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中开幕墙设计公司是一家专业从事智慧艺型建筑幕墙设计与施工一体化的建筑企业。集团起源于2004年,拥有建筑幕墙工程专业承包一级资质、建筑幕墙工程专项设计甲级资质、钢结构工程专业承包一级资质,各项配套资质齐备,拥有14年幕墙设计施工专项经验。公司主要经营业务为玻璃幕墙设计石材幕墙设计金属幕墙设计异形幕墙设计单元式幕墙设计陶土板幕墙设计铝板幕墙设计单曲面幕墙设计双曲面幕墙设计建筑幕墙设计为主,设计业务包括:幕墙设计效果图;设计方案及施工图纸绘制、会审、报批;技术交底,技术答疑及解决;竣工图纸的绘制及报批;技术文件的整理及归档等。服务内容:通过提供专业的幕墙设计来服务和协助业主、建筑师及业主成功的完成幕墙工程。服务内容贯穿于整个幕墙工程,包括从建筑初步设计阶段到幕墙施工阶段。提供高水准的幕墙设计方案及招标图、施工图设计、幕墙材料的对比及选择、相关方案的成本预算、幕墙造价的审查、施工工程中的技术跟踪指导等。主要为北京天津上海深圳广州全国各地提供建筑幕墙设计服务,欢迎大家咨询。您的IP地址是:54.196.5.6。今天是:2018年08月22日,星期三,农历戊戌年(狗),七月十二,现在是:13:48:29,外面的天气不错吧,出去放松一下~
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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:1683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
    • 本文地址:https://www.zkjz.com.cn/info_117.html
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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

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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。

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