石材幕墙设计计算书工程名称：施工单位：编制日期：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《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检测方法》GB/T15226-94《建筑幕墙风压变形性能检测方法》GB/T15227-94《建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法》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《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002《建筑设计防火规范》GBJ16-2001《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000《建筑搞震设计规范》GB50011-20014、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》料JC/T79-2001《天然大理石幕墙用环氧胶粘剂》JC/T13890-2001《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》JC830-19986、钢材规范：《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《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/Y4171-2000《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000《低合金高强度结构》GB/Y1591-1994《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《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/T881-2001《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2003《聚硫建筑密封胶》JC483-1992《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001二、基本参数1、幕墙所在地区：江苏省苏州市：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）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》(GB50011-2001)、《中国地震动参数区划图》(GB18306-2000)规定，哈尔滨地区地震基本烈度为7，地震动峰值加速度为0.1g，水平地需影响系数最大值为：amax=0.8。

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=βgzμzμsWo ……7.1.1-2[GB50009-2001]上式中：Wk：作用在幕墙上的风荷载标准值（MPa）；Z：计算点标高：13.1m；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+2 μf）其中K为地区粗糙度调整系数，µf为脉动系数C类场地：β=0. 85*（1+2 Pf）其中：µf=0.734（Z/10）-0.22”对于C类地区，13. lm高度处瞬时风压的阵风系数：βgZ= 0 .85*（1+2*（0.734（Z／10）-0.22））＝1.14µz：风压高度变化系数；根据不同场地类型，按以下公式计算：对于C类地区，l00m高度处风压高度变化系数：µZ=0. 616* (Z/10)0.44=0. 74μs：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取1.2：Wo：基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图）中数值采用，按重现期50年，绥化地区取0.00055MPa;Wk= gzμZμsWo=1.14*0.74*1.2*0.00055=00056MPa2.垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：qEAk=βE a maxGk/A ……5.3.4［JGJ102-2003］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;a max:水平地震影响系数最大值，取0.10;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= GSGk+ w wSwk+E ESEk ……5.4.1［JGJ102-20031］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：G、w、E:各效应的分项系数；W E:分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。

上面的G、w、E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：G: 1.2;风荷载：w：1.4;地震作用：E:E: 1.3；进行位移及挠度计算时；重力荷载：G: 1.0;风荷载：w：1.0;地震作用：E:E: 1.0；上式中，风荷载的组合系数W，为1.0;地震作用的组合系数E为0.5 ;四、石材的选用与校核：1.石材面积：B:石材幕墙分格宽：1．100mH:石材幕墙分格高：0.4mA：玻璃板块面积：A=B×H=1.1×0.4=0.44m22、石材的强度计算：校核依据：a≤f g=3.700 N/mm2q:石材所受组合荷载：a：石材短边边长：0.4mb：石材长边边长：1.1mt:石材厚度：20.Omm：石材板面跨中弯曲系数，按边长比a/b查表5.4.1得：0.0742σw:石材所受应力：采用Sw+O.6SE组合：q=W+0.6×qEA=0.784+0.6×0.03=0.802kN/m2σw=6×Ψ×q×a2×1000/（1.2Xt）2=6×0.0742×0.802×0.82×1000/（1.2×25.0）2 =0.2 5N/mm20.25N/mm2,< f g=3.70N/mm2石材的强度满足3.石材剪应力计算：校核依据：τmax≤［τ］大理石、花岗石干挂施工工艺标准τ：石板中产生的剪应力设计值；n:一个连连线上的螺栓数量：2t:石板厚度：25mmd：孔宽：7.Omms：孔底总长度：100.Ommβ：系数，取1．25对边开孔τ＝s：×a×b×p×1000/[n×（t一d）×s〕＝0.802 ×0.8×1.2×1.25/［2×（25一7）×100］＝0.0002671.8 N/mm2所以石材抗剪强度满足要求。

7、挂钩剪应力校核校核依据：τmax≤［τ］τ：挂钩剪应力设计值A：挂钩截面面积：200mm2n:一个连接边上的挂钩数量：2对边开槽τ：＝sz×a×b×0×1000/［n×2×A]=0.00072≤125.000 N/mm2所以挂件受剪强度满足要求。

五、幕墙立柱计算基本参数：基本参数:1：计算点标高：4.5m;2:力学模型：多跨铰接连续静定梁：3：立柱跨度：1.5m；4：立柱左分格宽：1000mm；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：本处幕墙立柱按多跨铰接连续静定梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：多跨铰接连续静定梁力学模型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=0.00056*1200=0.672N/mmqw：风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm)；qw =1.4qwk＝1.4*0.672=0. 94N/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；．amax：水平地震影响系数最大值，取0.10；Gk:幕墙构件的重力荷载标准值(N)，（含面板和框架）：A：幕墙平面面积(mm2）：qEAk=βEamax×Gk/A ……5.3.4［JGJ102-2003］=5*0.10*0.000625=0.0003125N/mmqEk：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=0.0003125*1000=0.3125N/mmqE:水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE=1.3qEk＝1.3*0.3125=0.41N/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[JGJ102-2003] q=qW+0. 5qE=0.63+0.5*0.41=0.835N/mm用于挠度计算时，采用S_+0. 5SE标准值组合：…"""5.4.1〔JGJ102-20031 qk-qk+0.5qEk=0.45+0.5*0.3125=0.61N/mm2.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＝1010000mm4绕Y轴惯性矩：Iy＝166000mm4绕X轴净截面抵抗矩：W nx1=25300 mm3绕X轴净截面抵抗矩：W nx2=5790mm3型材净截面面积：An=1024.8mm2型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=8.Omm型材受力面对中性轴的静矩：Sx=33500mm3塑性发展系数：γ=l.053.立柱的内力分析：第1跨内力分析：RBi=qLi*［1一（Ai/Li）2］／2-Pi*（Ai/Li），i＝1=0.835*1500*［1一（600／1500）2］／2-0*（600／1500)＝526.05NMi=qLi2*［1一（Ai/Li）2］2／8，i＝1=0.835*15002*［1一（600／1500）2］2／8=82852．9N·mm第2跨内力分析：Pi:=RBi-1，i=2=526.05NRBi,=qLi*[1-（Ai/Li）/2-Pi* (Ai/Li2)]2,i=2=0.835*1500*[1-（600／1500）2]/2-526.05*（600／1500)=315.63NMi=qLi2*［1-(Ai/Li）2］2/8-Pi*Ai*[1-（1＋(Ai/Li)）2/2+Ai/Li]，i=2=0.835*15002*［1-（600/1500）2］2/8-526.05*600*[1-（1＋（600/1500）2/2+600／1500]=-87840.2N·mmMA2=-（Pi*Ai+qAi2/2），（i=2)=-465930Nmm第3跨内力分析：Pi=RBi-1，i=3=315.63NRBi=qLi*［1一(Ai/Li) 2］/2-Pi* (Ai/Li)，i=3=0.835*1500*［1-（600/1500）2］/2-315.63*（600／1500)=399.8NMi=qLi2*［1-（Ai/Li）2］2/8-Pi*Ai*［1-（1＋（Ai/Li））2/2+Ai/Li〕,i=3=0.835*15002*［1-（600/1500）2〕2/8-315.63*600*［1-（1＋（600／1500）2/2+600/1500)＝162713．57N·mmMA3（Pi*Ai+qAi2/2），（i=3)=-339678.ON·mm4.幕墙立柱的抗弯强度及抗剪强度验算：按下面强度公式校核抗弯强度：f=N/An+Mx/γWnx <γWnx≤fs ……6.3.7 [JGJ102-2003]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;按下面强度公式校核立柱受剪强度：τmax：蕊T S 125MPa（立柱的抗剪强度设计值）(1)第1跨立柱跨中强度验算：N1＝1.2*0.0011*1000*(600+1500)=2772Nf1=N1/An+M1/ γWnx=2772/1204.8+82852.9/（1.05*25300)=5.42MPaf,=5.42MPa≤215MPa第1跨立柱抗弯强度满足设计要求！VBl＝RBl＝526.05Nτ＝VBlSX／IXt＝526.05*33500／1010000／8.0＝2.18MPaτlmax＝2.18MPa≤125MPa第1跨立柱抗剪强度满足设计要求！（2）第2跨跨中弯矩最大处的强度验算：从以上分析可以看到，第2跨后跨中弯矩最大值为：162713N·IIun，M3为一控制截面N3＝315.63Nf3＝162713/（1/05*25300）＋315.63／1204.8＝6.43MPaf3＝6.43MPa≤215MPa第2跨立柱抗弯强度满足设计要求！V3mid = Pi*（Ai/Li）＝210.42N （i＝3）τ3＝V3mid记Sx/Ixt＝210.42*33500／1010000／8.0＝0.872MPaτ3＝0.872MPa≤125MPa第3跨立柱抗剪强度满足设计要求！fzs3＝（6.432＋0.8722）0.5＝6.49MPafzs3＝≤1.lfs＝236.SMPa第3跨立柱折算强度满足设计要求！（3）支座弯矩最大处的强度验算：从以上分析可以看到，支座弯矩最大处为：一465930·mm，M2A为一控制截面N2＝315.63Nf2A＝465930/（1.05*25300）＋315.63/1204.8=17.85MPaf2A＝17.5MPa≤215MPa第2跨立柱支座处抗弯强度满足设计要求！V2A1＝-（Pi＋q*Ai/2*（2＋Ai/Li））（i＝2）＝-916.83NV2A2＝Pi*（Ai/Li＋q*Li/2）（i＝2）＝323.9glN｛V2A｝＝593.ONτ2A＝VZ＾Sx/Ixt＝593.0*33500／1010000／8.0＝2.46MPaT2A＝2.46MPa≤125MPa第2跨立柱支座处抗剪强度满足设计要求！fzs2A＝（17.852＋2.462）0.5＝18.02MPafzs2A≤1.1 fs＝236.5MPa第2跨立柱支座处折算强度满足设计要求！5.幕墙立柱的挠度验算：计算校核依据：df,lim≤L/250(1)第1跨立柱跨中挠度验算：dfl,lim=5qkLi4/384EIx*（1-2.4（Al/Ll）2）=0.0031mmdf2,c=qkA2L23/24E Ix*(-1+4(Al/Ll）2+3 (A2/L2) 3+ (P2A22L2/3EIx）*(1+A2/L2)=Ommdfl=dfl，mid+df2,c/2=0.0031mmdfl=0.0031mm≤df,lim=(L1+a2) /250=13.2mm第1跨立柱挠度可以满足要求！(2)第2跨后跨中弯矩最大处的挠度验算：从以上分析可以看到,第2跨后跨中弯矩最大值为：465930N·mm, M3为挠度控制截面df3,mid=5qkLi4/384EIx-qkAi2Li2/32EIx-PiAiLi2/16EIx＝1.624mmdf4,c=qkAiLi3/24EIx*（-1+4 (Ai/Li) 2+3 (Ai/Li) 3)＋(PiAi2Li/3EIx）*（1+Ai/Li) =0.851mmdf3-dfi，mid+df(i+l),c/2=2.0495mm (i=3)df3,mid=2.0495mm≤dfl,lim=L/250=13.2mm立柱挠度可以满足要求！六、幕墙横梁计算基本参数：1：计算点标高：13.100m;2：横梁跨度：B=1000mm；3：横梁上分格高：800mm；横梁下分格高：800mm;4：横梁间距（指横梁上下分格平均高度）：H=800mm；5:力学模型：三角荷载简支梁；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三角形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力膜型如下：三角形荷载简支梁受力模型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（按三角形分布）：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：横梁跨度（mm)；qwk=wkB=0.00056*1000=0.56N/mmqw:风荷载线分布最大荷载集度设计值（N/mm)；qw=1.4qwk＝1.4*0.56=0.784N/mm(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度（按三角形分布）：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；amax：水平地震影响系数最大值，取0.1；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（2mm）；qEAk=βE a maxGk/A……5.3.4［JGJ102-20031=5.0*0.11*0.001=0. 0008MPaqEk:横梁受水平地震作用线荷载集度标准值（N/mm)；B：横梁跨度(mm)：qEk=qEAkB=0.0008*1000=0.80N/mmqE:横梁受水平地震作用线荷载集度设计值（N/mm）；qE=1.3qEk＝1.3*0.80＝1.04N/mm(3)幕墙横梁受荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+O.5SE设计值组合：……5.4.1[JGJ102-2003]q=qw+0.5qE=0.784+0. 5* 1.04＝1.304N/mm用于挠度计算时，采用Sw+0.5SE标准值组合：……5.4.1〔JGJ102-2403〕qk=qwk+0.5qFk=0.56+0.5*0.80=0.96N/mm(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值（按三角形分布）：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)；Mw=qwB2/12ME=qEB2/12采用Sw+0.5SE组合：My=Mw+O.5ME=qB2/12＝1.304*1000z/12＝108666．7N·mm(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值（按矩形分布）：Gk:横梁自重线荷载标准值(N)；H:横梁间距（俪）；Gk=0.001*H=0.001*900=0.9N/mmG:横梁自重线荷载设计值（N)；G=1 ．2GkGk=1.2*0.9＝1.08N/mmM：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值（N·mm)；B：横梁跨度（mm)；Mx=GB2/8＝1.08*10002/8＝135000N·mm2.确定材料的截面参数：（1)横梁抵抗矩预选：Wnx：绕X轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3）；Wny：绕Y轴横梁净截面抵抗矩预选值(mm3)；Mx:横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值（N•mm)；My：风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm）；γ：塑性发展系数：取1.05；f5:型材抗弯强度设计值（MPa），对Q235取215：按下面公式计算：Wnx =Mx/γfs＝135000/1.05/215=598.0mm3Wny=My/γfs＝135000/1.05/215=598.Omm3(2)横梁惯性矩预选：df, lim:按规范要求，横梁的挠度限值（mm)；B：横梁跨度（mm）；B/250=1000/250=4.Omm取：df,li=4.Ommqk:风荷载与地震作用线荷载集度标准值组合(N/mm)；E:型材的弹性模量（MPa），对Q235取206000MPa;Iymin：绕Y轴最小惯性矩（mm4）；B：横梁跨度(mm)；df,iim=qkB4/120EIymin ……（受风荷载与地震作用的挠度计算）Iymin=qkB4/120Edf,lim=0.96*10004/120/206000/4.0=9708/7mm4Ixmin：绕X轴最小惯性矩（mm4）；G:横梁自重线荷载设计值(N)：df,lim= 5GB4/384EIxmin ……（自重作用下产生的挠度计算）Ixmin=5GB4／384Edf,lim=5*1.656*10004/384/206000/4.0=26168.08mm43.选用横梁型材的截面特性：按照上面的预选结果选取型材：选用型材号：角码片40×40×4.0型材抗弯强度设计值：215MPa型材抗剪强度设计值：125MPa型材弹性模量：E=206000MPa绕X轴惯性矩：Ix＝112100mm4绕Y轴惯性矩：Iy 46400mm4绕X轴净截面抵抗矩：Wnxl=3130mm3绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2= 3130mm3绕Y轴净截面抵抗矩：：Wnyl= 5030mm3绕Y轴净截面抵抗矩；：Wny2= 5030mm3型材净截面面积：An=480.3mm2横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁厚：t=5.Omm横梁截面垂直于x轴腹板的截面总宽度：tx=5mm横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度：ty=5.Omm型材受力面对中性轴的静矩（绕X轴）：Sx=3179mm3型材受力面对中性轴的静矩（绕Y轴）：Sy=3179mm3塑性发展系数：γ=1.054.幕墙横梁的抗弯强度计算：按横梁抗弯强度计算公式，应满足：Mx／γWnx+My／γWny≤fs ……6.2.4［JGJ102-2003］上式中：Mx:横梁绕X轴方向（幕墙平面内方向）的弯矩设计值（N·mm)；My：横梁绕Y轴方向（垂直于幕墙平面方向）的弯矩设计值（N·mm)；Wnx:横梁绕X轴方向（幕墙平面内方向）的净截面抵抗矩（mm3）；Wny:横梁绕Y轴方向（垂直于幕墙平面方向）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215MPao采用S,+S.+0. 5SE组合，则：Mx／γWnx+My/γWny，＝135000/1.05/3130+135000/1.05/5030=66.64MPa - 215MPa。