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XXXX工程石材幕墙
设
计
计
算
书
二〇年月
目录
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》JGJ102-20XX
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-20XX
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-20XX
《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ/CT014-20XX
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《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/T18575-20XX
《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-20XX
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-20XX
2.建筑设计规范：
《建筑结构荷载规范》GB50009-20XX
《钢结构设计规范》GB50017-20XX
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-20XX
《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98
《建筑设计防火规范》GBJ16-87（20XX版）
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-20XX
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95
《中国地震烈度表》GB/T17742-1999
《建筑抗震设计规范》GB50011-20XX
《建筑抗震设防分类标准》GB50223-20XX
《中国地震动参数区划图》GB18306-2000
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-20XX
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-20XX
《混凝土结构设计规范》GB50010-20XX
《民用建筑热工设计规范》GB50176-93
《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-20XX
《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-20XX
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-20XX
《钢结构防火涂料》GB14907-20XX
《碳钢焊条》GB/T5117-1995
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000
3.铝材规范：
《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
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000
《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000
《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-20XX
《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-20XX
《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-20XX
《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-20XX
《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-20XX
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-1996
《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000
4.金属板及石材规范：
《天然花岗石荒料》JC/T204-20XX
《天然大理石荒料》JC/T202-20XX
《天然板石》GB/T18600-20XX
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-20XX
《天然大理石建筑板材》JC/T79-20XX
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-20XX
《天然饰面石材术语》GB/T13890-92
《建筑材料放射性核素限量》GB6566-20XX
《铝塑复合板》GB/T17748-1999
《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：
98
《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000
5.玻璃规范：
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-20XX
《普通平板玻璃》GB4871-1995
《浮法玻璃》GB11614－1999
《钢化玻璃》GB/T9963-1998
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB/T17841-1999
《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-20XX
《中空玻璃》GB/T11944-20XX
《夹层玻璃》GB9962-1999
《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-20XX
《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-20XX
《热反射玻璃》JC693-1998
《热弯玻璃》JC/T915-20XX
6.钢材规范：
《不锈钢棒》GB/T1220-1992
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984
《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992
《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992
《不锈钢热扎钢带》GB/T5090
《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
《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》GB/T4239-1991
《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/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/T13912-1992
7.胶类及密封材料规范：
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-20XX
《硅酮建筑密封胶》GB/14683-20XX
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-20XX
《聚硫建筑密封胶》JC483-1992
《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-20XX
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-20XX
《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-20XX
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-20XX
《彩色钢板用建筑密封胶》JC/T884-20XX
《工业用橡胶板》GB/T5574-1994
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-98
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-20XX
《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-20XX
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-20XX
8.门窗及五金件规范：
《铝合金门》GB/T8478-20XX
《铝合金窗》GB/T8479-20XX
《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-20XX
《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-20XX
《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-20XX
《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-20XX
《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-20XX
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-20XX
《地弹簧》GB/T9296-1988
《平开铝合金窗执手》GB/T9298-1988
《铝合金窗不锈钢滑撑》GB/T9300-1988
《铝合金门插销》GB/T9297-1988
《铝合金窗撑挡》GB/T9299-1988
《铝合金门窗拉手》GB/T9301-1988
《铝合金窗锁》GB/T9302-1988
《铝合金门锁》GB/T9303-1988
《闭门器》GB/T9305-1988
《推拉铝合金门窗用滑轮》GB/T9304-1988
《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000
《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
9.《建筑结构静力计算手册》（第二版）
10.土建图纸：
二、基本参数
1.幕墙所在地区：
XXXX地区；
2.地区粗糙度分类等级：
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》（GB50009-20XX）
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》（GB50011-20XX）、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2000）规定，内蒙左旗地区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g，水平地震影响系数最大值为：
αmax=0.16。
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，按建筑结构荷载规范（GB50009-20XX）计算：
wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-20XX]
上式中：
wk：
作用在幕墙上的风荷载标准值（MPa）；
Z：
计算点标高：
17m；
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:
βgz=K（1+2μf）
其中K为地区粗糙度调整系数，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C类地区，56m高度处瞬时风压的阵风系数：
βgz=0.85×（1+2×（0.734（Z/10）-0.22））=2.014
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C类地区，17m高度处风压高度变化系数：
μz=0.616×（Z/10）0.44=1.315
μs：
风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2；
w0：
基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-20XX附表D.4（全国基本风压分布图）中数值采用，按重现期50年，中卫地区取0.00045MPa；
wk=βgzμzμsw0
=2.014×1.315×1.2×0.00045
=0.00143Pa
2.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[JGJ102-20XX]
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0.16；
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：
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-20XX]
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[JGJ102-20XX]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；
四、幕墙立柱计算
基本参数：
1：
计算取点标高：
17m；
2：
力学模型：
单跨简支梁；
3：
立柱跨度：
L=4500mm；
4：
立柱左分格宽：
1200mm；立柱右分格宽：
1200mm；
5：
立柱计算间距（指立柱左右分格平均宽度）：
B=1200mm；
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
=0.00143*1200
=1.716N/mm
qw：
风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；
qw=1.4qwk
=1.4*1.716
=2.4024N/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0.16；
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[JGJ102-20XX]
=5.0*0.16*0.0011
=0.00088MPa
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
=0.00088*1200
=1.056N/mm
qE：
水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；
qE=1.3qEk
=1.3*1.056
=1.3728N/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[JGJ102-20XX]
q=qw+0.5qE
=2.8+0.5*1.602
=3.601N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值：
……5.4.1[JGJ102-20XX]
qk=qwk+0.5qEK
=2.618N/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
=3.601*45002/8
=9115031N·mm
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：
取1.05；
fs：
型材抗弯强度设计值（MPa），对Q235取215MPa；
Wnx=Mx/γfs
=9115031/1.05/215
=40376.66mm3
（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=4500/250=18mm
取：
df,lim=18mm
Ixmin=5qkL4/384Edf,lim
=5*2.618*45004/384/206000/18
=4136958.9mm4
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：
fs=215MPa
型材的抗剪强度设计值：
τs=125MPa
型材弹性模量：
E=206000MPa
绕X轴惯性矩：
Ix=38850000mm4
绕Y轴惯性矩：
Iy=380000mm4
绕X轴净截面抵抗矩：
Wnx1=61667mm3
绕X轴净截面抵抗矩：
Wnx2=61667mm3
型材净截面面积：
An=830mm2
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：
t=6mm
型材受力面对中性轴的面积矩：
Sx=36369mm3
塑性发展系数：
γ=1.05
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）；
Nk=qGAkA
=qGAkBL
=0.0011*1200*4500
=5940N
N：
立柱轴向拉力设计值（N）；
N=1.2Nk
=1.2*5940
=7128N
（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[JGJ102-20XX]
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）；
γ：
塑性发展系数，取1.05；
fs：
型材的抗弯强度设计值，取215MPa；
则：
N/An+Mx/γWnx=7128/830+9115030/1.05/40376
=205MPa≤215MPa
立柱抗弯强度满足要求。
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=3885000mm4
预选值为：
Ixmin=3801553.4mm4
所以，立柱挠度满足规范要求。
6.立柱的抗剪计算：
校核依据：
τmax≤τs=125MPa（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
=0.00143*1400*4500/2
=4504.5N
（2）Vw：
风荷载作用下剪力设计值（N）：
Vw=1.4Vwk
=1.4*4504.5
=6306.3N
（3）VEk：
地震作用下剪力标准值（N）：
VEk=qEAkBL/2
=0.00088*1400*4500/2
=2772N
（4）VE：
地震作用下剪力设计值（N）：
VE=1.3VEk
=1.3*2772
=3603.6N
（5）V：
立柱所受剪力设计值组合：
采用Vw+0.5VE组合：
V=Vw+0.5VE
=6306.3+0.5*3603.6
=8108N
（6）立柱剪应力校核：
τmax：
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
=8108*36369/3885000/6
=12.65MPa
12.65MPa≤125MPa
立柱抗剪强度满足要求!
五、幕墙横梁计算
基本参数：
1：
计算取点标高：
17m；
2：
横梁跨度：
B=1400mm；
3：
横梁上分格高：
900mm；横梁下分格高：
900mm；
4：
横梁计算间距（指横梁上下分格平均高度）：
H=900mm；
5：
力学模型：
梯形荷载简支梁；
6：
板块配置：
石材；
7：
横梁材质：
Q235；
因为B>H，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
=0.001*900
=0.900N/mm
qw：
风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm）；
qw=1.4qwk
=1.4*0.900
=1.015N/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）；
βE：
动力放大系数,取5.0；
αmax：
水平地震影响系数最大值，取0.16；
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[JGJ102-20XX]
=5.0*0.16*0.001
=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
=0.0004*900
=0.29N/mm
qE：
横梁受水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；
qE=1.3qEk
=1.3*0.29
=0.377N/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：
……5.4.1[JGJ102-20XX]
q=qw+0.5qE
=1.015+0.5*0.377
=1.2N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值：
……5.4.1[JGJ102-20XX]
qk=qwk
=0.900N/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（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）；
H：
幕墙横梁计算间距（mm）；
采用Sw+
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