09、石材幕墙计算.docx

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1、第九部分、T挂件石材幕墙结构计算第一章、荷载计算一、计算说明取风荷载计算部分表3-1中XX风荷载进行计算，在此部分中石材幕墙的最大水平分格 为a=1200 mm,竖向分格为b=1000 mm,标准层层高为H=3.0 m。该处石材幕墙采用T挂件连 接形式，幕墙位于A座北立面的4轴与D轴的交汇处，幕墙形式及做法见投标图中DY-M02。二、单位面积石材幕墙的自重荷载计算1、单位面积石材幕墙自重荷载标准值计算gak：石材板块自重面荷载标准值石材采用25 mm厚花岗岩石材，石材密度取为28.0 KN/m3Gak=25X1O-3X28.0=0.7 KN/m2ggk：考虑板材和框架的幕墙自重面荷载标准值Gg

2、k=Gak+0.15=0.85 KN/m22、单位面积石材幕墙自重荷载设计值计算rG:重力荷载分项系数，取r1.2按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.6条规定gg：考虑板材和框架后的单位面积石材幕墙自重荷载设计值GG=rG - Ggk=1.2XO.85=1.O2 KN/m2三、石材幕墙板块承受的水平风荷载计算wk :作用在幕墙上的风荷载标准值Wk=1.466 KN/m2W：作用在幕墙上的风荷载设计值W=2.052 KN/m2四、石材幕墙板块承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载计算1、幕墙玻璃面板承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载标准值计算a max:水平地震影响系

3、数最大值，取a max=0.16按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.2.5条规定P e：动力放大系数，取8 e=5.0按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.2.5条规定 qEK :垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值qEK=a max P E - Ggk=0.16X5.0X0.85=0.68 KN/m22、幕墙玻璃面板承受的垂直于幕墙平面的分布水平地震荷载设计值计算rE：地震荷载作用效应分项系数，取rE=1.3按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.6条规定qE :垂直于幕墙平面的分布水平地震作用设计值qE=rE qEK=1.3X0.

4、68=0.884 KN/m2五、荷载组合1、风荷载和水平地震作用组合面荷载标准值计算甲W：风荷载作用效应组合系数，取甲W=1.0按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.7条规定甲E：地震荷载作用效应组合系数，取甲e=0.6按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.1.7条规定4即 W 也. EK=1.0X1.466+0.6X0.68=1.874 KN/m22、风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值计算q=W w W+ e qE=1.0X2.052+0.6X0.884=2.582 KN/m2第二章、石材面板计算一、计算说明石材面板选用25 mm厚的花岗岩石材。石材

5、幕墙的分格尺寸为：石材分格宽度a=1200 mm， 石材分格高度b=1000 mm。因石材面板采用四个T挂件支撑，所以石材面板的计算采用短槽 支撑的石材面板计算模型。二、石材面板强度校核（一）花岗石板的强度设计值fgi=f gm/2.15=8/2.15=3.721fg2=f gm/4.30=8/4.30=1.860fg1:花岗石板抗弯强度设计值（Mpa）fg2 :花岗石板抗剪强度设计值（Mpa）fgm :花岗石板弯曲强度平均值（Mpa）金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第3.2.2条规定花岗石板材的弯曲 强度应经决定检测机构检测确定，弯曲强度不应小于8.0Mpa。所以本工程按不小

6、于8.0 Mpa取值。（二）石材面板弯曲强度校核1、校核依据：b = 6mqb02 Wf =3.721 N/mm2。12g1金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.5.4条规定2、石材面板产生的弯曲强度m：四点支撑石材面板弯矩系数:。=耍=0.9 b 10000查金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001附录B表B.0.2,得m=0.1494t：石材计算厚度，取t=25 mmb0：四点支撑板的计算长边边长，b=1000 mmq：风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值，q=2.582 KN/m2 6mqb：=6 x 0.1494 x 2.582 x 10t x 10002252

7、=3.703 N/mm2f 1=3.721 N/mm2石材面板强度符合规范要求。（三）石材槽口抗剪强度校核本工程石材槽口按对边开槽设计，所以石材槽口剪应力计算按对边开槽计算。1、校核依据：T = 首，）Wf 2=1.860 N/mm2。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.5.7条规定2、石材槽口剪切强度q：风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值，q=2.582 KN/m2c:槽口宽度c=7 mms:单个槽底总长度（mm）,矩形槽底总长度取为槽长加上槽深的两倍，弧型槽取为圆弧 总长度。本工程采用弧型槽，槽长为105 mm。n: 个连接边上T挂件数量。n=2P :应力调整系数，查金

8、属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001表5.5.5，得 8 =1.25t=nt - c）s2.582x10-3 x 1200x1000x1.25=2 x（25 - 7）x105=1.024 N/mm2f 2=1.860 N/mm2石材槽口抗剪强度符合规范要求第三章、石材幕墙横梁计算一、计算说明石材幕墙的横梁选用50x4等边角钢，根据构造做法，每根幕墙横梁简支在立柱上，双向 受力，属于双弯构件，需对横梁进行强度和挠度校核，此外计算横梁抗扭剪切强度。横梁的 计算长度B=1200 mm。横梁承受竖向的自重荷载和水平方向上的风和地震的组合荷载。二、力学模型幕墙的荷载由横梁和立柱承担。横梁采用简

9、支梁力学模型，石材面板受到的水平方向的荷载和自重荷载，水平面荷载和竖向面荷载先传递到T挂件，然后通过T挂件以集中荷载方式传递到横梁。计算简图如图:计算公式如下:支座反力:最大弯矩:Ra=Rb=PMMAx=PXa最大挠度:*严24EI3-4 x三、荷载计算1、横梁承受的竖直方向面荷载标准值 G =0.85 KN/m2GK设计值 G=1.02 KN/m22、G横梁承受的水平方向面荷载标准值 qK=1.466 KN/m2设计值 q=2.052 KN/m23、横梁承受的竖直集中荷载标准值：Pk 竖向=a xbx Ggk 1.2 x 1X 0.85 =0.51 KN设计值 P 竖向=a xbx Gg =

10、 L2x1xL02 =0.612 KN4、横梁承受的水平集中荷载标准值：Pk水平=a xbx qK = L2x1x L466 =0.880 KN设计值P 水平=a x b X q = 1.2 x 1 x 2.052 =1.231 KN5、竖直荷载作用最大弯矩6、MP 竖向 Xa=0.612X0.15=0.092 KN横梁承受的水平线荷载产生的弯矩My=P 水平 Xa=1.231X0.15=0.185 KN四、横梁截面参数横梁截面积A=385.5 mm2中性轴惯性矩I =90376.5 mm4X中性轴到最外缘距离 YXmax=36.3 mmX轴抵抗矩W =2491.9 mm3X中性轴惯性矩I =

11、9036.5 mm4Y中性轴到最外缘距离Y =36.3 mmY轴抵抗矩塑性发展系数maxW =2491.9 mm3Yu=1.05-I 1=k=：90lv=:90376.5五、横梁强度校核校核依据：b = % +七 W ft =215 N/mm2 yW yWsxyb= M+4、yWyWxy_ 0.092 x1060.185 x106+1.05 x 2491.9 1.05 x 2491.9=105.9 N/mm2 ft =215 N/mm2 横梁强度满足设计要求。六、横梁抗剪强度校核1、校核依据：L5x匕v fv A swh1.5 x V-fwyVh:横梁水平方向上的剪力设计值T h：横梁承受的水

12、平荷载产生的剪应力Awh :横梁水平方向上腹板截面面积（mm2）Vy：横梁竖直方向上的剪力设计值T y：横梁承受的水竖向自重荷载产生的剪应力Awy :横梁竖直方向上腹板截面面积（mm2）fsv: Q235B钢抗剪强度设计值。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.6.4条规定 2、水平方向产生的剪应力匕=P水平=1.231 KN1.5 x VT =hh Awh1.5 x 1231 一192.5=9.59 N/mm2 f v =125 N/mm23、水平方向产生的剪应力p竖向=0.612 KN1.5 x VT y 4_r wy1.5 x 612 一192.5=4.768 N/mm2

13、 f v =125 N/mm2 横梁抗剪强度满足设计要求。七、横梁抗扭计算1、校核依据:T W f =125 N/mm22、计算说明横梁由于竖向荷载和水平荷载不通过其型心，所以，对横梁产生扭矩效应，需对此进行验算。3、荷载计算P 水平=1-231 KNP 竖向=0.612 KNex：竖向荷载到角钢型心的距离，ex=68.8mmey：水平荷载到角钢型心的距离，ey=16.2M:集中荷载传给横梁的转矩mmM1=M2=P 水平 X ey+P 竖向 X ex=1231X 16.2 + 612X68.8=62047.8 NmIK:角钢抗扭惯性矩I nx b x53 = ：x(48 x 43 + 48x4

14、3) = 2048mm416 :所求点的截面厚度4 mmb:角钢腹板长度bb48 mml：横梁长度，取l=1500 mmmk :横梁受到的最大扭矩简支梁所受扭矩模型如下图所示:M =M =62047.8 NmM=121.8 N/mm2 f v =125 N/mm2工程编号:JHXXX北京江河幕墙装饰工程有限公司62U47.82U48Engineering Co., Ltd.通过计算得4、横梁抗扭计算:扭矩产生的最大剪力八、横梁挠度校核1、校核依据：钢横梁承受的最大挠度应不大于H/300，且不大于15 mm。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.6.5条规定2、由竖直集中荷载引起

15、的挠度U = P aLy 24EI3 4 x (a)2、y L y=51U x 15U x 12UU224 x 21UUUU x 9U377=0.71 mm15 mm3、旦=0.71 mmL/300=1200/300=4 mm由水平集中荷载引起的挠度U =,水平aL2 x24 EI=88U x 15U x 12UU224 x 21UUUU x 9U377=1.225 mm15 mm旦=1.225 mmL/300=1200/300=4 mm横梁刚度符合设计要求。经过以上计算得知，横梁的各项性能满足设计要求。第四章、石材幕墙立柱计算一、计算说明立柱选用80x60x4镀锌方钢管，立柱计算模型为悬挂体

16、系，立柱在组合荷载的作用下， 产生弯曲、剪切等效应。立柱高度H=3000 mm,幕墙横向计算分格宽度B=1200 mm。二、力学模型立柱的力学模型按悬挂体系设置，立柱受到的荷载按承受水平方向的组合荷载和自重荷 载考虑。为简化计算，立柱的水平荷载按均布的水平线荷载计算。宁主承受而苟成第型三、荷载作用值1、立柱承受的竖直方向面荷载标准值 Ggk=0.85 KN/m2设计值 G=1.02 KN/m2g2、立柱承受的水平方向面荷载标准值 qK=1.466 KN/m2设计值 q=2.052 KN/m23、立柱承受的水平线荷载4、标准值 q 线k=qKXB=1.466X1.2=1.760 KN/m 设计值

17、 q /qXB=2.052X 1.2=2.462 KN/m 立柱所受的弯矩5、M=0.125q 线 H2=0.125X2.462X3.02=2.770 KNm受力最不利处立柱承受的偏心拉力设计值（立柱中心处）N= Gg XBXH/2=1.02X 1.2X3/2=1.836 KN四、立柱截面参数立柱截面积A0=1015 mm2X 轴惯性矩Ix=879050 mm4X轴到最外缘距离Yx=40 mmX轴抵抗矩Wx=21975 mm3塑性发展系数7=1.05五、立柱强度校核校核依据。= + W f =215 N/mm2 A yWs0 X金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.7.6条规定

18、N M =AyW0X_ 1.836x1032.77 x106+10151.05 x 21975=121.8 N/mm2 ft =215 N/mm2立柱强度满足设计要求。六、立柱挠度校核校核依据：立柱承受的最大挠度应不大于H/300，且不大于15 mm。金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.7.10条规定u=384EI忠*墙装饰工程翊限公司XXXXXX幕墙工程一投标文件Beijing Jianghe Curtain Wall Decoration Engineering Co., Ltd. _工程编号：JH XXX5 1.760 30004384 2.1 105 879050=1

19、0 mm15 mmu=10 mmH/300=3000/300=10 mm立柱挠度满足设计要求。经过以上计算得知，立柱的各项性能要求满足设计要求。第五章、主要幕墙连接附件计算一、计算说明石材幕墙的附件主要计算以下部分：T挂件部分1. 不锈钢T挂件的强度计算2. 连接不锈钢T挂件与角钢横梁的M6不锈钢螺栓校核 横梁部分1. 连接钢转接件和镀锌方钢立柱的M6不锈钢螺栓校核 立柱与钢转接件连接部分1.连接钢转接件和镀锌钢立柱的M12不锈钢螺栓校核2.4mm厚钢垫片承压计算3. 点焊承载力计算钢转接件计算（当钢转接件外挑250皿以上时计算）钢转接件与埋件连接部分1.连接钢转接件与埋件的M12不锈钢螺栓计

20、算预埋件计算 二、不锈钢T挂件计算1、计算说明不锈钢T挂件承受石材板块的自重荷载和水平方向的风和地震的组合荷载。不锈钢T挂 件主要计算强度。在进行计算时，假设角钢横梁是刚性的，即无变形。不锈钢T挂件材质选 用奥氏体不锈钢304，抗剪强度设计值fs为140 N/mm2，抗拉强度设计值月为180 N/mm2。2、计算模型如下图所示3、荷载计算集中荷载设计值 P 竖向=1.2 x G 1.2 x 1 = 1.2 x 0.7x 1.2 x 1 =0.5KN集中荷载设计值 P 水平=qX0.6X 1=2.582X0.6X 1=1.550 KN4、不锈钢T挂件翼缘板抗剪强度计算t=水平 = L550x 1

21、03 =7.75 N/mm2f v=140 N/mm2翼缘 2 x 50 x 22 x 50 x 2sl5、不锈钢T挂件支点处5 mm厚板强度计算不锈钢T挂件支点处5 mm厚板受到拉力、剪力和弯矩作用，不锈钢T挂件5 mm厚板仅进行基本强度校核即可，既T Wf=140 N/mm2, 0 Wf=180 N/mm2断面参数：截面积A=135 mm2中性轴惯性矩IX=281 mm4中性轴到最外缘距离Yxma2.5 mmX轴抵抗矩Wx=112.5 mm3中性轴惯性矩Iy=17651 mm4中性轴到最外缘距离丫咐=17.5 mmY轴抵抗矩Wy=112.5 mm3拉力：N=P水平=1.550KN 弯矩：W

22、y=1CM=P 竖向 X.325=.5X.325=.163KNm剪力：T= P竖向=0.5KNt = A = O.：；03 =3.7 N/mm2N=812.5 N气:剪切面，单剪时，取气=1Nb :单个螺栓的抗剪承载力：VNV = nV x A0 x fV =1 x 20x 245 =4924.5 NV=1550 NM6螺栓的设计符合设计要求。三、横梁部分1、计算说明横梁连接附件部分主要计算连接螺栓是否满足设计要求。2、计算模型如下图所示3、荷载计算阈nt竖直方向支座反力R1=P竖向=1.2 x GaK 1.2 x 1 = 1.2 x .7x 1.2 x 1 =0.5KN竖直方向支座反力 R2

23、=P 水平=qX0.6X 1=2.582X0.6X 1=1.550KN4、连接钢转接件和镀锌方钢立柱的M6不锈钢螺栓校核M6不锈钢螺栓承受的剪力V为：V二 R7R 二,0.52 +1.552 =1.629KN气:剪切面，单剪时，取nv=1Nb :单个螺栓的抗剪承载力：VNV =nVx A0 x fV =1 x 20.1 X 245 =4924.5 NV=1629 NM6螺栓的设计符合设计要求。按金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001第5.6.6条规定，螺栓数量取为2个。四、立柱与钢转接件连接部分1、计算说明计算宽度B=1.200 m,高度H=3.0 m。钢角码采用Q235B结构钢尺寸

24、为110X70X8X100mm,立柱的固定方式为双系点，即两侧均用钢角码夹持， 用2个M12奥氏体不锈钢螺栓A2-70连接。该部分参考 第五章石材幕墙立柱计算中力学模型说明。2、荷载计算N1：M12不锈钢螺栓竖直方向承受的荷载（自重荷载） N1= Gg XBXH= 1.02X 1.2X3=3.672 KNN2: M12不锈钢螺栓水平方向承受的荷载（风和地震组合荷载）N2= q 线 L=2.462X3=7.386 KNV: M12不锈钢螺栓承受的剪力大小为V =3:+ N 2 =、-. 3.6722 + 7.3862 =8.248 KN3、M12螺栓计算A0: M12不锈钢螺栓有效面积，取A84

25、.3 mm2Nb :每个螺栓的承载力VNb = nv x A0 x 九二2x84.3x 245 =41307 NV=8248 N 根据构造要求，采用2个M12不锈钢螺栓。4、4mm厚钢垫片局部抗压承载力d:M12不锈钢螺栓孔径，取d=12 mmt:单片钢垫片的厚度，取t=4 mmt:钢垫片的总壁厚t=2Xt=2X4=8 mm北京江河幕墙装饰工程有限公司Bjing Janghe Curtain Wall DecorationEngineering Co, Ltd,_工程编号：JHXXXNb :钢垫片局部承压能力 CNb = d xZt x fc =12X8X320=30720 NV=8248 N

26、5.点焊承载力计算根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GBJ18-87第3.2.5条电阻点焊每个焊点的抗剪设计承载力应按表3.2.5采用表中3.5mm厚钢板每个焊点的抗剪设计承载力为N,s=12.6KN需焊点的个数：N=V/Nvs=8248/12600=0.65 个即一个焊点即满足设计要求立柱与钢角码连接设计符合设计要求。五、钢角码与埋件连接计算1、计算模型幕墙的重力作用点距支座距离a=105mm，每个钢角码采用1个M12螺栓与埋件连接，螺 栓到连接件最边缘垂直距离d50 mm。2、荷载计算M12不锈钢螺栓需计算由于水平荷载和自重荷载产生的拉力和自重荷载产生的剪力。以 钢转接件下端作为支点计算。拉力：

27、N剪力：V弯矩：MZM=0N= N + Ni X105 = 7.386 + 3.672 x105 =15.097 KN25050V=N =3.672 KN13、M12螺栓计算A0: M12不锈钢螺栓有效面积，取A84.3 mm2Nb :两个螺栓的承载力VNb = 2x nv x A0 x f广 2 x 1 x 84.3 x 245 =41307 NV=3672 NNb :两个螺栓的抗拉承载力 tNb = 2xA0 x f =2X84.3X320=53952 NN=15097 NM12不锈钢螺栓设计符合要求。第六章、预埋件计算一、计算说明本工程主体结构采用混凝土强度等级为C30，幕墙采用平板槽式

28、埋件。埋件主要受到拉力、剪力和弯矩作用。受力简图如下图所示。二、荷载计算1、石材幕墙自重传给埋件的剪力V=GgXBXH=1.02X 1.2X3=3.672 KN2、水平荷载传给埋件的拉力N=q 线L=2.462X3=7.386 KN3、由于自重产生的弯矩M= VX0.105=3.672X0.105=0.368 KNm三、预埋件计算1、锚筋最小截面积计算当有剪力、法向拉力、弯矩共同作用时，锚筋面积按下式计算，并应大于其最大值:A =.+ N * MS a a f0.8a -f1.3a a -f Z. NA =s0.8a fb y卜。而a”Z式中:V：剪力设计值V=3.672 KNN：法向拉力 N

29、=7.386 KNM：弯矩设计值 M=0.368 KNma r:钢筋层数影响系数a1a v：锚筋受剪承载力系数a v=(4.o -o.O8d), fy=(4.0 - 0.08 x 12)旦310=0.67V0.7取a v=0.67d：锚筋直径d=12 mmt：锚板厚度t=10 mma b：锚板弯曲变形折减系数a = 0.6 + 0.25 -bd=0.6 + 0.25 x1012=0.81Z：外层锚筋中心线之间的距离Z=130 mm/ : C30混凝土轴心受压强度设计值 / =15 N/mm2VN+a f0.8a f1.3a 以. f Z3.672 x 1037.386 x 1030.368 x 106+1 x 0.67 x 310 0.8 x 0.81x 310 1.3 x 1 x 0.81 x 310 x 130=63 mm2NM+0.8af0.4a af Z=7.368 x 1030.368 x 106+0.8 x 0.81 x 310 0.4 x 1 x 0.81 x 310 x 130=65 mm2所需锚筋最小截面积为65 mm2。2、预埋件锚筋确定(选择4u 12)锚筋总面积为4X 114=452.4 mm2 65 mm2预埋件锚筋截面积满足设计要求。