干挂石材幕墙设计计算书.docx
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干挂石材幕墙设计计算书
承德平泉亮达国际酒店综合项目
一期酒店裙楼幕墙装饰工程
干挂石材幕墙－结构设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准：
深圳蓝波幕墙及光伏工程有限公司
7>2013年4月
一、计算引用的规范、标准及资料1
1.幕墙设计规范：
1
2.建筑设计规范：
1
3.铝材规范：
1
4.金属板及石材规范：
2
5.玻璃规范：
2
6.钢材规范：
2
7.胶类及密封材料规范：
3
8.门窗及五金件规范：
3
9.《建筑结构静力计算手册》第二版4
10.土建图纸：
4
二、大体参数4
1.幕墙所在地域：
4
2.地域粗糙度分类品级：
4
3.抗震烈度：
5
三、幕墙经受荷载计算5
1.风荷载标准值计算：
5
2.垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值：
6
3.作用效应组合：
7
四、幕墙立柱计算8
1.立柱型材选材计算：
9
2.确信材料的截面参数：
11
3.选用立柱型材的截面特性：
12
4.立柱的抗弯强度计算：
13
5.立柱的挠度计算：
14
6.立柱的抗剪计算：
15
五、幕墙横梁计算16
1.横梁型材选材计算：
17
2.确信材料的截面参数：
20
3.选用横梁型材的截面特性：
22
4.幕墙横梁的抗弯强度计算：
23
5.横梁的挠度计算：
23
6.横梁的抗剪计算：
三角荷载作用下24
六、短槽式（托板）连接石板的选用与校核26
1.石板板块荷载计算：
27
2.石板的抗弯设计：
28
3.短槽托板在石板中产生的剪应力校核：
29
4.短槽托板剪应力校核：
29
七、连接件计算30
1.横梁与角码间连接：
31
2.角码与立柱连接：
33
3.立柱与主结构连接35
八、幕墙埋件计算后补锚栓39
1.荷载标准值计算：
39
2.拉拔实验拉拔力计算：
41
九、幕墙焊缝计算41
1.受力分析：
42
2.焊缝特性参数计算：
42
3.焊缝校核计算：
43
十、石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算44
1.立柱连接伸缩缝计算：
44
2.耐侯胶胶缝计算：
45
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：
《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
《玻璃幕墙点支承装置》JG138-2010
《悬挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001
《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
2.建筑设计规范：
《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》GB50045-952005年版
《高处作业吊蓝》GB19155-2003
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-2010
《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
《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》GB6566-2010
《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
《建筑结构靠得住度设计统一标准》GB50068-2012
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《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》JGJ85-2010
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》JG175-2011
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000
《铝合金建筑型材第1部份基材》
《铝合金建筑型材第2部份阳极氧化、着色型材》
《铝合金建筑型材第3部份电泳涂漆型材》
《铝合金建筑型材第4部份粉末喷涂型材》
《铝合金建筑型材第5部份氟碳漆喷涂型材》
《铝合金建筑型材第6部份隔热型材》
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《一样工业用铝及铝合金板、带材》GB/～3-2006
《铝型材截面几何参数算法及运算机程序要求》YS/T437-2009
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003
4.金属板及石材规范：
《干挂饰面石材及其金属挂件》、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/
《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》YS/
《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/T18600-2009
《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/T18601-2009
《天然石材统一编号》GB/T17670-2008
《天然饰面石材术语》GB/T13890-2008
5.玻璃规范：
《镀膜玻璃第1部份：
阳光操纵镀膜玻璃》GB/
《镀膜玻璃第2部份：
低辐射镀膜玻璃》GB/
《平板玻璃》GB11614-2009
《建筑用安全玻璃第3部份：
夹层玻璃》
《建筑用安全玻璃第2部份：
钢化玻璃》
《建筑用安全玻璃防火玻璃》
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008
《热弯玻璃》JC/T915-2003
《压花玻璃》JC/T511-2002
《中空玻璃》GB/T11944-2002
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/T4226-2009
《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
《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
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
《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
《建筑密封材料实验方式》GB/～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
《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001
《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
8.门窗及五金件规范：
《封锁型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004
《封锁型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/
《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/
《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《铝合金压铸件》GB/T15114-2009
9.相关物理性能品级测试方式：
《玻璃幕墙工程质量查验标准》JGJ/T139-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《彩色涂层钢板和钢带实验方式》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
《建筑防水材料老化实验方式》GB/T18244-2000
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方式》GB/T15227-2007
《建筑幕墙抗震性能振动台实验方式》GB/T18575-2001
《建筑幕墙平面内变形性能检测方式》GB/T18250-2000
《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2001
《金属材料室温拉伸实验方式》GB/T228-2002
10.《建筑结构静力计算手册》第二版
11.土建图纸：
二、大体参数
1.幕墙所在地域：
承德市地域；
2.地域粗糙度分类品级：
幕墙属于薄壁外围护构件，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
A类：
指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域；
B类：
指田野、乡村、丛林、丘陵和衡宇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：
指有密集建筑群且衡宇较高的城市市区；
依照上面分类标准，本工程按C类地域考虑。
3.抗震烈度：
依照国家规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2011、《中国地震动参数区划图》GB18306-2001规定，承德市地域地震大体烈度为6度，地震动峰值加速度为，水平地震阻碍系数最大值为：
α。
三、幕墙经受荷载计算
1.风荷载标准值计算：
幕墙属于薄壁外围护构件，按建筑结构荷载规范GB50009-2012计算：
wkβgzμzμsw0……-2[GB50009-2012]
上式中：
wk：
作用在幕墙上的风荷载标准值MPa；
Z：
计算点标高：
；
βgz：
瞬时风压的阵风系数；
依照不同场地类型,按以下公式计算:
βgzK1+2μf
其中K为地域粗糙度调整系数，μf为脉动系数
A类场地:
βgz×1+2μf其中：
μf×Z/10
B类场地:
βgz×1+2μf其中：
μfZ/10
C类场地:
βgz×1+2μf其中：
μfZ/10
D类场地:
βgz×1+2μf其中：
μfZ/10
关于C类地域，高度处瞬时风压的阵风系数：
βgz×1+2×Z/10
μz：
风压高度转变系数；
依照不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地:
μz×Z/10
当Z300m时，取Z300m，当Z5m时，取Z5m；
B类场地:
μzZ/10
当Z350m时，取Z350m，当Z10m时，取Z10m；
C类场地:
μz×Z/10
当Z400m时，取Z400m，当Z15m时，取Z15m；
D类场地:
μz×Z/10
当Z450m时，取Z450m，当Z30m时，取Z30m；
关于C类地域，高度处风压高度转变系数：
μz×Z/10
μs：
风荷载体型系数，依照计算点体型位置取；
w0：
大体风压值MPa，依照现行GB50009-2012附表全国大体风压散布图中数值采纳，按重现期50年，承德市地域取；
wkβgzμzμsw0
×××
因为wk,因此取wk.
2.垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值：
qEAkβEαGk/A……[JGJ102-2003]
qEAk：
垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值MPa；
βE：
动力放大系数,取；
α：
水平地震阻碍系数最大值，取；
Gk：
幕墙构件的重力荷载标准值N；
A：
幕墙构件的面积mm2；
3.作用效应组合：
荷载和作用效应按下式进行组合：
SγGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……[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：
别离为风荷载，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：
别离为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，、、[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：
；
风荷载：
γw：
；
地震作用：
γE：
；
进行位移及挠度计算时；
重力荷载：
γG：
；
风荷载：
γw：
；
地震作用：
γE：
；
上式中，风荷载的组合系数ψw为；
地震作用的组合系数ψE为；
四、幕墙立柱计算
大体参数：
1：
计算点标高：
；
2：
力学模型：
单跨简支梁；
3：
立柱跨度：
L5100mm；
4：
立柱左分格宽：
450mm；立柱右分格宽：
450mm；
5：
立柱计算间距（指立柱左右分格平均宽度）：
B450mm；
6：
板块配置：
石材；
7：
立柱材质：
Q235；
8：
安装方式：
偏心受拉；
本处幕墙立柱按单跨简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
1.立柱型材选材计算：
1风荷载作用的线荷载集度按矩形散布：
qwk：
风荷载线散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；
qwkwkB
×450
mm
qw：
风荷载线散布最大荷载集度设计值N/mm；
qw
×
mm
2水平地震作用线荷载集度按矩形散布：
qEAk：
垂直于幕墙平面的散布水平地震作用标准值MPa；
βE：
动力放大系数,取；
α：
水平地震阻碍系数最大值，取；
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；
qEAkβEαGk/A……[JGJ102-2003]
××
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；
qEkqEAkB
×450
mm
qE：
水平地震作用线荷载集度设计值N/mm；
qE
×
mm
3幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采纳Sw+设计值组合：
……[JGJ102-2003]
qqw+
+×
mm
用于挠度计算时，采纳Sw+标准值组合：
……[JGJ102-2003]
qkqwk+
+×
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；
采纳Sw+组合：
MwqwL2/8
MEqEL2/8
MxMw+
qL2/8
×51002/8
.5N?
?
mm
2.确信材料的截面参数：
1立柱抗击矩预选值计算：
Wnx：
立柱净截面抗击矩预选值mm3；
Mx：
弯矩组合设计值N?
?
mm；
γ：
塑性进展系数：
取；
fs：
型材抗弯强度设计值MPa，对Q235取215MPa；
WnxMx/γfs
.5/215
2立柱惯性矩预选值计算：
qk：
风荷载与地震作用线荷载集度标准值组合N/mm；
E：
型材的弹性模量MPa，对Q235取MPa；
Ixmin：
材料需知足的绕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,lim5qkL4/384EIxmin
L/2505100/250
取：
df,lim
Ixmin5qkL4/384Edf,lim
5××51004/3847mm4
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：
8#槽钢
型材的抗弯强度设计值：
fs215MPa
型材的抗剪强度设计值：
τs125MPa
型材弹性模量：
EMPa
绕X轴惯性矩：
Ixmm4
绕Y轴惯性矩：
Iymm4
绕X轴净截面抗击矩：
Wnx125300mm3
绕X轴净截面抗击矩：
Wnx225300mm3
型材净截面面积：
An1020mm2
型材线密度：
γgmm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：
t10mm
型材受力面对中性轴的静矩：
Sx15100mm3
塑性进展系数：
γ
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N；
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；
NkqGAkA
qGAkBL
×450×5100
N：
立柱轴向拉力设计值N；
N
×
2抗弯强度校核：
按单跨简支梁受拉立柱抗弯强度公式,应知足：
N/An+Mx/γWnx≤fs……[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抗击矩mm3；
γ：
塑性进展系数，取；
fs：
型材的抗弯强度设计值，取215MPa；
则：
N/An+Mx/γWnx1020+.5/25300
≤215MPa
立柱抗弯强度知足要求。
5.立柱的挠度计算：
因为惯性矩预选是依照挠度限值计算的，因此只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就知足要求：
实际选用的型材惯性矩为：
Ixmm4
预选值为：
Ixmin.37mm4
因此，立柱挠度知足规范要求。
6.立柱的抗剪计算：
校核依据：
τ≤τs125MPa立柱的抗剪强度设计值
1Vwk：
风荷载作用下剪力标准值N：
VwkwkBL/2
×450×5100/2
2Vw：
风荷载作用下剪力设计值N：
Vw
×
3VEk：
地震作用下剪力标准值N：
VEkqEAkBL/2
×450×5100/2
4VE：
地震作用下剪力设计值N：
VE
×
5V：
立柱所受剪力设计值组合：
采纳Vw+组合：
VVw+
+×
6立柱剪应力校核：
τ：
立柱最大剪应力N；
V：
立柱所受剪力N；
Sx：
立柱型材受力面对中性轴的静矩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；
τVSx/Ixt
×15100梁型材选材计算：
1横梁在风荷载作用下的线荷载集度按三角形散布：
qwk：
风荷载线散布最大荷载集度标准值N/mm；
wk：
风荷载标准值MPa；
B：
横梁跨度mm；
qwkwkB
×450
mm
qw：
风荷载线散布最大荷载集度设计值N/mm；
qw
×
mm
2垂直于幕墙平面的散布水平地震作用的线荷载集度按三角形散布：
qEAk：
垂直于幕墙平面的散布水平地震作用MPa；
βE：
动力放大系数,取；
α：
水平地震阻碍系数最大值，取；
Gk：
幕墙构件的重力荷载标准值N，要紧指面板组件；
A：
幕墙平面面积mm2；
qEAkβEαGk/A……[JGJ102-2003]
××
qEk：
横梁受水平地震作用线荷载集度标准值N/mm；
B：
横梁跨度mm；
qEkqEAkB
×450
mm
qE：
横梁受水平地震作用线荷载集度设计值N/mm；
qE
×
mm
3幕墙横梁受荷载集度组合：
用于强度计算时，采纳Sw+设计值组合：
……[JGJ102-2003]
qqw+
+×
mm
用于挠度计算时，采纳Sw+标准值组合：
……[JGJ102-2003]
qkqwk+
+×
mm
4横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值按三角形散布：
My：
横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值N?
?
mm；
Mw：
风荷载作用下横梁产生的弯矩N?
?
mm；
ME：
地震作用下横梁产生的弯矩N?
?
mm；
B：
横梁跨度mm；
MwqwB2/12
MEqEB2/12
采纳Sw+组合：
MyMw+
qB2/12
×4502/12
11610N?
?
mm
5横梁在自重荷载作用下的弯矩值按矩形散布：
Gk：
横梁自重线荷载标准值N；
H：
横梁间距mm；
Gk×H
×1200
mm
G：
横梁自重线荷载设计值N；
G
×
mm
Mx：
横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值N?
?
mm；
B：
横梁跨度mm；
MxGB2/8
×4502/8
36450N?
?
mm
2.确信材料的截面参数：
1横梁抗击矩预选：
Wnx：
绕X轴横梁净截面抗击矩预选值mm3；
Wny：
绕Y轴横梁净截面抗击矩预选值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
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