室内干挂石材幕墙设计计算书

3-7号楼大堂干挂石材幕墙设计计算书基本参数:营口地区基本风压0.65kN/m2抗震设防烈度7度设计基本地震加速度0.15g幕墙立柱高度按5.6m，立柱中间设置一个支点，立柱间距取1.60m。立柱采用5号槽钢，横梁采用L50x5角钢。Ⅰ.设计依据:《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《铝合金建筑型材基材》GB/T5237.1-2004《铝合金建筑型材阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2004《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.6-2000《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000《浮法玻璃》GB11614-1999《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》GB15763.2-2001《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)》《BKCADPM集成系统(BKCADPM2006版)》Ⅱ.基本计算公式:(1).场地类别划分:地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：--A类指近海海面和海岛、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。本工程为：内江百科园一期工程，按C类地区计算风荷载。(2).风荷载计算:幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定采用风荷载计算公式:Wk=βgz×μs×μz×W0（7.1.1-2）其中:Wk---垂直作用在幕墙表面上的风荷载标准值(kN/m2)；βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经化简，得：A类场地:βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]B类场地:βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]C类场地:βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]D类场地:βgz=0.80×[1+350.252×(Z/10)-0.30]μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地:μz=1.000×(Z/10)0.32C类场地:μz=0.616×(Z/10)0.44D类场地:μz=0.318×(Z/10)0.60本工程属于C类地区,故μz=0.616×(Z/10)0.44μs---风荷载体型系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.3.3条取为：-2.0W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，内江地区取为0.400kN/m2(3).地震作用计算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用标准值βE---动力放大系数,按5.0取定αmax---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:αmax选择可按JGJ102-2003中的表5.3.4进行。表5.3.4水平地震影响系数最大值αmax抗震设防烈度6度7度8度αmax0.040.08(0.12)0.16(0.24)注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度：αmax=0.04设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：αmax=0.08设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度：αmax=0.12设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度：αmax=0.16设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度：αmax=0.24设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度：αmax=0.32内江设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，故取αmax=0.04GAK---幕墙构件的自重(N/m2)(4).作用效应组合:一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：γ0S≤Rb.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：SE≤R/γRE式中S---荷载效应按基本组合的设计值；SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；R---构件抗力设计值；γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；c.挠度应符合下式要求：df≤df,limdf---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；df,lim---构件挠度限值；d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。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：1有地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK2无地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+ψwγwSWKS---作用效应组合的设计值；SGk---永久荷载效应标准值；SWk---风荷载效应标准值；SEk---地震作用效应标准值；γG---永久荷载分项系数；γW---风荷载分项系数；γE---地震作用分项系数；ψW---风荷载的组合值系数；ψE---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γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷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γG的取值不应大于1.0。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ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。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ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。一、风荷载计算标高为5.6m处风荷载计算(1).风荷载标准值计算:W0:基本风压W0=0.65kN/m2βgz:5.6m高处阵风系数(按A类区计算)：1.65βgz=1.65μz:5.6m高处风压高度变化系数(按C类区计算):μz=1.09μs:风荷载体型系数μs=0.2Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)=1.65×1.09×0.2×0.65=0.234kN/m2(2).风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用W=γw×Wk=1.4×0.234=0.328kN/m2二、板强度校核:1.石材强度校核用级石材，其抗弯强度标准值为：9.0N/mm2石材抗弯强度设计值：4.20N/mm2石材抗剪强度设计值：2.10N/mm2校核依据：σ≤[σ]=4.200N/mm2a:短边长度:0.800mb:长边长度:1.10mt:石材厚度:25.0mmGAK:石板自重=700.00N/m2m1:四角支承板弯矩系数,按短边与长边的边长比(a/b=0.727)查表得:0.141Wk:风荷载标准值:0.234kN/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=5×αmax×GAK=5×0.12×700.000/1000=0.42kN/m2荷载组合设计值为：Sz=1.3qEAk×+1.4×0.6×Wk=0.743kN/m2一块板用四个背栓连接，按四角支承板计算，应力设计值为:σ=6×m1×Sz×b2×103/t2=6×0.141×0.743×1.102×103/25.02=1.11N/mm21.11N/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：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/m)W:风荷载设计值:0.328kN/m2B:幕墙立柱间距:1.6mqw=W×B=0.328×1.6=0.525kN/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:800N/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/m2)qEAk=5×αmax×GAk=5×0.12×800.000/1000=0.48kN/m2γE:幕墙地震作用分项系数:1.3qEA=1.3×qEAk=1.3×0.48=0.624kN/m2qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布)qE=qEA×B=0.624×1.6=0.998kN/m(3)立柱弯矩:Mw:风荷载作用下立柱弯矩(kN.m)qw:风荷载均布线荷载设计值:0.525(kN/m)Hsjcg:立柱计算跨度:3.500mMw=qw×(L13+L23)/8/(L1+L2)=(2.8003+2.83)/8/(2.800+2.8)×0.525=0.515kN·mME:地震作用下立柱弯矩(kN·m):ME=qE×(L13+L23)/8/(L1+L2)=(2.8003+2.8003)/8/(2.800+2.800)×0.998=0.978kN·mM:幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m)采用+1.3SE+0.6SW组合M=0.6Mw+1.3×ME=0.6×0.515+1.3×0.978=1.580kN·m2.选用立柱型材的截面特性:立柱型材号:5号槽钢选用的立柱材料牌号:Q235型材强度设计值:抗拉、抗压215N/mm2抗剪125N/mm2型材弹性模量:E=2.06×105N/mm2X轴惯性矩:Ix=26.00cm4Y轴惯性矩:Iy=8.3cm4立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩:Wn=8.1cm3立柱型材净截面积:An=6.92cm2立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: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:Ss=6.298cm3塑性发展系数:γ=1.053.幕墙立柱的强度计算:校核依据:N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=215N/mm2(拉弯构件)B:幕墙分格宽:1.950mGAk:幕墙自重:800N/m2幕墙自重线荷载:Gk=800×B/1000=800×1.6/1000=1.28kN/mNk:立柱受力:Nk=Gk×L=1.28×2.8=3.584kNN:立柱受力设计值:rG:结构自重分项系数:1.2N=1.2×Nk=1.2×3.584=4.301kNσ:立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件)N:立柱受力设计值:4.301kNAn:立柱型材净截面面积:6.92cm2M:立柱弯矩:1.58kN·mWn:立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩:85.385cm3γ:塑性发展系数:1.05σ=N×10/An+M×103/(1.05×Wn)=4.301×1