1、石材幕墙计算书参考样板精石材幕墙设计计算书 基本参数: 重庆地区 地面粗糙度 C 类 基本风压 W0=0.30KN/m2 计算单元:标 高 5.000m跨 度 5.000m分格尺寸 0.750x1.150m石材规格 30mm花岗石抗震设防烈度6度 设计基本地震加速度0.05g 一、风荷载计算 标高为5.0m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.30 kN/m2gz: 5.0m高处阵风系数(按C类区计算gz=0.851+350.108(Z/10-0.22=2.303z: 5.0m高处风压高度变化系数(按C类区计算:(GB50009-2001(2006年版z=0.616(Z/100.44 (C类区，
2、在15米以下按15米计算=0.616(15.0/100.44=0.740sl:局部风压体型系数该处局部风压体型系数sl=1.800其中：取W0=0.3 kN/m2 (GB50009-2001（2006年版）风荷载标准值:Wk=gzzslW0 (GB50009-2001（2006年版）=2.3030.7401.8000.300=0.920 kN/m2因为Wk1.0kN/m2，取Wk=1.0 kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。风荷载设计值:W: 风荷载设计值(kN/m2w: 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=w
3、Wk=1.41.000=1.400kN/m2二、板强度校核: 1.石材强度校核用MU110级石材，其抗弯强度标准值为：8.0N/mm2石材抗弯强度设计值：3.70N/mm2石材抗剪强度设计值：1.90N/mm2校核依据：=3.700N/mm2Ao: 石板短边长：0.750mBo: 石板长边长：1.150ma: 计算石板抗弯所用短边长度: 0.750mb: 计算石板抗弯所用长边长度: 0.950mt: 石材厚度: 30.0mmGAK:石板自重=840.00N/m2m1: 四角支承板弯矩系数, 按短边与长边的边长比(a/b=0.789查表得: 0.1435Wk: 风荷载标准值: 1.000kN/m
4、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/m2qEAk=5maxGAK=50.040840.000/1000=0.168kN/m2荷载组合设计值为：Sz=1.4Wk+1.30.5qEAk=1.509kN/m2应力设计值为：=6m1Szb2103/t2=60.14351.5090.9502103/30.02=1.303N/mm21.303N/mm23.700N/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/mm2n:一个连接边上的挂钩数量: 2t:石板厚度: 30.0mmd:槽宽: 7.0mms:槽底总长
5、度: 60.0mm:系数,取1.25对边开槽=SzAoBo1000/n(t-ds=0.590N/mm20.590N/mm21.900N/mm2石材抗剪强度可以满足 3.挂钩剪应力校核校核依据: max:挂钩剪应力设计值(N/mm2Ap:挂钩截面面积: 19.600mm2n:一个连接边上的挂钩数量: 2对边开槽=SzAoBo1000/(2nAp=20.754N/mm220.754N/mm2125.000N/mm2挂钩抗剪强度可以满足 三、幕墙立柱计算: 幕墙立柱按简支梁力学模型进行设计计算：1. 荷载计算:(1风荷载均布线荷载设计值(矩形分布计算qw: 风荷载均布线荷载设计值(kN/mW: 风荷
6、载设计值: 1.400kN/m2B: 幕墙分格宽: 1.150mqw=WB=1.4001.150=1.610 kN/m(2地震荷载计算qEA: 地震作用设计值(KN/m2:GAk: 幕墙构件(包括面板和框的平均自重: 1000N/m2垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值:qEAk: 垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值 (kN/m2qEAk=5maxGAk=50.0401000.000/1000=0.200 kN/m2E: 幕墙地震作用分项系数: 1.3qEA=1.3qEAk=1.30.200=0.260 kN/m2qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布qE=qEAB=0.2601.
7、150=0.299 kN/m(3立柱弯矩:Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kN.mqw: 风荷载均布线荷载设计值: 1.610(kN/mHsjcg: 立柱计算跨度: 3.600mMw=qwHsjcg2/8=1.6103.6002/8=2.608 kNmME: 地震作用下立柱弯矩(kNm:ME=qEHsjcg2/8=0.2993.6002/8=0.484kNmM: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kNm采用SW+0.5SE组合M=Mw+0.5ME=2.608+0.50.484=2.850kNm2. 选用立柱型材的截面特性:立柱型材号:槽钢10#选用的立柱材料牌号:Q235 d=16型材强度设
8、计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2型材弹性模量: E=2.10105N/mm2X轴惯性矩: Ix=194.395cm4Y轴惯性矩: Iy=30.355cm4立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn=38.828cm3立柱型材净截面积: An=12.163cm2立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm立柱型材计算剪应力处以上(或下截面对中和轴的面积矩: Ss=22.823cm3塑性发展系数: =1.053. 幕墙立柱的强度计算:校核依据: N/An+M/(Wna=215.0N/mm2(拉弯构件B: 幕墙分格宽: 1.150mGAk:
9、幕墙自重: 1000N/m2幕墙自重线荷载:Gk=1000B/1000=10001.150/1000=1.150kN/mNk: 立柱受力:Nk=GkL=1.1503.600=4.140kNN: 立柱受力设计值:rG: 结构自重分项系数: 1.2N=1.2Nk=1.24.140=4.968kN: 立柱计算强度(N/mm2(立柱为拉弯构件N: 立柱受力设计值: 4.968kNAn: 立柱型材净截面面积: 12.163cm2M: 立柱弯矩: 2.850kNmWn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 38.828cm3: 塑性发展系数: 1.05=N10/An+M103/(1.05Wn=4.96810
10、/12.163+2.850103/(1.0538.828=73.999N/mm273.999N/mm2 a=215.0N/mm2立柱强度可以满足 4. 幕墙立柱的刚度计算:校核依据: dfL/250df: 立柱最大挠度Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离比值:L: 立柱计算跨度: 3.600mdf=5qWkHsjcg41000/(3842.1Ix=6.161mmDu=U/(L1000=6.161/(3.6001000=1/5841/584 1/250挠度可以满足要求！ 5. 立柱抗剪计算:校核依据: max=125.0N/mm2(1Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kNQwk=W
11、kHsjcgB/2=1.0003.6001.150/2=2.070kN(2Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kNQw=1.4Qwk=1.42.070=2.898kN(3QEk: 地震作用下剪力标准值(kNQEk=qEAkHsjcgB/2=0.2003.6001.150/2=0.414kN(4QE: 地震作用下剪力设计值(kNQE=1.3QEk=1.30.414=0.538kN(5Q: 立柱所受剪力:采用Qw+0.5QE组合Q=Qw+0.5QE=2.898+0.50.538=3.167kN(6立柱剪应力: 立柱剪应力:Ss: 立柱型材计算剪应力处以上(或下截面对中和轴的面积矩: 22.823cm3
12、立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mmIx: 立柱型材截面惯性矩: 194.395cm4=QSs100/(IxLT_x=3.16722.823100/(194.3956.000=6.197N/mm2=6.197N/mm2 125.0N/mm2立柱抗剪强度可以满足 四、立柱与主结构连接 Lct2: 连接处热轧钢角码壁厚: 6.0mmJy: 连接处热轧钢角码承压强度: 305.0N/mm2D2: 连接螺栓公称直径: 12.0mmD0: 连接螺栓有效直径: 10.4mm选择的立柱与主体结构连接螺栓为:不锈钢螺栓 C1组 50级L_L:连接螺栓抗拉强度:230N/mm2L_
13、J:连接螺栓抗剪强度:175N/mm2采用SG+SW+0.5SE组合N1wk: 连接处风荷载总值(N:N1wk=WkBHsjcg1000=1.0001.1503.6001000=4140.0N连接处风荷载设计值(N :N1w=1.4N1wk=1.44140.0=5796.0NN1Ek: 连接处地震作用(N:N1Ek=qEAkBHsjcg1000=0.2001.1503.6001000=828.0NN1E: 连接处地震作用设计值(N:N1E=1.3N1Ek=1.3828.0=1076.4NN1: 连接处水平总力(N:N1=N1w+0.5N1E=5796.0+0.51076.4=6334.2NN2
14、: 连接处自重总值设计值(N:N2k=1000BHsjcg=10001.1503.600=4140.0NN2: 连接处自重总值设计值(N:N2=1.2N2k=1.24140.0=4968.0NN: 连接处总合力(N:N=(N12+N220.5=(6334.2002+4968.00020.5=8050.0NNvb: 螺栓的受剪承载能力:Nv: 螺栓受剪面数目: 2Nvb=2D02L_J/4=23.1410.3602175/4=29488.8N立柱型材种类: Q235 d 8050.0NNcbl=70272.0N 8050.0N强度可以满足 角码抗承压能力计算:角码材料牌号:Q235钢 ( C级螺
15、栓Lct2: 角码壁厚: 6.0mmJy: 热轧钢角码承压强度: 305.000N/mm2Ncbg: 钢角码型材壁抗承压能力(N:Ncbg=D22JyLct2Num1=12.00023056.0002.000=87840.0N87840.0N 8050.0N强度可以满足 五、幕墙后锚固连接设计计算 幕墙与主体结构连接采用后锚固技术。本设计采用扩孔型锚栓作为后锚固连接件。本计算主要依据混凝土结构后锚固技术规程JGJ 145-2004。后锚固连接设计，应根据被连接结构类型、锚固连接受力性质及锚栓类型的不同，对其破坏型态加以控制。本设计只考虑锚栓钢材抗剪复合破坏类型和混凝土破坏类型。并认为锚栓是群锚
16、锚栓。本工程锚栓受拉力和剪力Vgsd: 总剪力设计值:Vgsd=N2=4.968KNNgsd: 总拉力设计值:Ngsd=N1=6.334KNM: 弯矩设计值(Nmm:e2: 螺孔中心与锚板边缘距离: 35.0mmM=Ve2/1000=5.035.0/1000=0.17388KNm本设计的锚栓是在拉剪复合力的作用之下工作，所以拉剪复合受力下锚栓或植筋钢材破坏和混凝土破坏时的承载力，应按照下列公式计算：式中 - 群锚中受力最大锚栓的拉力设计值； - 群锚受拉区总拉力设计值； - 群锚中受力最大锚栓的剪力设计值； - 群锚总剪力设计值； - 锚栓受拉承载力设计值； - 锚栓受拉承载力标准值； - 锚
17、栓受剪承载力设计值； - 锚栓受剪承载力标准值； - 混凝土锥体受拉破坏承载力设计值； - 混凝土锥体受拉破坏承载力标准值； - 混凝土楔形体受剪破坏承载力设计值； - 混凝土楔形体受剪破坏承载力标准值；Rs,N-锚栓钢材受拉破坏，锚固承载力分项系数=3.10；Rs,V-锚栓钢材受剪破坏，锚固承载力分项系数=3.10；Rc,N-混凝土锥体受拉破坏，锚固承载力分项系数=3.00；Rc,V-混凝土楔形体受剪破坏，锚固承载力分项系数=2.50；Rcp-混凝土剪撬受剪破坏，锚固承载力分项系数=2.50；Rsp-混凝土劈裂受拉破坏，锚固承载力分项系数=3.00；锚栓的分布如下图所示：锚板：X=200.0
18、mmY=220.0mm锚栓设置：s11=170.0mms21=130.0mm锚基边距：c22=200.0mmA.锚栓钢材受拉破坏承载力h-混凝土基材厚度=250.0mm；混凝土基材等级：强度等级C30；d-锚栓杆、螺杆外螺纹公称直径及钢筋直径=12.0mm；do-钻孔直径=12.0mm；df-锚板钻孔直径=14.0mm；h1-钻孔深度=90.00mm；hef-锚栓有效锚固深度=65.00mm；Tinst-安装扭矩=45.00N.m；fstk-锚栓极限抗拉强度标准值=500.00Mpa；As-锚栓应力截面面积=84.622mm2；n-群锚锚栓个数=4；幕墙后锚固连接设计中的锚栓是在轴心拉力与弯矩
19、共同作用下工作，弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算：1 当时2 当时式中 - 弯矩设计值（N.m）； - 群锚中受力最大锚栓的拉力设计值； - 锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离（mm）； - 锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离（mm）； - 轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离（mm）。则 Nhsd=2.095KN；NRk,s=Asfstk=42.311KN；NRd,s=NRk,s/Rs,N=13.670KN；NRd,s=Nhsd锚栓钢材受拉破坏承载力满足要求！ B.混凝土锥体受拉破坏承载力-开裂混凝土单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；-单根锚
20、栓或群锚受拉，混凝土实有破坏锥体投影面面积；-间距边距很大时，单根锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏锥体投影面面积；-边距c对受拉承载力的降低影响系数； -表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的降低影响系数；-荷载偏心对受拉承载力的降低影响系数；-未裂混凝土对受拉承载力的提高系数；fcu,k-混凝土立方体抗压强度标准值=30.00；scr,N-混凝土锥体破坏情况下，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间距=195.00；ccr,N-混凝土锥体破坏，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界边距=97.50；由于是非开裂混凝土NoRk,c=10(fcu,k0.5
21、(hef1.5=28.7032KN；Aoc,N=(scr,N2=38025.00mm2；Ac,N=118625.00mm2；Mss,N=1.00；Msre,N=1.00；Msec,N=0.47；Msucr,N=1.40；NRk,c=58.905KN；NRd,c=NRk,c/Rc,N=19.635KN；NRd,c=Ngsd混凝土锥体受拉破坏承载力满足要求！ C.混凝土劈裂破坏承载力NRd,sp-混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值NRk,sp-混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值NRk,c-进行混凝土劈裂破坏时的混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值Msh,sp-构件厚度h对劈裂承载力的影响系数Msh,sp=(
22、h/(2hef2/3=Ngsd混凝土劈裂破坏承载力满足要求！ D.锚栓钢材受剪破坏承载力本设计考虑纯剪无杠杆臂状态，锚栓受剪承载力标准值VRk,s按下式计算：则 Vhsd=1.242KN；VRk,s=0.5(d2/4fstk=21.156KN；VRd,s=VRk,s/Rs,V=6.835KN；则 Vhsd=1.242KN；VRd,s=Vhsd锚栓钢材受剪破坏承载力满足要求！ E.混凝土楔形体受剪破坏承载力-开裂混凝土，单根锚栓垂直构件边缘受剪，理想混凝土楔形体破坏时的受剪承载力标准值；-群锚受剪，混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积；-单根锚栓受剪，在无平面剪力方向的边界影响构件厚度影响或相
23、邻锚栓影响，混凝土破坏理想楔形体在侧向的投影面面积；-边距c2/c1对受剪承载力的降低影响系数；-边距与厚度比c/h对受剪承载力的提高影响系数；-剪力角度对受剪承载力的影响系数；-荷载偏心对群锚受剪承载力的降低影响系数；-未裂混凝土及锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数；dnom-锚栓外径=12.00mm；lf-剪切荷载下锚栓的有效长度=65.00mm；VoRk,c=0.45dnom0.5*(lf/dnom0.2*fcu,k0.5*c11.5=11.524KN；Aoc,V=4.5c12=42778.13mm2；Ac,V=54660.94mm2；Mss,v=0.90；Msh,v=1.06；Ms,v
24、=1.00；Msec,v=0.81；Msucr,v=1.40；VRk,c=15.909KN；VRd,c=VRk,c/Rc,V=6.364KN；VRd,c=Vgsd混凝土楔形体受剪破坏承载力满足要求！ F.混凝土剪撬破坏承载力VRd,cp-混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设计值VRk,cp-混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值K-锚固深度h_ef对V_rk_cp影响系数当hef=60mm时，取K2.0VRk,cp=kNRk,c=117.810KN；VRd,cp=VRk,cp/Rcp=47.124KN；VRd,cp=Vgsd混凝土剪撬破坏承载力满足要求！ G.拉剪复合受力承载力拉剪复合受力下，混凝土破坏
25、时的承载力，应按照下列公式计算：(Nhsd/NRd,s2+(Vhsd/VRd,s2 =0.061 锚栓钢材能够满足要求！ (Ngsd/NRd,c1.5+(Vgsd/VRd,c1.5=0.8731 混凝土能够满足要求！ 六、幕墙预埋件焊缝计算 根据钢结构设计规范GB50017-2003 公式7.1.1-1、7.1.1-2和7.1.1-3计算hf:角焊缝焊脚尺寸6.000mmL:角焊缝实际长度100.000mmhe:角焊缝的计算厚度=0.7hf=4.2mmLw:角焊缝的计算长度=L-2hf=88.0mmfhf:Q235热轧钢板角焊缝的强度设计值:160N/mm2f:角焊缝的强度设计值增大系数，取值
26、为:1.22m:弯矩引起的应力m=6M/(2helw2f=13.146N/mm2n:法向力引起的应力n =N/(2heLwf=7.024N/mm2:剪应力=V/(2HfLw=4.705N/mm2:总应力=(m+n2+20.5=20.711=20.711N/mm2fhf=160N/mm2焊缝强度可以满足! 七、幕墙横梁计算 幕墙横梁计算简图如下图所示：1. 选用横梁型材的截面特性:选用型材号: 角钢L50X5选用的横梁材料牌号: Q235（冷轧）横梁型材抗剪强度设计值: 120.000N/mm2横梁型材抗弯强度设计值: 205.000N/mm2横梁型材弹性模量: E=2.05105N/mm2Mx横梁绕截面X轴(平行于幕墙平面方向的弯矩(N.mmMy横梁绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向的弯矩(N.mmWnx横梁截面绕截面X轴(幕墙平面内方向的净截面抵抗矩: Wnx=3.119cm3Wny横梁截面绕截面Y轴(垂直于幕墙平面方向的净截面抵抗矩: Wny=3.119cm3型材截面积: A=4.803cm2塑性发展系数，可取1.052. 幕
