石材与瓷板幕墙工程结构设计计算书

石材与瓷板幕墙工程结构设计计算书项目名称: 未命名工程设计日期_______________设计者_____________校对者_____________审核者_____________批准者_____________设计单位: 未命名公司目录一. 计算引用的规范、标准及资料1.幕墙设计规范2.建筑设计规范3.铝材规范4.金属板及石材规范5.玻璃规范6.幕墙设计规范7.胶类及密封材料规范8.门窗及五金件规范9.《建筑结构静力计算手册》10.土建图纸二、基本参数1.幕墙所在地区2.地区粗糙度分类等级3.抗震烈度三、幕墙承受荷载计算1.风荷载标准值计算：2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：3.作用效应组合：四、幕墙立柱计算1.立柱型材选材计算：2.选用立柱型材的截面特性：3.立柱的内力分析：4.幕墙立柱的抗弯强度及抗剪强度验算：5.幕墙立柱的挠度验算：五、幕墙横梁计算1.横梁型材选材计算：2.确定材料的截面参数：3.选用横梁型材的截面特性：4.幕墙横梁的抗弯强度计算：5.横梁的挠度计算：6.横梁的抗剪计算：六、石板的选用与校核1.石板板块荷载计算：2.石板的抗弯设计：3.石板的剪应力校核：七、连接件计算1.横梁与角码间连结：2.角码与立柱连接：3.立柱与主结构连接八、幕墙埋件计算(土建预埋)1.荷载及受力分析计算：2.埋件计算：3.锚板总面积校核：4.锚筋长度计算：九、幕墙焊缝计算1.受力分析：2.焊缝特性参数计算：3.焊缝校核计算：十、立柱连接伸缩缝计算十一、耐候胶胶缝计算一. 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《建筑幕墙保温性能测试方法》GB8484《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》GB50009-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98《建筑设计防火规范》GBJ16-2001《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《中国地震烈度表》GB/T17742-1999 《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《建筑抗震设防分类标准》GB50223-1995《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-2001《建筑钢结构焊接规程》GB/T8162《碳钢焊条》GB/T5117-1995《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-20003.铝材规范：《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2000 《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2000 《铝及铝合金阳极氧化-阳极氧化膜的总规范》GB8013-19874.金属板及石材规范：《天然花岗石荒料》JC/T204-2001《天然大理石荒料》JC/T202-2001《天然板石》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》GB6566-2001 《干挂天然花岗岩，建筑板材及其不锈钢配件》JC830-1998 《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：98 《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-20005.钢材规范：《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-92 《不锈钢热扎钢带》GB/T5090《碳素结构钢》GB/T700-1988 《优质碳素结构钢》GB/T699《合金结构钢》GB/T3077《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》GB/T4239《高耐候结构钢》GB/T4171-2000 《碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912《碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-19926.胶类及密封材料规范：《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003 《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2003 《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001 《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/T885-2001 《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-20027.土建图纸：二、基本参数1.幕墙所在地区：2.地区粗糙度分类等级：幕墙属于薄壁外围护构件，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，该地区地震基本烈度为8度抗震水平地震影响系数最大值为：8度抗震, αmax=0.000。

三、幕墙承受荷载计算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(GB50009-2001)计算：wk=βgz*μz*μs*w0 ……7.1.1-2[GB50009-2001]上式中：wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)；βz——瞬时风压的阵风系数，取2.250μs——风荷载体型系数，竖直幕墙外表面取1.500Z——风荷载作用点离地面高度Z(m)=，40.000地区粗糙度分类等级：C类μz——风荷载高度变化系数，并与建筑的地区类别有关，按《建筑结构荷载规范》GBJ9取值高度变化系数为1.130W。

——基本风压，取0.550所以，风荷载标准值为：wk=2.250×1.500×1.130×0.550=2.098风荷载设计值为：2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值按下式计算：qEk = βE*αmax*(G+G1) 5.3.4[JGJ102-2003]式中：qEK——垂直幕墙平面的分布水平地震作用（kN/m2）βE——地震动力放大系数，取5.000αmax——水平地震影响系数最大值，取0.000G——单位面积的幕墙结构自重，取0.560 (kN/m2)G1——单位面积的幕墙结构附件重，取0.000 (kN/m2)所以，垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值为：qEk = 5.000×0.000×0.560 =0.000(KN/m2)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[JGJ102-2003]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：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[JGJ102-2003]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：1.2；风荷载：γw：1.4；地震作用：γE：1.3；进行位移及挠度计算时；重力荷载：γG：1.0；风荷载：γw：1.0；地震作用：γE：1.0；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. 石板的选用与校核当前计算板数n = 0五. 横梁强度、刚度校核：模型简图为：横梁名:材料: 钢Q235, 抗弯强度f = 215.0(MPa)(1) 横梁截面特征：L形高H= 0.0(mm)L形宽B= 0.0(mm)L形厚t= 0.0(mm)(2) 荷载：分布荷载：水平地震荷载标准值qE(kN/m)= 0.000(kN/m)水平风载标准值qw（kN/m）= 0.000(kN/m)竖向恒载标准值qG(kN/m) = 0.000(kN/m)集中荷载：(3) 各跨强度, 刚度校核强度计算公式: f = Mx/(Wx*1.05) + My/(Wy*1.05) < [f] ++++++++++++++ end ++++++++++++++++++++++++++++六. *********立柱强度、刚度校核：*************、模型简图为：立柱名: column材料: 钢Q235, 抗弯强度f = 215.0(MPa)(1) 立柱截面特征：L形高H= 200.0(mm)L形宽B= 200.0(mm)L形厚t= 8.0(mm)(2) 荷载：水平地震荷载标准值qE(kN/m)= 0.538(kN/m)水平风载标准值qw（kN/m）= 2.517(kN/m)竖向恒载集中力标准值NG(kN) = 2.419(kN)(3) 各跨强度, 刚度校核强度计算公式: f = N/A*fa + My/(Wy*1.05) < [f](MPa)单元序号: 1 高度为1.200(m)强度校核:立柱弯矩、轴力：M1-2(x) = 0.547(kM-m) N = 3.758(kM)强度校核:抗压弯强度f = 3.530(MPa) <= [f]=215.0(MPa)(强度满足要求)刚度验算：位移u = 0.024(mm) 刚度比= 9049160.7刚度比= 9049160.7 > 180 (刚度满足要求)----------------------------------------单元序号: 2 高度为1.200(m)强度校核:立柱弯矩、轴力：M1-2(x) = 0.547(kM-m) N = 3.758(kM)强度校核:抗压弯强度f = 3.530(MPa) <= [f]=215.0(MPa)(强度满足要求) 刚度验算：位移u = 0.005(mm) 刚度比= 44745778.8刚度比= 44745778.8 > 180 (刚度满足要求)----------------------------------------单元序号: 3 高度为1.200(m)强度校核:立柱弯矩、轴力：M1-2(x) = 0.547(kM-m) N = 3.758(kM)强度校核:抗压弯强度f = 3.530(MPa) <= [f]=215.0(MPa)(强度满足要求) 刚度验算：位移u = 0.024(mm) 刚度比= 9049160.7刚度比= 9049160.7 > 180 (刚度满足要求)----------------------------------------++++++++++++++ end ++++++++++++++++++++++++++++七、********连接件设计********基本参数：1：计算点标高：40.0002：立柱计算间距B （指立柱左右分格平均宽度）：1200.000 3：横梁计算分格尺寸(指横梁上下分格平均高度）：= 1200.000 4：立柱预埋件间距L(mm): 1200.005：横梁总跨数n(跨): 46：立柱总跨数m(跨): 3A: 横梁与立柱1.横梁与角码间连结：计算参数：横梁与角码连接螺栓公称直径d(mm)：6.00螺栓抗剪强度设计值fv1b(MPa)：215.000(1)风荷载作用下横梁剪力设计值：Vw = 1.4*Wk*a*b/4 = 734.147 (N)(2)地震作用下横梁剪力标准值：VEk = βE*αmax*(Gk/A)*a*b/4 = 0.000 (N)(3)地震作用下横梁剪力设计值：VE = 1.3*0.5*VEk = 0.000 (N)(4)连接部位总剪力N1：N1 = Vw + VE = 734.150 (N)(5)连接螺栓计算：Nv1b = nv1*π*d*d*fv1b/4 ……7.2.1-1[GBJ17-88]= 6078.982Nv1b：螺栓受剪承载能力设计值(N)nv1：剪切面数：取1螺栓个数Nnum1 = N1 / Nv1b = 0.121实际螺栓个数取Nnum1 = 2(6)连接部位横梁型材壁抗承压能力计算：Nc1：连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力设计值(N)t1：连接部位横梁壁厚(mm)：fc1：型材抗压强度设计值(MPa)Nc1 = Nnum1*d*t1*fc1 ……7.2.1-3[GB50017-2003]= 20640.000(N) > N1 = 734.150(N)连接部位幕墙横梁型材壁抗承压能力验算满足要求!2.角码与立柱连接：计算参数：立柱与角码连接螺栓直径d(mm)：6.00螺栓抗剪强度设计值fv2b(MPa)：215.000立柱与横梁连接处铝角码厚度t3(mm)：5.00(1)自重荷载计算：竖向自重荷载设计值G1 = 1.2*Gk = 1322.173 (N)水平荷载设计值G2 = 1.4*B*H*Wk + 1.3*0.5*B*H*qEk = 4228.686 (N) (2)连接处螺栓剪力设计值:N2 = sqrt(G1*G1+G2*G2) = 4430.600 (N)(3)连接处螺栓强度计算：Nv2b = nv2*π*d*d*fv2b/4 ……7.2.1-1[GBJ17-88]= 6078.982Nv2b：螺栓受剪承载能力设计值(N)nv2：剪切面数：取1螺栓个数Nnum2 = N2 / Nv2b = 0.729实际螺栓个数取Nnum2 = 2(4)连接部位立柱型材壁抗承压能力计算：t2：连接部位立柱壁厚(mm)：fc2：型材抗压强度设计值(MPa)N21 = Nnum2*d*t2*fc2 ……7.2.1-3[GB50017-2003]= 20640.000(N) > N2 = 4430.600(N)连接部位立柱型材壁抗承压能力验算满足要求!(5)连接部位铝角码壁抗承压能力计算:fc3：型材的承压强度设计值，对6063-T5取85.5(MPa)Nc3 = Nnum2*d*t3*fc3 ……7.2.1-3[GB50017-2003]= 5130.000(N) > N2 = 4430.600(N)连接部位铝角码壁抗承压能力验算满足要求!B.立柱与主结构连接：计算参数：立柱与主体连接螺栓直径d(mm)：12.00螺栓抗剪强度设计值fv3b(MPa)：215.000立柱与主体连接钢角码壁厚t4(mm)：5.000(1)连接处水平剪切总力计算：水平剪切总力Qv: 4228.686 (N)(2)连接处重力总力计算：竖向剪力Qh: 1676.667 (N)(3)连接处总剪力计算：总剪力Q = sqrt(Qv*Qv + Qh*Qh): 4549.000 (N)(4)螺栓承载力计算：Nv3b = nv3*π*d*d*fv3b/4 ……7.2.1-1[GBJ17-88]= 48.632螺栓个数num = Q / Nv2b = 0.094实际螺栓个数取num = 2(5)立柱型材壁抗承压能力计算：fc4：立柱型材的承压强度设计值Nc4：立柱型材壁抗承压能力(N)Nc4 = 2 * Nnum3 * d * t2 * fc4 ……7.2.1-3[GB50017-2003] = 82560.000(N) > Q = 4549.000(N)立柱型材壁抗承压能力验算满足要求!(6)钢角码型材壁抗承压能力计算：fc5：钢角码的抗压强度设计值Nc5 = 2 * Nnum2 * d * t4 * fc5 ……7.2.1-3[GB50017-2003] = 51600.000(N) > Q = 4549.000(N)钢角码型材壁抗承压能力验算满足要求!七、*********预埋件设计********计算公式(轴力受压为正)（规范C.0.1）：受拉时：As≥V/(αγ×αv×fs)+N/(0.8×αb×fs)+M/(1.3×αγ×αb×fs×Z]As≥N/(0.8×αb×fs)+M/(0.4×αγ×αb×fs×Z]受压时：As≥(V-0.3N)/(αγ×αv×fs)+(M-0.4×N×Z)/(1.3×αγ×αb×fs×Z)As≥(M-0.4×N×Z)/(0.4×αγ×αb×fs×Z)预埋件名称ymj-1轴力N(kN)= 1.0000剪力V(kN)= 1.0000弯矩M(kN-m)= 1.0000锚板厚度t(mm)= 10.0000混凝土等级= C15钢筋级别= HPB235所需锚筋的截面面积(mm*mm)：= 92.8962所需锚筋总的根数：= 4++++++++++++++ end ++++++++++++++++++++++++++++九、*********幕墙预埋件与调节件的焊缝计算********(1)基本参数：设计轴力N= 0.000(N)设计剪力V= 0.000(N)设计弯矩M= 0.000(N-mm)焊角高度hf = 6.00(mm)横向焊缝长度Lh = 50.00(mm)竖向焊缝长度Lv = 100.00(mm)(2)焊缝校核：校核依据：ff = sqrt((σf/βf)2+τf2) ≤ffw = 160(MPa)7.1.3-3[GB50017-2003]上式中：σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)；βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；τf：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(MPa)；ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)；((σf/βf)2+τf2)0.5=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5角焊缝的应力值ff = sqrt((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2) = 0.000 (MPa)<= 160(MPa) 角焊缝的强度校核满足要求!十、********伸缩缝计算********为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要，立柱上下段通过插芯套装，留有一段空隙--伸缩缝(d)，d值按下式计算：d≥αΔｔLλ／ε+d1+d2计算参数：实际伸缩调整系数λ：0.85施工误差d1(mm)：3.00主体结构的轴向压缩变形d2(mm)：3.00密封胶变形系数ε：0.50立柱材料的线膨胀系数α，取1.2*10-5温度变化△ｔ：80.00 (℃)立柱跨度(mm)L：3600.00伸缩缝计算值(mm) d = αΔｔLλ／ε+d1+d2 = 11.875200十一、********耐候胶胶缝计算：********计算参数：胶变位承受能力δ(百分之)：25.00考虑其它作用的预留量(mm)：2.00施工偏差(mm)：3.00α:板块材料的线膨胀系数，为0.8*10-5b: 板块的长边长度(mm) = 1000.00温度变化△ｔ：80.00 (℃)胶缝宽度计算值(mm)：ws=α△ｔb/δ+dc+dE ……附4.1[JGJ102-2003] = 7.560 (mm)。