

2、风荷载和水平地震作用组合设计值计算

q=ψW×W+ψE×qE

=1.0×3.217+0.5×0.3432

=3.389KN/m2

第四章、石材面板及连接件计算

一、计算说明

石材面板选用30mm厚的花岗岩，采用短槽形式的连接方式，石材幕墙的分格尺寸:

宽度1000mm,高度1267mm。

二、石材面板强度校核

校核石材时，计算强度时利用荷载设计值，脆性材料通常是张力破坏。

这可以从材料的拉伸试验观察出来：

其破坏情形通常是直接裂开。

所以我们可以拿最大的主应力

来和材料的抗张强度

做比较，若

则可以认定此点已破坏。

这个准则叫做最大主应力准则（maximumprinciplestresscriteria）。

石材强度计算模型

石材抗弯强度（单位：

Mpa）

石材抗剪强度（单位：

Mpa）

结论：

根据《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001计算得，石材抗弯强度为3.721Mpa，根据有限元软件ANSYS计算得，石材抗弯强度为为1.860Mpa，有限元计算小一些，这主要因为，根据规范计算时，附录B板弯矩系数并未考虑支撑点以外的有利作用，按照设计要求，此处花岗石板材的弯曲强度应经法定检测机构检测确定，其弯曲强度不应小于8.000Mpa，此处石材强度4.453Mpa>3.721Mpa，强度不满足规范要求！

第二部分、海德广场T型挂件六点支撑石材结构计算书

第一章、建筑工程概况及设计参数和依据

一、建筑概况

1、项目名称：

海德广场一T型挂件六点支撑石材结构计算书

2、建设地点：

东莞

二、设计采用规范及依据

●《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

●《金属、石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

●《建筑结构静力计算手册》（第二版）

●《钢结构设计规范》GB50017－2003

●《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）

●《建筑结构抗震规范》GB50011-2010

●《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127－2001

三、设计使用年限

按照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003，此幕墙设计使用年限为：

25年

第二章、计算说明

此部分位于塔楼立面，标高位于22.150-133.550m之间，为石材板块，后面支撑为钢结构支撑，石材板块大小为1.000×1.267m,石材厚度为30mm。

第三章、荷载计算

一、风载作用

最大计算高度133.550米，以133.550米计算风荷载标准值。

WK:

作用在幕墙上的风荷载标准值（kN/m2）

βgZ:

瞬时风压阵风系数,βgZ=1.556

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）表7.5.1

石材面板的大小为1.000×1.267=1.267m2，按照1.267m2计算。

μs1（A）=μs1

（1）+[μs1（10）-μs1

（1）]×logA-0.2

=-1.0-[1.0×0.8-1.0]×log1.267-0.2

=-1.179

μS1:

局部风压体型系数,此处取-1.179

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）表7.3.3

μZ:

风荷载高度变化系数:

1.927

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1

W0:

东莞地区基本风压,W0=0.650kN/m2

取50年一遇，C类地区计算

风荷载标准值

WK=βgzμZμS1W0

=1.556×1.927×1.179×0.650

 =2.298kN/m2

风荷载设计值

设计值W=1.4×2.298=3.217kN/m2.

二、石材面板自重荷载作用

1、单位面积石材幕墙自重荷载标准值计算

按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001规定采用

GAK:

石材幕墙构件自重标准值

GA:

石材幕墙构件自重设计值

30mm厚石材板单位面积重力标准值

0.030×28.0=0.840KN/m2

考虑各种框架、零部件自重影响，幕墙自重面荷载标准

GAK=1.100N/m2

2、单位面积石材幕墙自重荷载设计值计算

rG：

自重作用效应分项系数，取rG=1.2

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定

GG：

考虑龙骨和各种零部件后的幕墙面板自重面荷载设计值

GG=rG·GGK

=1.2×1.100

=1.320KN/m2

三、石材板块承受的水平地震荷载计算

1、幕墙石材面板承受的水平地震荷载标准值计算

αmax：

水平地震影响系数最大值，取αmax=0.04

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条规定

βE：

动力放大系数，取βE=5.0

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.3.4条规定

qEK：

作用在幕墙上的地震荷载标准值计算

qEK=αmax·βE·GGK=0.04×5.0×1.320=0.264KN/m2

2、幕墙石材面板承受的水平地震荷载设计值计算

rE：

地震荷载作用效应分项系数，取rE=1.3

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.2.1条规定

qE：

作用在幕墙上的地震荷载设计值

qE=rE·qEK=1.3×0.264=0.3432KN/m2

四、荷载组合

1、风荷载标准值计算

ψW:

风荷载作用效应分项系数,取ψW=1.0

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定

ψE:

地震荷载作用效应分项系数，取ψE=0.5

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003第5.4.3条规定

qK=ψW×WK

=1.0×2.298

=2.298KN/m2

2、风荷载和水平地震作用组合设计值计算

q=ψW×W+ψE×qE

=1.0×3.217+0.5×0.3432

=3.389KN/m2

第四章、石材面板及连接件计算

一、计算说明

石材面板选用30mm厚的花岗岩，采用短槽形式的连接方式，石材幕墙的分格尺寸:

宽度1000mm,高度1267mm。

二、石材面板强度校核

校核石材时，计算强度时利用荷载设计值，脆性材料通常是张力破坏。

这可以从材料的拉伸试验观察出来：

其破坏情形通常是直接裂开。

所以我们可以拿最大的主应力

来和材料的抗张强度

做比较，若

则可以认定此点已破坏。

这个准则叫做最大主应力准则（maximumprinciplestresscriteria）。

石材强度计算模型

石材抗弯强度（单位：

Mpa）

石材抗剪强度（单位：

Mpa）

结论：

根据《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001计算得，石材抗弯强度为3.721Mpa，根据有限元软件ANSYS计算得，石材抗弯强度为为1.860Mpa，有限元计算小一些，这主要因为，根据规范计算时，附录B板弯矩系数并未考虑支撑点以外的有利作用，按照设计要求，此处花岗石板材的弯曲强度应经法定检测机构检测确定，其弯曲强度不应小于8.000Mpa，此处石材强度3.523Mpa<3.721Mpa，强度满足规范要求！

三、石材挂件及铝合金托板强度计算

根据上一节计算可知：

NODE

FX

FY

FZ

MX

MY

MZ

69

0

0

-1067

107

0

0

-1067

233

0

836

-540

983

0

836

-540

2139

0

0

-540

2169

0

0

-540

四、石材挂件的连接螺栓强度校核

节点一

按照此方式安装，M6螺栓仅仅承受水平方向的剪力，而并不承受石材自重产生螺栓拉应力，所以此处仅需要校核不锈钢螺栓的剪应力即可。

石材挂件的连接螺栓强度计算:

Nv:

剪切面数:

1

D:

连接螺栓直径:

6.00mm

A:

连接螺栓公称截面面积:

20.100mm

Nvbh:

螺栓受剪承载能力计算:

Nvbh=245×Nv×A

=245×1×20.100

=4925NN:

螺栓承受的总剪力

Num1:

螺栓个数:

Num1=N/Nvbh

=1067/4925=0.217<1.000

石材挂件的连接螺栓强度满足要求！