精修干挂石材设计计算书.docx

1、精修干挂石材设计计算书石材幕墙设计计算书石材幕墙设计计算书一、计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范：建筑幕墙 JG3035-1996玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001建筑幕墙物理性能分级 GB/T15225-94建筑幕墙空气渗透性能测试方法 GB/T15226-94建筑幕墙风压变形性能测试方法 GB/T15227-94建筑幕墙雨水渗透性能测试方法 GB/T15228-94建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T18250-2000 建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T18575-20012.建筑设计规范：建筑结构荷载规范 G

2、B50009-2001钢结构设计规范 GB50017-2003冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002高层民用钢结构技术规程 JGJ99-98建筑设计防火规范 GBJ16-87(2001版)高层民用建筑设计防火规范 GB50045-2001建筑物防雷设计规范 GB50057-2000建筑抗震设计规范 GB50011-2001建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002钢结构防火涂料 GB14907-2002碳钢焊条 GB/T5117-1995低合金钢焊条 GB/T5118-19953.石材规范：天然花岗石荒料 JC/T204-2001天然大理石荒料 JC/T202-2001天然板石

3、GB/T18600-2001天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2001天然大理石建筑板材 JC/T79-2001干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC/T887-2001天然饰面石材术语 GB/T13890-92建筑材料放射性核素限量 GB6566-20014.钢材规范：冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳素结构钢 GB/T700-1988优质碳素结构钢 GB/T699-1999合金结构钢 GB/T3077-1999高耐候结构钢 GB/T4171-2000焊接结构用耐候钢 GB/T4172-2000低合金高强度结构钢 GB/T1591-1994碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 GB/

4、T912-1989碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 GB/T3274-1988结构用无缝钢管 JBJ102金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-19925.胶类及密封材料规范：混凝土接缝用密封胶 JC/T881-2001硅酮建筑密封胶 GB/14683-2003建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2003聚硫建筑密封胶 JC483-1992石材幕墙接缝用密封胶 JC/T883-2001建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-20036.建筑结构静力计算手册 (第二版)7.土建图纸：二、基本参数1.幕墙所在地区： 2.地面粗糙度

5、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C类地区考虑。3.抗震烈度： 按照国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2001)、中国地震动参数区划图(GB18306-2000)规定，广州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：max=0.08。三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算：幕墙属于外围护构件，

6、按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算： wk=gzzsw0 7.1.1-2GB50009-2001上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：9.15m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算: gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地: gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387(Z/10)-0.12 B类场地: gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 C类场地: gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22 D类场地: gz=0.80

7、(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地区，9.15m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=2.1224 z：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=1.379(Z/10)0.24 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地区，9.15m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=0.7363 s：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2； w0

8、：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，广州地区取0.0005MPa； wk=gzzsw0 =2.12240.73631.20.0005 =0.000938MPa 因为wkH，所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：1.横梁型材选材计算：(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH =0.001638 =0.638N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集

9、度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.40.638 =0.893N/mm(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：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=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.080.001 =0.0004MPa qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH =0

10、.0004638 =0.255N/mm qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.30.255 =0.332N/mm(3)幕墙横梁受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE组合设计值： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =0.893+0.50.332 =1.059N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =0.638N/mm(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm)； Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(Nm

11、m)； ME：地震作用下横梁产生的弯矩(Nmm)； B：横梁跨度(mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)；采用Sw+0.5SE组合： 5.4.1JGJ102-2003 Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 My=Mw+0.5ME =qB2(3-(H/B)2)/24 =1.05911502(3-(638/1150)2)/24 =157105.121Nmm(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； H：横梁计算间距(mm)； Gk=0.001H =0.001638 =0.638N/mm G：横梁自重线荷

12、载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.20.638 =0.766N/mm Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(Nmm)； B：横梁跨度(mm)； Mx=GB2/8 =0.76611502/8 =126629.375Nmm2.确定材料的截面参数：(1)横梁抵抗矩预选： Wnx：绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)； Wny：绕Y方向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(Nmm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(Nmm)； ：塑性发展系数：取1.05； fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215；按下面公式计算： Wnx=Mx/fs

13、=126629.375/1.05/215 =560.927mm3 Wny=My/fs =157105.121/1.05/215 =695.925mm3(2)横梁惯性矩预选： df,lim：按规范要求，横梁的挠度限值(mm)； B/250=1150/250=4.6mm取： df,lim=4.6mm qk：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； B：横梁跨度(mm)； df,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin (受风荷载与地震作用的挠度计算)

14、 Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf,lim =0.63811504(25/8-5(638/2/1150)2+2(638/2/1150)4)/240/206000/4.6 =13503.359mm4 Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)； df,lim=5GkB4/384EIxmin (自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=5GkB4/384Edf,lim =50.63811504/384/206000/4.6 =15332.952mm4 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

15、用型材号：L40x4 型材抗弯强度设计值：215MPa 型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa 绕X轴惯性矩：Ix=42670mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=42670mm4 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=3839mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=1488mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=1488mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=3839mm3 型材净截面面积：An=299.7mm2 型材线密度：g=0.023526N/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=1550mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=1550mm3 塑性发展系数：=1.054.幕墙横梁的抗弯强度计算：按横梁强度计算公式,应满足： Mx/Wnx+My/Wnyfs 6.2.4JGJ102-2003上式中： Mx：横梁绕X轴方向(幕墙平面内方向)的弯矩设计值(Nmm)； My：横梁绕Y轴方向(垂直于幕墙平面方向)的弯矩设计值(Nmm)； 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)； ：塑性