07 干挂石材幕墙设计计算书.docx

1、07 干挂石材幕墙设计计算书承德平泉亮达国际酒店综合项目一期酒店裙楼幕墙装饰工程干挂石材幕墙结构设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 深圳蓝波幕墙及光伏工程有限公司目 录一、计算引用的规范、标准及资料 11.幕墙设计规范： 12.建筑设计规范： 13.铝材规范： 14.金属板及石材规范： 25.玻璃规范： 26.钢材规范： 27.胶类及密封材料规范： 38.门窗及五金件规范： 39.建筑结构静力计算手册 (第二版) 410.土建图纸： 4二、基本参数 41.幕墙所在地区： 42.地区粗糙度分类等级： 43.抗震烈度： 4三、幕墙承受荷载计算 41.风荷载标准值计算： 42.垂直于幕墙平面的

2、分布水平地震作用标准值： 53.作用效应组合： 5四、幕墙立柱计算 61.立柱型材选材计算： 62.确定材料的截面参数： 83.选用立柱型材的截面特性： 84.立柱的抗弯强度计算： 85.立柱的挠度计算： 96.立柱的抗剪计算： 9五、幕墙横梁计算 101.横梁型材选材计算： 112.确定材料的截面参数： 123.选用横梁型材的截面特性： 134.幕墙横梁的抗弯强度计算： 145.横梁的挠度计算： 146.横梁的抗剪计算：(三角荷载作用下) 14六、短槽式（托板）连接石板的选用与校核 151.石板板块荷载计算： 162.石板的抗弯设计： 163.短槽托板在石板中产生的剪应力校核： 174.短槽

3、托板剪应力校核： 17七、连接件计算 181.横梁与角码间连接： 182.角码与立柱连接： 193.立柱与主结构连接 20八、幕墙埋件计算(后补锚栓) 221.荷载标准值计算： 222.拉拔实验拉拔力计算： 23九、幕墙焊缝计算 231.受力分析： 232.焊缝特性参数计算： 233.焊缝校核计算： 24十、石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 241.立柱连接伸缩缝计算： 252.耐侯胶胶缝计算： 25石材幕墙设计计算书一、计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范：玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001玻璃幕墙点支承装置 JG138-201

4、0吊挂式玻璃幕墙支承装置 JG139-2001建筑幕墙 GB/T21086-2007金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001小单元建筑幕墙 JG/T216-2008 2.建筑设计规范：钢结构防火涂料 GB14907-2002钢结构设计规范 GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95(2005年版)高处作业吊蓝 GB19155-2003工程抗震术语标准 JGJ/T97-2010混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构设计规范 GB50010-2010混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG160-2

5、004建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002建筑材料放射性核素限量 GB6566-2010建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑工程预应力施工规程 CECS180：2005建筑结构荷载规范 GB50009-2012建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2012建筑抗震设计规范 GB50011-2010建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防雷设计规范 GB50057-2010冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002民用建筑设计通则 GB50352-2

6、005预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85-20103.铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-2008建筑用隔热铝合金型材 JG175-2011建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-2000铝合金建筑型材第1部分基材 GB5237.1-2008铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材 GB5237.2-2008铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材 GB5237.3-2008铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材 GB5237.4-2008铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008铝合金建筑型材第6部分隔热型材 GB5237.6-2004铝及铝合

7、金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000一般工业用铝及铝合金板、带材 GB/T3880.13-2006铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-2009有色电泳涂漆铝合金建筑型材 YS/T459-20034.金属板及石材规范：干挂饰面石材及其金属挂件 JC830.1、2-2005建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-2000建筑幕墙用瓷板 JG/T217-2007建筑装饰用搪瓷钢板 JG/T234-2008微晶玻璃陶瓷复合砖 JC/T994-2006超薄天然石材复合板 JC/T1049-2007铝幕墙板、板基 YS/T429.1-2000铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板 YS/T429

8、.2-2000建筑幕墙用铝塑复合板 GB/T17748-2008铝塑复合板用铝带 YS/T432-2000天然板石 GB/T18600-2009天然大理石荒料 JC/T202-2001天然大理石建筑板材 GB/T19766-2005天然花岗石荒料 JC/T204-2001天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2009天然石材统一编号 GB/T17670-2008 天然饰面石材术语 GB/T13890-20085.玻璃规范：镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002平板玻璃 GB11614-2009

9、建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃 GB15763.3-2009建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2009幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB17841-2008热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-20026.钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-2009不锈钢冷轧钢板及钢带 GB/T3280-2007不锈钢热轧钢板及钢带 GB/T4237-2007不锈钢小直径无缝钢管

10、GB/T3090-2000擦窗机 GB19154-2003彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头 JG/T201-2007耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T0961997合金结构钢 GB/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002碳素结构钢 GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-20077.胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏 JC484-

11、2006幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001彩色涂层钢板用建筑密封胶 JC/T884-2001丁基橡胶防水密封胶粘带 JC/T942-2004干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887-2001混凝土建筑接缝用密封胶 JC/T881-2001建筑窗用弹性密封剂 JC485-2007建筑密封材料试验方法 GB/T13477.120-2002建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2005建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品 GB/T19686-2005建筑用硬质塑料隔热条 JG/T174-2005建筑装饰用天然石材防护剂 JC/T973-2005聚氨酯建筑密封胶

12、 JC/T482-2003聚硫建筑密封胶 JC/T483-2006绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-2007石材用建筑密封胶 JC/T883-2001修补用天然橡胶胶粘剂 HG/T3318-2002中空玻璃用弹性密封胶 JC/T486-2001中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-20038.门窗及五金件规范：封闭型沉头抽芯铆钉 GB/T12616-2004封闭型平圆头抽芯铆钉 GB/T12615-2004紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母 GB/T3103.1-2002紧固件机械性能不锈钢螺母 GB/T3098.15-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB/T309

13、8.6-2000紧固件机械性能抽芯铆钉 GB/T3098.19-2004紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹 GB/T3098.2-2000紧固件机械性能螺母、细牙螺纹 GB/T3098.4-2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.1-2010紧固件机械性能自攻螺钉 GB/T3098.5-2000紧固件术语盲铆钉 GB/T3099-2004十字槽盘头螺钉 GB/T818-2000铝合金压铸件 GB/T15114-20099.相关物理性能等级测试方法：玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T139-2001玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000彩色涂层钢板和钢带试验方法 GB/T1

14、3448-2006钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002建筑防水材料老化试验方法 GB/T18244-2000建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法 GB/T15227-2007建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T18575-2001建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T18250-2000建筑装饰装修工程质量验收规范 GB50210-2001金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228-200210.建筑结构静力计算手册 (第二版)11.土建图纸：二、基本参数1.幕墙所在地区： 承德市地区；2.地区粗糙度分类等级： 幕墙

15、属于薄壁外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 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；依照上面分类标准，本工程按C类地区考虑。3.抗震烈度： 按照国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2011)、中国地震动参数区划图(GB18306-2001)规定，承德市地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，水平地震影响系数最大值为：max=0.04。三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算：幕墙属于薄壁外围护构件，按建

16、筑结构荷载规范(GB50009-2012)计算： wk=gzzsw0 7.1.1-2GB50009-2012上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：16.3m； gz：瞬时风压的阵风系数； 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 A类场地: gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地: gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地: gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地: gz=0.80(1

17、+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地区，16.3m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=1.971 z：风压高度变化系数； 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 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地区，16.3m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=0.764 s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2； w0：基本风

18、压值(MPa)，根据现行GB50009-2012附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，承德市地区取0.00045MPa； wk=gzzsw0 =1.9710.7641.20.00045 =0.000813MPa 因为wk0.001MPa,所以取wk=0.001MPa.2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.04； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm

19、2)；3.作用效应组合：荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中： S：作用效应组合的设计值； SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值； Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进行位移及挠度计算时；

20、重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：E：1.0；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；四、幕墙立柱计算基本参数： 1：计算点标高：16.3m； 2：力学模型：单跨简支梁； 3：立柱跨度：L=5100mm； 4：立柱左分格宽：450mm；立柱右分格宽：450mm； 5：立柱计算间距（指立柱左右分格平均宽度）：B=450mm； 6：板块配置：石材； 7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：1.立柱型材选材计算：(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)： qwk：风荷载线分布

21、最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qwk=wkB =0.001450 =0.45N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.40.45 =0.63N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.04； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)； A：幕墙构件的面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =

22、5.00.040.0011 =0.00022MPa qEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qEk=qEAkB =0.00022450 =0.099N/mm qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.099 =0.129N/mm(3)幕墙受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =0.63+0.50.129 =0.694N/mm用于挠度计算时，采用Sw+0.5SE标准值组合： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk+0.5q

23、Ek =0.45+0.50.099 =0.5N/mm(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(Nmm)； Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(Nmm)； L：立柱跨度(mm)；采用Sw+0.5SE组合： Mw=qwL2/8 ME=qEL2/8 Mx=Mw+0.5ME =qL2/8 =0.69451002/8 =2256367.5Nmm2.确定材料的截面参数：(1)立柱抵抗矩预选值计算： Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值(Nmm)； ：塑性发展系数：取1.05； fs：型材抗弯强度设计值(

24、MPa)，对Q235取215MPa； Wnx=Mx/fs =2256367.5/1.05/215 =9994.983mm3(2)立柱惯性矩预选值计算： qk：风荷载与地震作用线荷载集度标准值组合(N/mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L：计算跨度(mm)； df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； df,lim=5qkL4/384EIxmin L/250=5100/250=20.4mm取： df,lim=20.4mm Ixmin=5qkL4/384Edf,lim =50.551004/384

25、/206000/20.4 =1048074.37mm43.选用立柱型材的截面特性： 按上一项计算结果选用型材号：8#槽钢 型材的抗弯强度设计值：fs=215MPa 型材的抗剪强度设计值：s=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=1065000mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=166000mm4 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=25300mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=25300mm3 型材净截面面积：An=1020mm2 型材线密度：g=0.08007N/mm 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=10mm 型材受力面对中性轴的静矩：Sx=15100mm3 塑

26、性发展系数：=1.054.立柱的抗弯强度计算：(1)立柱轴向拉力设计值： Nk：立柱轴向拉力标准值(N)； qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(N)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL =0.00114505100 =2524.5N N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk =1.22524.5 =3029.4N(2)抗弯强度校核：按单跨简支梁(受拉)立柱抗弯强度公式,应满足： N/An+Mx/Wnxfs 6.3.7JGJ102-2003上式中： N：立柱轴力设计值(N)； Mx：立柱弯矩设计值(Nm

27、m)； An：立柱净截面面积(mm2)； Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.05； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa；则： N/An+Mx/Wnx=3029.4/1020+2256367.5/1.05/25300 =87.908MPa215MPa立柱抗弯强度满足要求。5.立柱的挠度计算： 因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为：Ix=1065000mm4 预选值为：Ixmin=1048074.37mm4所以，立柱挠度满足规范要求。6.立柱的抗剪计算：校核依据： maxs=1

28、25MPa (立柱的抗剪强度设计值)(1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=wkBL/2 =0.0014505100/2 =1147.5N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Vwk =1.41147.5 =1606.5N(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEAkBL/2 =0.000224505100/2 =252.45N(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk =1.3252.45 =328.185N(5)V：立柱所受剪力设计值组合： 采用Vw+0.5VE组合： V=Vw+0.5VE =1606.5+0.5328.185

29、 =1770.592N(6)立柱剪应力校核： max：立柱最大剪应力(N)； V：立柱所受剪力(N)； Sx：立柱型材受力面对中性轴的静矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)； t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； max=VSx/Ixt =1770.59215100/1065000/10 =2.51MPa 2.51MPa125MPa立柱抗剪强度满足要求!五、幕墙横梁计算基本参数： 1：计算点标高：16.3m； 2：横梁跨度：B=450mm； 3：横梁上分格高：1200mm；横梁下分格高：1200mm； 4：横梁间距（指横梁上下分格平均高度）：H=1200mm； 5：力

30、学模型：三角荷载简支梁； 6：板块配置：石材； 7：横梁材质：Q235；因为BH，所以本处幕墙横梁按三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：1.横梁型材选材计算：(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按三角形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：横梁跨度(mm)； qwk=wkB =0.001450 =0.45N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.40.45 =0.63N/mm(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按三角形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； E：动力放大系数,取