1、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、 工程概况工程名称塘沽区五星广场石材干挂工程建设地点天津市塘沽区建设单位施工单位建筑层数地上3层建筑层高层高2.9m石材面积约 1300m2花岗岩石材干挂设计说明设计依据根据本次设计按照上海茂洋建筑设计事务所以及天津中建建筑设计研究院有限公司设计的该建筑外墙面的立面图编制。1、 磨光板为600100025mm。2、 石材拼缝,5mm缝填泡沫条加密封胶。3、 石材的颜色及花色,由甲方和设计根据样品共同确定。4、 石材的物理力学性质应符合下列要求:体积密度2.25g/cm3,吸水率0.8%,干燥压缩强度2、60Mpa,弯曲强度8.0Mpa。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3、最大值 a max=0.16 , 地震作用放大系数 E=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 E=5.0一、风荷载计算1、 标高为8.900处风荷载计算. 风荷载标准值计算:Wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(Kn/m2)gz:8.900m高处阵风系数(按B类区计算):f=0.5(Z/10)(-0.16)=0.445gz=0.89(1+2f)=1.683 z:8.900m高处风压高度变化系数(按B类区计算)(GB50009-2001)z=(Z/10)0.32=1.260风荷载体型系数s=1.20 Wk=gzzsW0 (GB50004、9-2001) =1.6831.2601.20.500 =1.272kN/m2 .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=rwWk=1.41.272=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:=3.700N/mm2Ao: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=05、.500) 查表得:0.0763Wk:风荷载标准值:1.272Kn/m2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/m2)qEAk=5maxGAK =50.1601200.000/1000 =0.960kN/m2荷载组合设计值为:Sz=1.4Wk+1.30.5qEAk =2.405kN/m2应力设计值为:=6m1Szb2103/t2 =60.07632.4050.5002103/25.02 =0.4398kN/m20.43984kN/m23.700N/mm2 强度可以满足要求2. 石材剪应力校核 校核依据:max .石板中产生的剪应力设计值(N/mm2)n:6、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:60.0mm:系数,取1.25对边开槽=SzAoBo1000/n(t-d)s =0.261N/mm20.261N/mm21.800N/mm2石材抗剪强度可以满足3.挂钩剪应力校核xz校核依据: max:挂钩剪应力设计值(N/mm2)Ap:挂钩截面面积:19.600mm2N: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: 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:7、风荷载作用效应的分项系数：. Wk:风荷载标准值：1.272kN/m2B:幕墙分格宽：1.200mqw=1.4WkB =1.41.2721.200 =2.137kN/m(2)立柱弯矩:Mw:风荷载作用下立柱弯矩(KNm)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=(L13+L23)/8/(L1+L2)qw =(2.2503+1.6503)/8/(2.250+1.650)2.137 =1.088kNmqEA:地震作用设计值(KNm2):Gak:幕墙构件(石材包括石材挂件)的平均自重:1200N/M2垂直于幕墙平面的分布水平地震作用:q8、EAk:垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(KNm2)qEAk=5amaxGAK =50.1601200.000/1000 =0.960 KNm2E:幕墙地震作用分项系数:1.3qEA=1.3qEAk =1.30.960 =1.248 KN/m2qE:水平地震作用线分布最大荷载集度设计值(矩形分布)qE=qEAB =1.2481.200 =1.498 KN/mME:地震作用下立柱弯矩(KNm):ME=(L13+L23)/8/(L1+L2)qE =(2.2503+1.6503)/8/(2.250+1.650)1.498 =0.762 KNmM:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(KNm)采用Sw9、+0.5SE组合M=Mw+0.5ME =1.088+0.50.762 =1.469 KNm(3)W:立柱抗弯矩预选值（cm3）W=M103/1.05/215.0 =1.469103/1.05/215.0 =16.616cm3qwk: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/m qek: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/mm2 型材弹性模量：2.1*105mm2 X轴惯性矩：x=94.250cm4 Y10、轴惯性矩：y=59.600cm4 X轴抵抗矩：Wx1=23.560cm3 Y轴抵抗矩：Wy1=23.560cm3 型材截面积：10.560cm2 型材计算校核处壁厚：t=4.000mm 型材截面面积矩：s=10.600cm3 塑性发展系数：1.053.幕墙立柱的强度计算：校核依据：+fa=215.0N/mm2(拉弯构件)：幕墙分割宽：1.200mGAK:幕墙自重：1200N/m2幕墙自重线荷载：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：.*11、.*.：立柱计算强度（mm2）(立柱为拉弯构件)：立柱受力设计值：6.739：立柱型材截面积：10.560cm2：立柱弯矩：1.469 KN.mWx2:立柱截面抗弯矩：23.560cm3:塑性发展系数：1.05=N*10/A+M*103/1.05/W*2 =6.739*10/10.560+1.469*103/1.05/23.560 =65.765N/mm265.765N/mm2fa=215.0N/mm2故得出：立柱强度可以满足.幕墙立柱的刚度计算：校核依据：maxU=15mm 且maxL/300 (JGJ133-2001 4.2.3)Umax:立柱最大挠度max=1000*1.4355*RO-12、0.409*(qwk+0.5*qek)*L1*L13/(24*2.1*Ix)立柱最大挠度max为：1.865mm15mmDu:立柱挠度与立柱计算跨度比值：sjcg:立柱计算跨度：3.900mDu=U/Hsjcg/1000 =1.865/3.900/1000 =0.0001/300挠度可以满足要求.立柱抗剪计算：校核依据：rmaxr=125.0N/mm2(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=2.013、63KN(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=1.3QEK =1.31.557 =2.024kn Q：立柱所受剪力： 采用QW+0.5QE组合 Q=QW+0.5QE =2.888+0.52.024 =3.899KN 立柱剪应力：. 14、立柱剪应力： Ss: 立柱型材截面面积矩：10.600cm3 Ix: 立柱型材截面惯性矩：94.250cm4 T: 立柱壁厚：4.000mm=QSs100/lx/t =3.89910.600100/94.250/4.000=10.964N/mm210.964N/mm2125.0N/mm2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=WkBHsjcg1000 =1.2721.2003.915、001000 =5952.960N连接处风荷载设计值（N）：N1w=1.4N1wk =1.45952.960 =8334.144NN1EK:连接处地震作用（N）：N1EK=QEAKBHsjcg1000=0.9601.2003.9001000 =4492.800NN1E:连接处地震作用设计值（N）；N1E=1.3N1Ek =1.34492.800 =5840.640NN1:连接处水平总力（N）：N1=N1w+0.5N1E =8334.144+0.55840.640 =11254.464NN2:连接处自重总值设计值（N）：N2k=1200BHsjcg =12001.2003.900 =5616.016、00NN2:连接处自重总值设计值（N）：N2=1.2N2k =1.25616.000 =6739.200NN:连接处总合力（N）：N=(N12+N22)0.5 =(11254.4642+6739.2002)0.5 =13117.918NNvb:螺栓的承载能力：Nv:连接自剪切面数：2Nvb=23.14D02130/4 (GBJ17-88 7.2.1-1) =2-3.1410.3602130/4 =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17、直径：12.000mmNv:连接处剪切面数：4t:立梃壁厚：4.000mmNcb1=D22120tNum1 (GBJ17-88 7.2.1) =12.00021204.0002.000 =23040.000N23040.000N13117.918N强度可以满足Ncbg:钢角码型材壁抗承压能力（N）：Ncbg=D22267Lct2Numl (GBJ17-88 7.2.1) =12.00022676.0002.000 =76896.000N76896.000N13117.918N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18、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： qEk=EmaxGk/A =5.00.120.0005 =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。 qw：风荷载线荷载设计值(N/mm)； qw=1.4wkB =1.40.0010931200 =1.836N/mm qE：地震作用线荷载设计值(N/mm)； qE=1.3qEkB =1.30.00031200 =0.468N/mm采用Sw+0.5SE组合： 5.4.1JGJ133-2001 q=qw+0.5qE =1.8319、6+0.50.468 =2.07N/mm N：连接处水平总力(N)； R1：中支座反力(N)； N=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2 =2.074200(6002+36003600+36002)/8/600/3600 =9911.56N(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0005BL =0.000512004200 =2520N(4)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； e0：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=1.22520 =3024N N=R1=11990.077N M=e0V20、 =603024 =181440Nmm2.拉拔实验拉拔力计算：计算公式：N拔=2(N/2+M/Z)/n其中：N拔：单个锚固件的拉拔实验值(N); ：承载力调整系数; N：拉力设计值(N)； M：弯矩设计值(Nmm)； n：每排锚固件个数； Z：上下两排螺栓间距(mm) ； N拔=2(N/2+M/Z)/n =21.25(9911.56/2+181440/130)/2 =7938.365N在做拉拔实验时，单个锚栓的实验值应不小于8kN拔。六、幕墙横梁计算幕墙横梁计算：（第一处）0. 选用横梁型材的截面特性：型材强度设计值：215.000N/mm2型材弹性模量：E=2.1105N/mm2X轴惯性矩：21、Ix=9.290cm4Y轴惯性矩: Iy=9.290cm4X轴惯性矩: Wxl=2.560cm3X轴惯性矩: Wx2=2.560cm3Y轴惯性矩: Wy1=2.560cm3Y轴惯性矩: Wy1=2.560cm3型材截面积：A=3.9000cm3型材计算校核处壁厚：t=4.000mm型材截面面积矩：Ss=4.000cm3型材发展系数：=1.051. 幕墙横梁的强度计算：校核依据：Mx/Wx+My/Wyf=215.0横梁在自重作用下的弯矩（kNm）H:玻璃面板高度：0.400mGak:横梁自重：1200N/m2Gk:横梁自重荷载线分布均布荷载集度标准值(kN/m)：Gk=1200H/1000 =122、2000.400/1000 =0.480kN/mG:横梁自重荷载线分布均布荷载集度设计值（kN/m）G=1.2Gk =1.20.480 =0.576kN/mMx:横梁载自重荷载作用下的弯矩（kNm）Mx=GB2/8 =0.5760.6002/8 =0.026kNm横梁在风荷载作用下的弯矩（kNm）风荷载线分布最大荷载集度标准值（梯形分布）qwk=WkH =1.2720.4000 =0.509KN/m风荷载线分布最大荷载集度设计值qw=1.4qwk =1.40.509 =0.712kN/mMyw:横梁在风荷载作用下的弯矩（kNm）Myw=qwB2(3-H2/B2)/24 =0.7120.600223、(3-0.4002/0.6002)/24 =0.027kNm地震作用下横梁弯矩qWAk:横梁平面外地震荷载：E：动力放大系数：5max:地震影响系数最大值：0.160Gk:幕墙构件自重：1200N/m2qEAk=5max1200/1000=50.1601200/1000=0.960kN/m2qex:水平地震作用线分布最大荷载集度标准值B：幕墙分格宽：0.600m水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（梯形分布）qex=qEAkH =0.9600.400 =0.384KN/mqE:水平地震作用线分布最大荷载集度设计值E:地震作用分项系数：1.3qE=1.3qex =1.30.384 =0.499k24、N/mMyE:地震作用下横梁弯矩：MyE=qEB2(3-H2/B2)24 =0.4990.6002(3-0.4002/0.6002)/24 =0.019kNm横梁强度：横梁计算强度（N/mm2）:采用SG+SW+0.5SE组合Wx1:X轴抵抗矩：2.560cm3Wy2:y轴抵抗矩：2.560cm3：塑性发展系数：1.05=（Mx/Wx1+Myw/Wy2+0.5MyE/Wy2）103/1.05 =23.361N/mm223.361N/mm2fa=215.0N/mm2横梁正应力强度可以满足2. 幕墙横梁的抗剪强度计算：校核依据：1.5max=125.0N/mm2 Qwk:风荷载作用下横梁剪力标准值25、（k/N） Wk:风荷载标准值：1.272kN/m2 B:幕墙分格宽：0.600m 风荷载线分布呈梯形分布时： Qwk=WkB2(1-H/B/2)/2=1.2720.6002(1-0.400/0.600/2)2=0.153kN Qw:风荷载作用下横梁剪力设计值（kN） Qw=1.4Qwk=1.40.153=0.214Kn QEk：地震作用下横梁剪力标准值（kN） 地震作用线分布呈梯形分布时： QEk=qEAkB2(1-H/B/2)/2=0.9600.6002(1-0.400/0.600/2)/2=0.115Kn QE:地震作用下横梁剪力设计值（kN） E:地震作用分项系数：1.3 QE=1.326、QEk=1.30.115=0.150kN Q:横梁所受剪力：采用Qw+0.5QE组合Q=Qw+0.5QE =0.214+0.50.150=0.289kN .横梁剪应力Ss:横梁型材截面面积矩：4.000cm3Iy：横梁型材截面惯性矩：9.290cm4t:横梁壁厚：4.000mm1.5=1.5QSs100/ly/t=1.50.2894.000100/9.290/4.000=4.659N/mm23. 659N/mm2125.0N/mm2横梁抗剪强度可以满足4.幕墙横梁的刚度计算 校核依据：UmaxU=15mm 且 UmaxL/300 横梁承受呈梯形分布线荷载作用时的最大荷载集度：qwk:风荷载线分27、布最大荷载集度标准值（KN/m）qwk=WkH =1.2720.400 =0.509KN/mqex: 水平地震作用线分布最大荷载集度标准值（KN/m）qex=qEAkH =0.9600.400 =0.384KN/m水平方向由风荷载核地震作用产生的弯曲：U1=（qwk+0.5qex）Wfg41000(25/8-5(Hfg/2/Wfg)2+2(Hfg/2/Wfg)4)/2.1/Iy/120 =0.050mm自重作用产生的弯曲：U2=5GKWfg41000/384/2.1/Ix =0.042mm综合产生的弯曲为：U=(U12+U22)0.5 =0.065mm=15mmDu=U/Wfg/1000=0.065/0.600/1000 =0.0001/300挠度可以满足要求