石材幕墙计算书全套.doc

石材幕墙计算书全套

x x x x

外 装 饰 石 材 工 程

设

计

计

算

书

X X X X幕 墙 装 饰 有 限 公 司
石材幕墙强度计算书
XXXX工程地处XXXX市区，石材幕墙顶部标高为20.0m，建筑标准层高L=4500mm，石材最大分格BH=1071mm600mm，石材厚度，立柱最长S=5100mm，立柱最大间距D=1163mm，立柱支承条件为双跨梁，短跨跨度a=1050mm。设计基准为50年，其基本风压值，按7度抗震设防烈度设计，按照国家行业标准《金属及石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001及《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（06修订本），对幕墙的受力杆件、连接结构的强度、石材的许用面积许用强度等方面进行计算和校核。
一、设计荷载及作用
幕墙设计计算中需要考虑的荷载及作用有：风荷载、结构自重、地震作用和温度作用，分别计算如下：
1、 风荷载标准值

式中：
：风荷载标准值（）；
：阵风系数，取=1.92；
：风荷载体型系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（06修订本）的规定采用，取=0.9；
：风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（06修订本）的规定采用，取0.84；（按C类地区20.0m高取值）
：基本风压值（），按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（06修订本）采用，在n=50年情况下，取。
且不小于1
故取
2、 结构自重
石材幕墙单位面积自重荷载为：；
石材幕墙构件单位面积重量荷载：；
石材幕墙构件单位面积自重荷载：；
石材幕墙单元构件重量：；
石材幕墙最大分格构件重量：；
3、 地震作用
1）、垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：
式中：
：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的标准值（）；
：动力放大系数，取；
：水平地震影响系数最大值，按7度抗震设计，取；
：幕墙构件单位面积自重荷载标准值。

2）、平行于幕墙平面的集中地震作用：
幕墙单元地震作用：
最大分格地震作用：
式中：
：平行于幕墙平面的单元集中水平地震作用标准值（）；
：平行于幕墙平面最大分格集中水平地震作用标准值（）；
：幕墙单元构件的重量（），；
：最大分格板块的重量（），；
：动力放大系数，取；
：水平地震影响系数最大值，按7度抗震设计，取。

4、 温度作用
幕墙杆件在温度变化过程中产生热胀冷缩，最大温差按80℃考虑，故极限变化量为：

式中：
：受温度影响产生的变化量；
：杆件的长度，，；
：钢材线膨胀系数，；
：极限温差，取℃。

为消除温度变化给幕墙构件带来的影响，在相邻两构件之间需留出伸缩缝，以消除构件温度应力。考虑到层间位移量和杆件加工、安装误差，伸缩量取值按下式计算：
，故竖缝取，横缝取。
所以，在后面的计算中，不必再计入温度应力。
5、 荷载和作用效应组合
1）、荷载和作用效应的分项系数：
进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时：
重力荷载
风荷载
地震作用
进行位移和挠度计算时：
重力荷载
风荷载
地震作用
2）、水平作用效应组合系数：
风荷载
地震作用
3）、组合形式：

二、石板的设计及计算
本工程采用短槽对边短勾连接，每块石板上下边各开两个短平槽，开槽宽度为，短平槽长度，在有效长度内槽深，两槽中心到石板两端部的距离，不锈钢支撑板厚度，按四点支承板计算：
1、 对边开槽石板最大弯曲应力校核：

式中：
：四点支承板在均布荷载作用下的最大弯矩系数，按石板有效短边及长边边长比=(1071-260*2)/600=0.92查取0.08914；
：垂直于幕墙平面的风荷载、地震作用组合设计值（）；
：四点支承板的计算长边边长（），；
：石板厚度（），；
垂直于幕墙平面的风荷载、地震作用设计值：

石板最大弯曲应力校核：

2、对边开槽石板最大剪应力校核：

式中：
：垂直于幕墙平面的风荷载、地震作用组合设计值（）；
、：石板的短边或长边边长（）；
：应力调整系数，对边开槽时取；
：一个连接边上的钢支撑板数量，取；
：石板厚度（），；
：槽口宽度（），取；
：单个槽底总长度（），；

所选用的石材板满足使用要求。
3、 钢支撑板承受的剪应力校核：

式中：
：钢支撑板截面面积（）；

所选用的钢支撑板满足使用要求。
三、幕墙杆件设计及计算
一）、横梁的计算
因板材在横梁上的支承状况不同，由钢支撑板传递给横梁的集中荷载和受力点不一致，故需选受力状况最差的横梁进行强度和刚度验算。经受力分析可知（过程略），当横梁受力状况如图所示时横梁中部弯矩和挠度较大。

1、横梁型材的截面特性
热轧等边角钢强度设计值：
受拉、受压：；
受 剪：；
铝型材弹性模量：；
X轴惯性矩：；
Y轴惯性矩：；
X轴抵抗矩：；
Y轴抵抗矩：；
截面塑性发展系数：。
2、幕墙横梁的荷载计算
1）、垂直方向荷载为钢支撑板传给横梁的石材幕墙构件自重集中荷载：
单个钢支撑板传给横梁的石材幕墙自重集中荷载：

2）、水平方向荷载为钢支撑板传给横梁的由风荷载和水平地震作用组成的集中荷载：
单个钢支撑板传给横梁的风荷载：

单个钢支撑板传给横梁的水平地震作用：

3、 幕墙横梁的强度校核，采用组合
横梁截面承受弯曲应力校核：

式中：
：由永久荷载（自重）产生的弯矩（）；
：由风荷载和平面外水平地震作用产生的弯矩（）；
图中参数：0.358m，0.3m，0.15m, 0.355m，
垂直方向承受集中荷载：

水平方向承受集中荷载，采用组合

横梁的支座按简支梁考虑，梁上同时作用几个荷载下的弯矩通过结构力学求解器求得：

结构简图

垂直方向弯矩图：

水平方向弯矩图：

横梁强度校核：

横梁弯曲强度满足使用要求。
4、 幕墙横梁的刚度计算
校核依据：，且
式中：
：横梁最大挠度值；
；横梁允许挠度值。
横梁的支座按简支梁考虑，梁上同时作用几个荷载下的弯矩通过结构力学求解器求得：
受自重作用产生的弯曲：

且
受风荷载作用产生的弯曲：

且
横梁刚性足够。
二）、幕墙立柱的计算
1、立柱型材的截面特性
热轧普通槽钢[8强度设计值：
受拉、受压：；
受 剪：；
铝型材弹性模量：；
X轴惯性矩：；
X轴抵抗矩：；
型材截面积：；
截面塑性发展系数：。
2、 幕墙立柱的荷载计算
1）、垂直方向荷载为石材幕墙构件自重集中荷载：

2）、水平方向荷载为由风荷载和水平地震作用组成的线荷载：
水平方向风荷载的线荷载：

水平方向地震作用的线荷载：

3、 幕墙立柱的强度校核，采用SG+SW+0.6SE组合
立柱承受弯曲应力校核：
（拉弯构件）
式中：
：立柱的净截面面积（），
：立柱的弯矩设计值（）
：立柱在弯矩作用方向的净截面抵抗矩（），
：立柱的轴力设计值（）。
立柱水平方向线荷载设计值，采用()组合

立柱按双跨梁计算，由结构求解器得：

弯矩图（KN.M） 剪力图(KN) 轴力图 (KN)

立柱弯曲强度满足使用要求。
4、幕墙立柱的刚度计算，采用组合：
校核依据：，且
立柱按双跨梁计算：

且8.67
立柱刚性足够。
四、连接结构的强度校核
1、 连接件强度校核：
立柱及主体连接用连接件受结构自重和地震作用，每单元的作用力由2个连接件承受，连接件受力点距连接件根部的距离。
校核依据：
式中：
：计算应力值；
：Q235A钢材的强度设计值（）；
：连接件根部所承受的竖直方向弯矩最大值（）；
：连接件根部抗弯截面系数（），；
：连接件根部所承受的水平方向压应力（），；
：连接件根部面积（）

连接件强度满足设计要求。
2、 预埋件强度校核：
采用的Q235A钢锚板，对称配置的4个锚筋直径
，直锚筋及锚板采用T型焊，焊缝高度不小于，混凝土强度等级为。
剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，锚筋的最小总截面面积按下列公式计算，并取其中较大值：
①
②
式中：
：锚筋的总截面面积（）；
；
：剪力设计值，；
：法向拉（或压）力设计值（），切必须；
：混凝土轴心受压强度设计值（），取；
：钢筋抗拉强度设计值（），取；
：锚板的面积（），
：弯矩设计值（），，且；
：剪力的作用线及预埋件面的偏心距（），；
：钢筋层数影响系数，；
：锚筋受剪承载力系数，取，且；
，取
：锚板弯曲变形折减系数，；
：锚板的厚度， ；
；锚筋直径，d=16mm；

：沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离，

取

按①式计算：

按②式计算：

预埋件强度满足设计要求。
3、 焊缝的强度计算
埋件及连接件之间采用E43型焊条的手工焊焊接，埋件及连接件钢材型号为Q235A。埋件厚度8mm，连接件正面角焊缝长度，侧面角焊缝长度，焊角尺寸，角焊缝的抗拉、抗压、抗剪设计强度。
角焊接强度校核公式：
，其中：，
式中：
：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力（）；
：按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪力（）；
：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取；
：角焊缝的强度设计值（）；
：结构自重作用下产生的弯矩（），；
：角焊缝的截面抵抗矩（），；
：幕墙单元承受的最大压力（），；
：角焊缝的计算截面（），；
：角焊缝的计算厚度（），；
：角焊缝的计算总长度（）；
：剪力（），；
：侧面角焊缝的计算长度（）；

连接件的焊缝强度满足使用要求。
26 / 26