石材计算书.docx
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石材计算书
基本参数:
泰安地区基本风压0.600kN/m2
抗震设防烈度7度设计基本地震加速度0.10g
Ⅰ.设计依据:
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《民用建筑设计通则》GB50352-2005
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《中国地震动参数区划图》GB18306-2000
《建筑制图标准》GB/T50104-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001
《高耐候结构钢》GB/T4171-2000
《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000
《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-2007
《铝合金建筑型材第1部分：
基材》GB/T5237.1-2004
《铝合金建筑型材第2部分：
阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2004
《铝合金建筑型材第3部分：
电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2004
《铝合金建筑型材第4部分：
粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2004
《铝合金建筑型材第5部分：
氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2004
《铝合金建筑型材第6部分：
隔热型材》GB/T5237.6-2004
《一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分一般要求》GB/T3880.1-2006
《一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分力学性能》GB/T3880.2-2006
《一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分尺寸偏差》GB/T3880.3-2006
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000
《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004
《混凝土用膨胀型、扩孔型锚栓》JG160-2004
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001
《干挂饰面石材及其金属挂件》JC830.1,830.2-2005
《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001
《建筑结构静力计算手册（第二版）》
《BKCADPM集成系统（BKCADPM2007版）》
Ⅱ.基本计算公式:
（1）.场地类别划分:
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：
--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。
本工程为：
泰安名嘉广场，按B类地区计算风荷载。
（2）.风荷载计算:
幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：
1当计算主要承重结构时
Wk=βzμsμzW0（GB500097.1.1-1）
2当计算围护结构时
Wk=βgzμs1μzW0（GB500097.1.1-2）
式中：
其中:
Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值（kN/m2）；
βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。
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。
经化简，得：
A类场地:
βgz=0.92×[1+35-0.072×（Z/10）-0.12]
B类场地:
βgz=0.89×[1+（Z/10）-0.16]
C类场地:
βgz=0.85×[1+350.108×（Z/10）-0.22]
D类场地:
βgz=0.80×[1+350.252×（Z/10）-0.30]
μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条取定。
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
B类场地:
μz=1.000×（Z/10）0.32
C类场地:
μz=0.616×（Z/10）0.44
D类场地:
μz=0.318×（Z/10）0.60
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。
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
本工程属于B类地区,故μz=（Z/10）0.2
W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，烟台地区取为0.550kN/m2
（3）.地震作用计算:
qEAk=βE×αmax×GAK
其中:
qEAk---水平地震作用标准值
βE---动力放大系数,按5.0取定
αmax---水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定:
αmax选择可按JGJ102-2003中的表5.3.4进行。
表5.3.4水平地震影响系数最大值αmax
抗震设防烈度
6度
7度
8度
αmax
0.04
0.08（0.12）
0.16（0.24）
注:
7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。
设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度：
αmax=0.04
设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：
αmax=0.08
设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度：
αmax=0.12
设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度：
αmax=0.16
设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度：
αmax=0.24
设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度：
αmax=0.32
泰安设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度为7度，故取αmax=0.08
GAK---幕墙构件的自重（N/m2）
（4）.作用效应组合:
一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：
a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
γ0S≤R
b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：
SE≤R/γRE
式中S---荷载效应按基本组合的设计值；
SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；
R---构件抗力设计值；
γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；
γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；
c.挠度应符合下式要求：
df≤df,lim
df---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；
df,lim---构件挠度限值；
d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。
幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：
1有地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK
2无地震作用效应组合时，应按下式进行：
S=γGSGK+ψwγwSWK
S---作用效应组合的设计值；
SGk---永久荷载效应标准值；
SWk---风荷载效应标准值；
SEk---地震作用效应标准值；
γG---永久荷载分项系数；
γW---风荷载分项系数；
γE---地震作用分项系数；
ψW---风荷载的组合值系数；
ψE---地震作用的组合值系数；
进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：
①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；
②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；
③当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。
可变作用的组合系数应按下列规定采用：
①一般情况下，风荷载的组合系数ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。
②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6（永久荷载的效应起控制作用时）。
幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。
Ⅲ.材料力学性能:
材料力学性能，主要参考JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》。
（1）.热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定采用，也可按表5.2.3a采用。
表5.2.3a热轧钢材的强度设计值fs（N/mm2）
钢材牌号
厚度或直径d（mm）
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
16＜d≤40
205
120
40＜d≤60
200
115
Q345
d≤16
310
180
400
16＜d≤35
295
170
35＜d≤50
265
155
注：
表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度.
（2）.冷成型薄壁型钢的钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50018-2002的规定，可按表5.2.3b采用。
表5.2.3b冷成型薄壁型钢的强度设计值
钢材牌号
抗拉、抗压、抗弯fts
抗剪fvs
端面承压（磨平顶紧）fcs
Q235
205
120
310
Q345
300
175
400
（3）.不锈钢型材和棒材的强度设计值可按表5.2.3c采用。
表5.2.3c不锈钢型材和棒材的强度设计值
牌号
σ0.2
抗拉强度fts1
抗剪强度fvs1
端面承压强度fcs1
06Cr19Ni10
S30408
205
178
104
246
06Cr19Ni10N
S30458
275
239
139
330
022Cr19Ni10
S30403
175
152
88
210
022Cr19Ni10N
S30453
245
213
124
294
06Cr17Ni12Mo2
S31608
205
178
104
246
06Cr17Ni12Mo2N
S31658
275
239
139
330
022Cr17Ni12Mo2
S31603
175
152
88
210
022Cr17Ni12Mo2N
S31653
245
213
124
294
一、风荷载计算
1、墙面区大样一，标高为23.5m处风荷载计算
W0:
基本风压
W0=0.55kN/m2
βgz:
12.0m高处阵风系数（按A类区计算）
βgz=0.89×[1+（Z/10）-0.16]=1.755
μz:
11.95m高处风压高度变化系数（按A类区计算）:
（GB50009-2001）（2006年版）
μz=（Z/10）0.32
=（12.0/10）0.32=1.059
μsl:
局部风压体型系数（墙面区）
板块（第1处）
700.00mm×1000.00mm=0.70m2
该处从属面积为：
0.70m2
该处局部风压体型系数μsl=1.200
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0（GB50009-2001）（2006年版）
=1.755×1.059×1.200×0.550
=1.226kN/m2
风荷载设计值:
W:
风荷载设计值（kN/m2）
γw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.226=1.717kN/m2
支承结构（第1处）
4500mm×700mm=3.15m2
该处从属面积为：
3.15m2
μsl（A）=μsl
（1）+[μsl（10）-μsl
（1）]×log（A）
=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.489}
=-0.902
μsl=-0.902+（-0.2）=-1.102
该处局部风压体型系数μsl=1.102
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0（GB50009-2001）（2006年版）
=1.755×1.059×1.102×0.550
=1.126kN/m2
风荷载设计值:
W:
风荷载设计值（kN/m2）
γw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.126=1.577kN/m2
2、墙角区大样三，标高为25.3m处风荷载计算
μsl:
局部风压体型系数（墙角区）
板块（第1处）
700.00mm×1000.00mm=0.70m2
该处从属面积为：
0.70m2
该处局部风压体型系数μsl=2.000
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0（GB50009-2001）（2006年版）
=1.755×1.059×2.000×0.550
=2.044kN/m2
风荷载设计值:
W:
风荷载设计值（kN/m2）
W=γw×Wk=1.4×2.044=2.861kN/m2
支承结构（第1处）
4500mm×606mm=2.727m2
该处从属面积为：
2.727m2
μsl（A）=μsl
（1）+[μsl（10）-μsl
（1）]×log（A）
=-{1.8+[0.8×1.8-1.8]×0.379}
=-1.664
μsl=-1.664+（-0.2）=-1.864
该处局部风压体型系数μsl=1.864
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0（GB50009-2001）（2006年版）
=1.755×1.059×1.864×0.550
=1.904kN/m2
风荷载设计值:
W:
风荷载设计值（kN/m2）
γw:
风荷载作用效应的分项系数：
1.4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用
W=γw×Wk=1.4×1.904=2.666kN/m2
二、板强度校核:
1、墙面区板强度校核
1）.用MU130级石材，其抗弯强度标准值为：
9.0N/mm2
石材抗弯强度设计值：
4.20N/mm2
石材抗剪强度设计值：
2.10N/mm2
校核依据：
σ≤[σ]=4.200N/mm2
Ao:
石板短边长：
0.600m
Bo:
石板长边长：
1.200m
a:
计算石板抗弯所用短边长度:
0.480m
b:
计算石板抗弯所用长边长度:
1m
t:
石材厚度:
26.0mm
GAK:
石板自重=810.00N/m2
m1:
四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比（a/b=0.700）
查表得:
0.1320
Wk:
风荷载标准值:
1.226kN/m2
垂直于平面的分布水平地震作用:
qEAk:
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（kN/m2）
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.080×810.000/1000
=0.324kN/m2
荷载组合设计值为：
Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk
=1.898kN/m2
应力设计值为：
σ=6×m1×Sz×b2×103/t2
=6×0.1320×1.898×12×103/25.02
=1.949N/mm2
1.949N/mm2≤4.200N/mm2强度可以满足要求
2）.石材剪应力校核
校核依据:
τmax≤[τ]
τ:
石板中产生的剪应力设计值（N/mm2）
n:
一个连接边上的挂钩数量:
2
t:
石板厚度:
26.0mm
d:
槽宽:
6.0mm
s:
槽底总长度:
50.0mm
β:
系数,取1.30
四边开槽
τ=Sz×（2Bo-Ao）×Ao×β×1000/[2n×（t-d）×s]
=0.618N/mm2
0.618N/mm2≤2.100N/mm2
石材抗剪强度可以满足
3）.挂钩剪应力校核
校核依据:
τmax≤[τ]
τ:
挂钩剪应力设计值（N/mm2）
Ap:
挂钩截面面积:
200.000mm2
n:
一个连接边上的挂钩数量:
2
四边开槽
τ=Sz×（2Bo-Ao）×Ao×β×1000/（4×n×Ap）
=1.468N/mm2
1.468N/mm2≤125.000N/mm2
挂钩抗剪强度可以满足
2、1）.石材强度校核
Ao:
石板短边长：
0.600m
Bo:
石板长边长：
1.200m
a:
计算石板抗弯所用短边长度:
0.475m
b:
计算石板抗弯所用长边长度:
1.000m
t:
石材厚度:
26.0mm
GAK:
石板自重=810.00N/m2
m1:
四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比（a/b=0.478）
查表得:
0.1303
Wk:
风荷载标准值:
2.044kN/m2
垂直于平面的分布水平地震作用:
qEAk:
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用（kN/m2）
qEAk=5×αmax×GAK
=5×0.080×810.000/1000
=0.324kN/m2
荷载组合设计值为：
Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk
=3.044kN/m2
应力设计值为：
σ=6×m1×Sz×b2×103/t2
=6×0.1303×3.044×1.0002×103/25.02
=3.807N/mm2
3.807N/mm2≤4.200N/mm2强度可以满足要求
2）.石材剪应力校核
校核依据:
τmax≤[τ]
τ:
石板中产生的剪应力设计值（N/mm2）
n:
一个连接边上的挂钩数量:
2
t:
石板厚度:
26.0mm
d:
槽宽:
6.0mm
s:
槽底总长度:
50.0mm
β:
系数,取1.25
对边开槽
τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×（t-d）×s]
=1.557N/mm2
1.557N/mm2≤2.100N/mm2
石材抗剪强度可以满足
3）.挂钩剪应力校核
校核依据:
τmax≤[τ]
τ:
挂钩剪应力设计值（N/mm2）
Ap:
挂钩截面面积:
200.000mm2
n:
一个连接边上的挂钩数量:
2
对边开槽
τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/（2×n×Ap）
=3.697N/mm2
3.697N/mm2≤125.000N/mm2
挂钩抗剪强度可以满足
三、幕墙立柱计算:
幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算：
1.墙面区立柱校核
1）.荷载计算:
（1）风荷载均布线荷载设计值（矩形分布）计算
qw:
风荷载均布线荷载设计值（kN/m）
W:
风荷载设计值:
1.577kN/m2
B:
幕墙分格宽:
0.600m
qw=W×B
=1.577×0.600
=0.946kN/m
（2）地震荷载计算
qEA:
地震作用设计值（KN/m2）:
GAk:
幕墙构件（包括面板和框）的平均自重:
850N/m2
垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:
qEAk:
垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值（kN/m2）
qEAk=5×αmax×GAk
=5×0.080×850.000/1000
=0.340kN/m2
γE:
幕墙地震作用分项系数:
1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.340
=0.442kN/m2
qE：
水平地震作用均布线作用设计值（矩形分布）
qE=qEA×B
=0.442×0.780
=0.345kN/m
（3）立柱弯矩:
Mw:
风荷载作用下立柱弯矩（kN.m）
qw:
风荷载均布线荷载设计值:
1.230（kN/m）
Hsjcg:
立柱计算跨度:
5.100m
Mw=qw×（L13+L23）/8/（L1+L2）
=（3.4503+0.5003）/8/（3.450+0.500）×1.230
=1.603kN·m
ME:
地震作用下立柱弯矩（kN·m）:
ME=qE×（L13+L23）/8/（L1+L2）
=（3.4503+0.5003）/8/（3.450+0.500）×0.345
=0.449kN·m
M:
幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩（kN·m）
采用SW+0.5SE组合
M=Mw+0.5×ME
=1.603+0.5×0.449
=1.827kN·m
2）.选用立柱型材的截面特性:
立柱型材号:
XC1\8号槽钢
选用的立柱材料牌号:
Q235d<=16
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