硅钙板幕墙设计计算书.doc

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1、综合楼立面改造硅钙板幕墙设计计算书 .设计依据 建筑瓷板装饰工程技术规程 CECS101：98 建筑幕墙 GB/T21086-2007 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003 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 高层民用建筑钢结构技术规范 JGJ99-98 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 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001 工程抗震术语标准 JGJ/T9

2、7-95 工程网络计划技术规程 JGJ/T121-99 公共建筑节能设计标准 GB50189-2005 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 既有居住建筑节能改造技术规程 JGJ129-2004 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 GB6500-2010 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 建筑隔声评价标准 GB/T50121-2005 建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-200

3、8 建筑工程预应力施工规程 CECS180：2005 建筑结构荷载规范 GB50009-2012 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001 建筑抗震设防分类标准 GB50223-2008 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 民用建筑隔声设计规范 GB50018-2010 民用建筑热工设计规范 GB50176-93 民用建筑设计通则 GB50352-2005 膜结构技术规程 CECS158：2004 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 J

4、GJ134-2010 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准 JGJ75-2003 预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程 JGJ85-2010 中国地震动参数区划图 GB18306-2001 中国地震烈度表 GB/T17742-2008 建筑制图标准 GB/T 50104-2001 建筑结构静力计算手册 (第二版) 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 建筑瓷板装饰工程技术规范 CECS101:98 建筑幕墙用铝塑复合板 GB/T17748-2008 天然板石 GB/T18600-2001

5、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 天然花岗石板材 GB/T18601-2009 天然石材统一编号 GB/T17670-2008 天然石材术语 GB/T13890-2008 建筑装饰工程石材应用技术规范 DB 11/T512-2007 钢分类 GB/T13304.1、2-2008 钢铁牌号表示方法 GB/T221 -2008 钢及合金术语 GB/T20566-2006 建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005 不锈钢棒 GB/T1220-2

6、007 不锈钢冷轧钢板和钢带 GB/T3280-2007 不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-1984 不锈钢热轧钢板和钢带 GB/T4237-2007 不锈钢丝 GB/T4240-2009 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 彩色涂层钢板及钢带 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/T0961997 焊接结构用

7、耐候钢 GB/T4172-2000 合金结构钢 GB/T3077-1999 结构用无缝钢管 GB/T8162-2008 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 GB912-2008 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 不锈钢和耐热钢牌号及化学成分 GB/T20878-2007

8、碳素结构钢冷轧钢板和钢带 GB/T11253-2007 建筑装饰用搪瓷钢板 JG/T234-2008 建筑密封材料术语 GB/T14682-2006 建筑密封胶分级及要求 GB/T22083-2008 丙烯酸酯建筑密封胶 JC/T484-2006 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 石材用建筑密封胶 GB/T23261-2009 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 JC/T887-2001 非结构承载用石材粘胶剂 JC/T989-2006 工业用橡胶板 GB/T5574-1994 混凝土建筑

9、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/T13477.120-2002 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 丙烯酸建筑密封胶 JC/T484-2006 绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-2007 绝热用硬质酚醛泡沫制品

10、(PF) GB/T20974-2007 建筑绝热用聚氨酯泡沫塑料 GB/T21558-2008 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 GB23261-2009 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 彩色涂层钢板及钢带试验方法 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/T15227-20

11、07 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 建筑外窗采旋光性能分级及检测方法 GB/T11976-2008 建筑外窗抗风压性能分级及检测方法 GB/T7106-2002 建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法 GB/T8485-2008 建筑外窗气密性能分级及检测方法 GB/T7107-2002 建筑外窗水密性能分级及检测方法 GB/T7108-2002 建筑装饰装修工程质量验收规范 GB50210-2001 金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228

12、-2002.基本计算公式 (1).场地类别划分: 地面粗糙度可分为A、B、C、D四类： -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。(2).风荷载计算: 幕墙属于薄壁外围护构件，根据建筑结构荷载规范GB50009-2012规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：1 当计算主要承重结构时Wk=zszW0 （GB50009 8.1.1-1）2 当计算围护结构时 Wk=gzs1zW0 （GB50009 8.1.1-2）式中： 其中:

13、Wk-垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)； gz-高度Z处的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.6.1条取定。 根据不同场地类型,按以下公式计算: gz=1+2gI10(Z/10)-其中g为峰值因子，取值2.5，为地面粗糙度指数，I10为10m高名义湍流度。经化简，得：A类场地: gz=1+0.6(Z/10)-0.12 B类场地: gz=1+0.7(Z/10)-0.15 C类场地: gz=1+1.15(Z/10)-0.22 D类场地: gz=1+1.95(Z/10)-0.30 z-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.2.1条取定

14、。 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=1.284(Z/10)0.24 B类场地: z=1.000(Z/10)0.30 C类场地: z=0.544(Z/10)0.44 D类场地: z=0.262(Z/10)0.60 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.3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s1：一、 外表面1. 正压区 按表8.3.1-1采用；2. 负压区 对墙面， 取-1.0 对墙角边， 取-1.4二、 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。注：上述的局部体型系数s1（1）是适用于围护构件的从属面积A小于

15、或等于1m2 的情况，当非直接承受风载荷的围护构件的从属面积A大于或等于25m2 时，局部风压体型系数s1（25）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于25m2 而大于1m2 时，局部风压体型系数s1（A）可按面积的对数线性插值，即s1（A）=s1（1）+s1（25）-s1（1） logA/1.4 本工程属于B类地区,故z=(Z/10)0.30 W0-基本风压,按建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5给出的风压采用，但不得小于0.3kN/m2.(3).地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 5.0 取定 max-水平

16、地震影响系数最大值，根据相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度, 按照建筑抗震设计规范GB50011-2010表5.1.4-1采用.表5.1.4-1 水平地震影响系数最大值地震影响6度7度8度9度多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震0.280.50(0.72)0.90(1.20)1.40注:括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。根据建筑工程抗震设防分类标准GB 502232008规定：1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安

17、全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度： max=0.04 设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度： max=0.08 设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度： max=0.12 设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度： max=0.16 设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度： m

18、ax=0.24 设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度： max=0.32 设计基本地震加速度为0.60g，抗震设防烈度9度： max=0.45 GAK-幕墙构件的自重(N/m2)(4).作用效应组合:一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度： a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求： 0S R b.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求： SE R/RE式中 S-荷载效应按基本组合的设计值； SE-地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值； R-构件抗力设计值； 0-结构构件重要性系数，应取不小于1.0； RE-结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0； c

19、.挠度应符合下式要求： df df,lim df-构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值； df,lim-构件挠度限值； d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合dfdf,lim的规定。幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定： 1 有地震作用效应组合时，应按下式进行： S=GSGK+wwSWK+EESEK 2 无地震作用效应组合时，应按下式进行： S=GSGK+wwSWK S-作用效应组合的设计值； SGk-永久荷载效应标准值； SWk-风荷载效应标准值； SEk-地震作用效应标准值； G-永久荷载分项系数； W-风荷载分项系数； E-地震作用分项系数；

20、 W-风荷载的组合值系数； E-地震作用的组合值系数； 进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值： 一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数G、W、E应分别取1.2、1.4和1.3； 当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数G应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应； 当永久荷载的效应对构件有利时，其分项系数G的取值不应大于1.0。 可变作用的组合系数应按下列规定采用： 一般情况下，风荷载的组合系数W应取1.0，地震作用于的组合系数E应取0.5。 对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数W应取1.0（永久荷载的效应不起控制作

21、用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数W和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。.工程信息概述 1 工程所在地区信息 幕墙类型:石材幕墙 工程所在地区:乌鲁木齐 基本风压:0.600kN/m2 地面粗糙度类别:B类 抗震设防烈度:8度 设计基本地震加速度0.20g 设计地震分组:第2组 抗震设防类别:标准设防类标准反应谱法(水平地震影响系数最大值max)取为:0.162 板材选用信息 板材料: 硅钙板 石材名称:MU190 石材板规格:600.0mm1200.0mm 石材板厚度:12.0mm石材板支撑形式:四边金属框架3 型材选用信

22、息 立柱型材类型:单一型材 立柱型材号:矩形钢管100*50*4 立柱材料牌号:Q235 d=16 立柱安装方式:吊挂式,角码连接 立柱计算模型:简支单跨梁 后锚固连接类型:化学植筋 横梁型材类型:单一型材 横梁型材号:角钢L40*4 横梁材料牌号:Q235 d=16 横梁受力方式:均布受力横梁立柱连接形式:焊缝连接一、风荷载计算 标高为27.2m处风荷载计算 W0:基本风压 W0=0.60 kN/m2 gz: 27.2m高处阵风系数(按B类区计算): (GB50009-2012) gz=1+0.7(Z/10)-0.15=1.602 z: 27.2m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (G

23、B50009-2012) z=(Z/10)0.30 =(27.2/10)0.30=1.350 sl:局部风压体型系数(墙面区)1 板块风载荷计算（直接承受风载荷） 板块（第1处） 该处局部风压体型系数sl=1.200 sl=-1.000+(-0.2)=-1.200 该处局部风压体型系数sl=1.200 风荷载标准值: Wk=gzzslW0 (GB50009-2012) =1.6021.3501.2000.600 =1.558 kN/m2 风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2) w: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按建筑结构荷载规范GB50009-2012 3.2.4 规定采用 W

24、=wWk=1.41.558=2.181kN/m22 支撑结构风载荷计算（非直接受风载荷） 支承结构（第1处） 1200mm1200mm=1.44m2 该处从属面积为：1.44m2 sl (A)=sl (1)+sl (25)-sl (1)log(A)/1.4 =-1.0+0.81.0-1.00.158/1.4 =-0.977 sl=-0.977+(-0.2)=-1.177 该处局部风压体型系数sl=1.177 风荷载标准值: Wk=gzzslW0 (GB50009-2012) =1.6021.3501.1770.600 =1.528 kN/m2 风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2)

25、w: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按建筑结构荷载规范GB50009-2012 3.2.4 规定采用 W=wWk=1.41.528=2.140kN/m2二、板强度校核: 1 硅钙板荷载计算 用MU190级硅钙板，其抗弯强度标准值为：12.0N/mm2 硅钙板抗弯强度设计值：5.60N/mm2 硅钙板抗剪强度设计值：2.80N/mm2 校核依据：=5.600N/mm2 a: 短边长度: 0.600m b: 长边长度: 1.200m t: 硅钙板厚度: 12.0mm GAK: 硅钙板自重=560.00N/m2 m1: 四边简支板弯矩系数, 按短边与长边的边长比(a/b=0.500) 查表得:

26、0.099 Wk: 风荷载标准值: 1.558kN/m2 垂直于平面的分布水平地震作用: qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m2) qEAk=5maxGAK =50.160560.000/1000 =0.448kN/m2 荷载组合设计值为： Sz=1.4Wk+1.30.5qEAk=2.472kN/m22硅钙板强度计算 四边金属框式连接,按四边简支板计算,应力设计值为： =6m1Sza2103/t2 =3.660N/mm2 3.660N/mm25.600N/mm2 强度可以满足要求 3 剪应力校核 校核依据: max :剪应力设计值(N/mm2) tp:厚度: 4.000mm

27、 L:支撑边距离: 1500 =SzL/(2tp) 按JGJ133-2001第5.5.10条采用 =0.464N/mm2 0.464N/mm2315.000N/mm2 抗剪强度可以满足 三、幕墙立柱计算 幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：1 荷载计算 (1)风荷载均布线荷载设计值(矩形分布)计算 qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/m) W: 风荷载设计值: 2.140kN/m2 B: 幕墙分格宽: 1.200m qw=WB =2.1401.200 =2.567 kN/m(2)地震荷载计算 qEA: 地震作用设计值(KN/m2): GAk: 幕墙构件(包括面板和框)的平均自重: 500N

28、/m2 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值: qEAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2) qEAk=5maxGAk =50.160500.000/1000 =0.400 kN/m2 E: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3qEAk =1.30.400 =0.520 kN/m2 qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEAB =0.5201.200 =0.624 kN/m(3)立柱弯矩: Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.m) qw: 风荷载均布线荷载设计值: 2.567(kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: 1.200m Mw=qw

29、Hsjcg2/8 =2.5671.2002/8 =0.462 kNm ME: 地震作用下立柱弯矩(kNm): ME=qEHsjcg2/8 =0.6241.2002/8 =0.112kNm M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kNm) 采用SW+0.5SE组合 M=Mw+0.5ME =0.462+0.50.112 =0.518kNm=518227.200Nmm2 选用立柱型材的截面特性 立柱型材号: 矩形钢管100*50*4 选用的立柱材料牌号:Q235 d=16 型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2 型材弹性模量: E=2.10105N/mm2

30、 立柱型材毛截面对X轴惯性矩: Ix=1441300.000mm4 立柱型材对x轴的净截面模量: Wnx=28830.000mm3 立柱型材净截面积: An=113600.000mm2 立柱型材腹板厚度: tw=8.000mm 立柱型材计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩: S=18060.000mm3 截面塑性发展系数: x=1.05 截面塑性发展系数: y=1.053 幕墙立柱的强度计算 校核依据: N/An+Mx/(xWnx)+My/(yWny)fs=215.0N/mm2(拉弯构件) (GB 50017-2003 5.2.1) B: 幕墙分格宽: 1.200m GAk: 幕墙自重: 5

31、00N/m2 幕墙自重线荷载: Gk=500B/1000 =5001.200/1000 =0.600kN/m Nk: 立柱受力: Nk=GkL =0.6001.200 =0.720kN N: 立柱受力设计值: rG: 结构自重分项系数: 1.2 N=1.2Nk =1.20.720 =0.864kN =864.000N : 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件) N: 立柱轴心受力设计值: N=864.000N Mx、My: 同一截面处绕x轴和y轴的弯矩: Mx=M=518227.200Nmm,My=0Nmm An: 立柱的净截面面积: An= 113600.000mm2 Wnx,Wny:

32、 对x轴和y轴的净截面模量: Wnx=28830.000mm3 x:截面塑性发展系数: x=1.05 y:截面塑性发展系数: y=1.05 =N/An+Mx/(xWnx)+My/(yWny) (GB 50017-2003 5.2.1) =N/An+Mx/(xWnx) =864.000/113600.000+518227.200/(1.0528830.000) =17.127N/mm2 17.127N/mm2 fs=215.0N/mm2 立柱强度满足 4 幕墙立柱的刚度计算 校核依据: dfL/250 (GB/T 21086-2007) df: 立柱最大挠度 Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值，即相对挠度: L: 立柱计算跨度: 1.200m df=5qWkHsjcg41000/(3842.1Ix)=0.164mm Du=df/(L1000) =0.164/(1.2001000) =1/7336 1/7336 1/250 挠度可以满足要求！ 5 立柱抗剪计算 校核依据: =VS/(Ixtw) fv