GRC板幕墙计算书.docx
《GRC板幕墙计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GRC板幕墙计算书.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
GRC板幕墙计算书
GRC板幕墙计算书
基本参数:
基本风压0.350kN/m2
抗震设防烈度7度设计基本地震加速度0.10g
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。
按B类地区计算风荷载。
（2）.风荷载计算:
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）0.32
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，地区取为0.350kN/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
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。
一、风荷载计算
标高为10.5m处风荷载计算
W0:
基本风压
W0=0.35kN/m2
βgz:
10.5m高处阵风系数（按B类区计算）
βgz=0.89×[1+（Z/10）-0.16]=1.773
μz:
10.5m高处风压高度变化系数（按B类区计算）:
（GB50009-2001）（2006年版）
μz=（Z/10）0.32
=（10.5/10）0.32=1.016
μsl:
局部风压体型系数（墙角区）
板块
600.00mm×1200.00mm=0.72m2
该处从属面积为：
0.72m2
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）
=1.773×1.016×2.000×0.350
=1.261kN/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=1.4×1.261=1.765kN/m2
支承结构
3000mm×1000mm=3.00m2
该处从属面积为：
3.00m2
μsl（A）=μsl
（1）+[μsl（10）-μsl
（1）]×log（A）
=-{1.8+[0.8×1.8-1.8]×0.477}
=-1.628
μsl=-1.628+（-0.2）=-1.828
该处局部风压体型系数μsl=1.828
风荷载标准值:
Wk=βgz×μz×μsl×W0（GB50009-2001）（2006年版）
=1.773×1.016×1.828×0.350
=1.152kN/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=1.4×1.152=1.613kN/m2
二、板强度校核:
1.GRC板强度校核
用MU130级GRC板，其抗弯强度标准值为：
9.0N/mm2
GRC板抗弯强度设计值：
4.20N/mm2
GRC板抗剪强度设计值：
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:
0.600m
b:
计算石板抗弯所用长边长度:
0.940m
t:
GRC板厚度:
15.0mm
GAK:
石板自重=840.00N/m2
m1:
四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比（a/b=0.638）
查表得:
0.1338
Wk:
风荷载标准值:
1.261kN/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
=5×0.080×840.000/1000
=0.336kN/m2
荷载组合设计值为：
Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk
=1.984kN/m2
应力设计值为：
σ=6×m1×Sz×b2×103/t2
=6×0.1338×1.984×0.9402×103/30.02
=1.564N/mm2
1.564N/mm2≤4.200N/mm2强度可以满足要求
2.GRC板剪应力校核
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:
30.0mm
d:
槽宽:
7.0mm
s:
槽底总长度:
60.0mm
β:
系数,取1.25
对边开槽
τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×（t-d）×s]
=0.647N/mm2
0.647N/mm2≤2.100N/mm2
GRC板抗剪强度可以满足
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）
=2.232N/mm2
2.232N/mm2≤125.000N/mm2
挂钩抗剪强度可以满足
三、幕墙立柱计算
幕墙立柱按简支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:
1.613kN/m2
B:
幕墙分格宽:
1.000m
qw=W×B
=1.613×1.000
=1.613kN/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:
900N/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
=5×0.080×900.000/1000
=0.360kN/m2
γE:
幕墙地震作用分项系数:
1.3
qEA=1.3×qEAk
=1.3×0.360
=0.468kN/m2
qE：
水平地震作用均布线作用设计值（矩形分布）
qE=qEA×B
=0.468×1.000
=0.468kN/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:
1.613（kN/m）
Hsjcg:
立柱计算跨度:
3.000m
Mw=qw×Hsjcg2/8
=1.613×3.0002/8
=1.814kN·m
ME:
地震作用下立柱弯矩（kN·m）:
ME=qE×Hsjcg2/8
=0.468×3.0002/8
=0.527kN·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
=1.814+0.5×0.527
=2.078kN·m
2.选用立柱型材的截面特性:
立柱型材号:
选用的立柱材料牌号:
Q235d<=16
型材强度设计值:
抗拉、抗压215.000N/mm2抗剪125.0N/mm2
型材弹性模量:
E=2.10×105N/mm2
X轴惯性矩:
Ix=50.800cm4
Y轴惯性矩:
Iy=11.900cm4
立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩:
Wn=16.100cm3
立柱型材净截面积:
An=8.451cm2
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:
LT_x=6.000mm
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=9.110cm3
塑性发展系数:
γ=1.00
3.幕墙立柱的强度计算:
校核依据:
N/An+M/（γ×Wn）≤ｆa=215.0N/mm2（拉弯构件）
B:
幕墙分格宽:
1.000m
GAk:
幕墙自重:
900N/m2
幕墙自重线荷载:
Gk=900×B/1000
=900×1.000/1000
=0.900kN/m
Nk:
立柱受力:
Nk=Gk×L
=0.900×3.000
=2.700kN
N:
立柱受力设计值:
rG:
结构自重分项系数:
1.2
N=1.2×Nk
=1.2×2.700
=3.240kN
σ:
立柱计算强度（N/mm2）（立柱为拉弯构件）
N:
立柱受力设计值:
3.240kN
An:
立柱型材净截面面积:
8.451cm2
M:
立柱弯矩:
2.078kN·m
Wn:
立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩:
16.100cm3
γ:
塑性发展系数:
1.00
σ=N×10/An+M×103/（1.00×Wn）
=3.240×10/8.451+2.078×103/（1.00×16.100）
=132.880N/mm2
132.880N/mm2<ｆa=215.0N/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/250
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:
L:
立柱计算跨度:
3.000m
df=5×qWk×Hsjcg4×1000/（384×2.1×Ix）=11.389mm
Du=U/（L×1000）
=11.389/（3.000×1000）
=1/263
1/263<1/250且U<=20（跨距大于4500mm时此值为30）
挠度可以满足要求！
5.立柱抗剪计算:
校核依据:
τmax≤[τ]=125.0N/mm2
（1）Qwk:
风荷载作用下剪力标准值（kN）
Qwk=Wk×Hsjcg×B/2
=1.152×3.000×1.000/2
=1.728kN
（2）Qw:
风荷载作用下剪力设计值（kN）
Qw=1.4×Qwk
=1.4×1.728
=2.419kN
（3）QEk:
地震作用下剪力标准值（kN）
QEk=qEAk×Hsjcg×B/2
=0.360×3.000×1.000/2
=0.540kN
（4）QE:
地震作用下剪力设计值（kN）
QE=1.3×QEk
=1.3×0.540
=0.702kN
（5）Q:
立柱所受剪力:
采用Qw+0.5QE组合
Q=Qw+0.5×QE
=2.419+0.5×0.702
=2.770kN
（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:
9.110cm3
立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:
LT_x=6.000mm
Ix:
立柱型材截面惯性矩:
50.800cm4
τ=Q×Ss×100/（Ix×LT_x）
=2.770×9.110×100/（50.800×6.000）
=8.280N/mm2
τ=8.280N/mm2<125.0N/mm2
立柱抗剪强度可以满足
四、立柱与主结构连接
Lct2:
连接处热轧钢角码壁厚:
6.0mm
Jy:
连接处热轧钢角码承压强度:
305.0N/mm2
D2:
连接螺栓公称直径:
12.0mm
D0:
连接螺栓有效直径:
10.4mm
选择的立柱与主体结构连接螺栓为:
不锈钢螺栓A1,A2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+0.5SE组合
N1wk:
连接处风荷载总值（N）:
N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000
=1.152×1.000×3.000×1000
=3456.0N
连接处风荷载设计值（N）:
N1w=1.4×N1wk
=1.4×3456.0
=4838.4N
N1Ek:
连接处地震作用（N）:
N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000
=0.360×1.000×3.000×1000
=1080.0N
N1E:
连接处地震作用设计值（N）:
N1E=1.3×N1Ek
=1.3×1080.0
=1404.0N
N1:
连接处水平总力（N）:
N1=N1w+0.5×N1E
=4838.4+0.5×1404.0
=5540.4N
N2:
连接处自重总值设计值（N）:
N2k=900×B×Hsjcg
=900×1.000×3.000
=2700.0N
N2:
连接处自重总值设计值（N）:
N2=1.2×N2k
=1.2×2700.0
=3240.0N
N:
连接处总合力（N）:
N=（N12+N22）0.5
=（5540.4002+3240.0002）0.5
=6418.2N
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
=2×3.14×10.3602×175/4
=29488.8N
立柱型材种类:
Q235d<=16
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:
12.000mm
Nv:
连接处立柱承压面数目:
2
t:
立柱壁厚:
4.0mm
XC_y:
立柱局部承压强度:
305.0N/mm2
Ncbl=D2×t×2×XC_y
=12.000×4.0×2×305.0
=29280.0N
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=29488.8N大于立柱型材承压承载力Ncbl=29280.0N
Num1=N/Ncbl
=6418.227/29280.000
=1个
取2个
根据选择的螺栓数目，计算螺栓的受剪承载能力Nvb=58977.6N
根据选择的螺栓数目，计算立柱型材承压承载能力Ncbl=58560.0N
Nvb=58977.6N>6418.2N
Ncbl=58560.0N>6418.2N
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:
6.0mm
Jy:
热轧钢角码承压强度:
305.000N/mm2
Ncbg:
钢角码型材壁抗承压能力（N）:
Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1
=12.000×2×305×6.000×2.000
=87840.0N
87840.0N>6418.2N
强度可以满足
五、幕墙预埋件计算
本工程预埋件受压力和剪力
V:
剪力设计值:
V=N1
=5540.4N
N:
法向力设计值:
N=N2
=3240.0N
M:
弯矩设计值（N·mm）:
e1:
螺孔中心与锚板中心距离:
230.0mm
e2:
螺孔中心与锚板边缘距离:
50.0mm
M=N×e1+V×e2
=3240.0×230.0+5540.4×50.0
=1022220.0N·mm
Num1:
锚筋根数:
4根
锚筋层数:
2层
αr:
锚筋层数影响系数:
1.0
关于混凝土：
强度等级C30
混凝土轴心抗压强度设计值:
fc=14.300N/mm2
按现行国家标准≤混凝土结构设计规范≥GB50010-2002表4.1.4采用。
选用HRB335锚筋
锚筋强度设计值:
fy=300.000N/mm2
按规范，锚筋强度设计值不大于300N/mm2
d:
钢筋直径:
Φ12.0mm
αv:
钢筋受剪承载力系数:
αv=（4.0-0.08×d）×（fc/fy）0.5依据GB5001010.9.1-5式计算
=（4.0-0.08×12.000）×（14.300/300.000）0.5
=0.7
t:
热轧钢板锚板厚度:
8.0mm
αb:
锚板弯曲变形折减系数:
αb=0.6+0.25×（t/d）依据GB5001010.9.1-6式计算
=0.6+0.25×（8.0/12.000）
=0.8
Z:
外层钢筋中心线距离:
180.0mm
As:
锚筋实际总截面积:
As=Num1×π×d2/4
=4.000×3.14×d2/4
=452.2mm2
锚筋的总截面积计算值:
依据GB5001010.9.1-1和10.9.1-2等公式计算
As1=V/（αr×αv×fy）+N/（0.8×αb×fy）+M/（1.3×αr×αb×fy×Z）
=64.4mm2
As2=N/（0.8×αb×fy）+M/（0.4×αr×αb×fy×Z）
=79.3mm2
64.4mm2<452.2mm2
79.3mm2<452.2mm2
4根φ12.000锚筋可以满足要求!
锚板面积A=45000.0mm2
0.5fcA=321750.0N
升级会员 