塘沽区五星广场石材干挂工程二次深化设计计算书一、本方案设计适用于塘沽区五星广场石材干挂工程二、工程概况三、设计依据1、塘沽区五星广场石材干挂工程石材干挂工程设计图纸2、石材幕墙工程技术规范(JGJ102-96) (参考)3、建筑结构荷载规范(GBJ9-87)4、钢结构设计规范(GBJ17-88) (参考)5、民用建筑设计防火规范(GB50045-95)6、建筑防雷设计规范(GB50057-94)7、负结构设计手册8、金属与石材幕墙工程技术规范9、甲方要求四、设计荷载1、大面石材幕墙自重荷载设计值自重荷载(包括石材和龙骨):1080N/M22、风荷载当地基本风压:0.35KN/M23、地震4、荷载抗震设防考虑8度设防水平地震作用系数最大值 a max=0.16 , 地震作用放大系数βE=5.0石材幕墙设计计算书基本参数:天津地区抗震8度设防a max=0.16 , 地震作用放大系数βE=5.0一、风荷载计算1、标高为8.900处风荷载计算⑴. 风荷载标准值计算:Wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(Kn/m2)βgz:8.900m高处阵风系数(按B类区计算):μf=0.5×(Z/10)^(-0.16)=0.445βgz=0.89×(1+2μf)=1.683μz:8.900m高处风压高度变化系数(按B类区计算)(GB50009-2001) μz=(Z/10)^0.32=1.260风荷载体型系数μs=1.20Wk=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001)=1.683×1.260×1.2×0.500=1.272kN/m2⑵.风荷载设计值:W:风荷载设计值:Kn/m2Rw:风荷载作用效应的分项系数:1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.2.5规定采用W=rw×Wk=1.4×1.272=1.781Kn/m2二、板强度校核:石材校核:(第一处)1.石材强度校核校核依据:σ≤[σ]=3.700N/mm^2Ao:石板短边长:0.600mBo:石板长边长:1.200ma: 计算石板抗弯所用短边长度:0.600mb: 计算石板抗弯所用长边长度:1.200mt: 石材厚度:25.0mmml:四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比(a/b=0.500)查表得:0.0763Wk:风荷载标准值:1.272Kn/m^2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/m^2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.160×1200.000/1000=0.960kN/m^2荷载组合设计值为:Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk=2.405kN/m^2应力设计值为:σ=6×m1×Sz×b^2×10^3/t^2=6×0.0763×2.405×0.500^2×10^3/25.0^2=0.4398kN/m^20.43984kN/m^2≤3.700N/mm^2 强度可以满足要求2. 石材剪应力校核校核依据:γmax≤[γ]γ.石板中产生的剪应力设计值(N/mm^2)n:一个连接边上的挂钩数量:2t:石板厚度:25.0mmd:槽宽:7.0mms:槽底总长度:60.0mmβ:系数,取1.25对边开槽γ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×(t-d)×s]=0.261N/mm^20.261N/mm^2≤1.800N/mm^2石材抗剪强度可以满足3.挂钩剪应力校核xz校核依据: γmax≤[γ]γ:挂钩剪应力设计值(N/mm^2)Ap:挂钩截面面积:19.600mm^2N:一个连接边上的挂钩数量:2挂板抗剪强度可以满足三、幕墙立柱计算:幕墙立柱计算:(第1处)幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算:1.选料:⑴风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值（矩形分布） rw:风荷载作用效应的分项系数：１.４Wk:风荷载标准值：1.272kN/m^2B:幕墙分格宽：1.200mqw=1.4×Wk×B=1.4×1.272×1.200=2.137kN/m(2)立柱弯矩:Mw:风荷载作用下立柱弯矩(KN·m)qw:风荷载线分布最大荷载集度设计值: 2.137(kN/m) Hsjcg:立柱计算跨度:3.900mMw=(L1^3+L2^3)/8/(L1+L2)×qw=(2.250^3+1.650^3)/8/(2.250+1.650)×2.137=1.088kN·mqEA:地震作用设计值(KN·m^2):Gak:幕墙构件(石材包括石材挂件)的平均自重:1200N/M^2 垂直于幕墙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·m^2) qEAk=5×amax×GAK=5×0.160×1200.000/1000=0.960 KN·m^2γE:幕墙地震作用分项系数:1.3qEA=1.3×qEAk=1.3×0.960=1.248 KN/m^2qE:水平地震作用线分布最大荷载集度设计值(矩形分布) qE=qEA×B=1.248×1.200=1.498 KN/mME:地震作用下立柱弯矩(KN·m):ME=(L1^3+L2^3)/8/(L1+L2)×qE=(2.250^3+1.650^3)/8/(2.250+1.650)×1.498=0.762 KN·mM:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(KN·m)采用Sw+0.5SE组合M=Mw+0.5×ME=1.088+0.5×0.762=1.469 KN·m(3)W:立柱抗弯矩预选值（cm^3）W=M×10^3/1.05/215.0=1.469×10^3/1.05/215.0=16.616cm^3qwk:风载荷线分布最大荷载集度标准值（kn/m）qwk=wk*b=1.272*1.200=1.562kn/mqek:水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（kn/m）qek=qeak*b=0.960*1.200=1.152kn/m2.选用立柱型材的截面特性：型材强度设计值：215.00N/mm^2型材弹性模量：Ｅ＝2.1*10^5Ｎ／mm^2X轴惯性矩：Ｉx=94.250cm^4Y轴惯性矩：Ｉy=59.600cm^4X轴抵抗矩：Wx1=23.560cm^3Y轴抵抗矩：Wy1=23.560cm^3型材截面积：Ａ＝10.560cm^2型材计算校核处壁厚：t=4.000mm型材截面面积矩：Ｓs=10.600cm^3塑性发展系数：ǐ＝1.053.幕墙立柱的强度计算：校核依据：Ｎ／Ａ+Ｍ／ǐ／Ｗ≦fa=215.0N/mm^2(拉弯构件)Ｂ：幕墙分割宽：1.200mGAK:幕墙自重：1200N/m^2幕墙自重线荷载：ＧＫ＝1200*WFG/1000=1200*1.200/1000=1.440KN/mnk:立柱受力：nk=gk*Hsjcg=1.44*3.900=5.616KNN:立柱受力设计值：Rg：结构自重分项系数：１.２Ｎ＝１.２*ＮＫ＝１.２*５.６１６＝６.７３９ＫＮ∝：立柱计算强度（Ｎ／mm^2）(立柱为拉弯构件)Ｎ：立柱受力设计值：6.739ＫＮＡ：立柱型材截面积：10.560cm^2Ｍ：立柱弯矩：1.469 KN.mWx2:立柱截面抗弯矩：23.560cm^3ǐ:塑性发展系数：1.05∝=N*10/A+M*10^3/1.05/W*2=6.739*10/10.560+1.469*10^3/1.05/23.560=65.765N/mm^265.765N/mm^2≦fa=215.0N/mm^2故得出：立柱强度可以满足４.幕墙立柱的刚度计算：校核依据：Ｕmax≦[U]=15mm 且Ｕmax≦L/300 (JGJ133-2001 4.2.3) Umax:立柱最大挠度Ｕmax=1000*[1.4355*RO-0.409*(qwk+0.5*qek)*L1]*L1^3/(24*2.1*Ix)立柱最大挠度Ｕmax为：1.865mm≦15mmDu:立柱挠度与立柱计算跨度比值：Ｈsjcg:立柱计算跨度：3.900mDu=U/Hsjcg/1000=1.865/3.900/1000=0.000≦1/300挠度可以满足要求５.立柱抗剪计算：校核依据：rmax≦[r]=125.0N/mm^2(1)Qwk:风载荷作用下剪力标准值（KN）RO:双跨梁长跨端支坐反力为：1.372KNRa: 双跨梁中间支坐反力为：3.793KNRb: 双跨梁短跨端支坐反力为：0.788KNRc:中间支承处梁受到的最大剪力: 2.063 KNQWK=2.063KN(2)QW：风载荷作用下剪力设计值（KN）QW=1.4*QWK=1.4*2.063=2.888 KN(3)Qek:地震作用下剪力标准值（KN）RO:双跨梁长跨端支坐反力为：1.035KNRa: 双跨梁中间支坐反力为：2.862KNRb: 双跨梁短跨端支坐反力为：0.595KNRc:中间支承处梁受到的最大剪力: 1.557 KNQek=1.557KN(4)QE:地震作用下剪力设计值（KN）QE=1.3×QEK=1.3×1.557=2.024kn⑸Q：立柱所受剪力：采用QW+0.5QE组合Q=QW+0.5×QE=2.888+0.5×2.024=3.899KN⑹立柱剪应力：γ. 立柱剪应力：Ss: 立柱型材截面面积矩：10.600cm^3Ix: 立柱型材截面惯性矩：94.250cm^4T: 立柱壁厚：4.000mmγ=Q×Ss×100/lx/t=3.899×10.600×100/94.250/4.000=10.964N/mm^210.964N/mm^2≤125.0N/mm^2立柱抗剪强度可以满足四、立梃与主结构连接立梃与主结构连接：（第一处）Lct2:连接处钢角码壁厚：4.000mmD2：连接螺栓直径：12.000mmD0: 连接螺栓直径：10.360mm采用SG+SW+0.5SE组合N1wk:连接处风荷载总值（N）N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000=1.272×1.200×3.900×1000=5952.960N连接处风荷载设计值（N）：N1w=1.4×N1wk=1.4×5952.960=8334.144NN1EK:连接处地震作用（N）：N1EK=QEAK×B×Hsjcg×1000=0.960×1.200×3.900×1000=4492.800NN1E:连接处地震作用设计值（N）；N1E=1.3×N1Ek=1.3×4492.800=5840.640NN1:连接处水平总力（N）：N1=N1w+0.5×N1E=8334.144+0.5×5840.640=11254.464NN2:连接处自重总值设计值（N）：N2k=1200×B×Hsjcg=1200×1.200×3.900=5616.000NN2:连接处自重总值设计值（N）：N2=1.2×N2k=1.2×5616.000=6739.200NN:连接处总合力（N）：N=(N1^2+N2^2)^0.5=(11254.464^2+6739.200^2)^0.5=13117.918NNvb:螺栓的承载能力：Nv:连接自剪切面数：2Nvb=2×3.14×D0^2×130/4 (GBJ17-88 7.2.1-1)=2-3.14×10.360^2×130/4=21905.971NNum1:立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数：Num1=N/Nvb=13117.918/21905.971=0.599个取2个Ncb1:立梃理材壁抗承压能力（N）：D2:连接螺栓直径：12.000mmNv:连接处剪切面数：4t:立梃壁厚：4.000mmNcb1=D2×2×120×t×Num1 (GBJ17-88 7.2.1) =12.000×2×120×4.000×2.000=23040.000N23040.000N≥13117.918N强度可以满足Ncbg:钢角码型材壁抗承压能力（N）：Ncbg=D2×2×267×Lct2×Numl (GBJ17-88 7.2.1) =12.000×2×267×6.000×2.000=76896.000N76896.000N≥13117.918N强度可以满足五、幕墙埋件计算: (第1处)基本参数：1：计算点标高：1.5m;2: 埋板厚度：6.00mm;3：立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度)：B=1200mm；1.荷载标准值计算：(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用：q Ek=βEαmax G k/A=5.0×0.12×0.0005=0.0003MPa(2)连接处水平总力计算：对双跨梁，中支座反力R1，即为立柱连接处最大水平总力。