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      干挂式石材幕墙设计计算书

      发布时间:2018-7-17 16:09:24浏览次数:11793文章出处:国际幕墙设计公司

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      一、计算引用的规范、标准及资料

      1.1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》JGJ113-2003

        《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101:98

        《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    

      1.2建筑设计规范:

        《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/T97-95

        《工程网络计划技术规程》JGJ/T121-99

        《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004

        《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

        《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004

        《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》GB6566-2001

        《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》GB50009-2001(2006年版、局部修订)

        《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

        《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008年版)

        《建筑设计防火规范》GB50016-2006

        《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)

        《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002

        《民用建筑设计通则》GB50352-2005

        《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002

      1.3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-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

      1.4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/T429.2-2000

        《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/T204-2001

        《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001

        《天然石材统一编号》GB/T17670-2008

        《天然饰面石材术语》GB/T13890-2008

      1.5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

        《防弹玻璃》GB17840-1999

        《浮法玻璃》GB11614-1999

        《夹层玻璃》GB/T9962-1999

        《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》GB15763.1-2001

        《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008

        《普通平板玻璃》GB4871-1995

        《热弯玻璃》JC/T915-2003

        《压花玻璃》JC/T511-2002

        《中空玻璃》GB/T11944-2002

        《着色玻璃》GB/T18701-2002

      1.6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/T4226-1984

        《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

        《不锈钢丝》GB/T4240-93

        《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

        《彩色涂层钢板和钢带》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

        《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

        《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》GB/T912-2008

        《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007

        《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

      1.7胶类及密封材料规范:

        《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-2006

        《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

        《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

        《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007

        《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》JC/T883-2001

        《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

      1.8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/T3098.6-2000

        《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/T3098.1-2000

        《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

        《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/T2697-2005

        《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/T15114-1994

        《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》JG189-2006

      1.9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

        《采暖居住建筑节能检验标准》JGJ132-2001

        《彩色涂层钢板和钢带试验方法》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

        《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002

        《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008

        《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008

        《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2001

        《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002

      1.10《建筑结构静力计算手册》(第二版)

        1.11土建图纸:

        2基本参数

        2.1幕墙所在地区:

        太仓地区;

        2.2地面粗糙度分类等级:

        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B类地形考虑。

        2.3抗震烈度:

        根据国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-20012008版),太仓地区地震基本烈度为7度,地震动峰值加速度为0.1g,水平地震影响系数最大值为:αmax=0.08。

        3幕墙承受荷载计算

        幕墙倾斜后荷载分析

      幕墙倾斜后荷载分析图

      (上图05-01  幕墙倾斜后荷载分析图)


      二、参数输入

       

       

       

       

      幕墙情况类型:

      计算简图

      情况一

       

       

      幕墙自重:

      G=

      1.0

      kN/m2

       

      幕墙倾斜角度:

      α=

      97.0

       

      三、荷载分析

       

       

       

       

      垂直幕墙自重分量G1计算:

      G1=

      G×Sin(α-90°)

       

       

       

      =

      0.122

      kN/m2

       

      平行幕墙自重分量G2计算:

      G2=

      G×Cos(α-90°)

       

       

       

      =

      0.993

      kN/m2

       

      四、荷载分析结论

       

       

       

       

      1.情况一:G1垂直于幕墙所在平面且面向室内,当计算书中负风荷载标准值≥正风荷载标准值+G1

         时,计算结果安全,满足要求。

       情况二:G1垂直于幕墙所在平面且面向室外,可采用增加负风荷载标注值的方法进行模

        拟,当计算书中所增加的负风荷载标准值≥G1,计算结果安全,满足要求。

       (注:由于G1分项系数是1.2,风荷载分项系数是1.4,所以以上标准值改为设计值仍然

         符合要求)

      2.G2平行于幕墙所在平面,且小于实际自重G,计算书中采用G进行施加,计算结果更安

         全,所以不进行修正。

          

      三、参数输入                

        幕墙情况类型:    计算简图    情况一        

        幕墙自重:    G=    1.0    kN/m2    

        幕墙倾斜角度:    α=    97.0    度    

      四、荷载分析                

        垂直幕墙自重分量G1计算:    G1=    G×Sin(α-90°)        

            =    0.122    kN/m2    

        平行幕墙自重分量G2计算:    G2=    G×Cos(α-90°)        

            =    0.993    kN/m2    

      五、荷载分析结论                

        1.情况一:G1垂直于幕墙所在平面且面向室内,当计算书中负风荷载标准值≥正风荷载标准值+G1

        时,计算结果安全,满足要求。

        情况二:G1垂直于幕墙所在平面且面向室外,可采用增加负风荷载标注值的方法进行模

        拟,当计算书中所增加的负风荷载标准值≥G1,计算结果安全,满足要求。

        (注:由于G1分项系数是1.2,风荷载分项系数是1.4,所以以上标准值改为设计值仍然

        符合要求)

        2.G2平行于幕墙所在平面,且小于实际自重G,计算书中采用G进行施加,计算结果更安

        全,所以不进行修正。

        3.1风荷载标准值的计算方法:

        幕墙属于外围护构件,按建筑结构荷载规范(GB50009-20012006年版)计算:

        wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]

        上式中:

        wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa);

        Z:计算点标高:23.5m;

        βgz:瞬时风压的阵风系数;

        根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算):

        βgz=K(1+2μf)

        其中K为地面粗糙度调整系数,μf为脉动系数

        A类场地:βgz=0.92×(1+2μf)其中:μf=0.387×(Z/10)-0.12

        B类场地:βgz=0.89×(1+2μf)其中:μf=0.5(Z/10)-0.16

        C类场地:βgz=0.85×(1+2μf)其中:μf=0.734(Z/10)-0.22

        D类场地:βgz=0.80×(1+2μf)其中:μf=1.2248(Z/10)-0.3

        对于B类地形,23.5m高度处瞬时风压的阵风系数:

        βgz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.16))=1.6663

        μz: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:μz=1.379×(Z/10)0.24

        当Z>300m时,取Z=300m,当Z<5m时,取Z=5m;

        B类场地:μz=(Z/10)0.32

        当Z>350m时,取Z=350m,当Z<10m时,取Z=10m;

        C类场地:μz=0.616×(Z/10)0.44

        当Z>400m时,取Z=400m,当Z<15m时,取Z=15m;

        D类场地:μz=0.318×(Z/10)0.60

        当Z>450m时,取Z=450m,当Z<30m时,取Z=30m;

        对于B类地形,23.5m高度处风压高度变化系数:

        μz=1.000×(Z/10)0.32=1.3144

        μs1:局部风压体型系数;

        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:

      1、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

      2、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。

        本计算点为大面位置。

        由于大部分幕墙都有开启,按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明,幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。

        另注: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

        在上式中:当A≥10m2时取A=10m2;当A≤1m2时取A=1m2;

        w0:基本风压值(MPa),根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用,但不小于0.3KN/m2,按重现期50年,太仓地区取0.0005MPa;

        3.2计算支撑结构时的风荷载标准值:

        计算支撑结构时的构件从属面积:

        A=1.27×4.8=6.096m2

        LogA=0.785

        μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA

        =0.843

        μs1=0.843+0.2=1.043

        wk-=βgzμzμs1w0

        =1.6663×1.3144×1.043×0.0005

        =0.001142MPa

        由于石材幕墙的倾斜在负风压情况下显得有利,所以只需要在正风压情况下采用增大风荷载的方法模拟。

        wk+=βgzμzμs1w0+G分

        =1.6663×1.3144×1.0×0.0005+0.000122=0.001138Mpa

        而0.001138Mpa<0.001142Mpa,所以采用负风压情况计算。

      3.3计算面板材料时的风荷载标准值:

        计算面板材料时的构件从属面积:

        A=1.2×1.27=1.524m2

        LogA=0.183

        μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA

        =0.963

        μs1=0.963+0.2=1.163

        wk-=βgzμzμs1w0

        =1.6663×1.3144×1.163×0.0005

        =0.001274MPa

        wk+=βgzμzμs1w0+G分

        =1.6663×1.3144×1.0×0.0005+0.000122=0.001138Mpa

        而0.001138Mpa<0.001274Mpa,所以采用负风压情况计算。

      3.4垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值:

        qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

        qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa);

        βE:动力放大系数,取5.0;

        αmax:水平地震影响系数最大值,取0.08;

        Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N);

        A:幕墙构件的面积(mm2);

      3.5作用效应组合:

        荷载和作用效应按下式进行组合:

        S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]

        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;

        γG、γw、γE:各效应的分项系数;

        ψw、ψE:分别为风荷载,地震作用效应的组合系数。

        上面的γG、γw、γE为分项系数,按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]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:γG:1.2;

        风荷载:γw:1.4;

        地震作用:γE:1.3;

        进行挠度计算时;

        重力荷载:γG:1.0;

        风荷载:γw:1.0;

        地震作用:可不做组合考虑;

        上式中,风荷载的组合系数ψw为1.0;

        地震作用的组合系数ψE为0.5;

      4、幕墙立柱计算

        基本参数:

        1:计算点标高:23.5m;

        2:力学模型:单跨简支梁;

        3:立柱跨度:L=4800mm;

        4:立柱左分格宽:1270mm;立柱右分格宽:1270mm;

        5:立柱计算间距:B=1270mm;

        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:

      干挂式石材幕墙设计计算

      (上图05-02  干挂式石材幕墙设计计算书)


      4.1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

        =0.001142×1270

        =1.45N/mm

        qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm);

        qw=1.4qwk

        =1.4×1.45

        =2.03N/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);

        βE:动力放大系数,取5.0;

        αmax:水平地震影响系数最大值,取0.08;

        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=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

        =5.0×0.08×0.0011

        =0.00044MPa

        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

        =0.00044×1270

        =0.559N/mm

        qE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm);

        qE=1.3qEk

        =1.3×0.559

        =0.727N/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:……5.4.1[JGJ102-2003]

        q=qw+0.5qE

        =2.03+0.5×0.727

        =2.394N/mm

        用于挠度计算时,采用Sw标准值:……5.4.1[JGJ102-2003]

        qk=qwk

        =1.45N/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(N·mm);

        Mw:风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm);

        ME:地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm);

        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

        =2.394×48002/8

        =6894720N·mm

      4.2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(N·mm);

        γ:塑性发展系数:

        对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;

        对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,取1.00;    

        fs:型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取205MPa;

        Wnx=Mx/γfs

        =6894720/1.05/205

        =32031.22mm3

      (2)立柱惯性矩预选值计算:

        qk:风荷载线荷载集度标准值(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=4800/250=19.2mm

        按[5.1.1.2]《建筑幕墙》GB/T21086-2007的规定,对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制):

        当跨距≤4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm;

        当跨距>4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;

        对本例取:

        df,lim=19.2mm

        Ixmin=5qkL4/384Edf,lim

        =5×1.45×48004/384/206000/19.2

        =2533980.583mm4

      4.3选用立柱型材的截面特性:

        按上一项计算结果选用型材号:矩形钢管120×60×4

        型材的抗弯强度设计值:fs=205MPa

        型材的抗剪强度设计值:τs=120MPa

        型材弹性模量:E=206000MPa

        绕X轴惯性矩:Ix=2552000mm4

        绕Y轴惯性矩:Iy=847700mm4

        绕X轴净截面抵抗矩:Wnx1=42530mm3

        绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=42530mm3

        型材净截面面积:An=1376mm2

        型材线密度:γg=0.108016N/mm

        型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:t=8mm

        型材受力面对中性轴的面积矩:Sx=26460mm3

        塑性发展系数:γ=1.05

      4.4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(MPa);

        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

        =0.0011×1270×4800

        =6705.6N

        N:立柱轴向拉力设计值(N);

        N=1.2Nk

        =1.2×6705.6

        =8046.72N

      (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/γWnx≤fs……6.3.7[JGJ102-2003]

        上式中:

        N:立柱轴力设计值(N);

        Mx:立柱弯矩设计值(N·mm);

        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);

        γx:塑性发展系数:

        对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;

        对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,取1.00;

        fs:型材的抗弯强度设计值,取205MPa;

        则:

        N/An+Mx/γWnx=8046.72/1376+6894720/1.05/42530

        =160.242MPa≤205MPa

        立柱抗弯强度满足要求。

      4.5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=2552000mm4

        预选值为:Ixmin=2533980.583mm4

        实际挠度计算值为:

        df=5qkL4/384EIx

        =5×1.45×48004/384/206000/2552000

        =19.064mm

        而df,lim=19.2mm

        所以,立柱挠度满足规范要求。

      4.6立柱的抗剪计算:

        校核依据:

        τmax≤τs=120MPa(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

        =0.001142×1270×4800/2

        =3480.816N

      (2)Vw:风荷载作用下剪力设计值(N):

        Vw=1.4Vwk

        =1.4×3480.816

        =4873.142N

      (3)VEk:地震作用下剪力标准值(N):

        VEk=qEAkBL/2

        =0.00044×1270×4800/2

        =1341.12N

      (4)VE:地震作用下剪力设计值(N):

        VE=1.3VEk

        =1.3×1341.12

        =1743.456N

      (5)V:立柱所受剪力设计值组合:

        采用Vw+0.5VE组合:

        V=Vw+0.5VE

        =4873.142+0.5×1743.456

        =5744.87N

      (6)立柱剪应力校核:

        τmax:立柱最大剪应力(MPa);

        V:立柱所受剪力(N);

        Sx:立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3);

        Ix:立柱型材截面惯性矩(mm4);

        t:型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm);

        τmax=VSx/Ixt

        =5744.87×26460/2552000/8

        =7.446MPa

        7.446MPa≤120MPa

        立柱抗剪强度满足要求!

      5、幕墙横梁计算

        基本参数:

        1:计算点标高:23.5m;

        2:横梁跨度:B=1270mm;

        3:横梁上分格高:1200mm;横梁下分格高:1200mm;

        4:横梁计算高度:H=600mm:

        非背栓结构取平均分格高;

        背栓结构取最大分格高度的一半;

        5:力学模型:两点集中荷载简支梁;

        6:集中力作用点到横梁端部的距离:a=150mm;

        7:板块配置:石材;

        8:横梁材质:Q235;

        本处幕墙横梁按两点集中荷载简支梁模型进行设计计算,受力模型如下:

      幕墙横梁设计计算

      (图05-03  幕墙横梁设计计算)


      5.1横梁型材选材计算:

      (1)横梁在风荷载作用下的集中力计算(按两点集中荷载简支梁):

        Pwk:风荷载作用下集中荷载标准值(N);

        wk:风荷载标准值(MPa);

        B:横梁跨度(mm);

        H:横梁计算高度(mm);

        Pwk=wkBH/2

        =0.001142×1270×600/2

        =435.102N

        Pw:风荷载作用下集中荷载设计值(N);

        Pw=1.4Pwk

        =1.4×435.102

        =609.143N

      (2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(按两点集中荷载简支梁):

        qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa);

        βE:动力放大系数,取5.0;

        αmax:水平地震影响系数最大值,取0.08;

        Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N),(主要指面板组件);

        A:幕墙平面面积(mm2);

        qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

        =5.0×0.08×0.001

        =0.0004MPa

        PEk:横梁在水平地震作用下集中力标准值(N);

        B:横梁跨度(mm);

        H:横梁计算高度(mm);

        PEk=qEAkBH/2

        =0.0004×1270×600/2

        =152.4N

        PE:横梁在水平地震作用下集中力设计值(N);

        PE=1.3PEk

        =1.3×152.4

        =198.12N

      (3)幕墙横梁受水平荷载集度组合:

        用于强度计算时,采用Sw+0.5SE设计值组合:……5.4.1[JGJ102-2003]

        P=Pw+0.5PE

        =609.143+0.5×198.12

        =708.203N

        用于挠度计算时,采用Sw标准值:……5.4.1[JGJ102-2003]

        Pk=Pwk

        =435.102N

      (4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁):

        My:横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm);

        P:集中荷载的设计值组合(N);

        a:集中力作用点到横梁端部的距离(mm);

        My=Pa

        =708.203×150

        =106230.45N·mm

      (5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁):

        PGk:横梁自重荷载作用下集中力标准值(N);

        B:横梁跨度(mm);

        H1:横梁自重荷载作用高度(mm):

        非背栓结构取横梁上分格高;

        背栓结构取最大分格高度的一半;

        PGk=0.001×BH1/2

        =0.001×1270×600/2

        =381N

        PG:横梁自重荷载作用下集中力设计值(N);

        PG=1.2PGk

        =1.2×381

        =457.2N

        Mx:横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm);

        PG:横梁自重荷载作用下集中力设计值(N);

        a:集中力作用点到横梁端部的距离(mm);

        Mx=PG×a

        =457.2×150

        =68580N·mm

      5.2确定材料的截面参数:

      (1)横梁抵抗矩预选:

        Wnx:绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3);

        Wny:绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3);

        Mx:横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm);

        My:风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm);

        γx,γy:塑性发展系数:

        对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,均取1.05;

        对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,均取1.00;

        此处取:γx=γy=1.05    

        fs:型材抗弯强度设计值(MPa),对Q235取205;

        按下面公式计算:

        Wnx=Mx/γxfs

        =68580/1.05/205

        =318.606mm3

        Wny=My/γyfs

        =106230.45/1.05/205

        =493.521mm3

      (2)横梁惯性矩预选:

        df1,lim:按规范要求,横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm);

        df2,lim:按规范要求,横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm);

        B:横梁的跨度(mm);

        按相关规范,钢材横梁的相对挠度不应大于L/250,铝材横梁的相对挠度不应大于L/180;

        《建筑幕墙》GB/T21086-2007还有如下规定:

        按[5.1.1.2],对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙(其它形式幕墙或外维护结构无绝对挠度限制):

        当跨距≤4500mm时,绝对挠度不应该大于20mm;

        当跨距>4500mm时,绝对挠度不应该大于30mm;

        按[5.1.9,b],自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500,并且不应大于3mm;

        B/250=1270/250=5.08mm

        B/500=1270/500=2.54mm

        对本例取:

        df1,lim=5.08mm

        df2,lim=2.54mm

        Pk:风荷载作用下的水平集中荷载标准值(N);

        a:集中力作用点到横梁端部的距离(mm);

        E:型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa;

        Iymin:绕Y轴最小惯性矩(mm4);

        df,lim=Pka(3B2-4a2)/24EIymin……(受风荷载与地震作用的挠度计算)

        Iymin=Pka(3B2-4a2)/24Edf1,lim

        =435.102×150×(3×12702-4×1502)/24/206000/5.08

        =12339.993mm4

        PGk:重力作用下的集中荷载标准值(N);

        a:集中力作用点到横梁端部的距离(mm);

        B:横梁的跨度(mm);

        E:型材的弹性模量(MPa),对Q235取206000MPa;

        Ixmin:绕X轴最小惯性矩(mm4);

        df,lim=PGka(3B2-4a2)/24EIxmin……(自重作用下产生的挠度计算)

        Ixmin=PGka(3B2-4a2)/24Edf2,lim

        =381×150×(3×12702-4×1502)/24/206000/2.54

        =21611.195mm4

      5.3选用横梁型材的截面特性:

        按照上面的预选结果选取型材:

        选用型材号:角钢L5×4

        型材抗弯强度设计值:205MPa

        型材抗剪强度设计值:120MPa

        型材弹性模量:E=206000MPa

        绕X轴惯性矩:Ix=92600mm4

        绕Y轴惯性矩:Iy=92600mm4

        绕X轴净截面抵抗矩:Wnx1=6700mm3

        绕X轴净截面抵抗矩:Wnx2=2560mm3

        绕Y轴净截面抵抗矩::Wny1=6700mm3

        绕Y轴净截面抵抗矩::Wny2=2560mm3

        型材净截面面积:An=389.7mm2

        型材线密度:γg=0.030591N/mm

        横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚:t=4mm

        横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度:tx=4mm

        横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度:ty=4mm

        型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴):Sx=2595mm3

        型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴):Sy=2595mm3

        塑性发展系数:

        对于钢材龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,均取1.05;

        对于铝合金龙骨,按最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,均取1.00;

        此处取:γx=γy=1.05

      5.4幕墙横梁的抗弯强度计算:

        按横梁抗弯强度计算公式,应满足:

        Mx/γxWnx+My/γyWny≤fs……6.2.4[JGJ102-2003]

        上式中:

        Mx:横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(N·mm);

        My:横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(N·mm);

        Wnx:横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩(mm3);

        Wny:横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩(mm3);

        γx,γy:塑性发展系数,取1.05;

        fs:型材的抗弯强度设计值,取205MPa。

        采用SG+Sw+0.5SE组合,则:

        Mx/γxWnx+My/γyWny=68580/1.05/2560+106230.45/1.05/2560

        =65.034MPa≤205MPa

        横梁抗弯强度满足要求。

      5.5横梁的挠度计算:

        因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的,所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值,挠度就满足要求:

        实际选用的型材惯性矩为:

        Ix=92600mm4

        Iy=92600mm4

        预选值为:

        Ixmin=21611.195mm4

        Iymin=12339.993mm4

        横梁的实际挠度计算值为:

        df1=Pka(3B2-4a2)/24EIy

        =435.102×150×(3×12702-4×1502)/24/206000/92600

        =0.677mm

        df2=PGka(3B2-4a2)/24EIx

        =381×150×(3×12702-4×1502)/24/206000/92600

        =0.593mm

        而df1,lim=5.08mm

        df2,lim=2.54mm

        所以,横梁挠度满足规范要求。

      5.6横梁的抗剪计算:(两点集中荷载简支梁)

        校核依据:

        τmax≤τs=120MPa(型材的抗剪强度设计值)

      (1)Vwk:风荷载作用下剪力标准值(N):

        Vwk=Pwk

        =435.102N

      (2)Vw:风荷载作用下剪力设计值(N):

        Vw=1.4Pwk

        =609.143N

      (3)VEk:地震作用下剪力标准值(N):

        VEk=PEk

        =152.4N

      (4)VE:地震作用下剪力设计值(N):

        VE=1.3PEk

        =198.12N

      (5)Vx:水平总剪力(N);

        Vx:横梁受水平总剪力(N):

        采用Vw+0.5VE组合:

        Vx=Vw+0.5VE

        =609.143+0.5×198.12

        =708.203N

      (6)Vy:垂直总剪力(N):

        Vy=PG=457.2N

      (7)横梁剪应力校核:

        τx:横梁水平方向剪应力(MPa);

        Vx:横梁水平总剪力(N);

        Sy:横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕Y轴);

        Iy:横梁型材截面惯性矩(mm4);

        ty:横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度(mm);

        τx=VxSy/Iyty……6.2.5[JGJ102-2003]

        =708.203×2595/92600/4=4.962MPa

        4.962MPa≤120MPa

        τy:横梁垂直方向剪应力(MPa);

        Vy:横梁垂直总剪力(N);

        Sx:横梁型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)(绕X轴);

        Ix:横梁型材截面惯性矩(mm4);

        tx:横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm);

        τy=VySx/Ixtx……6.2.5[JGJ102-2003]

        =457.2×2595/92600/4=3.203MPa

        3.203MPa≤120MPa

        横梁抗剪强度能满足!

      6、背栓连接石材的选用与校核

        基本参数:

        1:计算点标高:23.5m;

        2:板块净尺寸(短边×长边):a×b=1200mm×1270mm;

        3:背栓孔到短边端面的垂直距离:a1=150mm;

        背栓孔到长边端面的垂直距离:b1=150mm;

        4:石材配置:δ30mm,四个背栓;

        5:规范说明:现行《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001中并没有给出背栓相关的计算方法,计算中一些公式参考自北京市地方标准《建筑装饰工程石材应用技术规范》DB11/T512-2007。

        模型简图为:

      石材板块链接图

      (上图05-04  石材板块链接图)


      6.1石材板块荷载计算:

      (1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值:

        qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa);

        βE:动力放大系数,取5.0;

        αmax:水平地震影响系数最大值,取0.08;

        Gk:石材板块的重力荷载标准值(N);

        Gk=abtγg

        a:短边边长:1200mm;

        b:长边边长:1270mm;

        t:石材厚度:30mm;

        γg:石材密度:0.000028N/mm3;

        Gk=abtγg

        =1200×1270×30×0.000028

        =1280.16N

        A:幕墙平面面积(mm2);

        qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]

        =5×0.08×1280.16/(1200×1270)

        =0.000336MPa

      (2)石材板块荷载集度设计值组合:

        采用Sw+0.5SE设计值组合:……5.4.1[JGJ102-2003]

        q=1.4wk+0.5×1.3qEAk

        =1.4×0.001274+0.5×1.3×0.000336

        =0.002002MPa

      6.2石材的抗弯设计:

      (1)计算边长的计算:

        b0:支撑点间板块长边边长(mm);

        a0:支撑点间板块短边边长(mm);

        a:板块短边边长(mm);

        b:板块长边边长(mm);

        a1:背栓孔到短边端面的垂直距离(mm);

        b1:背栓孔到长边端面的垂直距离(mm);

        a-2a1=900mm≤b-2b1=970mm

        所以:

        a0=900mm

        b0=970mm

      (2)抗弯校核计算:

        校核依据:σ≤fsc=3.72MPa

        σ:石材中产生的弯曲应力设计值(MPa);

        fsc:石材的抗弯强度设计值(MPa);

        m:石材最大弯矩系数,按支撑点间板块短边边长与长边边长的比0.9278,查表得:0.1512;

        q:石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa);

        b0:支撑点间板块长边边长(mm);

        t:石材厚度:30mm;

        应力设计值为:

        σ=6×m×q×b02/t2

        =6×0.1512×0.002002×9702/302

        =1.899MPa

        1.899MPa≤3.72MPa

        强度能满足要求。

      6.3石材的剪应力校核:

        校核依据:τ≤τsc=1.86MPa

        τ:背栓在石材中产生的剪应力设计值(MPa);

        τsc:石材的抗剪强度设计值(MPa);

        q:石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa);

        a:短边边长:1200mm;

        b:长边边长:1270mm;

        h:背栓锚入深度:15;

        α:背栓角度:20°;

        D:背栓孔直径:12mm;

        τ=qab×1.25/4(π×h/cosα×(D+h×tanα))

        =0.002002×1200×1270×1.25/4/(3.14×15/cos20°×(12+15×tan20°)))

        =1.09MPa

        1.09MPa≤1.86MPa

        石材抗剪强度能满足。

      6.4背栓自身强度计算

      (1)背栓抗拉强度计算:

        校核依据:

        N=1.25qLxLy/n4.5.12-1[DB11/T512-2007]

        N≤Nt/K4.5.12-2[DB11/T512-2007]

        上面两个公式中:

        N:水平荷载作用下单个背栓所受的拉力设计值(N);

        q:石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa);

        Lx,Ly:石材面板在X,Y向的边长(mm);

        n:单块板块石材背栓个数;

        Nt:背栓受拉承载力标准值(N),查厂家资料取6000;

        K:背栓承载力系数,取2.15;

        N=1.25qLxLy/n

        =1.25×0.002002×1200×1270/4

        =953.452N

        953.452N≤6000/K=2790.698N

        背栓抗拉强度能满足。

      (2)抗剪强度计算:

        校核依据:

        V=1.5G/n4.5.13-1[DB11/T512-2007]

        V≤Vt/K4.5.13-2[DB11/T512-2007]

        上面两个公式中:

        V:每个锚栓自身剪应力(MPa);

        G:板块石材自重设计值;

        n:单块板块石材背栓个数;

        Vt:背栓抗剪承载力标准值(N),查厂家资料取4000;

        K:背栓承载力系数,取2.15;

        其中:

        G=1.2abtγg

        a:短边边长:1200mm;

        b:长边边长:1270mm;

        t:石材厚度:30mm;

        γg:石材密度:0.000028N/mm3;

        G=1.2abtγg

        =1.2×1200×1270×30×0.000028

        =1536.192N

        V=1.5G/n

        =1.5×1536.192/4

        =576.072N

        576.072N≤4000/K=1860.465N

        背栓抗剪强度能满足。

      6.5背栓锚固处石材抗拉承载力计算

        校核依据:

        Nmax=βZP×fcu0.5×Hey1.54.5.14-1[DB11/T512-2007]

        Nt≤Nmax/K4.5.14-3[DB11/T512-2007]

        上面两个公式中:

        Nmax:背栓锚固处石材受拉承载力最大值(N);

        βZP:破坏系数,石材取12.5,有效孔深小于15mm时乘以0.8浅孔折减。

        fcu:石材基材抗压强度,取110(MPa);

        Hey:背栓的有效锚固深度(mm),可按下面公式取,其中H为背栓锚固深度,查看厂家手册得到:

        Hey=H-14.5.14-2[DB11/T512-2007]

        =15-1

        =14mm

        Nt:背栓锚固处石材受拉承载力设计值,取水平荷载作用下单个背栓所受的拉力设计值;

        K:背栓承载力系数,取1.8;

        Nmax=βZP×fcu0.5×Hey1.5

        =10×1100.5×141.5

        =5493.997N

        953.452N≤5493.997/K=3052.221N

        背栓锚固处石材抗拉承载力能满足要求。

      7、连接件计算

        基本参数:

        1:计算点标高:23.5m;

        2:立柱计算间距:B1=1270mm;

        3:横梁计算分格尺寸:宽×高=B×H=1270mm×600mm;

        对于背栓结构,H取最大分格的一半;

        对于非背栓结构,H取平均分格高度;

        4:幕墙立柱跨度:L=4800mm;

        5:板块配置:石材;

        6:龙骨材质:立柱为:Q235;横梁为:Q235;

        7:立柱与主体连接钢角码壁厚:6mm;

        8:立柱与主体连接螺栓公称直径:12mm;

        9:立柱与横梁连接处钢角码厚度:5mm;

        10:横梁与角码连接螺栓公称直径:6mm;

        11:立柱与角码连接螺栓公称直径:6mm;

        12:立柱连接形式:单跨简支;

        本处幕墙横梁按两点集中荷载模型进行设计计算:

      7.1横梁与角码间连接:

      (1)风荷载作用下横梁剪力设计值(按两点集中荷载):

        Vw=1.4wkBH/2

        =1.4×0.001142×1270×600/2

        =609.143N

      (2)地震作用下横梁剪力标准值(按两点集中荷载):

        VEk=βEαmaxGk/A×BH/2

        =5.0×0.08×0.001×1270×600/2

        =152.4N

      (3)地震作用下横梁剪力设计值:

        VE=1.3VEk

        =1.3×152.4

        =198.12N

      (4)连接部位总剪力N1:

        采用Sw+0.5SE组合:

        N1=Vw+0.5VE

        =609.143+0.5×198.12

        =708.203N

      (5)连接螺栓计算:

        Nv1b:螺栓受剪承载能力设计值(N);

        nv1:剪切面数:取1;

        d:螺栓杆直径:6mm;

        fv1b:螺栓连接的抗剪强度设计值,对奥氏体不锈钢(A50)取175MPa;

        Nv1b=nv1πd2fv1b/4

        =1×3.14×62×175/4=4945.5N

        Nnum1:螺栓个数:

        Nnum1=N1/Nv1b

        =708.203/4945.5

        =0.143个实际取2个

      (6)连接部位横梁型材壁抗承压能力计算:

        Nc1:连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力设计值(N);

        Nnum1:横梁与角码连接螺栓数量:2个;

        d:螺栓公称直径:6mm;

        t1:连接部位横梁壁厚:4mm;

        fc1:型材抗压强度设计值,对Q235取290MPa;

        Nc1=Nnum1dt1fc1

        =2×6×4×290

        =13920N

        13920N≥708.203N

        强度可以满足!

      7.2角码与立柱连接:

      (1)自重荷载计算:

        PGk:横梁自重荷载作用下集中力标准值(N);

        B:横梁跨度(mm);

        Hg:横梁受自重荷载分格高(mm);

        对于背栓结构,取最大分格的一半;

        对于非背栓结构,取上分格高度;

        PGk=0.001×BHg/2

        =0.001×1270×600/2

        =381N

        PG:横梁自重荷载作用下集中力设计值(N);

        PG=1.2PGk

        =1.2×381

        =457.2N

        N2:自重荷载(N):

        N2=PG

        =457.2N

      (2)连接处组合荷载N:

        采用SG+Sw+0.5SE

        N=(N12+N22)0.5

        =(708.2032+457.22)0.5

        =842.961N

      (3)连接处螺栓强度计算:

        Nv2b:螺栓受剪承载能力设计值(N);

        nv2:剪切面数:取1;

        d:螺栓杆直径:6mm;

        fv2b:螺栓连接的抗剪强度设计值,对奥氏体不锈钢(A50)取175MPa;

        Nv2b=nv2πd2fv2b/4

        =1×3.14×62×175/4

        =4945.5N

        Nnum2:螺栓个数:

        Nnum2=N/Nv2b

        =842.961/4945.5

        =0.17个实际取2个

      (4)连接部位立柱型材壁抗承压能力计算:

        Nc2:连接部位幕墙立柱型材壁抗承压能力设计值(N);

        Nnum2:连接处螺栓个数;

        d:螺栓公称直径:6mm;

        t2:连接部位立柱壁厚:4mm;

        fc2:型材的承压强度设计值,对Q235取290MPa;

        Nc2=Nnum2dt2fc2

        =2×6×4×290

        =13920N

        13920N≥842.961N

        强度可以满足!

      (5)连接部位钢角码壁抗承压能力计算:

        Nc3:连接部位钢角码壁抗承压能力设计值(N);

        Nnum2:连接处螺栓个数;

        d:螺栓公称直径:6mm;

        t3:角码壁厚:5mm;

        fc3:型材的承压强度设计值,对Q235取305MPa;

        Nc3=Nnum2dt3fc3

        =2×6×5×305

        =18300N

        18300N≥842.961N

        强度可以满足!

      7.3立柱与主结构连接:

      (1)连接处风荷载设计值计算:

        Nwk:连接处风荷载标准值(N):

        B1:立柱计算间距(mm);

        L:立柱跨度(mm);

        Nwk=wkB1L

        =0.001142×1270×4800

        =6961.632N

        Nw:连接处风荷载设计值(N):

        Nw=1.4Nwk

        =1.4×6961.632

        =9746.285N

      (2)连接处地震作用设计值:

        NEk:连接处地震作用标准值(N):

        B1:立柱计算间距(mm);

        L:立柱跨度(mm);

        NEk=βEαmaxGk/A×B1L

        =5×0.08×0.0011×1270×4800

        =2682.24N

        NE:连接处地震作用设计值(N):

        NE=1.3NEk

        =1.3×2682.24

        =3486.912N

      (3)连接处水平剪切总力:

        N1:连接处水平总力(N):

        采用Sw+0.5SE组合:

        N1=Nw+0.5NE

        =9746.285+0.5×3486.912

        =11489.741N

      (4)连接处重力总力:

        NGk:连接处自重总值标准值(N):

        B1:立柱计算间距(mm);

        L:立柱跨度(mm);

        NGk=0.0011×B1L

        =0.0011×1270×4800

        =6705.6N

        NG:连接处自重总值设计值(N):

        NG=1.2NGk

        =1.2×6705.6

        =8046.72N

      (5)连接处总剪力:

        N:连接处总剪力(N):

        N=(N12+NG2)0.5

        =(11489.7412+8046.722)0.5

        =14027.254N

      (6)螺栓承载力计算:

        Nv3b:螺栓受剪承载能力设计值(N);

        nv3:剪切面数:取2;

        d:螺栓杆直径:12mm;

        fv3b:螺栓连接的抗剪强度设计值,对奥氏体不锈钢(A50)取175MPa;

        Nv3b=nv3πd2fv3b/4

        =2×3.14×122×175/4

        =39564N

        Nnum3:螺栓个数:

        Nnum3=N/Nv3b

        =14027.254/39564

        =0.355个实际取2个

      (7)立柱型材壁抗承压能力计算:

        Nc4:立柱型材壁抗承压能力(N):

        Nnum3:连接处螺栓个数;

        d:螺栓公称直径:12mm;

        t2:连接部位立柱壁厚:4mm;

        fc4:型材的承压强度设计值,对Q235取290MPa;

        Nc4=2×Nnum3dt2fc4

        =2×2×12×4×290

        =55680N

        55680N≥14027.254N

        强度可以满足要求!

      (8)钢角码型材壁抗承压能力计算:

        Nc5:钢角码型材壁抗承压能力(N):

        Nnum3:连接处螺栓个数;

        d:连接螺栓公称直径12mm;

        t4:幕墙钢角码壁厚:6mm;

        fc5:钢角码的抗压强度设计值,对Q235取305MPa;

        Nc5=2×Nnum3dt4fc5

        =2×2×12×6×305

        =87840N

        87840N≥14027.254N

        强度可以满足要求!

      8、幕墙埋件计算(土建预埋)

        基本参数:

        1:计算点标高:23.5m;

        2:立柱跨度:L=4800mm;

        3:立柱计算间距:B=1270mm;

        4:立柱力学模型:单跨简支;

        5:埋件位置:侧埋;

        6:板块配置:石材;

        7:混凝土强度等级:C30;

      8.1荷载标准值计算:

      (1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用:

        qEk=βEαmaxGk/A

        =5.0×0.08×0.0011

        =0.00044MPa

      (2)幕墙受水平荷载设计值组合:

        采用Sw+0.5SE组合:……5.4.1[JGJ102-2003]

        q=1.4wk+0.5×1.3qEk

        =1.4×0.001142+0.5×1.3×0.00044

        =0.001885MPa

      (3)立柱单元自重荷载标准值:

        Gk=0.0011×BL

        =0.0011×1270×4800

        =6705.6N

      (4)校核处埋件受力分析:

        V:剪力(N);

        N:轴向拉力(N);

        e0:剪力作用点到埋件距离,即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm);

        V=1.2Gk

        =1.2×6705.6

        =8046.72N

        N=qBL

        =0.001885×1270×4800

        =11490.96N

        M=e0V

        =90×8046.72

        =724204.8N·mm

      8.2埋件计算:

        校核依据,同时满足以下两个条件:

        a:AS≥V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyzC.0.1-1[JGJ102-2003]

        b:AS≥N/0.8abfy+M/0.4arabfyzC.0.1-2[JGJ102-2003]

        其中:

        AS:锚筋的总截面面积(mm2);

        V:剪力设计值(N);

        ar:钢筋层数影响系数,二层取1.0,三层取0.9,四层取0.85;

        av:钢筋受剪承载力系数,不大于0.7;

        fy:锚筋抗拉强度设计值(MPa),按[GB50010]选取,但不大于300MPa;

        N:法向拉力设计值(N);

        ab:锚板弯曲变形折减系数;

        M:弯矩设计值(N·mm);

        z:沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm);

        另外:

        d:锚筋直径(mm);

        t:锚板厚度(mm);

        fc:混凝土轴心抗压强度设计值(MPa),按[GB50010]选取;

        av=(4.0-0.08d)×(fc/fy)0.5C.0.1-5[JGJ102-2003]

        =(4.0-0.08×12)×(14.3/300)0.5

        =0.664

        ab=0.6+0.25t/dC.0.1-6[JGJ102-2003]

        =0.6+0.25×10/12

        =0.808

        AS=nπd2/4

        =4×3.14×122/4

        =452.16mm2

        V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz

        =8046.72/1/0.664/300+11490.96/0.8/0.808/300+724204.8/1.3/1/0.808/300/100

        =122.633mm2≤AS=452.16mm2

        N/0.8abfy+M/0.4arabfyz

        =11490.96/0.8/0.808/300+724204.8/0.4/1/0.808/300/100

        =133.947mm2≤AS=452.16mm2

        所以,预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。

      8.3锚板总面积校核:

        A:锚板总面积(mm2);

        fc:混凝土轴心抗压强度设计值(MPa),按[GB50010]选取;

        0.5fcA=0.5×14.3×40000=286000N

        N=11490.96N≤0.5fcA

        埋板面积满足要求。

      8.4锚筋长度计算:

        计算依据:

        la=1.1×α×(fy/ft)×dC.0.5[JGJ102-2003]

        在上面的公式中:

        la:受拉钢筋的锚固长度(mm);

        ft:混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa),按[GB50010]选取,当混凝土强度高于C40时,按C40取值;

        fy:锚筋抗拉强度设计值(MPa),按[GB50010]选取;

        d:锚筋公称直径(mm);

        α:锚筋的外型系数,光圆筋取0.16,带肋筋取0.14;

        la=1.1×α×(fy/ft)×d

        =1.1×0.14×(300/1.43)×12

        =387.692mm

        如果锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值,按规范C.0.5第3条规定,锚固长度可适当减小,以不小于15倍锚固钢筋直径为宜,实际选用的锚筋长度为180mm;

        所以,可以满足规范要求!

      9、幕墙焊缝计算

        基本参数:

        1:焊缝形式:L型角焊;

        2:其它参数同埋件部分;

      9.1受力分析:

        根据前面埋件的计算结果,有:

        V:剪力(N)

        N:轴向拉力(N)

        M:弯矩(N·mm)

        V=8046.72N

        N=11490.96N

        M=724204.8N·mm

      9.2焊缝特性参数计算:

      (1)焊缝有效厚度:

        he:焊缝有效厚度(mm);

        hf:焊角高度(mm);

        he=0.707hf

        =0.707×6

        =4.242mm

      (2)焊缝总面积:

        A:焊缝总面积(mm2);

        Lv:竖向焊缝长度(mm);

        Lh:横向焊缝长度(mm);

        he:焊缝有效厚度(mm);

        A=he((Lv-10)+(Lh-10))

        =4.242×((100-10)+(50-10))=551.46mm2

      (3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算:

        I:截面惯性矩(mm4);

        he:焊缝有效厚度(mm);

        Lv:竖向焊缝长度(mm);

        Lh:横向焊缝长度(mm);

        W:截面抵抗距(mm3);

        d:三角焊缝中性轴位置(水平焊缝到中性轴距离)(mm);

        d=0.5×(((Lv-10)2-he2+he(Lh-10))/((Lh-10)-he+(Lv-10)))

        =32.808mm

        I=he(Lv-10)3/12+(Lh-10)he3/12+he(Lh-10)(d-he/2)2+he(Lh-10)((Lv-10)/2-d)2

        =442964.297mm4

        W=I/((Lv-10)/2+d)

        =442964.297/((100-10)/2+32.808)

        =5693.043mm3

      9.3焊缝校核计算:

        校核依据:

        ((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw7.1.3-3[GB50017-2003]

        上式中:

        σf:按焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向的应力(MPa);

        βf:正面角焊缝的强度设计值增大系数,取1.22;

        τf:按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力(MPa);

        ffw:角焊缝的强度设计值(MPa);

        ((σf/βf)2+τf2)0.5/2

        =((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2

        =((11490.96/1.22/551.46+724204.8/1.22/5693.043)2+(8046.72/551.46)2)0.5/2

        =61.1115MPa

        61.1115MPa≤ffw=160MPa,

        焊缝可以满足要求。

      10、石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算

        基本参数:

        1:计算点标高:23.5m;

        2:板块分格尺寸:1270mm×1200mm;

        3:幕墙类型:石材幕墙;

        4:年温温差:80℃;

      10.1立柱连接伸缩缝计算:

        为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要,立柱上下段通过插芯套装,留有一段空隙--伸缩缝(d),d值按下式计算:

        d≥αΔtL+d1+d2

        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=αΔtL+d1+d2

        =0.000012×80×4800+3+2

        =9.608mm

        实际伸缩空隙d取20mm,满足设计要求。

        10.2耐侯胶胶缝计算:

        ws:胶缝宽度计算值(mm);

        α:板块材料的线膨胀系数,为0.8×10-5;

        △t:温度变化,取80℃;

        b:板块的长边长度(mm);

        δ:耐候硅酮密封胶的变位承受能力:25%

        dc:施工偏差,取3mm;

        dE:考虑其它作用的预留量,取2mm;

        ws=α△tb/δ+dc+dE……附4.1[JGJ102-2003]

        =0.000008×80×1270/0.25+3+2

        =8.251mm

        实际胶缝取10mm,满足设计要求。
      • 文章来源:国际幕墙设计公司
      • 文章标题:干挂式石材幕墙设计计算书
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        用户评论 测试 我司对本工程高度重视,由我司副总经理担任项目总指挥,由我司副总工程师担任设计负责人,并

        2018-08-09 10 1
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        用户评论 测试 在工程施工需用水、用电时,我司将提前五天提交用水、用电计划以便总包方统一安排。并严格按现场相关管理规定做好用水、用电工作,确保安全、规范、节约用水用电。

        2018-08-09 10 1
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