计算书15204.docx

1、计算书15204第一章 前言2页第二章 设计计算依据2页第三章 基本计算公式3页第四章 石材幕墙计算7页第一章 前言工程名称：常熟古里镇商贸城石材幕墙装饰工程工程地点：苏州常熟市古里镇基本参数：抗震设防烈度6度 设计基本地震加速度0.05g 第二章 设计计算依据建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 钢结构设计规范 GB 50017-2003 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 建筑幕墙 JG 3035-1996 玻璃幕墙工程质

2、量检验标准 JGJ/T 139-2001 建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2003 铝合金建筑型材 基材 GB/T 5237.1-2004 铝合金建筑型材 阳极氧化、着色型材 GB/T 5237.2-2004 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB/T 3098.1-2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB/T 3098.2-2000 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB/T 3098.5-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱 GB/T 3098.6-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺母 GB/T 3098.15-2000 浮法玻璃 GB 11614-1999 钢化玻璃 GB

3、/T 15763-2005 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB/T 15763-2005 建筑结构静力计算手册 (第二版) BKCADPM集成系统(BKCADPM2006版)第三章 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：常熟古里镇商贸城，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规定采用 风荷

4、载计算公式: Wk=gzszW0 （7.1.1-2） 其中: Wk-垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)； gz-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:gz=K(1+2f) 其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数。经化简，得： A类场地: gz=0.921+35-0.072(Z/10)-0.12 B类场地: gz=0.891+(Z/10)-0.16 C类场地: gz=0.851+350.108(Z/10)-0.22 D类场地: gz=0.801+35(0.252)(Z/10)-0.30 z-风压高度变

5、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: z=1.379(Z/10)0.24 B类场地: z=1.000(Z/10)0.32 C类场地: z=0.616(Z/10)0.44 D类场地: z=0.318(Z/10)0.60 本工程属于B类地区,故z=1.000(Z/10)0.32 s-风荷载体型系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001第7.3.3条取为：-1.2 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，苏州地区取为0.45kN/

6、m2(3).地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 5.0 取定 max-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: max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max抗震设防烈度6度7度8度max0.040.08(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： max=0.04 设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度： max=0.

7、08 设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度： max=0.12 设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度： max=0.16 设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度： max=0.24 设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度： max=0.32 苏州设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，故取max=0.04 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： 0S R b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求： SE R/RE式

8、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； 0-结构构件重要性系数，应取不小于1.0； RE-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dfdf,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=GSGK+wwSWK+EESEK 2 无地震作用效应组合时，应按下式进行： S

9、=GSGK+wwSWK 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； G-永久荷载分项系数； W-风荷载分项系数； E-地震作用分项系数； W-风荷载的组合值系数； E-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： 一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数G、W、E应分别取1.2、1.4和1.3； 当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数G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； 当永久荷载的效应对构件利时，其分项系数G的取值不应大于1.0。 可变作用的组合

10、系数应按下列规定采用： 一般情况下，风荷载的组合系数W应取1.0，地震作用于的组合系数E应取0.5。 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W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W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。.材料力学性能: (1).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5.2.3采用。表5.2.3 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Q235d162

11、1512532516d4020512040d60200115Q345d1631018040016d3529517035d50265155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).概况:幕墙结构使用年限25年；结构安全等级二级；抗震设防为丙类，抗震设防烈度为六度；防雷等级为三类,耐火等级一级第四章 石材幕墙计算一、风荷载计算 标高为20.7m处风荷载计算(1). 风荷载标准值计算: W0:基本风压 W0=0.45 kN/m2 gz: 20.7m高处阵风系数(按B类区计算) gz=0.891+(Z/10)-0.16=1.800 z:20.7m高处风压高度变化

12、系数(按B类区计算): (GB50009-2001) z=(Z/10)0.32 (B类区，在10米以下按10米计算) =(10.0/10)0.32=1.000 s:风荷载体型系数 s=-2.00 Wk=gzzsW0 (GB50009-2001) =1.8001.0002.00.450 =1.620 kN/m2(2). 风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2) w: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按建筑结构荷载规范GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=wWk=1.41.620=2.268kN/m2二、板强度校核: 1.石材强度校核 MU290用级石材，其抗弯强度标准值为

13、：17.0N/mm2 石材抗弯强度设计值：8.00N/mm2 石材抗剪强度设计值：4.00N/mm2 校核依据：=8.000N/mm2 Ao: 石板短边长：0.600m Bo: 石板长边长：1.350m 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: 1.150m t: 石材厚度: 25.0mm GAK:石板自重=700.00N/mm2 m1: 四角支承板弯矩系数, 按短边与长边的边长比(a/b=0.522) 查表得: 0.1320 Wk: 风荷载标准值: 1.620kN/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 (k

14、N/m2) qEAk=5maxGAK =50.040700.000/1000 =0.140kN/m2 荷载组合设计值为： Sz=1.4Wk+1.30.5qEAk =2.359kN/m2 应力设计值为： =6m1Szb2103/t2 =60.13202.3591.1502103/25.02 =3.953N/mm2 3.953N/mm28.000N/mm2 强度可以满足要求 2.石材剪应力校核 校核依据: max :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: 25.0mm d:槽宽: 7.0mm s:槽底总长度: 60.0mm :系数,取1.25 对边

15、开槽 =SzAoBo1000/n(t-d)s =1.106N/mm2 1.106N/mm24.000N/mm2 石材抗剪强度可以满足 3.挂钩剪应力校核 校核依据: max :挂钩剪应力设计值(N/mm2) Ap:挂钩截面面积: 19.600mm2 n:一个连接边上的挂钩数量: 2 对边开槽 =SzAoBo1000/(2nAp) =30.466N/mm2 30.466N/mm2125.000N/mm2 挂板抗剪强度可以满足 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. 荷载计算:(1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布) qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m) W: 风荷载

16、设计值: 2.268kN/m2 B: 幕墙分格宽: 1.350m qw=WB =2.2681.350 =3.062 kN/m(2)立柱弯矩:立柱的受力如图所示。 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: 3.062(kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: 4.800m Mw=qw(L13+L23)/8/(L1+L2) =(3.8003+1.0003)/8/(3.800+1.000)3.062 =4.455 kNm qEA: 地震作用设计值(KN/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/m

17、2) qEAk=5maxGAk =50.040600.000/1000 =0.120 kN/m2 E: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3qEAk =1.30.120 =0.156 kN/m2 qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEAB =0.1561.350 =0.211 kN/m ME: 地震作用下立柱弯矩(kNm): ME=qE(L13+L23)/8/(L1+L2) =(3.8003+1.0003)/8/(3.800+1.000)0.211 =0.306kNm M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kNm) 采用SW+0.5SE组合 M=Mw+0.5

18、ME =4.455+0.50.306 M: 幕墙立柱在风荷载作用下产生弯矩(kNm) =4.608kNm2. 选用立柱型材的截面特性: 立柱型材号: XC18#槽钢（国优） 选用的立柱材料牌号:Q235 d=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=2.10105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=92.451cm4 Y轴惯性矩: Iy=58.417cm4 立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn=23.110cm3 立柱型材净截面积: An=10.426cm2 立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm 立

19、柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: Ss=14.592cm3 塑性发展系数: =1.053. 幕墙立柱的强度计算: 校核依据: N/An+M/(Wn)a=215.0N/mm2(拉弯构件) B: 幕墙分格宽: 1.350m 幕墙自重线荷载: Gk=600B/1000 =6001.350/1000 =0.810kN/m Nk: 立柱受力: Nk=GkL =0.8104.800 =3.888kN N: 立柱受力设计值: rG: 结构自重分项系数: 1.2 N=1.2Nk =1.23.888 =4.666kN : 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件) N: 立柱受力设计值:

20、4.666kN An: 立柱型材净截面面积: 10.426cm2 M: 立柱弯矩: 4.608kNm Wn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 23.110cm3 : 塑性发展系数: 1.05 =N10/An+M103/(1.05Wn) =4.66610/0.000+4.608103/(1.0523.110) =194.386N/mm2 194.386N/mm2 a=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: dfL/250 df: 立柱最大挠度 df=10001.4355R0-0.409qWkL1L13/(242.1Ix)=14.061mm Du: 立柱最

21、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) 3.800m Du=U/(Lt11000) =14.061/(4.8001000) =1/270 1/270 1/250 挠度可以满足要求！ 5. 立柱抗剪计算: 校核依据: max=125.0N/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: 3.318KN Ra: 双跨梁中间支座反力为: 9.269KN Rb: 双跨梁短跨端支座反力为: -2.089KN Rc: 中间支承处梁受到的最大剪力(KN) =4.993 KN Qwk=4.993 KN(2)Q

22、w: 风荷载作用下剪力设计值(kN) Qw=1.4Qwk =1.44.993 =6.990kN(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: 0.246KN Ra_e: 双跨梁中间支座反力为: 0.687KN Rb_e: 双跨梁短跨端支座反力为: -0.155KN Rc: 中间支承处梁受到的最大剪力(KN) =6.566 KN QEk=6.566 KN(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN) QE=1.3QEk =1.36.566 =8.536kN(5)Q: 立柱所受剪力: 采用Qw+0.5QE组合 Q=Qw+0.5QE =6.990+0.58.536 =

23、11.258kN(6)立柱剪应力: : 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: 14.592cm3 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: 92.451cm4 =QSs100/(IxLT_x) =11.25814.592100/(92.4516.000) =29.614N/mm2 =29.614N/mm2 125.0N/mm2 立柱抗剪强度可以满足 四、立柱与主结构连接 Lct2: 连接处钢角码壁厚: 6.0mm Jy: 连接处钢角码承压强度: 305.0N/mm2 D2: 连接螺栓公称直径: 12

24、.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:普通螺栓 4.6级 L_L:连接螺栓抗拉强度:170N/mm2 L_J:连接螺栓抗剪强度:140N/mm2 采用SG+SW+0.5SE组合 N1wk: 连接处风荷载总值(N): N1wk=WkBHsjcg1000 =1.6201.3504.8001000 =10497.9N 连接处风荷载设计值(N) : N1w=1.4N1wk =1.410497.9 =14697.1N N1Ek: 连接处地震作用(N): N1Ek=qEAkBHsjcg1000 =0.1201.3504.8001000 =777.6N N1E:

25、 连接处地震作用设计值(N): N1E=1.3N1Ek =1.3777.6 =1010.9N N1: 连接处水平总力(N): N1=N1w+0.5N1E =14697.1+0.51010.9 =15202.5N N2: 连接处自重总值设计值(N): N2k=600BHsjcg =6001.3504.800 =3888.0N N2: 连接处自重总值设计值(N): N2=1.2N2k =1.23888.0 =4665.6N N: 连接处总合力(N): N=(N12+N22)0.5 =(15202.5172+4665.6002)0.5 =15902.3N Nvb: 螺栓的受剪承载能力: Nv: 螺栓

26、受剪面数目: 2 Nvb=2D02L_J/4 =23.1410.3602140/4 =23591.0N 立柱型材种类: Q235 d 15902.3N Ncbl=62400.0N 15902.3N 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: 角码承压强度: 305.000N/mm2 Ncbg: 钢角码型材壁抗承压能力(N): Ncbg=D22JyLct2Num1 =12.00023056.0002.000 =87840.0N 87840.0N 15902.3N 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

27、受拉力和剪力 V: 剪力设计值: V=N2 =4665.6N N: 法向力设计值: N=N1 =15202.5N M: 弯矩设计值(Nmm): e2: 螺孔中心与锚板边缘距离: 100.0mm M=Ve2 =4665.6100.0 =466560.0Nmm Num1: 锚筋根数: 4根 锚筋层数: 2层 r: 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HPB 235锚筋 锚筋强度设计值:fy=210.000N/mm2 d: 钢筋直径: 12.0mm v: 钢筋受剪承载力系数: v=(4.0-0.08d)(fc/fy)0.5 依据GB50010 1