干挂大理石施工方案含计算书.docx

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/T13912-19927、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=gzzsWo 7.1.1-2GB50009-2001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；gz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型，按以下公式计算：gz=K（1+2 f）其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数C类场地：=0. 85*（1+2 Pf）其中：f=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：gZ= 0 .85*（1+2*（0.734（Z10）-0.22）1.14z：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：Z=0. 616* (Z/10)0.44=0. 74s：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= gzZsWo=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= E a maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003qEAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）E：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+ wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-20031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：1100mH:石材幕墙分格高：0.4mA：玻璃板块面积：A=BH=1.10.4=0.44m22、石材的强度计算：校核依据：af 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：0.0742w:石材所受应力：采用Sw+O.6SE组合：q=W+0.6qEA=0.784+0.60.03=0.802kN/m2w=6qa21000/（1.2Xt）2=60.07420.8020.821000/（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：max：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.Omm：系数，取125对边开孔s：abp1000/n（t一d）s0.802 0.81.21.25/2（25一7） 1000.0002671.8 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： max：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：szab01000/n2A=0.00072125.000 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 =1.4qwk1.4*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）； E: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=EamaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003=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=1.3qEk1.3*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：5.4.1JGJ102-2003q=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：5.4.1JGJ102-20031qk-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：s 125MPa型材弹性模量：E=206000MPa绕X轴惯性矩：Ix1010000mm4绕Y轴惯性矩：Iy166000mm4绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=25300 mm3绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=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： =l.053.立柱的内力分析：第1跨内力分析：RBi=qLi*1一（Ai/Li）22-Pi*（Ai/Li），i1=0.835*1500*1一（6001500）22-0*（6001500)526.05NMi=qLi2*1一（Ai/Li）228，i1=0.835*15002*1一（6001500）228=828529Nmm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-（6001500）2/2-526.05*（6001500)=315.63NMi=qLi2*1-(Ai/Li）22/8-Pi*Ai*1-（1(Ai/Li)）2/2+Ai/Li，i=2=0.835*15002*1-（600/1500）22/8-526.05*600*1-（1（600/1500）2/2+6001500=-87840.2NmmMA2=-（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*（6001500)=399.8NMi=qLi2*1-（Ai/Li）22/8-Pi*Ai*1-（1（Ai/Li）2/2+Ai/Li,i=3=0.835*15002*1-（600/1500）22/8-315.63*600*1-（1（6001500）2/2+600/1500)16271357NmmMA3（Pi*Ai+qAi2/2），（i=3)=-339678.ONmm4.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/Wnx 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=1.4qwk1.4*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）；E：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=E a maxGk/A5.3.4JGJ102-20031=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=1.3qEk1.3*0.801.04N/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： 5.4.1JGJ102-2003q=qw+0.5qE=0.784+0. 5* 1.041.304N/mm用于挠度计算时，采用Sw+0.5SE标准值组合： 5.4.1JGJ102-2403qk=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（Nmm)；Mw:风荷载作用下横梁产生的弯矩（Nmm）；ME:地震作用下横梁产生的弯矩（Nmm)；B：横梁跨度(mm)；Mw=qwB2/12ME=qEB2/12采用Sw+0.5SE组合：My=Mw+O.5ME=qB2/121.304*1000z/121086667Nmm(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*0.91.08N/mmM：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值（Nmm)；B：横梁跨度（mm)；Mx=GB2/81.08*10002/8135000Nmm2.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（Nmm)；My：风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm）；：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/fs135000/1.05/215=598.0mm3Wny=My/fs135000/1.05/215=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=5GB4384Edf,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40404.0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：Ix112100mm4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：=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：MxWnx+MyWnyfs 6.2.4JGJ102-2003上式中：Mx:横梁绕X轴方向（幕墙平面内方向）的弯矩设计值（Nmm)；My：横梁绕Y轴方向（垂直于幕墙平面方向）的弯矩设计值（Nmm)；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)；：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：MxWnx+My/ Wny，135000/1.05/3130+135000/1.05/5030=66.64MPa - 215MPa。横梁抗弯强度满足要求。5.横梁的挠度计算：因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的横梁惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：实际选用的型材惯性矩为： Ix112100mm4Iy= 46400mm4预选值为：Ixmin=26168.08mm4Iymin=9708. 7mm4所以，横梁挠度满足规范要求。6.横梁的抗剪计算：（三角荷载作用下）校核依据：max成s=125MPa（型材的抗剪强度设计值）（1）Vwk：风荷载作用下剪力标准值（N)：Vwk=qwkB/4=0.56*1000/4140N(2) Vw:风荷载作用下剪力设计值(N)：Vw=1.4Vwk1.4*140196N(3) VEk:地震作用下剪力标准值(N)：VEk=qEkB/4=0.80*1000/4=200.ON(4) VE:地震作用下剪力设计值(N)：VE=1.3VEk1.3*200.0=260.ON(5）Vx:水平总剪力（N）；Vx:横梁受水平总剪力（N)：采用VW+O.5VE组合：Vx=VW+O.5VE=196+0.5*260=326.ON(6) Vy：垂直总剪力(N)：Vy= 1.2*0.001*BH/21.2*0.0011000*900/2=540.ON(7)横梁剪应力校核：x：横梁水平方向剪应力（N)；Vx:横梁水平总剪力（N)；Sy：横梁型材受力面对中性轴的静矩（mm3）（绕Y轴）；Iy：横梁型材截面惯性矩（mm4）；ty:横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度（mm）；x=VxSy/Iyty 6.2.5JGJ102-2003=326*3179/46400/5=4.47MPa4.47MPa 125MPay：横梁垂直方向剪应力（N)；Vy：横梁垂直总剪力(N)；Sx:横梁型材受力面对中性轴的静矩（mm3）（绕X轴）：Ix：横梁型材截面惯性矩（mm4）：tx：横梁截面垂直于X轴腹板的截面总宽度（mm）；y，=VySx/Ixtx 6.2.5JGJ102-20031=540*3179/112100/5=3.06MPa3.06MPa 125MPa横梁抗剪强度能满足！3.立柱与主结构连接(1)连接处水平剪切总力计算：对多跨铰接连续静定梁，支座反力最大值即为立柱连接处最大水平剪切总力。Nl：连接处水平剪切总力(N)；Nl=526.05N(2)连接处重力总力：NGk:连接处自重总值标准值（N)：Bl：立柱计算间距（mm）：L：立柱跨度（mm)；NGk=0.0011*B,L=0.00111000*15001650NNG:连接处自重总值设计值(N)：NG=1.2NIk1.2*16501980N(3)连接处总剪力：N：连接处总剪力（N)：N=（Nl2NG2）0.5（526.052+19802)0.5=2048.6N(4)螺栓承载力计算：Nv3b：螺栓受剪承载能力设计值(N)；nv3:剪切面数：取2；d：螺栓公称直径：12mm;fv3b:螺栓连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢(C50)取175MPa;Nv3b =nv3d2fv3b/4； 7.2.1-1 GB50017-2003=2*3.14*122*175/4=39564NNnum3：螺栓个数：Nnum3=N/Nv3b=2048.6/39564=0.052个 实际取2个 (5)立柱型材壁抗承压能力计算：Nc4：立柱型材壁抗承压能力(N)：Nnum3：连接处螺栓个数；d：螺栓公称直径：12mm;t2：连接部位立柱壁厚：8. Omm;fc4:型材的承压强度设计值，对Q235取305MPa;NC4=2*Nnum3dt2fc4 7.2.1-3GB50017-2003=2*2*12*8.0*305117120N117120N2048.6N强度可以满足要求！(6)钢角码型材壁抗承压能力计算：Nc5:钢角码型材壁抗承压能力(N)：Nnum3：连接处螺栓个数；d:连接螺栓公称直径：12mm;t4:幕墙钢角码壁厚：6mm;fc5:钢角码的抗压强度设计值，对Q235取305MPa;N c5=2*N num3dt4f c5 7.2.1-3GB50017-2003=2*2*12*6*305=87840N8784020486N强度可以满足要求！七、幕墙埋件计算（土建预埋）基本参数：1：计算点标高：13.100m;3：幕墙立柱跨度：L=1500mm；3：立柱计算间距（指立柱左右分格平均宽度）：B=1000mm;4:立柱力学模型：多跨铰接连续静定梁；5:埋件位置：侧埋；6:板块配置：石材；7：混凝土强度等级：C25；1荷载及受力分析计算：(1)连接处水平总力计算：对多跨铰接连续静定梁，支座反力最大值即为立柱连接处最大水平剪切总力。N:连接处水平总力(N)；N=2048.6N(2)立柱单元自重荷载标准值：Gk=0.0011*BL=0.00111000*1500=1650N(3)校核处埋件受力分析：V：剪力(N）；N:轴向拉力(N)，等于中支座反力R1;eo：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离（mm）；V=1.2Gk=1.2*16501980NN=20486NM=eo*V=100*1980=198004Nmm2埋件计算：校核依据，同时满足以下两个条件：a：AS）aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1一1JGJ102-2003b：AS0.8abfy+M/0. 4arabfyz C. 0. 1-2JGJ102-20031其中：As:锚筋的总截面面积(mm2)：V:剪力设计值(N)；ar:钢筋层数影响系数，二层取1.0，三层取0.91四层取0.85；av:钢筋受剪承载力系数，不大于0. 7;fy：锚筋抗拉强度设计值(MPa)，按GB500101选取，但不大于300MPa；N:法向拉力设计值（N)；ab:锚板弯曲变形折减系数；M:弯矩设计值(Nmm)；z:沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离(mm)；另外：d：锚筋直径（mm）；t：锚板厚度（mm)；fc：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取；ab=（4.0-0.08d）（fc/fy）0.5 C. 0. 1-5JGJ102-2003=（4.0-0.08*12）（119/210）0.5=0.724因为av0.7，所以取0.7ab=0.6+0.25t/d C. 0. 1-6JGJ102-2003=0.6+0.25*8/12=0.767AS=nd2/4=4*3.14*122/4=452.16mm2V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz=1980/1/0.7/210+2048/0.8/0.767/210+198000/13/1/0767/210/110=37.96mm2As=452.16mm2N/0.8abfy +M/0.4arabfyz=2048/0.8/0.767/210+198000/0.4/i/0-767/210/110=43.831mm2As=452.16mm2所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。3.锚板总面积校核：A:锚板总面积（2mm）；fc：混凝土轴心抗压强度设计值（MPa)，按GB50010选取；0.5LA=0.5*11.9*60000=357000NN=2048N 0.5fcA埋板面积满足要求。4.锚筋长度计算：计算依据：1a=1.1* a（fy/ft）*d C. 0.5JGJ102-2003在上面的公式中：1a：受拉钢筋的锚固长度(mm);ft:混凝土轴心抗拉强度设计值(MPa)，按GB50010选取，当混凝土强度高于C40时，按C40取值；fy：锚筋抗拉强度设计值（MPa），按GB50010选取；d：锚筋公称直径（mm）；a：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16，带肋筋取0.14：1a =1.1a（fy/ft) *d1.1*0.16*(210/1