公办石材幕墙工程石材幕墙设计计算书大学论文.doc

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办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书办公石材幕墙工程石材幕墙设计计算书设计：校对：审核：批准：年月日34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书目录Ⅰ.设计依据4Ⅱ.基本计算公式9Ⅲ.工程信息概述121工程所在地区信息122板材选用信息123型材选用信息12一、风荷载计算131板块风载荷计算（直接承受风载荷）132支撑结构风载荷计算（非直接受风载荷）13二、板强度校核:141石材板强度校核142石材板剪应力校核153挂钩剪应力校核15三、幕墙立柱计算151荷载计算162选用立柱型材的截面特性173幕墙立柱的强度计算174幕墙立柱的刚度计算185立柱抗剪计算18四、立柱与主结构连接191连接处荷载计算192连接处螺栓个数计算203螺栓抗剪强度验算214型材壁的强度验算215角码抗承压承载能力计算216立柱连接伸缩缝计算21五、幕墙后锚固连接设计计算221后锚固载荷计算222锚栓钢材受拉破坏承载力243混凝土锥体受拉破坏承载力254锚栓钢材受剪破坏承载力265混凝土楔形体受剪破坏承载力276混凝土剪撬破坏承载力277拉剪复合受力承载力27六、幕墙预埋件焊缝计算271焊缝截面参数计算282焊缝强度计算28七、幕墙横梁计算291选用横梁型材的截面特性292幕墙横梁的强度计算303幕墙横梁的抗剪强度计算314幕墙横梁的刚度计算3334 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书八、横梁与立柱连接件计算331连接部位荷载计算332连接处焊缝的强度计算3434 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书公寓式办公石材幕墙工程石材幕墙设计计算书Ⅰ.设计依据①幕墙设计规范：《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《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《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009《建筑瓷板装饰工程技术规程》CECS101：98《建筑幕墙》GB/T21086-2007《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《地震震级的规定》GB/T17740-1999《钢结构防火涂料》GB14907-2002《钢结构设计规范》GB50017-2003《高层民用建筑钢结构技术规范》JGJ99-98《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《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001②建筑设计规范：《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95《工程网络计划技术规程》JGJ/T121-99《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《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》JG160-2004《既有居住建筑节能改造技术规程》JGJ129-2004《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》GB6500-2010《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《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005《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》GB50068-2001《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑抗震设计规范》GB50011-201034 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《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《民用建筑隔声设计规范》GB50018-2010《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《民用建筑设计通则》GB50352-2005《膜结构技术规程》CECS158：2004《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2010《中国地震动参数区划图》GB18306-2001《中国地震烈度表》GB/T17742-2008《建筑制图标准》GB/T50104-2001《建筑结构静力计算手册(第二版)》③铝材规范：《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》JG/T175-2005《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/T3880.1～3-2006《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003《变形铝及铝合金牌号表示方法》GB/T16474-1996《变形铝及铝合金状态代号》GB/T16475-2008《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008《建筑装饰用铝单板》GB/T23443-2009④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《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101:98《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《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/T18600-2001《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/T204-200134 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001《天然花岗石板材》GB/T18601-2009《天然石材统一编号》GB/T17670-2008《天然石材术语》GB/T13890-2008《建筑装饰工程石材应用技术规范》DB11/T512-2007⑤钢材规范：《钢分类》GB/T13304.1、2-2008《钢铁牌号表示方法》GB/T221-2008《钢及合金术语》GB/T20566-2006《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005《不锈钢棒》GB/T1220-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280-2007《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984《不锈钢热轧钢板和钢带》GB/T4237-2007《不锈钢丝》GB/T4240-2009《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-2007《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000《擦窗机》GB19154-2003《彩色涂层钢板及钢带》GB/T12754-2006《低合金钢焊条》GB/T5118-1995《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/T096—1997《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000《合金结构钢》GB/T3077-1999《结构用无缝钢管》GB/T8162-2008《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000《碳钢焊条》GB/T5117-1999《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》GB912-2008《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007《优质碳素结构钢》GB/T699-1999《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-2007《碳素结构钢冷轧钢板和钢带》GB/T11253-2007《建筑装饰用搪瓷钢板》JG/T234-2008⑥胶类及密封材料规范：《建筑密封材料术语》GB/T14682-2006《建筑密封胶分级及要求》GB/T22083-2008《丙烯酸酯建筑密封胶》JC/T484-2006《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/T884-200134 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《石材用建筑密封胶》GB/T23261-2009《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》JC/T887-2001《非结构承载用石材粘胶剂》JC/T989-2006《工业用橡胶板》GB/T5574-1994《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/T13477.1～20-2002《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》JC/T482-2003《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006《丙烯酸建筑密封胶》JC/T484-2006《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007《绝热用硬质酚醛泡沫制品(PF)》GB/T20974-2007《建筑绝热用聚氨酯泡沫塑料》GB/T21558-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999《石材用建筑密封胶》GB23261-2009《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》GB/T531-1999《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/T914-2003《中空玻璃用复合密封胶条》JC/T1022-2007⑦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《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277-1985《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000《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《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004《紧固件螺栓、螺钉、螺柱和螺母通用技术条件》GB/T16938-2008《铝合金门窗》GB/T8478-2008《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000《地弹簧》QB/T3884-199934 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《铝合金门插锁》QB/T3885-1999《平开铝合金窗把手》QB/T3886-1999《铝合金撑挡》QB/T3887-1999《铝合金窗不锈钢滑撑》QB/T3888-1999《铝合金门窗拉手》QB/T3889-1999《铝合金窗锁》QB/T3900-1999《铝合金门锁》QB/T3901-1999《推拉铝合金门用滑轮》QB/T3902-1999《闭合器》QB/T3893-1999《外装门锁》QB/T2473-2000《弹子插芯门锁》GB/T2474-2000《叶片门锁》QB/T2475-2000《球型门锁》QB/T2476-2000《铜合金铸件》GB/T13819-1992《锌合压铸件》GB/T13821-1992《铝合金压铸件》GB/T15114-2009《铸件尺寸公差与机械加工余量》QB/T6414-1999《建筑门窗五金件插销》JG214-2007《建筑门窗五金件传动机构用执手》JG124-2007《建筑门窗五金件旋压执手》JG213-2007《建筑门窗五金件合页(铰链)》JG125-2007《建筑门窗五金件传动锁闭器》JG126-2007《建筑门窗五金件滑撑》JG127-2007《建筑门窗五金件滑轮》JG129-2007《建筑门窗五金件多点锁闭器》JG215-2007《建筑门窗五金件撑挡》JG128-2007《建筑门窗五金件通用要求》JG212-2007《建筑门窗五金件单点锁闭器》JG130-2007《建筑门窗内平开下悬五金系统》JG168-2004《钢塑共挤门窗》JG207-2007《电动采光排烟窗》JG189-2006⑧相关物理性能级测试方法：《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《采暖居住建筑节能检验标准》JGJ132-2001《彩色涂层钢板及钢带试验方法》GB/T13448-2006《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《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008《建筑外窗采旋光性能分级及检测方法》GB/T11976-200834 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2002《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008《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/T228-2002Ⅱ.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。(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，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（GB500098.1.1-1）2当计算围护结构时Wk=βgzμs1μzW0（GB500098.1.1-2）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》GB50009-2012第8.6.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=1+2gI10(Z/10)-α其中g为峰值因子，取值2.5，α为地面粗糙度指数，I10为10m高名义湍流度。经化简，得：A类场地:βgz=1+0.6×(Z/10)-0.12B类场地:βgz=1+0.7×(Z/10)-0.15C类场地:βgz=1+1.15×(Z/10)-0.22D类场地:βgz=1+1.95×(Z/10)-0.30μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.2.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:μz=1.284×(Z/10)0.24B类场地:μz=1.000×(Z/10)0.30C类场地:μz=0.544×(Z/10)0.44D类场地:μz=0.262×(Z/10)0.60按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第8.3.3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μs1：34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书一、外表面1.正压区按表8.3.1-1采用；2.负压区—对墙面，取-1.0—对墙角边，取-1.4二、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，当非直接承受风载荷的围护构件的从属面积A大于或等于25m2时，局部风压体型系数μs1（25）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于25m2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（25）-μs1（1）]logA/1.4本工程属于B类地区,故μz=(Z/10)0.30W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5给出的风压采用，但不得小于0.3kN/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，根据相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度,按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表5.1.4-1采用.表5.1.4-1水平地震影响系数最大值地震影响6度7度8度9度多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震0.280.50(0.72)0.90(1.20)1.40注: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。根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223—2008规定：1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。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0.60g，抗震设防烈度9度：αmax=0.45GAK---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：34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：γ0S≤Rb.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,limdf---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+γEψESEK2无地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+ψwγwSWKS---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。34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书Ⅲ.工程信息概述1工程所在地区信息幕墙类型:石材幕墙工程所在地区:兖州基本风压:0.400kN/m2地面粗糙度类别:B类抗震设防烈度:6度设计基本地震加速度0.05g设计地震分组:第1组抗震设防类别:标准设防类标准反应谱法(水平地震影响系数最大值αmax)取为:0.042板材选用信息板材料:石材石材名称:MU110石材板规格:535.0mm×1400.0mm石材板厚度:30.0mm石材板支撑形式:短槽式3型材选用信息立柱型材类型:单一型材立柱型材号:矩形钢管120*80*4立柱材料牌号:Q235d<=16立柱安装方式:吊挂式,角码连接立柱计算模型:简支单跨梁后锚固连接类型:化学锚栓横梁型材类型:单一型材横梁型材号:角钢L5*5横梁材料牌号:Q235d<=16横梁受力方式:均布受力横梁立柱连接形式:焊缝连接34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书一、风荷载计算标高为15.9m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.40kN/m2βgz:15.9m高处阵风系数(按B类区计算):(GB50009-2012)βgz=1+0.7×(Z/10)-0.15=1.653μz:15.9m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2012)μz=(Z/10)0.30=(15.9/10)0.30=1.149μsl:局部风压体型系数(墙角区)1板块风载荷计算（直接承受风载荷）板块（第1处）该处局部风压体型系数μsl=1.600μsl=-1.400+(-0.2)=-1.600该处局部风压体型系数μsl=1.600风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2012)=1.653×1.149×1.600×0.400=1.216kN/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》GB50009-20123.2.4规定采用W=γw×Wk=1.4×1.216=1.702kN/m22支撑结构风载荷计算（非直接受风载荷）支承结构（第1处）4800mm×1200mm=5.76m2该处从属面积为：5.76m2μsl(A)=μsl(1)+[μsl(25)-μsl(1)]×log(A)/1.4=-{1.4+[0.8×1.4-1.4]×0.760/1.4}=-1.248μsl=-1.248+(-0.2)=-1.448该处局部风压体型系数μsl=1.448风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2012)=1.653×1.149×1.448×0.40034 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书=1.100kN/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》GB50009-20123.2.4规定采用W=γw×Wk=1.4×1.100=1.540kN/m2二、板强度校核:1石材板强度校核用MU110级石材，其抗弯强度标准值为：8.0N/mm2石材板抗弯强度设计值：3.70N/mm2石材板抗剪强度设计值：1.90N/mm2校核依据：σ≤[σ]=3.700N/mm2Ao:石材板短边长：0.535mBo:石材板长边长：1.400ma:计算石材板抗弯所用短边长度:0.275mb:计算石材板抗弯所用长边长度:1.400mt:石材板厚度:30.0mmGAK:石材板自重=840.00N/m2m1:四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比(a/b=0.196)查表得:0.1303Wk:风荷载标准值:1.216kN/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=5×0.040×840.000/1000=0.168kN/m2荷载组合设计值为：Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk=1.812kN/m2应力设计值为：σ=6×m1×Sz×b2×103/t2=6×0.1303×1.812×1.4002×103/30.02=3.084N/mm23.084N/mm2≤3.700N/mm2强度可以满足要求34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书2石材板剪应力校核校核依据:τmax≤[τ]τ:石材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:2t:石材板厚度:30.0mmd:槽宽:7.0mms:槽底总长度:60.0mmβ:系数,取1.25对边开槽τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×(t-d)×s]=0.615N/mm20.615N/mm2≤1.900N/mm2石材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:19.600mm2n: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)=21.634N/mm221.634N/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：34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书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:1.540kN/m2B:幕墙分格宽:1.200mqw=W×B=1.540×1.200=1.848kN/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:600N/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=5×0.040×600.000/1000=0.120kN/m2γE:幕墙地震作用分项系数:1.3qEA=1.3×qEAk=1.3×0.120=0.156kN/m2qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)qE=qEA×B=0.156×1.20034 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书=0.187kN/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:1.848(kN/m)Hsjcg:立柱计算跨度:4.800mMw=qw×Hsjcg2/8=1.848×4.8002/8=5.322kN·mME:地震作用下立柱弯矩(kN·m):ME=qE×Hsjcg2/8=0.187×4.8002/8=0.539kN·mM: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=5.322+0.5×0.539=5.592kN·m=5591808.000Nmm2选用立柱型材的截面特性立柱型材号:矩形钢管120*80*4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立柱型材毛截面对X轴惯性矩:Ix=3090400.000mm4立柱型材对x轴的净截面模量:Wnx=51510.000mm3立柱型材净截面积:An=153600.000mm2立柱型材腹板厚度:tw=8.000mm立柱型材计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩:S=31100.000mm3截面塑性发展系数:γx=1.05截面塑性发展系数:γy=1.053幕墙立柱的强度计算校核依据:N/An+Mx/(γx×Wnx)+My/(γy×Wny)≤fs=215.0N/mm2(拉弯构件)(GB50017-20035.2.1)B:幕墙分格宽:1.200mGAk:幕墙自重:600N/m2幕墙自重线荷载:Gk=600×B/1000=600×1.200/1000=0.720kN/m34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书Nk:立柱受力:Nk=Gk×L=0.720×4.800=3.456kNN:立柱受力设计值:rG:结构自重分项系数:1.2N=1.2×Nk=1.2×3.456=4.147kN=4147.200Nσ:立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)N:立柱轴心受力设计值:N=4147.200NMx、My:同一截面处绕x轴和y轴的弯矩:Mx=M=5591808.000Nmm,My=0NmmAn:立柱的净截面面积:An=153600.000mm2Wnx,Wny:对x轴和y轴的净截面模量:Wnx=51510.000mm3γx:截面塑性发展系数:γx=1.05γy:截面塑性发展系数:γy=1.05σ=N/An+Mx/(γx×Wnx)+My/(γy×Wny)(GB50017-20035.2.1)=N/An+Mx/(γx×Wnx)=4147.200/153600.000+5591808.000/(1.05×51510.000)=103.415N/mm2103.415N/mm210200.8N螺栓抗剪强度可以满足！4型材壁的强度验算立柱型材种类:Q235d<=16t:立柱壁厚,4.0mmXC_y:立柱局部承压强度:305.0N/mm2Ncb:根据选择的螺栓数目,连接处型材的承压承载能力Ncb=Num1×d×t×2×XC_y=2×12.0×4.0×2×305.0=58560.0NNcb=58560.0N>10200.8N型材壁强度可以满足5角码抗承压承载能力计算角码材料牌号:Q235钢(C级螺栓)Lct2:连接处热轧钢角码壁厚:10.0mmJy:热轧钢角码承压强度:305.0N/mm2Ncbg:钢角码型材壁抗承压能力(N):Ncbg=d×2×Jy×Lct2×Num1=12.0×2×305.0×10.0×2.0=146400.0N146400.0N>10200.8N角码强度可以满足6立柱连接伸缩缝计算d≥α×Δt×L+d1+d234 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书上式中:d:伸缩缝计算值(mm);α:立柱材料的线膨胀系数,取1.2×10-5;△t:温度变化,取80℃;L:立柱跨度(mm);d1:施工误差,取3mm;d2:考虑其它作用的预留量,取2mm;d=α×Δt×L+d1+d2=1.2×10-5×80×4800.0+2+3=9.6≤20.0实际伸缩缝隙取:20.0,满足要求！五、幕墙后锚固连接设计计算幕墙与主体结构连接采用后锚固技术。本设计采用化学螺栓作为后锚固连接件。本计算主要依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004。后锚固连接设计，应根据被连接结构类型、锚固连接受力性质及锚栓类型的不同，对其破坏型态加以控制。本设计只考虑锚栓钢材抗剪复合破坏类型和混凝土破坏类型。并认为锚栓是群锚锚栓。1后锚固载荷计算本工程锚栓受拉力和剪力Vgsd:总剪力设计值:Vgsd=N2=4.147KNNgsd:总拉力设计值:Ngsd=N1=9.320KNM:弯矩设计值(N·mm):e2:螺孔中心与锚板边缘距离:40.0mmM=V×e2/1000=4.1×40.0/1000=0.16589KN·m本设计的锚栓是在拉剪复合力的作用之下工作，所以拉剪复合受力下锚栓或植筋钢材破坏和混凝土破坏时的承载力，应按照下列公式计算：34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书　　　式中----群锚中受力最大锚栓的拉力设计值；----群锚受拉区总拉力设计值；----群锚中受力最大锚栓的剪力设计值；----群锚总剪力设计值；----锚栓受拉承载力设计值；----锚栓受拉承载力标准值；----锚栓受剪承载力设计值；----锚栓受剪承载力标准值；----混凝土锥体受拉破坏承载力设计值；----混凝土锥体受拉破坏承载力标准值；34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书----混凝土楔形体受剪破坏承载力设计值；----混凝土楔形体受剪破坏承载力标准值；γRs,N----锚栓钢材受拉破坏，锚固承载力分项系数=1.63；γRs,V----锚栓钢材受剪破坏，锚固承载力分项系数=1.63；γRc,N----混凝土锥体受拉破坏，锚固承载力分项系数=3.00；γRc,V----混凝土楔形体受剪破坏，锚固承载力分项系数=2.50；γRcp----混凝土剪撬受剪破坏，锚固承载力分项系数=2.50；γRsp----混凝土劈裂受拉破坏，锚固承载力分项系数=3.00；锚栓的分布如下图所示：锚板：　　　X=240.0mm　　　Y=190.0mm锚栓设置：　　　s11=160.0mm　　　s21=110.0mm锚基边距：　　　无边缘效应：c>10*hef2锚栓钢材受拉破坏承载力h----混凝土基材厚度=400.0mm；混凝土基材等级：强度等级C50；d----锚栓杆、螺杆外螺纹公称直径及钢筋直径=12.0mm；do----钻孔直径=14.0mm；df----锚板钻孔直径=14.0mm；h1----钻孔深度=110.00mm；hef----锚栓有效锚固深度=110.00mm；Tinst----安装扭矩=40.00N.m；fstk----锚栓极限抗拉强度标准值=800.00Mpa；As----锚栓应力截面面积=84.622mm2；n----群锚锚栓个数=4；34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书幕墙后锚固连接设计中的锚栓是在轴心拉力与弯矩共同作用下工作，弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算：①当时②当时式中----弯矩设计值（N.m）；----群锚中受力最大锚栓的拉力设计值；----锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离（mm）；----锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离（mm）；----轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离（mm）。则Nhsd=2.848KN；NRk,s=As×fstk=67.698KN；NRd,s=NRk,s/γRs,N=41.660KN；NRd,s>=Nhsd锚栓钢材受拉破坏承载力满足要求！3混凝土锥体受拉破坏承载力　----开裂混凝土单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；----单根锚栓或群锚受拉，混凝土实有破坏锥体投影面面积；----间距﹑34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书边距很大时，单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏锥体投影面面积；----边距c对受拉承载力的降低影响系数；----表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的降低影响系数；----荷载偏心对受拉承载力的降低影响系数；----未裂混凝土对受拉承载力的提高系数；fcu,k----混凝土立方体抗压强度标准值=50.00；scr,N----混凝土锥体破坏情况下，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间距=330.00；ccr,N----混凝土锥体破坏，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界边距=165.00；由于是非开裂混凝土NoRk,c=7.3×(fcu,k×0.95)0.5×(hef-30)1.5=36.0002KN；Aoc,N=(scr,N)2=108900.00mm2；Ac,N=215600.00mm2；Mss,N=1.00；Msre,N=1.00；Msec,N=1.00；Msucr,N=1.40；NRk,c=99.782KN；NRd,c=NRk,c/γRc,N=33.261KN；NRd,c>=Ngsd混凝土锥体受拉破坏承载力满足要求！4锚栓钢材受剪破坏承载力本设计考虑有杠杆臂状态的拉、弯、剪复合受力，锚栓受剪承载力标准值VRk,s按下式计算：MoRk,s=1.2×Wel×fstk=0.163KN·m；MRk,s=MoRk,s(1-Nsd/NRd,s)=0.152KN·m；VRk,s=αM×MRk,s/lo=1.817KN；VRd,s=VRk,s/γRs,V=1.118KN；VRd,s>=Vhsd锚栓钢材受剪破坏承载力满足要求！34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书5混凝土楔形体受剪破坏承载力锚栓受剪方向未指向边缘方向，不存在被剪切破坏的情况！混凝土楔形体受剪破坏承载力满足要求！6混凝土剪撬破坏承载力VRd,cp----混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设计值VRk,cp----混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值K----锚固深度h_ef对V_rk_cp影响系数当hef>=60mm时，取K＝2.0VRk,cp=k×NRk,c=199.565KN；VRd,cp=VRk,cp/γRcp=79.826KN；VRd,cp>=Vgsd混凝土剪撬破坏承载力满足要求！7拉剪复合受力承载力拉剪复合受力下，混凝土破坏时的承载力，应按照下列公式计算：(Nhsd/NRd,s)2+(Vhsd/VRd,s)2=0.86<1锚栓钢材能够满足要求！(Ngsd/NRd,c)1.5+(Vgsd/VRd,c)1.5=0.154<1混凝土能够满足要求！六、幕墙预埋件焊缝计算法向力设设计值N:9319.7N剪力设计值V:4147.2N弯矩M:165888.0N·mm焊缝参数：焊接形式：三围围焊水平焊缝长度Lx:160.0mm竖直焊缝长度Ly:200.0mm焊角高度hf:10.0mm角焊缝的计算厚度:he=0.707×hf=7.1mm34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书1焊缝截面参数计算有效面积:A=2×he×(Lx-2×hf)+he×(Ly-2×hf)=2×7.1×(160.0-2×10.0)+7.1×(200.0-2×10.0)=3252.2mm2形心到竖直焊缝轴线距离:dx=(Lx-2×hf)×(Lx-he)/(2×(Lx-2×hf)+(Ly-2×hy))=(160.0-2×10.0)×(160.0-7.1)/(2×(160.0-2×10.0)+(200.0-2×10.0))=46.5mmIx=he×(Ly-2×hf)3/12+(Lx-2×hf)×(Ly3-(Ly-2×he)3)/12=7.1×(200.0-2×10.0)3/12+(160.0-2×10.0)×(200.03-(200.0-2×7.1)3)/12=21865426.2mm4Iy=he×[(Ly-2×hf)×dx2+he2×(Ly-2×hf)/12+(Lx-2×hf)3/6+2×(Lx-2×hf)((Lx-he)/2-dx)2]=7.1×[(200.0-2×10.0)×46.52+7.12×(200.0-2×10.0)/12+(160.0-2×10.0)3/6+2×(160.0-2×10.0)((160.0-7.1)/2-46.5)2]=7767805.9mm4J=Ix+Iy=21865426.2+7767805.9=29633232.1mm42焊缝强度计算根据《钢结构设计规范》GB50017-2003公式7.1.3-1、7.1.3-2和7.1.3-3计算βf:角焊缝的强度设计值增大系数，取值为:1.22σm:弯矩引起的正应力：σm=M×(LX-(dx+he/2))/J=165888.0×(160.0-(46.5+7.1/2))/29633232.1=0.615N/mm2σn:正应力σn=N/A=9319.7/3252.2=2.866N/mm2τM:弯矩引起的剪应力:τM=M×Ly/(2×J)=165888.0×200.0/(2×29633232.1)=0.560N/mm2τV:剪力引起的剪应力:τV=V/A=4147.200/3252.200=1.275N/mm234 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书总正应力σf=σM+σN=3.481N/mm2总切应力τf=τM+τV=1.835N/mm2角焊缝强度设计值ffw=160.000N/mm2强度校核：((σf/βf)2+τf2)0.5=((3.481/1.22)2+1.8352)0.5=3.392N/mm2≤160.000N/mm2焊缝强度可以满足！七、幕墙横梁计算幕墙横梁计算简图如下图所示：1选用横梁型材的截面特性选用型材号:角钢L5*5选用的横梁材料牌号:Q235d<=16横梁型材抗弯强度设计值:fs=215.000N/mm2横梁型材抗剪强度设计值:fv=125.000N/mm2横梁型材弹性模量:E=2.05×105N/mm2Wnx:对X轴的净截面模量:Wnx=3130.000mm3Wny:对Y轴的净截面模量:Wny=3130.000mm3截面塑性发展系数:γx=1.00截面塑性发展系数:γy=1.00Sx:横梁截面计算剪应力处以上(或下)截面对中性轴(X轴)的面积矩:Sx=3179.000mm3Sy: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:Sy=3179.000mm3Ix:毛截面对X轴惯性矩:Ix=112100.000mm434 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书Iy:毛截面对Y轴惯性矩:Iy=112100.000mm4txw:横梁截面垂直于X轴腹板厚度:txw=5.0mmtyw:横梁截面垂直于Y轴腹板厚度:tyw=5.0mm2幕墙横梁的强度计算校核依据:Mx/(γx×Wnx)+My/(γy×Wny)≤fs=215.0(GB50017-20034.1.1)横梁上分格高:0.975m横梁下分格高:0.975mH----横梁受荷单元高(应为上下分格高之和的一半):0.975ml----横梁跨度,l=1.200m面板在横梁上的安装方式:吊挂方式横梁受力方式:均布受力(1)横梁在自重作用下的弯矩(kN·m)GAk:横梁自重,300N/m2Gk:横梁自重荷载线分布均布荷载标准值(kN/m):横梁自重受荷按下分格高:0.975mGk=300×H/1000=300×0.975/1000=0.293kN/mG:横梁自重荷载线分布均布荷载设计值(kN/m)G=1.2×Gk=1.2×0.293=0.351kN/mMy:横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN·m)My=G×B2/8=0.351×1.2002/8=0.063kN·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=1.100×0.975=1.073KN/m风荷载线分布最大集度设计值qw=1.4×qwk=1.4×1.073=1.502kN/mMxw:横梁在风荷载作用下的弯矩(kN·m)Mxw=qw×B2×(3-H2/B2)/24=1.502×1.2002×(3-0.9752/1.2002)/24=0.211kN·m=210796.523Nmm(3)地震作用下横梁弯矩qEAk:横梁平面外地震作用:34 办公石材幕墙工程·石材幕墙设计计算书βE:动力放大系数:5αmax:地震影响系数最大值:0.040GAk:幕墙构件自重:300N/m2qEAk=5×αmax×300/1000=5×0.040×300/1000=0.060kN/m2qex:水平地震作用最大集度标准值B:幕墙分格宽:1.200m水平地震作用最大集度标准值(梯形分布)qex=qEAk×H=0.060×0.975=0.059KN/mqE:水平地震作用最大集度设计值γE:地震作用分项系数:1.3qE=1.3×qex=1.3×0.059=0.076kN/mMxE:地震作用下横梁弯矩:MxE=qE×B2×(3-H2/B2)/24=0.076×1.2002×(3-0.9752/1.2002)/24=0.011kN·m=10676.707Nmm(4)横梁强度:σ:横梁计算强度(N/mm2):采用SG+SW+0.5SE组合Mx:横梁同一截面处绕x轴的弯矩:Mx=SW+0.5SE=210796.523+0.5×10676.707=216134.877NmmMy:横梁同一截面处绕y轴的弯矩:My=63180.000NmmWnx:对x轴的净截面模量:3130.000mm3Wny:对y轴的净截面模量:3130.000mm3截面塑性发展系数:γx=1.00截面塑性发展系数:γy=1.00σ=Mx/(γx×Wnx)+My/(γy×Wny)=216134.877/(1.00×3130.000)+63180.000/(1.00×3130.000)89.238N/mm2