1、干挂石材幕墙设计计算书XXXX工程石材幕墙设计计算书二 年 月目录一、计算引用地规范、标准及资料1.幕墙设计规范:建筑幕墙 JG3035-1996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点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT014-2001玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94建筑幕墙空气渗透性能测试方法 GB/T15226-94建筑幕墙风压变形性能测试方法 GB/T15227-94建筑幕墙雨水渗透性能测试方法 GB/T15228-94建
2、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实验方法 GB/T18575-2001点支式玻璃幕墙支承装置 JG138-2001吊挂式玻璃幕墙支承装置 JG139-20012.建筑设计规范:建筑结构荷载规范 GB50009-2001钢结构设计规范 GB50017-2003冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002高层民用钢结构技术规程 JGJ99-98建筑设计防火规范 GBJ16-87(2001版)高层民用建筑设计防火规范 GB50045-2001建筑物防雷设计规范 GB50057-2000工程抗震术语标准 JGJ/T97-95中国地震烈度表 GB/T
3、17742-1999建筑抗震设计规范 GB50011-2001建筑抗震设防分类标准 GB50223-2004中国地震动参数区划图 GB18306-2000采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002混凝土结构设计规范 GB50010-2002民用建筑热工设计规范 GB50176-93民用建筑隔声设计规范 GBJ118-88建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑装饰工程施工质量验收规范 GB50210-2001建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002钢结构防火涂料 GB14907-2002碳钢焊条 GB/T5117-19
4、95低合金钢焊条 GB/T5118-1995铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-20003.铝材规范:铝幕墙板 板基 YS/T429.1-2000铝幕墙板 氟碳喷漆铝单板 YS/T429.2-2000铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000铝塑复合板用铝带 YS/T432-2000铝合金建筑型材 GB/T5237-2000建筑铝型材 基材 GB/T5237.1-2004建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T5237.2-2004建筑铝型材 电泳涂漆型材 GB/T5237.3-2004建筑铝型材 粉末喷涂型材 GB/T5237.4-2004建筑铝型材 氟碳漆喷涂
5、型材 GB/T5237.5-2004变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-1996铝及铝合金轧制板材 GB/T3880-1997建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-20004.金属板及石材规范:天然花岗石荒料 JC/T204-2001天然大理石荒料 JC/T202-2001天然板石 GB/T18600-2001天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2001天然大理石建筑板材 JC/T79-2001干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC/T887-2001天然饰面石材术语 GB/T13890-92建筑材料放射性核素限量 GB6566-2001铝塑复合板 GB/T17748-1999建筑瓷板
6、装饰工程技术规范 CECS101:98建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-20005.玻璃规范:建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2003普通平板玻璃 GB4871-1995浮法玻璃 GB116141999钢化玻璃 GB/T9963-1998幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB/T17841-1999建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2001中空玻璃 GB/T11944-2002夹层玻璃 GB9962-1999镀膜玻璃 第一部分 阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第二部分 低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002热反射玻璃 JC693-1998热弯玻
7、璃 JC/T915-20036.钢材规范:不锈钢棒 GB/T1220-1992不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-1984不锈钢冷扎钢板 GB/T3280-1992不锈钢热扎钢板 GB/T4237-1992不锈钢热扎钢带 GB/T5090冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳素结构钢 GB/T700-1988优质碳素结构钢 GB/T699-1999合金结构钢 GB/T3077-1999不锈钢和耐热钢冷扎带钢 GB/T4239-1991高耐候结构钢 GB/T4171-2000焊接结构用耐候钢 GB/T4172-2000低合金高强度结构钢 GB/T1591-1994碳素结构和低合金结构钢热轧薄
8、钢板及钢带 GB/T912-1989碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T3274-1988结构用无缝钢管 JBJ102金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-19927.胶类及密封材料规范:混凝土接缝用密封胶 JC/T881-2001硅酮建筑密封胶 GB/14683-2003建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2003聚硫建筑密封胶 JC483-1992中空玻璃用弹性密封剂 JC486- 2001幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001石材幕墙接缝用密封胶 JC/T883-2001中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-2003彩色钢板用建筑密封胶 JC/
9、T884-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-98建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-20038.门窗及五金件规范:铝合金门 GB/T8478-2003铝合金窗 GB/T8479-2003建筑外窗抗风压性能分级及检测方法 GB/T7106-2002建筑外窗气密性能分级及检测方法 GB/T7107-2002建筑外窗水密性能分级及检测方法 GB/T7108-2002建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法 GB/T8485-2002铝合金门窗工程设计、施工及验
10、收规范 DBJ15-30-2002建筑外窗采光性能分级及检测方法 GB/T11976-2002地弹簧 GB/T9296-1988平开铝合金窗执手 GB/T9298-1988铝合金窗不锈钢滑撑 GB/T9300-1988铝合金门插销 GB/T9297-1988铝合金窗撑挡 GB/T9299-1988铝合金门窗拉手 GB/T9301-1988铝合金窗锁 GB/T9302-1988铝合金门锁 GB/T9303-1988闭门器 GB/T9305-1988推拉铝合金门窗用滑轮 GB/T9304-1988紧固件 螺栓和螺钉 GB/T5277十字槽盘头螺钉 GB/T818-2000紧固件机械性能 螺栓、螺钉
11、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/T16823.1-19979.建筑结构静力计算手册 (第二版)10.土建图纸:二、基本参数1.幕墙所在地区: XXXX地区;2.地区粗糙度分类等级: 幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) A类:指近海海面和海
12、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地乡镇和城市郊区; C类:指有密集建筑群地城市市区; D类:指有密集建筑群且房屋较高地城市市区;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(GB50011-2001)、中国地震动参数区划图(GB18306-2000)规定,内蒙左旗地区地震基本烈度为8度,地震动峰值加速度为0.2g,水平地震影响系数最大值为:max=0.16.三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算:幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算: wk=gzzsw0 7.1.1-2GB50
13、009-2001上式中: wk:作用在幕墙上地风荷载标准值(MPa); Z:计算点标高:17m; gz:瞬时风压地阵风系数; 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+2f) 其中:f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地区,56m高度处瞬时风压地阵风系数
14、: gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=2.014 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,17m高度处风压高度变化系数: z=0.616(Z/10)0.44=1.315 s:风荷载体型系数,根据计算点体型位置取1.2; w0:基本风压值(MPa),根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用,按重现期50
15、年,中卫地区取0.00045MPa; wk=gzzsw0 =2.0141.3151.20.00045 =0.00143Pa 2.垂直于幕墙平面地分布水平地震作用标准值: qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk:垂直于幕墙平面地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0.16; Gk:幕墙构件地重力荷载标准值(N); A:幕墙构件地面积(mm2);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:作用效应组合地设计值; S
16、Gk:重力荷载作为永久荷载产生地效应标准值; Swk、SEk:分别为风荷载,地震作用作为可变荷载产生地效应标准值; G、w、E:各效应地分项系数; w、E:分别为风荷载,地震作用效应地组合系数.上面地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;进行挠度计算时; 重力荷载:G:1.0; 风 荷 载:w:1.0; 地震作用:可不做组合考虑;上式中,风荷载地组合系数w为1.0; 地震作用地组合系数E为0.5;四、幕墙立柱计算基本参数:
17、1:计算取点标高:17m; 2:力学模型:单跨简支梁; 3:立柱跨度:L=4500mm; 4:立柱左分格宽:1200mm;立柱右分格宽:1200mm; 5:立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度):B=1200mm; 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)风荷载作用地线荷载集度(按矩形分布): 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:幕墙立柱计算间距(mm); qwk=wkB =0.00143*1200 =1.716N/mm
18、qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm); qw=1.4qwk =1.4*1.716 =2.4024N/mm(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布): qEAk:垂直于幕墙平面地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0.16; Gk:幕墙构件地重力荷载标准值(N),(含面板和框架); A:幕墙构件地面积(mm2); qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.0*0.16*0.0011 =0.00088MPa 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
19、=qEAkB =0.00088*1200 =1.056 N/mm qE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm); qE=1.3qEk =1.3*1.056 =1.3728N/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 =2.8+0.5*1.602 =3.601N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值: 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk+0.5qEK =2.618N/mm(4)立柱在组合荷载作用下地弯矩设计值: Mx:弯矩组合设计值(Nmm); Mw:风荷载作用下立柱产生地弯矩设计值(Nmm
20、); ME:地震作用下立柱产生地弯矩设计值(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 =3.601*45002/8 =9115031Nmm2.确定材料地截面参数:(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(MPa),对Q235取215MPa; Wnx=Mx/fs =9115031/1.05/215 =40376.66mm3(2)立柱惯性矩预选值计算: qk:风荷载线荷载集度标准值
21、(N/mm); E:型材地弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa; Ixmin:材料需满足地绕X轴最小惯性矩(mm4); L:计算跨度(mm); df,lim:按规范要求,立柱地挠度限值(mm); df,lim=5qkL4/384EIxmin L/250=4500/250=18mm取: df,lim=18mm Ixmin=5qkL4/384Edf,lim =5*2.618*45004/384/206000/18 =4136958.9mm43.选用立柱型材地截面特性: 按上一项计算结果选用型材号:8#槽钢 型材地抗弯强度设计值:fs=215MPa 型材地抗剪强度设计值:s=125MP
22、a 型材弹性模量:E=206000MPa 绕X轴惯性矩:Ix=38850000mm4 绕Y轴惯性矩:Iy=380000mm4 绕X轴净截面抵抗矩:Wnx1=61667mm3 绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=61667mm3 型材净截面面积:An=830mm2 型材截面垂直于X轴腹板地截面总宽度:t=6mm 型材受力面对中性轴地面积矩:Sx=36369mm3塑性发展系数:=1.054.立柱地抗弯强度计算:(1)立柱轴向拉力设计值: Nk:立柱轴向拉力标准值(N); qGAk:幕墙单位面积地自重标准值(N); A:立柱单元地面积(mm2); B:幕墙立柱计算间距(mm); L:立柱跨度(mm); N
23、k=qGAkA =qGAkBL =0.0011*1200*4500 =5940N N:立柱轴向拉力设计值(N); N=1.2Nk =1.2*5940 =7128N(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(Nmm); An:立柱净截面面积(mm2); Wnx:在弯矩作用方向地净截面抵抗矩(mm3); :塑性发展系数,取1.05; fs:型材地抗弯强度设计值,取215MPa;则: N/An+Mx/Wnx=7128/830+9115030/1.05/403
24、76 =205MPa215MPa立柱抗弯强度满足要求.5.立柱地挠度计算: 因为惯性矩预选是根据挠度限值计算地,所以只要选择地立柱惯性矩大于预选值,挠度就满足要求: 实际选用地型材惯性矩为:Ix=3885000mm4 预选值为:Ixmin=3801553.4mm4所以,立柱挠度满足规范要求.6.立柱地抗剪计算:校核依据: maxs=125MPa (立柱地抗剪强度设计值)(1)Vwk:风荷载作用下剪力标准值(N): Vwk=wkBL/2 =0.00143*1400*4500/2 =4504.5N(2)Vw:风荷载作用下剪力设计值(N): Vw=1.4Vwk =1.4*4504.5 =6306.3
25、N(3)VEk:地震作用下剪力标准值(N): VEk=qEAkBL/2 =0.00088*1400*4500/2 =2772N(4)VE:地震作用下剪力设计值(N): VE=1.3VEk =1.3*2772 =3603.6N(5)V:立柱所受剪力设计值组合: 采用Vw+0.5VE组合: V=Vw+0.5VE =6306.3+0.5*3603.6 =8108N(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地面积矩(mm3); Ix:立柱型材截面惯性矩(mm4); t:型材截面垂直于X轴腹板地截面总宽度(mm); max=VSx/Ix
26、t =8108*36369/3885000/6 =12.65MPa 12.65MPa125MPa立柱抗剪强度满足要求!五、幕墙横梁计算基本参数: 1:计算取点标高:17m; 2:横梁跨度:B=1400mm; 3:横梁上分格高:900mm;横梁下分格高:900mm; 4:横梁计算间距(指横梁上下分格平均高度):H=900mm; 5:力学模型:梯形荷载简支梁; 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梯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地线荷载集度(按梯形分布): qwk:风荷载线分布最大荷载集度标准值(
27、N/mm); wk:风荷载标准值(MPa); H:幕墙横梁计算间距(mm); qwk=wkH =0.001*900 =0.900N/mm qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm); qw=1.4qwk =1.4*0.900 =1.015N/mm(2)垂直于幕墙平面地分布水平地震作用地线荷载集度(按梯形分布): qEAk:垂直于幕墙平面地分布水平地震作用(MPa); E:动力放大系数,取5.0; max:水平地震影响系数最大值,取0.16; Gk:幕墙构件地重力荷载标准值(N),(主要指面板组件); A:幕墙平面面积(mm2); qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-200
28、3 =5.0*0.16*0.001 =0.0004MPa qEk:横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm); H:幕墙横梁计算间距(mm); qEk=qEAkH =0.0004*900 =0.29N/mm qE:横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm); qE=1.3qEk =1.3*0.29 =0.377N/mm(3)幕墙横梁受荷载集度组合:用于强度计算时,采用Sw+0.5SE组合设计值: 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =1.015+0.5*0.377 =1.2N/mm用于挠度计算时,采用Sw标准值: 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =0.900N/mm(4)横梁在风荷载及地震组合作用下地弯矩值(按梯形分布): My:横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm); Mw:风荷载作用下横梁产生地弯矩(Nmm); ME:地震作用下横梁产生地弯矩(Nmm); B:横梁跨度(mm); H:幕墙横梁计算间距(mm);采用Sw+0.5S
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