1、xx人防(民防）疏散基地25mm石材幕墙设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 目录1 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：11.2 建筑设计规范：11.3 铝材规范：21.4 金属板及石材规范：21.5 钢材规范：31.6 建筑结构静力计算手册(第二版)31.7 土建图纸：32 基本参数32.1 幕墙所在地区32.2 地面粗糙度分类等级32.3 抗震设防33 幕墙承受荷载计算43.1 风荷载标准值的计算方法43.2 计算支撑结构时的风荷载标准值63.3 计算面板材料时的风荷载标准值63.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值63.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值2、63.6 作用效应组合74 幕墙立柱计算74.1 立柱型材选材计算84.2 确定材料的截面参数94.3 选用立柱型材的截面特性104.4 立柱的抗弯强度计算104.5 立柱的挠度计算114.6 立柱的抗剪计算115 幕墙横梁计算125.1 横梁型材选材计算135.2 确定材料的截面参数145.3 选用横梁型材的截面特性165.4 幕墙横梁的抗弯强度计算165.5 横梁的挠度计算175.6 横梁的抗剪计算176 背栓连接石材的选用与校核186.1 石材板块荷载计算196.2 石材的抗弯设计196.3 石材的剪应力校核206.4 背栓自身强度计算216.5 背栓锚固处板材抗拉承载力计算227 幕墙3、埋件计算(土建预埋)227.1 荷载标准值计算227.2 埋件计算237.3 锚板总面积校核247.4 锚筋长度计算24石材幕墙设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003建筑瓷板装饰工程技术规程 CECS101：98建筑幕墙 GB/T21086-2007金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001小单元建筑幕墙 JG/T216-2007建筑幕墙工程技术规范 DGJ08-56-20121.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-1999钢结构设计规范 GB50017-24、003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95(2005年版)高处作业吊蓝 GB19155-2003工程抗震术语标准 JGJ/T97-2011工程网络计划技术规程 JGJ/T121-99混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构加固设计规范 GB50367-2006混凝土结构设计规范 GB50010-2010混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG160-2004建筑材料放射性核素限量 GB6566-2010建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑工程抗震设防分类标准 GB5、50223-2008建筑结构荷载规范 GB50009-2012建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑抗震设计规范 GB50011-2010建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防雷设计规范 GB50057-2010冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002民用建筑设计通则 GB50352-2005擦窗机 GB19154-2003钢结构焊接规范 GB50661-2011钢结构工程施工规范 GB50755-20121.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-2008建筑用隔热铝合金型材 JG175-2011建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T136、3-2000铝合金建筑型材第1部分基材 GB5237.1-2008铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材 GB5237.2-2008铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材 GB5237.3-2008铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材 GB5237.4-2008铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008铝合金建筑型材第6部分隔热型材 GB5237.6-2012铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000一般工业用铝及铝合金板、带材 GB/T3880.13-2006铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-2009有色电泳涂漆铝合金建筑型材 YS/T4597、-2003变形铝和铝合金牌号表示方法 GB/T16474-20111.4 金属板及石材规范：干挂饰面石材及其金属挂件 JC830.1、2-2005建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-2000建筑幕墙用瓷板 JG/T217-2007建筑装饰用搪瓷钢板 JG/T234-2008微晶玻璃陶瓷复合砖 JC/T994-2006超薄天然石材复合板 JC/T1049-2007铝幕墙板、板基 YS/T429.1-2000铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板 YS/T429.2-2000建筑幕墙用铝塑复合板 GB/T17748-2008建筑幕墙用陶板 JG/T324-2011建筑装饰用石材蜂窝复合板 JG/T328-2018、1建筑幕墙用氟碳铝单板制品 JG331-2011纤维增强水泥外墙装饰挂板 JC/T2085-2011建筑用泡沫铝板 JG/T359-2012金属装饰保温板 JG/T360-2012外墙保温用锚栓 JG/T366-2012聚碳酸酯（PC）中空板 JG/T116-2012聚碳酸酯（PC）实心板 JG/T347-2012铝塑复合板用铝带 YS/T432-2000天然板石 GB/T18600-2009天然大理石荒料 JC/T202-2011天然大理石建筑板材 GB/T19766-2005天然花岗石荒料 JC/T204-2011天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2009天然石材统一编号 GB/T19、7670-2008 天然饰面石材术语 GB/T13890-20081.5 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-2009不锈钢冷轧钢板及钢带 GB/T3280-2007不锈钢热轧钢板及钢带 GB/T4237-2007不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金钢焊条 GB/T5118-1995低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头 JG/T201-2007耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T10、0961997合金结构钢 GB/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 GB/T5117-1995碳素结构钢 GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-2007优质碳素结构钢 GB/T699-19991.6 建筑结构静力计算手册(第二版)1.7 土建图纸：2 基本参数2.1 幕墙所在地区 xx地区；2.2 地面粗糙度分类等级 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) A类：11、指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。2.3 抗震设防 按建筑工程抗震设防分类标准，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别： 1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类； 2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简12、称乙类； 3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类； 4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类； 在围护结构抗震设计计算中： 1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用； 2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用； 3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定13、其抗震措施和地震作用； 根据国家规范建筑抗震设计规范GB50011-2010，xx地区地震基本烈度为：6度，地震动峰值加速度为0.05g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：max=0.04；3 幕墙承受荷载计算3.1 风荷载标准值的计算方法 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)计算： wk=gzs1zw0 8.1.1-2GB50009-2012上式中： wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：59m； gz：高度z处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=114、+2gI10(z/10)- 条文说明部分8.6.1GB50009-2012 其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m； 也就是： 对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z25时取a=25，当A小于1时取A=1； LogA=0.735 则： s1(A)15、=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 =1.4+1.12-1.40.735/1.4 =1.253 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用： 1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物： -当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4s1； -当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6s1； -当开洞率大于0.30时，取0.8s1； 3 其它情况，应按开放式建筑物的s1取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面16、全部面积之比； 2：s1应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为： s1=1.253+0.2 =1.453 而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： s1=1.4+0.2 =1.6 w0：基本风压值(MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，xx地区取0.00045MPa；3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.53641.70321.4530.00045 =0.17、001711MPa 3.3 计算面板材料时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.53641.70321.60.00045 =0.001884MPa 3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值 qEk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：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； max：水平地震影响系数最大值，取0.04； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； A：幕墙构件的面积(mm2)；3.5 平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值 PEk=EmaxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于幕墙平面的集中18、水平地震作用标准值(N)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.04； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)； 按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向幕墙和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃幕墙，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。3.6 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003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；19、 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、5.4.4JGJ102-2003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：1.3；进行挠度计算时； 重力荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；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；4 幕墙立柱计算基本参数： 1：计算点标高：59m； 2：力学模型：双跨梁； 3：立柱跨度：L=4500mm； 其中短跨长L1=400mm； 长跨长L2=4100mm； 4：20、立柱左分格宽：1207mm； 立柱右分格宽：1207mm； 5：立柱计算间距：B=1207mm； 6：板块配置：石材； 7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；本处幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：4.1 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 =0.0017111207 =2.065N/mm qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.42.065 =2.891N/mm(2)水21、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； max：水平地震影响系数最大值，取0.04； 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=EmaxG/A 5.3.4JGJ102-2003 =50.040.0011 =0.00022MPa qEk：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 =0.000221207 =0.266N/mm qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk =122、.30.266 =0.346N/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： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =2.891+0.50.346 =3.064N/mm用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =2.065N/mm(4)求支座反力R1及最大弯矩： 由双跨梁弯矩图可知，两支点0，2处弯矩为零，中支点弯矩最大为M1，而在均布荷载作用下，最大挠度在长跨内出现。 M1：中支座弯矩(Nmm)； R1：中支座反力(N)； M1=-q(L13+L23)/8L =-3.064(4003+41003)/823、/4500 =-5871390Nmm R1=qL1/2-M1/L1+qL2/2-M1/L2 =3.064400/2-(-5871390/400)+3.0644100/2-(-5871390/4100) =23004.521N4.2 确定材料的截面参数(1)截面的型材惯性矩要求： k2=0 k1=4M1/(qL22) =45871390/(3.06441002) =0.456查建筑结构静力计算手册第二版表3-9附注说明： x0=A/4+2R1/3cos(+240)其中： A=2+k1-k2=2.456 R=(A/4)2-k1/2)3/2=0.058 =1/3arccos(A3-12k1A-8(124、-2k1-k2)/64R)=26.537 x0=A/4+2R1/3cos(+240) =2.456/4+20.0581/3cos(26.537+240) =0.567 =x0(1-2k1+3k1x0-2x02-k1x02+x03) =0.1454代入df,lim=qkL24/24EIxmin上式中： df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)； qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)； L2：长跨长度(mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm4)； L2/250=4100/250=16.4 按5.1.1.225、建筑幕墙GB/T21086-2007的规定，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制）： 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm； 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于30mm；对本例取： df,lim=16.4mm代入上式： Ixmin=qkL24/24Edf,lim =0.14542.06541004/24/206000/16.4 =1046399.634mm4(2)截面的型材抵抗矩要求： Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm3)； Mx：弯矩组合设计值即M1(Nmm)； ：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 5026、018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取1.00； fs ：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； Wnx=Mx/fs =5871390/1.05/215 =26008.372mm34.3 选用立柱型材的截面特性 按上一项计算结果选用型材号：槽10 型材的抗弯强度设计值：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：Ix=1980000mm4 绕Y轴惯性矩：Iy=256000mm4 绕X轴净截面抵抗27、矩：Wnx1=39700mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=39700mm3 型材净截面面积：An=1274.8mm2 型材线密度：g=0.100072N/mm 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=5.3mm 型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=23500mm3 塑性发展系数：=1.054.4 立柱的抗弯强度计算(1)立柱轴向拉力设计值： Nk：立柱轴向拉力标准值(N)； qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)； A：立柱单元的面积(mm2)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL =0.001112074500 =5974.65N28、 N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk =1.25974.65 =7169.58N(2)抗弯强度校核：按双跨梁(受拉)立柱强度公式，应满足： N/An+Mx/Wnxfs 6.3.7JGJ102-2003上式中： N：立柱轴力设计值(N)； Mx：立柱弯矩设计值(Nmm)； 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)； ：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-229、007，取1.00； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa；则： N/An+Mx/Wnx=7169.58/1274.8+5871390/1.05/39700 =146.475MPa215MPa立柱抗弯强度满足要求。4.5 立柱的挠度计算 因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求： 实际选用的型材惯性矩为：Ix=1980000mm4 预选值为：Ixmin=1046399.634mm4 实际挠度计算值为： df=qkL24/24EIx =0.14542.06541004/24/206000/1980000 =8.667mm 而df,lim=16.30、4mm所以，立柱挠度满足规范要求。4.6 立柱的抗剪计算校核依据： maxs=125MPa (立柱的抗剪强度设计值)(1)求中支座剪力设计值：采用Vw+0.5VE组合 Vw1左=-(qL1/2-M1/L1) =-(3.064400/2-(-5871390/400) =-15291.275N Vw1右=qL2/2-M1/L2 =3.0644100/2-(-5871390/4100) =7713.246N取V=15291.275N(2)立柱剪应力： max：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)； Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：立柱型材截面惯性矩(mm4)； 31、t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； max=VSx/Ixt =15291.27523500/1980000/5.3 =34.243MPa 34.243MPa125MPa立柱抗剪强度满足要求!5 幕墙横梁计算基本参数： 1：计算点标高：59m； 2：横梁跨度：B=1207mm； 3：横梁上分格高：650mm； 横梁下分格高：650mm； 4：横梁计算高度：H=325mm： 非背栓结构取平均分格高； 背栓结构取最大分格高度的一半； 5：力学模型：两点集中荷载简支梁； 6：集中力作用点到横梁端部的距离：a=150mm； 7：板块配置：石材； 8：横梁材质：Q235；本处幕墙横梁按两点集32、中荷载简支梁模型进行设计计算，受力模型如下：5.1 横梁型材选材计算(1)横梁在风荷载作用下的集中力计算(按两点集中荷载简支梁)： Pwk：风荷载作用下集中荷载标准值(N)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：横梁跨度(mm)； H：横梁计算高度(mm)； Pwk=wkBH/2 =0.0017111207325/2 =335.591N Pw：风荷载作用下集中荷载设计值(N)； Pw=1.4Pwk =1.4335.591 =469.827N(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(按两点集中荷载简支梁)： 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； ma33、x：水平地震影响系数最大值，取0.04； 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(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.040.001 =0.0002MPa PEk：横梁在水平地震作用下集中力标准值(N)； B：横梁跨度(mm)； H：横梁计算高度(mm)； PEk=qEAkBH/2 =0.00021207325/2 =39.228N PE：横梁在水平地震作用下集中力设计值(N)； PE=1.3PEk =1.339.228 =50.996N(3)幕墙横梁受水平荷载集度组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE34、设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 P=Pw+0.5PE =469.827+0.550.996 =495.325N用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 Pk=Pwk =335.591N(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(Nmm)； P：集中荷载的设计值组合(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； My=Pa =495.325150 =74298.75Nmm(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按两点集中荷载简支梁)： PGk：横梁自重荷载作用下集中力标准值(N)； 35、B：横梁跨度(mm)； H1：横梁自重荷载作用高度(mm)： 非背栓结构取横梁上分格高； 背栓结构取最大分格高度的一半； PGk=0.001BH1/2 =0.0011207325/2 =196.138N PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； PG=1.2PGk =1.2196.138 =235.366N Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(Nmm)； PG：横梁自重荷载作用下集中力设计值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； Mx=PGa =235.366150 =35304.9Nmm5.2 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36、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)； x，y：塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，均取1.00； 此处取：x=y=1.05 fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215；按下面公式计算： Wnx=Mx/xfs =35304.9/1.05/215 =156.337、89mm3 Wny=My/yfs =74298.75/1.05/215 =329.12mm3(2)横梁惯性矩预选： df1,lim：按规范要求，横梁在水平力标准值作用下的挠度限值(mm)； df2,lim：按规范要求，横梁在自重力标准值作用下的挠度限值(mm)； B：横梁的跨度(mm)； 按相关规范，钢材横梁的相对挠度不应大于L/250，铝材横梁的相对挠度不应大于L/180； 建筑幕墙GB/T21086-2007还有如下规定： 按5.1.1.2，对于构件式玻璃幕墙或单元幕墙（其它形式幕墙或外围护结构无绝对挠度限制）： 当跨距4500mm时，绝对挠度不应该大于20mm； 当跨距4500mm时，绝38、对挠度不应该大于30mm； 按5.1.9，b，自重标准值作用下挠度不应超过其跨度的1/500，并且不应大于3mm； B/250=1207/250=4.828mm B/500=1207/500=2.414mm对本例取： df1,lim=4.828mm df2,lim=2.414mm Pk：风荷载作用下的水平集中荷载标准值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm4)； df,lim=Pka(3B2-4a2)/24EIymin (受风荷载与地震作用的挠度计算) Iymin=Pka(3B2-39、4a2)/24Edf1,lim =335.591150(312072-41502)/24/206000/4.828 =9027.243mm4 PGk：重力作用下的集中荷载标准值(N)； a：集中力作用点到横梁端部的距离(mm)； B：横梁的跨度(mm)； E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa； Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm4)； df,lim=PGka(3B2-4a2)/24EIxmin (自重作用下产生的挠度计算) Ixmin=PGka(3B2-4a2)/24Edf2,lim =196.138150(312072-41502)/24/206000/2.414 =40、10552.043mm45.3 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：角钢L55 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=112100mm4 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=7900mm3 绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=3130mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=7900mm3 绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=3130mm3 型材净截面面积：An=480.3mm2 型材线密度：g=0.037704N/mm 横梁与立柱连接时角片与横梁连接处横梁壁41、厚：t=5mm 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=5mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕X轴)：Sx=3179mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕Y轴)：Sy=3179mm3 塑性发展系数： 对于冷弯薄壁型钢龙骨，按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002，取1.00；对于热轧型钢龙骨，按JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，按最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，均取1.00； 此处取：x=y=1.055.4 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/xWnx+My/42、yWnyfs 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)； x，y：塑性发展系数，取1.05； fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa。采用SG+Sw+0.5SE组合，则： Mx/xWnx+My/yWny=35304.9/1.05/3130+74298.75/1.05/3130 =33.35MPa215MPa横梁抗弯强度满足要43、求。5.5 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： Ix=112100mm4 Iy=112100mm4 预选值为： Ixmin=10552.043mm4 Iymin=9027.243mm4 横梁的实际挠度计算值为： df1=Pka(3B2-4a2)/24EIy =335.591150(312072-41502)/24/206000/112100 =0.389mm df2=PGka(3B2-4a2)/24EIx =196.138150(312072-41502)/24/206000/112100 =0.244、27mm 而df1,lim=4.828mm df2,lim=2.414mm所以，横梁挠度满足规范要求。5.6 横梁的抗剪计算校核依据： maxs=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=Pwk =335.591N(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Pwk =469.827N(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=PEk =39.228N(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3PEk =50.996N(5)Vx：水平总剪力(N)； Vx：横梁受水平总剪力(N)： 采用Vw+0.5VE组合： Vx=V45、w+0.5VE =469.827+0.550.996 =495.325N(6)Vy：垂直总剪力(N)： Vy=PG =235.366N(7)横梁剪应力校核： x：横梁水平方向剪应力(MPa)； Vx：横梁水平总剪力(N)； Sy：横梁型材受力面对中性轴的面积矩(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 =495.3253179/112100/5 =2.809MPa 2.809MPa125MPa y：横梁垂直方向剪应力(MPa)； Vy：横梁垂直总剪力(N)； Sx：横46、梁型材受力面对中性轴的面积矩(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 6.2.5JGJ102-2003 =235.3663179/112100/5 =1.335MPa 1.335MPa125MPa横梁抗剪强度能满足!6 背栓连接石材的选用与校核基本参数： 1：计算点标高：59m； 2：板块净尺寸(短边长边)：ab=650mm1207mm； 3：背栓孔到长边端面的垂直距离：a1=150mm； 背栓孔到短边端面的垂直距离：b1=150mm； 4：石材配置：30mm，四个背栓； 5：规范说明：部分公式参考47、自上海市地方标准建筑幕墙工程技术规范DGJ08-56-2012。模型简图为：6.1 石材板块荷载计算(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： 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； max：水平地震影响系数最大值，取0.04； Gk：石材板块的重力荷载标准值(N)； Gk=abtg a：短边边长：650mm； b：长边边长：1207mm； t：石材厚度：30mm； g：石材密度：0.00003N/mm3； Gk=abtg =6501207300.00003 =706.095N A：幕墙平面面积(mm2)； qEAk=EmaxGk/A 548、.3.4JGJ102-2003 =50.04706.095/(6501207) =0.00018MPa(2)石材板块荷载集度设计值组合：采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3qEAk =1.40.001884+0.51.30.00018 =0.002755MPa6.2 石材的抗弯设计(1)计算边长的计算： b0：支撑点间板块长边边长(mm)； a0：支撑点间板块短边边长(mm)； a：板块短边边长(mm)； b：板块长边边长(mm)； a1：背栓孔到长边端面的垂直距离(mm)； b1：背栓孔到短边端面的垂直距离(mm)； a-2a1=349、50mmb-2b1=907mm所以： a0=350mm b0=907mm(2)抗弯校核计算：校核依据：fsc=3.72MPa ：石材中产生的弯曲应力设计值(MPa)； fsc：石材的抗弯强度设计值(MPa)； m：石材最大弯矩系数，按支撑点间板块短边边长与长边边长的比0.3859，查表得：0.1303； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； b0：支撑点间板块长边边长(mm)； t：石材厚度：30mm； 应力设计值为： =6mqb02/t2 =60.13030.0027559072/302 =1.969MPa 1.969MPafsc=3.72MPa石材抗弯强度能满足要求。6.3 石材50、的剪应力校核 校核依据：按上海地方标准10.4.16要求：背栓面板在风荷载或垂直于板面方向的地震作用下，剪应力应取以下两式计算结果较大值： 1=qab/n/(d+t-hv)/(t-hv) (正风压) 2=qab/n/(d+hv)/hv (负风压) Max(1,2)sc=1.86MPa式中： 1、2：背栓螺栓处面板的剪应力计算值(MPa)； sc：石材的抗剪强度设计值(MPa)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)，幕墙正负压情况下近似取相同荷载； a：短边边长：650mm； b：长边边长：1207mm； d：背栓螺栓孔直径：13.5； hv：背栓螺栓切入孔深度：15； t：面板厚度(51、mm)； ：应力调整系数，取1.25； n：单块面板上的背栓个数； 1=qab/n/(d+t-hv)/(t-hv) =0.00275565012071.25/4/3.14/(13.5+30-15)/(30-15) =0.503MPa 2=qab/n/(d+hv)/hv =0.00275565012071.25/4/3.14/(13.5+15)/15 =0.503MPa取： =Max(1,2) =0.503MPa 0.503MPasc=1.86MPa石材抗剪强度能满足。6.4 背栓自身强度计算(1)背栓抗拉强度计算：校核依据： Ft=qab/n 10.4.15-1DGJ08-56-2012 Ft52、Nt/K上面两个公式中： Ft：水平荷载作用下单个背栓所受的拉力计算值(N)； q：石材板块水平荷载集度设计值组合(MPa)； a、b：板材面板边长(mm)； n：单块板块板材背栓个数； Nt：背栓净截面抗拉承载力标准值(N)，查厂家资料取6000； K：背栓承载力系数，取2.15； ：应力调整系数，取1.25； Ft=qab/n =0.00275565012071.25/4 =675.449N675.449N6000/K=2790.698N背栓抗拉强度能满足。(2)抗剪强度计算：校核依据： V=1.5G/n VVt/K上面两个公式中： V：每个锚栓自身剪应力(MPa)； G：板块自重设计值；53、 n：单块板块背栓个数； Vt：背栓抗剪承载力标准值(N)，查厂家资料取4000； K：背栓承载力系数，取2.15；其中： G=1.35abtg a：短边边长：650mm； b：长边边长：1207mm； t：石材厚度：30mm； g：石材密度：0.00003N/mm3； G=1.35abtg =1.356501207300.00003 =953.228N V=1.5G/n =1.5953.228/4 =357.46N357.46N4000/K=1860.465N背栓抗剪强度能满足。6.5 背栓锚固处板材抗拉承载力计算校核依据： Rt=17fk0.6hv1.7/3.0 10.4.15-2DGJ054、8-56-2012 Nt/KRt上面两个公式中： Rt：受拉时单个背栓螺栓承载力设计值(N)； fk：面板弯曲抗拉强度设计值，取3.72(MPa)； hv：锚固深度(mm)，查看厂家手册得到； K：背栓承载力系数，按规范要求，取2.53.0； Rt=17fk0.6hv1.7/3.0 =173.720.6151.7/3.0 =1244.539N1244.539NFt=675.449N背栓锚固处板材抗拉承载力能满足要求。7 幕墙埋件计算(土建预埋)基本参数： 1：计算点标高：59m； 2：幕墙立柱跨度：L=4500mm，短跨L1=400mm，长跨L2=4100mm； 3：立柱计算间距：B=120755、mm； 4：立柱力学模型：双跨梁； 5：埋件位置：侧埋； 6：板块配置：石材； 7：混凝土强度等级：C30；7.1 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 =5.00.040.0011 =0.00022MPa(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 =1.40.0017111207 =2.891N/mm qE：地震作用线荷载设计值(N/mm)； qE=1.3qEkB =1.30.000221207 =0.345N/mm采用Sw+0.5SE组合： 5.4.56、1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =2.891+0.50.345 =3.064N/mm N：连接处水平总力(N)； R1：中支座反力(N)； N=R1 =qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2 =3.0644500(4002+34004100+41002)/8/400/4100 =23004.521N(3)立柱单元自重荷载标准值： Gk=0.0011BL =0.001112074500 =5974.65N(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=1.2Gk57、 =1.25974.65 =7169.58N N=R1 =23004.521N M=e0V =957169.58 =681110.1Nmm7.2 埋件计算校核依据，同时满足以下两个条件： a：ASV/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz C.0.1-1JGJ102-2003 b：ASN/0.8abfy+M/0.4arabfyz C.0.1-2JGJ102-2003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0.9，四层取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(MPa58、)，按GB50010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； av=(4.0-0.08d)(fc/fy)0.5 C.0.1-5JGJ102-2003 =(4.0-0.0812)(14.3/300)0.5 =0.664 ab=0.6+0.25t/d C.0.1-6JGJ102-2003 =0.6+0.258/12 =0.767 AS=nd2/4 =459、3.14122/4 =452.16mm2 V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyz =7169.58/1/0.664/300+23004.521/0.8/0.767/300+681110.1/1.3/1/0.767/300/110 =181.662mm2AS=452.16mm2 N/0.8abfyM/0.4arabfyz =23004.521/0.8/0.767/300+681110.1/0.4/1/0.767/300/110 =192.244mm2AS=452.16mm2所以，预埋件锚筋总截面积可以满足承载力要求。7.3 锚板总面积校核 A：锚板总面积(mm2)； fc60、：混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)，按GB50010选取； 0.5fcA=0.514.360000 =429000N N=23004.521N0.5fcA埋板面积满足要求。7.4 锚筋长度计算计算依据： la=1.1(fy/ft)d C.0.5JGJ102-2003在上面的公式中： la：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)； ：锚筋的外型系数，光圆筋取0.16，带肋筋取0.14； la=1.1(fy/ft)d =1.10.14(300/1.43)12 =387.692mm 如果锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值，按规范C.0.5第3条规定，锚固长度可适当减小，以不小于15倍锚固钢筋直径为宜，实际选用的锚筋长度为260mm；所以，可以满足要求！