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号楼大堂干挂石材幕墙设计计算书3-7基本参数营口地区基本风压
0.65kN/m2抗震设防烈度度设计基本地震加速度
70.15g幕墙立柱高度按立柱中间设置一个支点,立柱间距取立柱采用号槽钢,横梁
5.6m,160m5o采用角钢L50x
5.设计依据I《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑结构荷载规范》GB50009—2045《建筑抗震设计规范》GB50011-2011《混凝土结构设计规范》GB50010-2010《钢结构设计规范》GB50017-2003《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102—2003《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《建筑幕墙》JG3035—1996《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139—2001《铝合金建筑型基材》GB/T5237o1-2004材《铝合金建筑阳极氧化、着色型材》GB
5237.2-2004型材《紧固件机螺栓、螺钉和螺柱》GB
3098.1-2000械性能《紧固件螺母粗牙螺纹》GB3098o2-2000机械性能《紧固自攻螺钉》GB3098o5—2000件机械性能《紧不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB3098o6—2000固件机械性能《紧不锈钢螺母》GB3098o15—2000固件机械性能《浮法玻璃》GB11614—1999《建筑用安全玻璃第部分钢化玻璃》2GB15763o2-2001《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-1999《建筑结构静力计算手册第二版》集成系统版》BKCADPM BKCADPM2006基本计算公式II o场地类别划分Do地面粗糙度可分为、、、四类A BC D类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;--A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;——B类指有密集建筑群的城市市区;—C类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区——D本工程为内江百科园一期工程,按类地区计算风荷载C风荷载计算:2o幕墙属于薄壁外围护构件根据《建筑结构荷载规范》规定采用GB50009—2012风荷载计算公式其中垂直作用在幕墙表面上的W=P X u Xki XW
7.Io1—2Wk——k gzs z0风荷载标准值kN/ni;高度处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》第B-------Z GB50009—200175gz条取定.1根据不同场地类型,按以下公式计算B/K1+2-按现行国家标准W混凝土结构设计规范巳表采用GB50010-
200241.4选用锚筋HRB300锚筋强度设计值fy=
270.000N/mm2d:钢筋直径
①100mmQv钢筋受剪承载力系数依据式计算a=4o0—0o08Xd X5GB500101091-5v=4o0—
0.08X
10.000X14o30/
270.000Oo5=
0.74因为大于所以取a v
0.7,a v=
0.7锚板厚度t:8o Omma锚板弯曲变形折减系数ba=
0.6+0o25X t/db=
0.6+
0.25X8o0/
10.000二08Z外层钢筋中心线距离100o0mmA锚筋实际总截面积sA-N miX JIX d2/4s U=
4.000X3o14Xd2/4=314mm2锚筋的总截面积计算值依据和等公式计算GB5001010o91—
110.91-2A=V/a X a X f+N/
0.8X aXf+M/
1.3X aX aXf XZ=65mm2sl rv yb yr b yAs2=N/
0.8X aXf+M/04X aXaXf XZ=32mm2b yo rby65mm,〈314mm232mm2314mm2根锚筋可以满足要求!4410锚板面积A=40000o0mm20o5f A=286000Nc〈N=3676N
0.5f Ac锚板尺寸可以满足要求!
六、幕墙预埋件焊缝计算根据《钢结构设计规范》公式、和计算GB50017—
200371.1-
17.
1.1—
27.
1.1—3h角焊缝焊脚尺寸4mmfL角焊缝实际长度50nlmh角焊缝的计算厚度=07h=2o8mme f角焊缝的计算长度二L:L—2hL42mmwfhf角焊缝的强度设计值160N/mni2Bf角焊缝的强度设计值增大系数,取值为L22小弯矩引起的应力o=6XM/2Xh Xl2X gme w=25o484N/mm2松法向力引起的应力储o=N/2Xh XLXn ew=13o182N/mm2一剪应力()T=V/2XH XLfw=
3.047N/mm2总应力=((计32+d)°-5=
38.786二38786N/mm2^f=160N/mm2hf焊缝强度可以满足!
七、幕墙横梁计算选用横梁型材的截面特性lo选用型材号L50x5选用的横梁材料牌号Q235横梁型材抗剪强度设计值125N/mm2横梁型材抗弯强度设计值215N/mni2横梁型材弹性模量E=206X105N/mm2OMx横梁绕截面X轴(平行于幕墙平面方向)的弯矩(N mm)山横梁绕截面轴(垂直于幕墙平面方向)的弯矩()Y NommTh横梁截面绕截面X轴(幕墙平面内方向)的净截面抵抗矩W=
3.131cm3nx横梁截面绕截面轴(垂直于幕墙平面方向)的净截面抵抗矩W”Y W”=
3.131cn型材截面积A=
4.803cm2丫塑性发展系数,可取12幕墙横梁的强度计算2o校核依据<M/yW+M/yW f=215x nx y n)()横梁在自重作用下的弯矩()1kN•m横梁上分格高L10m横梁下分格高lo10m横梁受荷单元高(应为上下分格高之和的一半)H-------lo10m横梁跨度,1------l=1600mm<幕墙自重GAI800N/m-G横梁自重荷载线分布均布荷载标准值(kN/m)kG=800X11/1000k=800X
1.1/1000=
0.88kN/mG横梁自重荷载线分布均布荷载设计值(kN/m)G=
1.2XGk=lo2X
0.88=
1.056kN/mM横梁在自重荷载作用下的弯矩(kN,m)yM=G XB2/8y=lo056X
1.678=
0.338kN•m⑵横梁在风荷载作用下的弯矩()kN-m风荷载线分布最大集度标准值(梯形分布)qwk=WkXH=0o234X11O=
0.257KN/m风荷载线分布最大集度设计值Qw—
1.4X q、kv=lo4X0o257=
0.360kN/mM:横梁在风荷载作用下的弯矩kN・mxwM=q XB2/8xw w=0o360Xl60078o=0115kN•mo⑶地震作用下横梁弯矩横梁平面外地震作用q AkE动力放大系数BE5□max地震影响系数最大值0o12G.Ak幕墙构件自重800N/m2QEAR-5X ciX800/1000max=5X
0.12X800/1000=0o48kN/m2q水平地震作用最大集度标准值ex幕墙立柱间距B:lo520m水平地震作用最大集度标准值Qex-QEAk XH二048X
1.1=0o528KN/m水平地震作用最大集度设计值qE地震作用分项系数YE
1.3QE-1o3X qex=lo3X
0.528=
0.686kN/m地震作用下横梁弯矩M:XEM E-QE XB2/8X=
0.220kN•m横梁强度4横梁计算强度N/mm2采用组合lo2S+1O3S+0O6SwG EW:横梁截面绕截面X轴的净截面抵抗矩
3.131cm3nxW横梁截面绕截面Y轴的净截面抵抗矩3o131cm3nyY塑性发展系数12o=103XM/lo2XW+lo3X103XM/1O2XW+06X103XM/
1.2XW=184o44/mm2y nyXE nx xw nx184o44N/mm2f=215N/mm2a横梁正应力强度可以满足幕墙横梁的抗剪强度计算3o校核依据T=V XS/I Xt^125N/mm2x y x xx校核依据i=V XS/I Xt^125N/mm2y xy y yv------------横梁竖直方向X轴的剪力设计值N;xV---------横梁水平方向Y轴的剪力设计值N;yS——横梁截面计算剪应力处以上或下截面对中性轴X轴的面积矩3204cm3;xS-------横梁截面计算剪应力处左边或右边截面对中性轴Y轴的面积矩=
3.204cm3;yL--------横梁绕截面X轴的毛截面惯性矩=
11.21cm4;ly——横梁绕截面y轴的毛截面惯性矩二1121cm1;横梁截面垂直于轴腹板的截面总宽度二t----------X50mm;xt--------横梁截面垂直于Y轴腹板的截面总宽度二
5.0mm;yf---------型材抗剪强度设计值=125N/mni2;1Q..k风荷载作用下横梁剪力标准值kNW:风荷载标准值0o234kN/m2k幕墙分格宽B:
1.6mQ=W XHXB/2wk k=
0.234X11X
1.6/2O=
0.206kN风荷载作用下横梁剪力设计值2Q:kNwQ=
1.4XQw wk二14X0o206=0o288kN地震作用下横梁剪力标准值3QE/kNQlik-QEAk XHXB/2二048Xlo IXlo6/2=0o422kN4Q地震作用下横梁剪力设计值kNE地震作用分项系数YE L3QE-1O3X QER二13X0o422=
0.549kN
(5)V横梁水平方向(y轴)的剪力设计值(kN)y采用组合Vy=l3Q+06QwEV),二
1.3XQ+
0.6QE w二0549+0o6X0o288=
0.722kN
(6)V横梁竖直方向(x轴)的剪力设计值(kN):XVx=G XB/2=0o845kN()横梁剪应力7()T=V XS/I Xtxyxxx()=
0.722X3o204X100/
11.21X5=
4.127N/mm2()T=V XS/I Xtyxyyy()=
0.845X3204X100/llo21X70=4o830N/mm2T=4o127N/mm2〈f=125N/mm2xT尸
4.830N/mm2f=125N/mm2横梁抗剪强度可以满足!幕墙横梁的刚度计算
4.铝合金型材校核依据WL/180横梁承受呈梯形分布风荷载作用时的最大荷载集度q风荷载线分布最大荷载集度标准值KN/mwkq=W XHwk k二
0.234X11=0o257KN/m水平方向由风荷载作用产生的挠度丸二5q xB4/384EI=0o950wk x自重作用产生的挠度d=5G XB7384XEXI fGK y=3o248mm在风荷载标准值作用下,横梁的挠度为『d
0.950mm在重力荷载标准值作用下,横梁的挠度为d=3248mmfG o横梁跨度,1--------l=1600mmd/l1/300fwd/l1/300fG挠度可以满足要求!其中为地区粗糙度调整系数,-为脉动系数经化简,得KA类场地3=
0.92X[1+35~00072X Z/1O-012]gzB类场地:Bgz=O89X[1+Z/1O16]C类场地e=0o85X[1+35°0108X Z/lO-o022]BZD类场地:P=
0.80X[l+35°,252X Z/10-0,30]gz风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》第条取定u--------GB50009—2001z根据不同场地类型,按以下公式计算A类场地H z=L379X Z/10°°24B类场地:u=lo000X Z/1O032zC类场地u=0o616X Z/100,44zD类场地n=
0.318X Z/1O060z本工程属于C类地区,故U=
0.616X Z/1O0442人-------风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001第
7.33条取为一2o0基本风压,按《建筑结构荷载规范》附表给出的年一遇Wo-------GB50009—2001D.450的风压采用,但不得小于OBkN/n,内江地区取为0400kN/m2地震作用计算
3.QEAk-BE*a maxX GAK其中水平地震作用标准值qEAk——--动力放大系数,按取定BE-
5.0水平地震影响系数最大值,按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定a3---选择可按、中的表进行.3002—
20035.34表水平地震影响系数最大值由534a抗震设防烈度度度度678a max0o
040.
080.120o160o24注、度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为和的地区:78015g
0.30g设计基本地震加速度为抗震设防烈度度
0.05g,6a=
0.04max设计基本地震加速度为抗震设防烈度度010g,7a=0o08max设计基本地震加速度为抗震设防烈度度015g,7a=
0.12max设计基本地震加速度为抗震设防烈度度020g,8a=0o16max设计基本地震加速度为抗震设防烈度度030g,8a=
0.24max设计基本地震加速度为抗震设防烈度度
0.40g,9a=0o32max内江设计基本地震加速度为抗震设防烈度为度,故取
0.05g,6a max=
0.04一一幕墙构件的自重痛GAK N/.作用效应组合4一般规定,幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度无地震作用效应组合时,承载力应符合下式要求aoY oSR有地震作用效应组合时,承载力应符合下式要求boSE WR/Y RE式中荷载效应按基本组合的设计值;S——地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值;S——E构件抗力设计值;R——Yo---------结构构件重要性系数,应取不小于
1.0;YRE-------结构构件承载力抗震调整系数,应取
1.0;挠度应符合下式要求c.df Wdf,iim「一构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值;d-一一构件挠度限值;双向受弯的杆件,两个方向的挠度应分别符合的规定.do幕墙构件承载力极限状态设计时,其作用效应的组合应符合下列规定有地震作用效应组合时,应按下式进行1S=Y GSGK+Y W-WSWK+YEESEK无地震作用效应组合时,应按下式进行25-Y GSGK+3W YWSWK-一-作用效应组合的设计值;S永久荷载效应标准值;s—-—Gk风荷载效应标准值;Sw——k地震作用效应标准值;S——Ek——永久荷载分项系数;YGY w----风荷载分项系数;——地震作用分项系数;YE心——风荷载的组合值系数;帆--------地震作用的组合值系数;进行幕墙构件的承载力设计时,作用分项系数,按下列规定取值
①一般情况下,永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数应分别取、YG、YW、YE
121.4和
1.3;
②当永久荷载的效应起控制作用时,其分项系数应取此时,参与组合的可变荷YG lo35;载效应仅限于竖向荷载效应;
③当永久荷载的效应对构件利时,其分项系数的取值不应大于YG l.Oo可变作用的组合系数应按下列规定采用
①一般情况下,风荷载的组合系数弧应取地震作用于的组合系数力应取
1.0,E
0.5o
②对水平倒挂玻璃及框架,可不考虑地震作用效应的组合,风荷载的组合系数由环应取lo0(永久荷载的效应不起控制作用时)或(永久荷载的效应起控制作用时)
0.6幕墙构件的挠度验算时,风荷载分项系数和永久荷载分项系数均应取且可不考虑作用Yw
1.0,效应的组合
一、风荷载计算标高为处风荷载计算
5.6m(风荷载标准值计算DoWo基本风压W=Oo65kN/m20高处阵风系数(按类区计算)B/56nl A165OP z=l.65gL
5.6m高处风压高度变化系数(按C类区计算)u=lo09z□s风荷载体型系数u=0o2s义Wk=B gzXuz us XWo GB50009—2001=
1.65X109X0o2X0o65=
0.234kN/m2风荷载设计值
2.风荷载设计值W:kN/nY风荷载作用效应的分项系数
1.4w按《建筑结构荷载规范》规定采用GB50009—2001325W=y XW=
1.4X
0.234=0o328kN/m2w k
二、板强度校核石材强度校核lo用级石材,其抗弯强度标准值为9ON/mm2O石材抗弯强度设计值4o20N/mm2石材抗剪强度设计值
2.1ON/mm2校核依据W[]=4200N/mm2短边长度a:
0.800m长边长度b:1o10m石材厚度t:250mmG石板自重二70000N/m2AK四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比查表得a/b=07270o141W:风荷载标准值0o234kN/m2垂直于平面的分布水平地震作用q垂直于幕墙平面的k EAk分布水平地震作用义义kN/m QE/\k_5max GAK二5X012X700o000/1000=
0.42kN/m2荷载组合设计值为S=l.3q X+
1.4X
0.6XW=
0.743kN/m2z EAkk一块板用四个背栓连接,按四角支承板计算,应力设计值为O=6X XSXb2X107t2mi z=6X
0.141X
0.743X
1.102X103/
25.02=
1.HN/mm21o11N/mm2^
4.200N/mm2强度可以满足要求
三、幕墙立柱计算幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算荷载计算
1.1风荷载均布线荷载设计值矩形分布计算q风荷载均布线荷载设计值kN/mwW:风荷载设计值0o328kN/m2B幕墙立柱间距1o6m q=W XB=
0.328X
1.6二0525kN/mw⑵地震荷载计算地震作用设计值QEA KN/ni:G幕墙构件包括面板和框的平均自重800N/m2Ak垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值q A垂直于幕墙平面的均布水平地震作用标准值kN/nE k丽QEAk~5X XGAR=5X
0.12X800o000/1000=0o48kN/m2幕墙地震作用分项系数YE lo3QE\=1-3X qEAk=
1.3X
0.48=0o624kN/m2q水平地震作用均布线作用设计值矩形分布E义QE=QEA B=
0.624X
1.6=
0.998kN/m⑶立柱弯矩Mw风荷载作用下立柱弯矩kNo mq风荷载均布线荷载设计值
0.525kN/mwjcg立柱计算跨度
3.500m「+M=q X L L//8/Li+Uw w=
2.8003+
2.83/8/
2.800+2o8X0525=0o515kN•m蚱地震作用下立柱弯矩kN-m:ME~QR XLj+L^/8/L1+L2=
2.8003+
2.8003/8/2800+2800X
0.998=0o978kN•mM幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩kN-m采用组合+
1.3SE+
0.6SwM=0o6M+1o3XMW E=0o6XO0515+lo3X
0.978=lo580kN•m选用立柱型材的截面特性2o立柱型材号号槽钢5选用的立柱材料牌号:Q235型材强度设计值抗拉、抗压抗剪215N/mn]2IZSN/mn型材弹性模量E=
2.06X105N/mm2X轴惯性矩I=26o00cm4xY轴惯性矩I=
8.3cm1y立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩W=8o1cm3n立柱型材净截面积A「
6.92cm2立柱型材截面垂直于轴腹板的截面总宽度X LT_x=
4.5mm立柱型材计算剪应力处以上或下截面对中和轴的面积矩S=6o298cm3塑性发展系数丫s二105幕墙立柱的强度计算3O校核依据()(拉弯构件)N/An+M/Y XWnW fa=215N/mm2B幕墙分格宽lo950mG幕墙自重800N/m2Ak幕墙自重线荷载G=800XB/1000k=800X16/1000o=
1.28kN/m立柱受力N:kNk=Gk XL=3o584kN立柱受力设计值N:r结构自重分项系数12GN=lo2XNk=lo2X
3.584=4o301kN立柱计算强度(N/mn)(立柱为拉弯构件)N立柱受力设计值
4.301kNA立柱型材净截面面积692cm2n OM立柱弯矩
1.58kN•mW立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩85o385cm3nY塑性发展系数L05o=NX10/A+MX103/(
1.05XW)n n二义()
4.30110/
6.92+158X
1071.05X8o1=191o99N/mm
2191.99N/mm2〈f=215N/mm2a立柱强度可以满足幕墙立柱的刚度计算4o校核依据dfWL/180立柱最大挠度df儿立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值Ui立柱最大挠度所在位置支承跨度(支点间的距离)2o800m计算得挠度〈
6.2/2800=1/4511/300挠度可以满足要求!立柱抗剪计算5o校核依据T maxW[T]=125N/mm2
(1)Qwk风荷载作用下剪力标准值(kN)双跨梁长跨端支座反力为Ro「+『)】Ro=[Lj/2-(L L/8/3+L2)]“k/L=
0.393KN双跨梁中间支座反力为Ra』)/)RaFwkX((L/+L(8XUXLJ+(L1+L2)/2=
1.310KNR中间支承处梁受到的最大剪力KNc二「I qwkXLRo|=
0.655KN风荷载作用下剪力设计值2Q:kNwQw~
1.4X Qwk=
1.4X0o655=0o917kN地震作用下剪力标准值3QEK kN双跨梁长跨端支座反力为Ro_e Ro_e=[LI2/2-LfVu3/8/L1+L2]Xqek/L】=
0.806KNRa_e双跨梁中间支座反力为0o619KN】Ra_e=qekXL/+L//8XL XL+LI+L/22二2687KNRe中间支承处梁受到的最大剪力KN一Rc-|qekXLi Ro_el=
1.343KN地震作用下剪力设计值4Q kNEQE=1©3X QEI=lo3X
1.343=
1.746kN5Q立柱所受剪力米用组合1o3QE+
0.6QwQ=l.3QE+0O3X Qw=
2.297kN立柱剪应力6立柱剪应力TS:立柱型材计算剪应力处以上或下截面对中和轴的面积矩
6.298cm3立柱型材截面垂直s于轴腹板的截面总宽度X LT_x=
4.5mmI立柱型材截面惯性矩
26.000cm1xT=QXS X100/I XLT_xs x义=
2.297X6298X100/26o0004500二1236N/mm2T=12O36N/mm2125N/mm2立柱抗剪强度可以满足
四、立柱与主结构连接连接处钢角码壁厚Lct2100mmJ连接处钢角码承压强度215N/mm2yD连接螺栓公称直径
12.0mm2Do连接螺栓有效直径
10.1mm选择的立柱与主体结构连接螺栓为:不锈钢螺栓组级C150L_L:连接螺栓抗拉强度:230N/mm2L_J连接螺栓抗剪强度175N/min2采用组合S+1O3S+0O6XSwG E连接处风荷载总值N:N:lwkNi=W XBXHX1000wkk sjcg=
0.234X1o6X2o8X1000=1048N连接处风荷载设计值N Ni-
1.4XNwkw=
1.4X1048二1467NN:连接处地震作用N1EkNlEk-QEAk XB XH jg X1000s C=0o48X
1.6X2o8X1000二2150NN】E连接处地震作用设计值N NIE=1O3XNiEk=lo3X2150=2796NNi连接处水平总力N:Ni=
1.3NIE+
0.6Niw=2796+
0.6X1467=3676N连接处自重总值设计值N:N:2N=800XBXH2ksjcg=800X
1.6X
2.800=3584NN连接处自重总值设计值N2N2—1o2XN2k=
1.2X3584=4301NN连接处总合力N寸+而严2=36762+43012Oo5二5658NNvb螺栓的受剪承载能力螺栓受剪面数目N:2vN b~2X兀X DQ2XL_J/4v=2X
3.14X10o12X175/4=28027N立柱型材种类:Q235N用一颗螺栓时,立柱型材壁抗承压能力N cbl连接螺栓直径D:12mm2连接处立柱承压面数目N:2v立柱壁厚t:4o5mmXC_y:立柱局部承压强度320N/mm2二Ncbi=D2X tX2X XC_y=12X
4.5X32017280NN立柱与建筑物主结构连接的螺栓个数计算时应取螺栓受剪承载力和立柱型材承压承uml载力设计值中的较小者计算螺栓个数螺栓的受剪承载能力大于立柱型材承Nvb=28027N压承载力N bi=17280NCNuml-N/Ncbl=5658/17280个=0o33取个1根据选择的螺栓数目,计算螺栓的受剪承载能力根据选择的螺栓数目,计算立N=28027Nvb柱型材承压承载能力尸〉Mb17280N N=28027N5658Nvb〉强度可以满足角码抗承压能力计算角码材料牌号钢(级N i=17280N5658N Q235Ccb螺栓)角码壁厚Lct23mmJ:角码承压强度:320N/mm2yNebg钢角码型材壁抗承压能力(N)〉强度可以满足Nebg=D2X JyXLct2X Numl=12o000X320X
3.0X2=23040N23040N5658N
五、幕墙预埋件总截面面积计算本工程预埋件受拉力和剪力V剪力设计值V=N2=4301NN法向力设计值二N Ni=3676NM弯矩设计值(N•mm):螺孔中心与锚板边缘距离ez:100mm二工M VX e=4301X100430100ON•mm2Km锚筋根数4根锚筋层数2层n:锚筋层数影响系数lo0关于混凝土强度等级C30r混凝土轴心抗压强度设计值f=14300N/mm2c o。