室内干挂石材幕墙设计计算说明书样本.docx

室内干挂石材幕墙设计计算说明书样本.docx

《室内干挂石材幕墙设计计算说明书样本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《室内干挂石材幕墙设计计算说明书样本.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

室内干挂石材幕墙设计计算说明书样本

室内干挂石材幕墙设计计算说明书

3-7号楼大堂干挂石材幕墙设计计算书

基本参数:

抗震设防烈度7度

，立柱中间设置一个支点，。

立柱采用5号槽钢，横梁采用L50x5角钢。

Ⅰ.设计依据:

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑结构荷载规范》GB50009-2045

《建筑抗震设计规范》GB50011-2011

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004

《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

《建筑幕墙》JG3035-1996

《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001

《铝合金建筑型材基材》GB/T

《铝合金建筑型材阳极氧化、着色型材》GB

《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB

《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB

《紧固件机械性能自攻螺钉》GB

《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB

《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB

《浮法玻璃》GB11614-1999

《建筑用安全玻璃第2部分：

钢化玻璃》GB

《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-1999

《建筑结构静力计算手册（第二版）》

《BKCADPM集成系统（BKCADPM2006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：

内江百科园一期工程，按C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》GB50009-2012规定采用

风荷载计算公式:

Wk=βgz×μs×μz×W0（）

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》。

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=×[1+×（Z/10）]

B类场地:

βgz=×[1+（Z/10）]

C类场地:

βgz=×[1+×（Z/10）]

D类场地:

βgz=×[1+×（Z/10）]

μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》。

根据不同场地类型,按以下公式计算:

A类场地:

μz=×（Z/10）

B类场地:

μz=×（Z/10）

C类场地:

μz=×（Z/10）

D类场地:

μz=×（Z/10）

本工程属于C类地区,故μz=×（Z/10）

μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》：

W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》，，

（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:

。

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。

，抗震设防烈度6度：

αmax=

，抗震设防烈度7度：

αmax=

，抗震设防烈度7度：

αmax=

，抗震设防烈度8度：

αmax=

，抗震设防烈度8度：

αmax=

，抗震设防烈度9度：

αmax=

，抗震设防烈度为6度，故取αmax=

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：

，承载力应符合下式要求：

γ0S≤R

，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，；

γRE----结构构件承载力抗震调整系数，；

：

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；

，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、、；

②当永久荷载的效应起控制作用时，；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利时，。

可变作用的组合系数应按下列规定采用：

①一般情况下，，。

②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，（永久荷载的效应不起控制作用时）（永久荷载的效应起控制作用时）。

幕墙构件的挠度验算时，，且可不考虑作用效应的组合。

一、风荷载计算

（1）.风荷载标准值计算:

W0:

基本风压

W0=kN/m2

βgz:

（按A类区计算）：

βgz=

μz:

（按C类区计算）:

μz=

μs:

风荷载体型系数

μs=

Wk=βgz×μz×μs×W0（GB50009-2001）

=×××

=kN/m2

（2）.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：

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定采用

W=γw×Wk=×=

二、板强度校核:

用级石材，其抗弯强度标准值为：

石材抗弯强度设计值：

石材抗剪强度设计值：

校核依据：

σ≤[σ]=

a:

短边长度:

b:

长边长度:

t:

石材厚度:

GAK:

石板自重=

m1:

四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比（a/b=）

查表得:

Wk:

风荷载标准值:

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××

=

荷载组合设计值为：

Sz=qEAk×+××Wk

=

一块板用四个背栓连接，按四角支承板计算，应力设计值为:

σ=6×m1×Sz×b2×103/t2

=6××××103/

=

≤

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.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:

B:

幕墙立柱间距:

qw=W×B

=×

=kN/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:

800N/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××

=kN/m2

γE:

幕墙地震作用分项系数:

qEA=×qEAk

=×

=kN/m2

qE：

水平地震作用均布线作用设计值（矩形分布）

qE=qEA×B

=×

=kN/m

（3）立柱弯矩:

Mw:

风荷载作用下立柱弯矩（）

qw:

风荷载均布线荷载设计值:

（kN/m）

Hsjcg:

立柱计算跨度:

Mw=qw×（L13+L23）/8/（L1+L2）

=（+）/8/（+）×

=kN·m

ME:

地震作用下立柱弯矩（kN·m）:

ME=qE×（L13+L23）/8/（L1+L2）

=（+）/8/（+）×

=·m

M:

幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩（kN·m）

采用++

M=+×ME

=×+×

=·m

2.选用立柱型材的截面特性:

立柱型材号:

5号槽钢

选用的立柱材料牌号:

Q235

型材强度设计值:

抗拉、抗压215N/mm2抗剪125N/mm2

型材弹性模量:

E=×105N/mm2

X轴惯性矩:

Ix=

Y轴惯性矩:

Iy=

立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩:

Wn=

立柱型材净截面积:

An=

立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:

LT_x=

立柱型材计算剪应力处以上（或下）截面对中和轴的面积矩:

Ss=

塑性发展系数:

γ=

3.幕墙立柱的强度计算:

校核依据:

N/An+M/（γ×Wn）≤ｆa=215N/mm2（拉弯构件）

B:

幕墙分格宽:

GAk:

幕墙自重:

800N/m2

幕墙自重线荷载:

Gk=800×B/1000

=800×

=

Nk:

立柱受力:

Nk=Gk×L

=×

=

N:

立柱受力设计值:

rG:

结构自重分项系数:

N=×Nk

=×

=

σ:

立柱计算强度（N/mm2）（立柱为拉弯构件）

N:

立柱受力设计值:

An:

立柱型材净截面面积:

M:

立柱弯矩:

·m

Wn:

立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩:

γ:

塑性发展系数:

σ=N×10/An+M×103/（×Wn）

=×10/+×103/（×）

=

<ｆa=215N/mm2

立柱强度可以满足

4.幕墙立柱的刚度计算:

校核依据:

df≤L/180

df:

立柱最大挠度

Du:

立柱最大挠度与其所在支承跨度（支点间的距离）比值:

Lt1:

立柱最大挠度所在位置支承跨度（支点间的距离）

计算得挠度

<=1/451<1/300

挠度可以满足要求！

5.立柱抗剪计算:

校核依据:

τmax≤[τ]=125N/mm2

（1）Qwk:

风荷载作用下剪力标准值（kN）

R0:

双跨梁长跨端支座反力为:

R0=[L12/2-（L13+L23）/8/（L1+L2）]×qwk/L1

=

Ra:

双跨梁中间支座反力为:

Ra=qwk×（（L13+L23）/（8×L1×L2）+（L1+L2）/2）

=

Rc:

中间支承处梁受到的最大剪力（KN）

Rc=|qwk×L1-R0|

=KN

（2）Qw:

风荷载作用下剪力设计值（kN）

Qw=×Qwk

=×

=

（3）QEk:

地震作用下剪力标准值（kN）

R0_e:

双跨梁长跨端支座反力为:

R0_e=[L12/2-（L13+L23）/8/（L1+L2）]×qek/L1

=

Ra_e:

双跨梁中间支座反力为:

Ra_e=qek×（（L13+L23）/（8×L1×L2）+（L1+L2）/2）

=

Rc:

中间支承处梁受到的最大剪力（KN）

Rc=|qek×L1-R0_e|

=KN

（4）QE:

地震作用下剪力设计值（kN）

QE=×QEk

=×

=

（5）Q:

立柱所受剪力:

+

Q=+×Qw

=+×

=

（6）立柱剪应力:

τ:

立柱剪应力:

Ss:

立柱型材计算剪应力处以上（或下）截面对中和轴的面积矩:

立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:

LT_x=

Ix:

立柱型材截面惯性矩:

τ=Q×Ss×100/（Ix×LT_x）

=××100/（×）

=

τ=<125N/mm2

立柱抗剪强度可以满足

四、立柱与主结构连接

Lct2:

连接处钢角码壁厚:

Jy:

连接处钢角码承压强度:

215N/mm2

D2:

连接螺栓公称直径:

D0:

连接螺栓有效直径:

选择的立柱与主体结构连接螺栓为:

不锈钢螺栓C1组50级

L_L:

连接螺栓抗拉强度:

230N/mm2

L_J:

连接螺栓抗剪强度:

175N/mm2

采用SG++×SW组合

N1wk:

连接处风荷载总值（N）:

N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000

=×××1000

=1048N

连接处风荷载设计值（N）:

N1w=×N1wk

=×1048

=1467N

N1Ek:

连接处地震作用（N）:

N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000

=×××1000

=2150N

N1E:

连接处地震作用设计值（N）:

N1E=×N1Ek

=×2150

=2796N

N1:

连接处水平总力（N）:

N1=+

=2796+×1467

=3676N

N2:

连接处自重总值设计值（N）:

N2k=800×B×Hsjcg

=800××

=3584N

N2:

连接处自重总值设计值（N）:

N2=×N2k

=×3584

=4301N

N:

连接处总合力（N）:

N=（N12+N22）

=（36762+43012）

=5658N

Nvb:

螺栓的受剪承载能力:

Nv:

螺栓受剪面数目:

2

Nvb=2×π×D02×L_J/4

=2×××175/4

=28027N

立柱型材种类:

Q235

Ncbl:

用一颗螺栓时，立柱型材壁抗承压能力（N）:

D2:

连接螺栓直径:

12mm

Nv:

连接处立柱承压面数目:

2

t:

立柱壁厚:

XC_y:

立柱局部承压强度:

320N/mm2

Ncbl=D2×t×2×XC_y

=12××320

=17280N

Num1:

立柱与建筑物主结构连接的螺栓个数:

计算时应取螺栓受剪承载力和立柱型材承压承载力设计值中的较小者计算螺栓个数。

螺栓的受剪承载能力Nvb=28027N大于立柱型材承压承载力Ncbl=17280N

Num1=N/Ncbl

=5658/17280

=

取1个

根据选择的螺栓数目，计算螺栓的受剪承载能力Nvb=28027N

根据选择的螺栓数目，计算立柱型材承压承载能力Ncbl=17280N

Nvb=28027N>5658N

Ncbl=17280N>5658N

强度可以满足

角码抗承压能力计算:

角码材料牌号:

Q235钢（C级螺栓）

Lct2:

角码壁厚:

3mm

Jy:

角码承压强度:

320N/mm2

Ncbg:

钢角码型材壁抗承压能力（N）:

Ncbg=D2×Jy×Lct2×Num1

=×320××2

=23040N

23040N>5658N

强度可以满足

五、幕墙预埋件总截面面积计算

本工程预埋件受拉力和剪力

V:

剪力设计值:

V=N2

=4301N

N:

法向力设计值:

N=N1

=3676N

M:

弯矩设计值（N·mm）:

e2:

螺孔中心与锚板边缘距离:

100mm

M=V×e2

=4301×100

=·mm

Num1:

锚筋根数:

4根

锚筋层数:

2层

αr:

锚筋层数影响系数:

关于混凝土：

强度等级C30

混凝土轴心抗压强度设计值:

fc=

按现行国家标准≤混凝土结构设计规范≥GB50010-2002。

选用HRB300锚筋

锚筋强度设计值:

fy=

d:

钢筋直径:

αv:

钢筋受剪承载力系数:

αv=（×d）×（fc/fy）依据GB50010

=（×）×（）

=

，所以取αv=

t:

锚板厚度:

αb:

锚板弯曲变形折减系数:

αb=+×（t/d）

=+×（）

=

Z:

外层钢筋中心线距离:

As:

锚筋实际总截面积:

As=Num1×π×d2/4

=××d2/4

=314mm2

锚筋的总截面积计算值:

依据GB50010

As1=V/（αr×αv×fy）+N/（×αb×fy）+M/（×αr×αb×fy×Z）

=65mm2

As2=N/（×αb×fy）+M/（×αr×αb×fy×Z）

=32mm2

65mm2<314mm2

32mm2<314mm2

4根φ10锚筋可以满足要求!

锚板面积A=mm2

=286000N

N=3676N<

锚板尺寸可以满足要求!

六、幕墙预埋件焊缝计算

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003、

hf:

角焊缝焊脚尺寸4mm

L:

角焊缝实际长度50mm

he:

角焊缝的计算厚度==

Lw:

角焊缝的计算长度=L-2hf=42mm

fhf:

角焊缝的强度设计值:

160N/mm2

βf:

角焊缝的强度设计值增大系数，取值为:

σm:

弯矩引起的应力

σm=6×M/（2×he×lw2×βf）

=

σn:

法向力引起的应力

σn=N/（2×he×Lw×βf）

=

τ:

剪应力

τ=V/（2×Hf×Lw）

=

σ:

总应力

σ=（（σm+σn）2+τ2）

=

σ=≤fhf=160N/mm2

焊缝强度可以满足!

七、幕墙横梁计算

1.选用横梁型材的截面特性:

选用型材号:

L50x5

选用的横梁材料牌号:

Q235

横梁型材抗剪强度设计值:

125N/mm2

横梁型材抗弯强度设计值:

215N/mm2

横梁型材弹性模量:

E=×105N/mm2

Mx横梁绕截面X轴（平行于幕墙平面方向）的弯矩（）

My横梁绕截面Y轴（垂直于幕墙平面方向）的弯矩（）

Wnx横梁截面绕截面X轴（幕墙平面内方向）的净截面抵抗矩:

Wnx=

Wny横梁截面绕截面Y轴（垂直于幕墙平面方向）的净截面抵抗矩:

Wny=

型材截面积:

A=

γ塑性发展系数，

2.幕墙横梁的强度计算:

校核依据:

Mx/γWnx+My/γWny≤f=215

（1）横梁在自重作用下的弯矩（kN·m）

横梁上分格高:

横梁下分格高:

H----横梁受荷单元高（应为上下分格高之和的一半）:

l----横梁跨度,l=1600mm

GAk:

幕墙自重:

800N/m2

Gk:

横梁自重荷载线分布均布荷载标准值（kN/m）:

Gk=800×H/1000

=800×

=

G:

横梁自重荷载线分布均布荷载设计值（kN/m）

G=×Gk

=×

=

My:

横梁在自重荷载作用下的弯矩（kN·m）

My=G×B2/8

=×

=·m

（2）横梁在风荷载作用下的弯矩（kN·m）

风荷载线分布最大集度标准值（梯形分布）

qwk=Wk×H

=×

=

风荷载线分布最大集度设计值

qw=×qwk

=×

=

Mxw:

横梁在风荷载作用下的弯矩（kN·m）

Mxw=qw×B2/8

=×

=·m

（3）地震作用下横梁弯矩

qEAk:

横梁平面外地震作用:

βE:

动力放大系数:

5

αmax:

地震影响系数最大值:

GAk:

幕墙构件自重:

800N/m2

qEAk=5×αmax×800/1000

=5××800/1000

=

qex:

水平地震作用最大集度标准值

B:

幕墙立柱间距:

水平地震作用最大集度标准值

qex=qEAk×H

=×

=

qE:

水平地震作用最大集度设计值

γE:

地震作用分项系数:

qE=×qex

=×

=

MxE:

地震作用下横梁弯矩:

MxE=qE×B2/8

=·m

（4）横梁强度:

σ:

横梁计算强度（N/mm2）:

++

Wnx:

横梁截面绕截面X轴的净截面抵抗矩:

Wny:

横梁截面绕截面Y轴的净截面抵抗矩:

γ:

塑性发展系数:

σ=103×My/（×Wny）+×103×MxE/（×Wnx）+×103×Mxw/（×Wnx）

=

<ｆa=215N/mm2

横梁正应力强度可以满足

3.幕墙横梁的抗剪强度计算:

校核依据:

τx=Vy×Sx/（Ix×tx）≤125N/mm2

校核依据:

τy=Vx×Sy/（Iy×ty）≤125N/mm2

Vx----横梁竖直方向（X轴）的剪力设计值N；

Vy----横梁水平方向（Y轴）的剪力设计值N；

Sx----横梁截面计算剪应力处以上（或下）截面对中性轴（X轴）；

Sy----横梁截面计算剪应力处左边（或右边）截面对中性轴（Y轴）的面积矩=；

Ix----横梁绕截面X轴的毛截面惯性矩=；

Iy----横梁绕截面y轴的毛截面惯性矩=；

tx----横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度=；

ty----横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度=；

f----型材抗剪强度设计值=125N/mm2；

（1）Qwk:

风荷载作用下横梁剪力标准值（kN）

Wk:

风荷载标准值:

B:

幕墙分格宽:

Qwk=Wk×H×B/2

=××

=

（2）Qw:

风荷载作用下横梁剪力设计值（kN）

Qw=×Qwk

=×

=

（3）QEk:

地震作用下横梁剪力标准值（kN）

QEk=qEAk×H×B/2

=××

=

（4）QE:

　地震作用下横梁剪力设计值（kN）

γE:

地震作用分项系数:

QE=×QEk

=×

=

（5）Vy:

横梁水平方向（y轴）的剪力设计值（kN）:

采用Vy=+

Vy=×QE+Qw

=+×

=

（6）Vx:

横梁竖直方向（x轴）的剪力设计值（kN）:

Vx=G×B/2

=

（7）横梁剪应力

τx=Vy×Sx/（Ix×tx）

=××100/（×5）

=

τy=Vx×Sy/（Iy×ty）

=××100/（×）

=

τx=

τy=

横梁抗剪强度可以满足！

铝合金型材校核依据:

df≤L/180

横梁承受呈梯形分布风荷载作用时的最大荷载集度：

qw