裙樓石材幕墻設計計算書

第一部分設計計算整體說明1

I、基本參數............................................1

II、設計依據............................................1

m、基本計算公式........................................3

1、場地類別劃分.......................................3

2、風荷載計算.........................................3

3、地震作用計算.......................................4

4、荷載組合...........................................5

IV、結構設計理論........................................6

1、荷載的傳遞.........................................6

2、計算模型的選用.....................................6

V、工程所用材料的力學性能..............................8

1.鋼材的材料性能....................................8

2.石材的材料性能....................................8

3.不銹鋼螺栓強度設計值...............................9

VI、結構安全系數.......................................9

如、結構計算檢驗位置的選取..............................9

vm、本工程計算書使用的計算軟件.........................io

第二部分裙樓大面墻石材幕墻的設計計算.................................1

一、風荷載計算.........................................11

二、板強度校核：........................................12

三、幕墻立柱計算:......................................14

四、立梃與主結構連接...................................21

五、幕墻預埋件總截面面積計算...........................24

六、幕墻預埋件焊縫計算.................................26

第三部分裙樓窗間柱石材幕墻的設計計算.................................3

一、風荷載計算.........................................36

二、板強度校核：........................................37

三、幕墻立柱計算：......................................39

四、立梃與主結構連接...................................46

五、幕墻預埋件總截面面積計算...........................49

六、幕墻預埋件焊縫計算.................................51

七、幕墻橫梁計算.......................................52

八、橫梁與立柱連接件計算...............................59

第四部分連廊柱石材幕墻的設計計算...................................6

一、風荷載計算.........................................61

二、板強度校核：........................................62

三、橫梁與主結構連接...................................64

四、幕墻橫梁計算.......................................66

五、橫梁與墻體連接鋼角碼計算.........................................7

第五部分裙樓檐口石材幕墻的設計計算...................................7

一、風荷載計算.........................................76

二、板強度校核：........................................77

三、幕墻立柱計算：......................................79

四、立梃與主結構連接...................................86

五、幕墻預埋件總截面面積計算...........................88

六、幕墻預埋件焊縫計算.................................91

七、幕墻橫梁計算.......................................91

八、橫梁與立柱連接件計算...............................98

第一部分設計計算整體說明

I、基本參數

河北邢臺地區：

地面粗糙度分類：B類;

抗震7度設防。

II、設計依據

《建筑結構荷載規范》（2006年版）GB50009-2001

《建筑抗震設計規范》（2008年版）GB50011-2001

《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068-2001

《建筑幕墻》GB/T21086-2007

《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003

《玻璃幕墻工程質量檢驗標準》JGJ/T139-2001

《金屬與石材幕墻工程技術規范》JGJ133-2001

《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113-2003

《建筑鋼型材基材》GB/T5237.1-2008

《建筑鋼型材陽極氧化、著色型材》GB/T5237.2-2008

《建筑鋼型材電泳涂漆型材》GB/T5237.3-2008

《建筑鋼型材粉末噴涂型材》GB/T5237.4-2008

《建筑鋼型材氟碳漆噴涂型材》GB/T5237.5-2008

《建筑幕墻平面內變形性能檢測方法》GB/T18250-2000

《建筑幕墻抗震性能振動臺試驗方法》GB/T18575-2001

《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》GB3098.1-2000

《緊固件機械性能螺母粗牙螺紋》GB3098.2-2000

《緊固件機械性能螺母細牙螺紋》GB3098.4-2000

《緊固件機械性能自攻螺釘》GB3098.5-2000

《緊固件機械性能不銹鋼螺栓、螺釘、螺柱》GB3098.6-2000

《緊固件機械性能不銹鋼螺母》GB3098.15-2000

《浮法玻璃》GB11614-1999

《中空玻璃》GB11944-2002

《夾層玻璃》GB9962-1999

《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB/15763.1-2005

《建筑用安全玻璃鋼化玻璃》GB/15763.2-2005

《鋼及鋼合金軋制板材》GB/T3880-1997

《鋼塑復合板》GB/T17748-1999

《干掛飾面石材及其金屬掛件》JC830.1,830.2-2005

《石材用建筑密封膠》JC/T883-2001

《建筑用硅酮結構密封膠》GB16776-2005

《中空玻璃用丁基熱熔密封膠》JC/T914-2003

《中空玻璃用彈性密封膠》JC/T486-2001

《天然花崗石建筑板材》GB/T18601-2001

in、基本計算公式

i、場地類別劃分

根據地面粗糙度，場地可劃分為以下類別：

A類近海面,海島,海岸,湖岸及沙漠地區；

B類指田野，鄉村,叢林,丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城

市郊區；

C類指有密集建筑群的城市市區；

D類指有整集建筑群且房屋較高的城市市區；

本工程按B類地區計算風壓

2、風荷載計算

幕墻屬于薄壁外圍護構件，根據《建筑結構荷載規范》

GB50009-20017.1.1采用風荷載計算公式：

Wk=PgzXuzxusxWo

其中：W1一作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/?)

By一瞬時風壓的陣風系數，按《建筑結構荷載規范》

GB50009-2001取定

根據不同場地類型,按以下公式計算：PHK(1+2u,)

其中K為地區粗糙度調整系數，山為脈動系數

A類場地：［3/0.92*(1+2U)其中：u

尸0.387*(Z/10)-°J2

D類場地：B/0.89*(1+2HF)其中：P

-016

r=0.5(Z/1O)

C類場地：P/0.85*(1+2u)其中：口

-022

f=0.734(Z/1O)

D類場地：13gz=0.80*(1+2uf)其中：u

Fl.2248(Z/IO)-03

Uz—-風壓高度變化系數，按《建筑結構荷載規范》

GB50009-2001取定，根據不同場地類型,按以下公式計算：

024

A類場地：uz=l.379X(2/10)

032

D類場地:uz=(Z/10)

044

C類場地：uz=0.616X(Z/1O)

D類場地:u=0.318X(2/10)060

032

本工程屬于D類地區，故H2=u2=(Z/1O)

Us--風荷載體型系數，按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001,

大面位置取為L2；邊角區取為2.0

Wo--基本風壓，按全國基本風壓圖，河北邢臺地區取為

0.300kN/m2

3、地震作用計算

Ql：Ak=BEXClXGAK

其中：qEAk-—水平地震作用標準值

BE---動力放大系數，按5.0取定

a則一-水平地震影響系數最大值，按相應設防烈度取

定:

6度：amax=0.04

7度:amax=0.08

8度：amax=0.16

9度：ama=0.32

河北邢臺設防烈度為7度，故取amax=0.080,

Gy一幕墻構件的自重(N/m?)

4、荷載組合

結構設計時，根據構件受力特點，荷載或作用的情況和產生的

應力(內力)作用方向，選用最不利的組合。

荷載和效應組合設計值按下式采用：

YGSG+YW*S+YE*ESE+YT6TST

各項分別為永久荷載：重力；可變荷載：風荷載、溫度變化；

偶然荷載：地震

荷載和作用效應組合的分項系數,按以下規定采用：

①對永久荷載采用標準值作為代表值，其分項系數滿足：

a.當其效應對結構不利時：對由可變荷載效應控制的組合，

MX1.2；對有永久荷載效應控制的組合，取1.35

b.當其效應對結構有利時：一般情況取L0；對結構傾覆、滑

移或是漂浮驗算，取0.9

②可變荷載根據設計要求選代表值，其分項系數一般情況取1.4

N、結構設計理論

1、荷載的傳遞

荷載的組合作用今今外裝飾的面板材料今今豎框（橫、豎龍骨）

39連接件（支座）―預埋件（后補埋件）主體結構

2、計算模型的選用

根據本工程各外裝飾結構的設計構造特點，對各主要受力梁、

柱、桿件的設計計算，分別采用雙跨梁、簡支梁等計算模型（詳見

下頁圖）。在最接近結構物理構造的基礎上進行力學模型的計算校

核。

M

雙跨梁力學模型簡支梁力學模型

對本外裝工程幕墻的石材板塊設計，依據規范采用“四點支撐

板”計算模型。（詳見下圖）

石材板購計算@圖

石材面板計算簡圖

V、工程所用材料的力學性能

1.鋼材的材料性能

鋼材的強度設計值fs(N/mm2)

鋼材牌號抗拉、抗壓和抗彎抗剪端面承壓

Q235-B215125320

鋼材的力學特性

彈性模量E(N/mm2)2.06X105

泊松比v0.30

線膨脹系數Q(1/℃)1.20X10-5

重力密度九(kN/n?)78.5

2.石材的材料性能

花崗石板的強度設計值fa(N/mm2)

抗折強度試驗值鼠抗拉抗剪

178.04.0

注:抗折強度試驗值虱小于8N/nmi2的花崗巖板材不得用于幕墻。

花崗石板的力學特性

彈性模量E(N/mm2)0.8X105

泊松比v0.125

線膨脹系數a(1/r)0.8X10-5

重力密度Yg(kN/n?)28

3.不銹鋼螺栓強度設計值

材料性能抗拉強度。b屈服強度。0.2保證應力SP

類別組別等級(N/mm2)(N/mm2)(N/mm2)

A150500210500

A

A270700450700

奧氏體

A480800600800

VI、結構安全系數

鋼材(包括不銹鋼材)的總安全系數K取為1.55。

石材的總安全系數K取為3.0。

結構膠總安全系數取為5.0o

V1K結構計算檢驗位置的選取

根據本工程各外裝飾設計的構造特點、分格尺寸以及安裝位

置的分布，選取具有代表性的受荷載較大的幾處位置進行結構的強

度和剛度計算校核。

石材幕墻的最大受荷位置為附樓大面石材部位、附樓窗間

柱、連廊柱、檐口部位。選取這一部分作為石材幕墻的計算校核位

置。

vm、本工程計算書使用的計算軟件

內江百科軟件：BKCADPM

第二部分裙樓大面墻石材幕墻的設計計算

一、風荷載計算

1、標高為20.300處風荷載計算

(1).風荷載標準值計算：

股：作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m'2)

Pgz:20.300m高處陣風系數(按B類區計算)：

Uf=0.5X(Z/10)7-0.16)=0.446

Bgz=0.89X(1+2uf)=1.685

uz:20.300m高處風壓高度變化系數(按B類區計算):

uz=(Z/10)^0.32=1.254

風荷載體型系數us=L20

Wk二PgzXuzXHsXWO

=1.685X1.254X1.2X0.300

=0.761kN/nT2

其中：WO〈=O.3KN/1T2,取W0=0.3KN/N「2

因為Wk<=l.0KN/M2取Wk=l.000kN/nT2

(2).風荷載設計值：

W:風荷載設計值：kN/m'2

rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4

按《建筑結構荷載規范》規定采用

W=rwXWk=l.4X1.000=1.400kN/nT2

二、板強度校核：

石材校核：（第1處）

L石材強度校核

校核依據：。W［。］=4.000N/mnT2

Ao:石板短邊長：0.814m

Bo:石板長邊長：1.200m

a:計算石板抗彎所用短邊長度：0.814m

b:計算石板抗彎所用長邊長度：1.000m

t:石材厚度：25.0mm

ml:四角支承板彎矩系數，按短邊與長邊的邊長比

（a/b=0.814）

查表得：0.1494

Wk:風荷載標準值：1.000kN/nT2

垂直于平面的分布水平地震作用：

qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用（kN//2）

qEAk=5XamaxXGAK

=5X0.080X700.000/1000

=0.280kN/nT2

荷載組合設計值為：

Sz=1.4XWk+1.3X0.6XqEAk

=1.618kN/m^2

應力設計值為：

o=6XmlXSzXb-2X10八3/12

=6X0.1494X1.618X1.000^2X10^3/25.012

=2.321N/mm-2

2.321N/mnf2W4.000N/mm^2強度可以滿足要求

2.石材剪應力校核

校核依據：TmaxWO]

T：石板中產生的剪應力設計值(N/mn12)

n:一個連接邊上的掛鉤數量：2

t:石板厚度：25.0mm

d:槽寬：7.0mm

s:槽底總長度：100.0mm

B:系數，取1.25

對邊開槽

T=SZXAOXBOXpX1000/[nX(t-d)Xs]

=0.549N/mnf2

0.549N/mnf2W2.OOON/mm^

石材抗剪強度可以滿足

3.掛鉤剪應力校核

校核依據：

T:掛鉤剪應力設計值(N/mnf2)

Ap:掛鉤截面面積：25.000mm2

n:一個連接邊上的掛鉤數量：2

對邊開槽

T=SZXAOXBOXBX1000/(2XnXAp)

二19.761N/mm'2

19.761N/mnT2<125.000N/mnT2

掛板抗剪強度可以滿足

三、幕墻立柱計算：

幕墻立柱計算：(第1處)

幕墻立柱按雙跨梁力學模型進行設計計算：

1.選料：

(1)風荷載線分布最大荷載集度設計值(矩形分布)

qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值(kN/m)

rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4

Wk:風荷載標準值:1.000kN/m^2

B:幕墻分格寬：1.200m

qw=1.4XWkXB

=1.4X1.000X1.200

=1.680kN/m

⑵立柱彎矩:

Mw:風荷載作用下立柱彎矩(kN?m)

qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值：L680(kN/m)

Hsjcg:立柱計算跨度：5.100m

Mw二(L「3+L2-3)/8/(Ll+L2)Xqw

=(4.600*3+0.500^3)/8/(4.600+0.500)X1.680

=4.013kN?m

qEA:地震作用設計值(KN/M2):

GAk:幕墻構件(包括板塊和鋁框)的平均自重：900NAT2

垂直于幕墻平面的分布水平地震作用：

qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(kN/nT2)

qEAk=5XamaxXGAk

=5X0.080X900.000/1000

=0.360kN/nT2

YE:幕墻地震作用分項系數：1.3

qEA=l.3XqEAk

=1.3X0.360

=0.468kN/nf2

qE：水平地震作用線分布最大荷載集度設計值(矩形分布)

qE=qEAXB

=0.468X1.200

=0.562kN/m

ME:地震作用下立柱彎矩(kN?m):

ME二(L「3+L2-3)/8/(Ll+L2)XqE

=(4.600^3+0.500*3)/8/(4.600+0.500)X0.562

=4.013kN?m

M:幕墻立柱在風荷載和地震作用下產生彎矩(kN?m)

采用Sw+O.6SE組合

M=Mw+O.6XME

=4.013+0.6X1.342

=4.818kN?m

(3)W:立柱抗彎矩預選值(cnT3)

W=MX10*3/1.05/215.0

=4.818X10^3/1.05/215.0

=54.496cm3

qwk:風荷載線分布最大荷載集度標準值(kN/m)

qwk=WkXB

=1.000X1.200

=1.200kN/m

qEk:水平地震作用線分布最大荷載集度標準值(kN/m)

qEk=qEAkXB

=0.360X1.200

=0.432kN/m

(4)11,12:立柱慣性矩預選值(cmM)

R0=[L「2/2-(L「3+L2')/8(L1+L2)]X(qwk+O.6XqEk)/Ll

=2.598KN

11=1000X[1.4355XR0-0.409X(qwk+0.6XqEk)XLI]X

3/(24X2.1)/20

二95.084cnT4

12二[1.4355XRO-O.409X(qwk+0.6XqEk)XLI]XL1'2X

180/(24X2.1)

-74.413cnT4

選定立柱慣性矩應大于：95.084c/4

2.選用立柱型材的截面特性：

選用型材號：8#槽鋼

43

§

型材強度設計值：215.000N/mm^2

型材彈性模量:E=2.lX10^5N/mm^2

X軸慣性矩：1x=10L662cnT4

Y軸慣性矩：Iy=16.174cnT4

X軸抵抗矩：耳xl=25.673cnT3

X軸抵抗矩:Wx2=25.658cnT3

型材截面積：A=10.472cn<2

型材計算校核處壁厚：t=5.000mm

型材截面面積矩：Ss=15.437cnT3

塑性發展系數：丫:1.05

3.幕墻立柱的強度計算：

校核依據：N/A+M/Y/WWfa=215.0N/m/2（拉彎構件）

B:幕墻分格寬：1.200m

GAk:幕墻自重:900N/nT2

幕墻自重線荷載：

Gk=900XWfg/1000

=900X1.200/1000

=1.080kN/m

Nk:立柱受力：

Nk=GkXHsjcg

=1.080X5.100

=5.508kN

N:立柱受力設計值：

rG:結構自重分項系數：1.2

N=1.2XNk

=1.2X5.508

=6.610kN

。:立柱計算強度（N/mir2）（立柱為拉彎構件）

N:立柱受力設計值：6.610kN

A:立柱型材截面積：面.472cnT2

M:立柱彎矩：4.818kN-m

Wx2:立柱截面抗彎矩:25.658cnT3

Y：塑性發展系數：L05

。二NX10/A+MX10^3/1.05/Wx2

=6.610X10/10.472+4.818X10^3/1.05/25.658

=185.148N/mmA2

185.148N/mnT2<fa=215.ON/mnf2

立柱強度可以滿足

4.幕墻立柱的剛度計算：

校核依據：Umax^L/250

Umax:立柱最大撓度

Umax=1000X[1.4355XR0-0.409X(qWk+O.6XqEk)XLI]X

Lr3/(24X2.IXIx)

立柱最大撓度Umax為：18.524mm

Du:立柱撓度與立柱計算跨度比值：

Hsjcg:立柱計算跨度：5.100m

Du=U/llsjcg/1000

=18.524/5.100/1000

=0.004W1/250

撓度可以滿足要求

5.立柱抗剪計算:

校核依據：TmaxW[I]=125.0N/mnf2

(DQwk:風荷載作用下剪力標準值(kN)

RO:雙跨梁長跨端支座反力為：2.137KN

Ra:雙跨梁中間支座反力為：9.416KN

Rb:雙跨梁短跨端支座反力為：5.433KN

Rc:中間支承處梁受到的最大剪力(KN)

=6.033KN

Qwk=6.033KN

(2)Qw:風荷載作用下剪力設計值(kN)

Qw=1.4XQwk

=1.4X6.033

二8.446kN

(3)QEk:地震作用下剪力標準值(kN)

R0:雙跨梁長跨端支座反力為：0.769KN

Ra:雙跨梁中間支座反力為：3.390KN

Rb:雙跨梁短跨端支座反力為：1.956KN

Rc:中間支承處梁受到的最大剪力(KN)

=2.172KN

QEk=2.172KN

(4)QE:地震作用下剪力設計值(kN)

QE=1.3XQEk

=1.3X2.172

=2.823kN

(5)Q:立柱所受剪力：

采用Qw+O.6QE組合

Q=Qw+O.6XQE

=8.446+0.6X2.823

=10.140kN

(6)立柱剪應力：

工：立柱剪應力：

Ss:立柱型材截面面積矩：15.437cn/3

Tx:立柱型材截面慣性矩：1性.662cmM

t:立柱壁厚：5.000mm

i=QXSsX100/Ix/t

=10.140X15.437X100/101.662/5.000

二30.495N/mm"2

30.495N/nrnT2W125.0N/mnT2

立柱抗剪強度可以滿足

四、立梃與主結構連接

立梃與主結構連接：

采用SG+SW+0.6SE組合

Nlwk:連接處風荷載總值(N):

Nlwk=WkXBXHsjcgX1000

=1.000X1.200X5.100X1000

=6120.000N

連接處風荷載設計值(N):

Nlw=1.4XNlwk

=1.4X6120.000

=8568.000N

NIEk:連接處地震作用(N):

NlEk=qEAkXBXHsjcgX1000

=0.360X1.200X5.100X1000

=2203.200N

NIE:連接處地震作用設計值(N):

NlE=1.3XNlEk

=1.3X2203.200

=2864.160N

N1:連接處水平總力(N):

Nl=Nlw+0.6XN1E

=8568.000+0.6X2864.160

=10286.496N

N2:連接處自重總值設計值(N):

N2k=900XBXHsjcg

=900X1.200X5.100

=5508.000N

N2:連接處自重總值設計值(N):

N2=1.2XN2k

=1.2X5508.000

=6609.600N

N:連接處總合力(N):

N二(N「2+N2-2廠0.5

=(10286.496A2+6609.6()(f2)p.5

=12226.971N

連接焊縫的強度計算：

V：連接處的組合總剪力(N)；

L：角焊縫的總有效長度(mm)；

hf：角焊縫的高度(mm)；

frw：角焊縫的強度設計值設Pa)；

f：焊縫最大應力值(MPa)；

f=V/O.707/U/hf

=12226.971/0.707/100/6

二28.823Mpa

28.823MPa〈160MPa

焊縫強度可以滿足要求!

五、幕墻預埋件總截面面積計算

幕墻預埋件計算：(第1處)

本工程預埋件受拉力和剪力

V:剪力設計值：

V二N2

=6609.600N

N:法向力設計值：

N=N1

=10286.496N

M:彎矩設計值(N?mm):

e2:螺孔中心與錨板邊緣距離：110.000mm

M=VXe2

=6609.600X110.000

=727056.000N?m

Numl:錨筋根數：4根

錨筋層數：2層

Kr:錨筋層數影響系數：L000

關于混凝土：混凝土標號C30

混凝土強度設計值：fc=15.000N/mnT2

按現行國家標準或混凝土結構設計規范2采用。

選用二級錨筋

錨筋強度設計值：fy=310.000N/mnT2

d:鋼筋直徑：012.000mm

av:鋼筋受剪承載力系數：

av=(4-0.08Xd)X(fc/fy廠0.5

=(4-0.08X12.000)X(15.000/310.000)*0.5

=0.669

t:錨板厚度：10.000mm

Qb:錨板彎曲變形折減系數：

ab=0.6+0.25Xt/d

=0.6+0.25X10.000/12.000

=0.808

Z:外層鋼筋中心線距離：210.000mm

As:錨筋實際總截面積：

As=NumlX3.14Xd^2/4

=4.000X3.14Xd^2/4

=452.160mnf2

錨筋總截面積計算值：

Asl=(V/Kv+N/0.8/Kb+M/l.3/Kr/Kb/Z)/fy

=93.825mm2

As2=(N/0.8/Kb+M/O.4/Kr/Kb/Z)/fy

=85.854mnf2

93.825mm2^452.160mm2

85.854mm2W452.160mm2

4根*12.000錨筋可以滿足要求

A:錨板面積：60000.000mm^2

0.5fcA=450000.000N

N=10286.496NW0.5fcA

錨板尺寸可以滿足要求

六、幕墻預埋件焊縫計算

幕墻預埋件焊縫計算：(第1處)

Hf：焊縫厚度6.000

L:焊縫長度100.000

。小：彎矩引起的應力

。m=6XM/(2XheXlw^2Xl.22)

=52.553N/mnT2

on:法向力引起的應力

on=N/(2XheXLwX1.22)

=11.153N/mm^2

丁：剪應力

T=V/(2XHfXLw)

=6.120N/mnf2

。：總應力

。=((。m+。n『2+T⑵5

=63.999

63.999N/irm/2W160N/nmT2

焊縫強度可以滿足！

七、幕墻橫梁計算

幕墻橫梁計算：（第1處）

1.選用橫梁型材的截面特性：

選用型材號：角鋼50*50*5

50

型材強度設計值:215.000N/mm^2

型材彈性模量:E=2.1X10"5N/mm^2

X軸慣性矩：Ix=11.020cnT4

Y軸慣性矩:Iy=U.027cm^4

X軸抵抗矩：Wxl=3.073cnT3

X軸抵抗矩：Wx2=7.792cm^3

Y軸抵抗矩：Wyl=3.074cnT3

Y軸抵抗矩：Wy2=7.804cnT3

型材截面積：A=4.769cnf2

型材計算校核處壁厚：t=5.000mm

型材截面面積矩：Ss=3.171c/3

塑性發展系數：丫二1.05

2.幕墻橫梁的強度計算：

校核依據:Mx/丫Wx+My/yWyWfa=215.0

(1)橫梁在自重作用下的彎矩(kN?m)

H:幕墻分格高：0.814m

GAk:橫梁自重：700N/nT2

Gk:橫梁自重荷載線分布均布荷載集度標準值(kN/m):

Gk=700XH/1000

=700X0.814/1000

=0.570kN/m

G:橫梁自重荷載線分布均布荷載集度設計值(kN/m)

G=1.2XGk

=1.2X0.570

=0.684kN/m

Mx:橫梁在自重荷載作用下的彎矩(kN?m)

Mx=GXB^2/8

=0.684X1.200^2/8

=0.123kN?m

(2)橫梁在風荷載作用下的彎矩(kN?m)

風荷載線分布最大荷載集度標準值(梯形分布)

qwk=WkXH

=1.000X0.814

=0.814KN/m

風荷載線分布最大荷載集度設計值

qw=l.4Xqwk

=1.4X0,814

=1.140kN/m

Myw:橫梁在風荷載作用下的彎矩(kN?m)

Myw=qwXB^2X(3-K2/B-2)/24

=1.140X1.200^2X(3-0.814^2/1.200^2)/24

=0.174kN?m

(3)地震作用下橫梁彎矩

qEAk:橫梁平面外地震荷載：

BE:動力放大系數：5

amax:地震影響系數最大值：0.080

Gk:幕墻構件自重：700N/nT2

qEAk=5XnmaxX700/1000

=5X0.080X700/1000

=0.280kN/nf2

qex:水平地震作用線分布最大荷載集度標準值

B:幕墻分格寬：1.200m

水平地震作用線分布最大荷載集度標準值(梯形分布)

qex=qEAkXH

=0.280X0.814

=0.228KN/m

qE:水平地震作用線分布最大荷載集度設計值

YE:地震作月分項系數：1.3

qE=l.3Xqex

=1.3X0.228

=0.296kN/m

MyE:地震作月下橫梁彎矩：

MyE=qEXB*2X(3-H^2/B*2)/24

=0.296X1.200^2X(3-0.81/2/1.200^2)/24

=0.045kN?m

⑷橫梁強度：

。:橫梁計算強度(N/mm。):

采用SG+SW+0.6SE組合

Wxl:X軸抵抗矩:3.073城3

Wy2:y軸抵抗矩:7.804cm'3

Y：塑性發展系數：L05

。=(Mx/Wxl+Myw/Wy24-0.6XMyE/Wy2)X10^3/1.05

=62.641N/mnf2

62.641N/nrnT2Wfa=215.0N/mnT2

橫梁正應力強度可以滿足

3.幕墻橫梁的抗剪強度計算：

校核依據：L5TmaxW[T]=125.ON/mm*2

(DQwk:風荷載作用下橫梁剪力標準值(kN)

Wk:風荷載標準值：1.000kN/m^2

B:幕墻分格寬：L200m

風荷載線分布呈梯形分布時：

Qwk=WkXB*2X(l-H/B/2)/2

=1.000X1.20(f2X(1-0.814/1.200/2)/2

=0.476kN

(2)Qw:風荷載作用下橫梁剪力設計值(kN)

Qw=l.4XQwk

=1.4X0.476

=0.666kN

(3)QEk:地震作月下橫梁剪力標準值(kN)

地震作用線分布呈梯形分布時：

QEk=qEAkXB^2X(l-H/B/2)/2

=0.280X1.200”X(1-0.814/1.200/2)/2

=0.133kN

(4)QE:地震作月下橫梁剪力設計值(kN)

YE:地震作用分項系數：1.3

QE=1.3XQEk

=1.3X0,133

=0.173kN

(5)Q:橫梁所受剪力:

采用Qw+0.6QE組合

Q=Qw+0.6XQE

=0.666+0.6X0,173

二0.770kN

(6)T：橫梁剪應力

Ss:橫梁型材截面面積矩：3.171cm^3

ly：橫梁型材截面慣性矩：U.027cnT4

t:橫梁壁厚：5.000mm

1.5T=1.5XQXSsX100/Ty/t

=1.5X0.770X3.171X100/11.027/5.000

=6.643N/mnf2

6.643N/mnf2W125.ON/m/2

橫梁抗剪強度可以滿足

4.幕墻橫梁的剛度計算

校核依據：Umax^L/250

橫梁承受呈梯形分布線荷載作用時的最大荷載集度:

qwk：風荷載線分布最大荷載集度標準值(KN/m)

qwk=WkXH

=1.000X0.814

=0.814KN/m

qex:水平地震作用線分布最大荷載集度標準值(KN/m)

qex=qEAkXH

=0.280X0.814

=0.228KN/m

水平方向由風荷載和地震作用產生的彎曲：

Ul=(qwk+0.6Xqex)XWfgNX1000X(25/8-5X

(Hfg/2/Wfg廠2+2X(Hfg/2/Wfg廠4)/2.l/Iy/120

=0.914mm

自重作用產生的彎曲：

U2=5XGKXWfg^4X1000/384/2.1/Ix

=0.665mm

綜合產生的彎曲為：

U=(U「2+U2：2)'O.5

=1.130mm<=15mm

Du=U/Wfg/1000

=1.130/1.200/1000

=0.00K1/250

撓度可以滿足要求

八、橫梁與立柱連接件計算

橫梁與立柱連接件計算：（第1處）

1.橫梁與立柱間連結

N1:連接部位受總剪力：

采用Sw+O.6SE組合

Nl=(Qw+O.6XQE)X1000

=(0.666+0.6X0.173)X1000

=770.035N

Gk:橫梁自重線荷載(N/m):

Gk=700XH

=700X0.814

=569.800N/m

橫梁自重線荷載設計值(N/m)

G=1.2XGk

=1.2X569.800

=683.760N/m

N2:自重荷載(N):

N2=GXB/2

=683.760X1.200/2

=410.256N

N:連接處組合荷載：

采用SG+SW+0.6SE

N二(Nr2+N2c2廠0.5

N=(770.035^2+410.256^2)*0.5

=872.504N

連接焊縫的強度計算：

V：連接處的組合總剪力(N)；

L：角焊縫的總有效長度(mm)；

h,：角焊縫的高度(mm);

frw：角焊縫的強度設計值(MPa)；

f：焊縫最大應力值(MPa)；

f=V/0.707/L/hf

=872.504/0.707/50/5

=4.936MPa

4.936MPa^l60MPa

焊縫強度可以滿足要求!

第三部分裙樓窗間柱石材幕墻的設計計算

一、風荷載計算

1、標高為20.300處風荷載計算

(1).風荷載標準值計算：

股：作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m'2)

Pgz:20.300m高處陣風系數(按B類區計算)：

Uf=0.5X(Z/10)7-0.16)=0.446

Bgz=0.89X(1+2uf)=1.685

uz:20.300m高處風壓高度變化系數(按B類區計算):

uz=(Z/10)^0.32=1.254

風荷載體型系數us=L20

Wk二PgzXuzXHsXWO

=1.685X1.254X1.2X0.300

=0.761kN/nT2

其中：WO〈=O.3KN/1T2,取W0=0.3KN/N「2

因為Wk<=l.0KN/M2取Wk=l.000kN/nT2

(2).風荷載設計值：

W:風荷載設計值：kN/m'2

rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4

按《建筑結構荷載規范》規定采用

W=rwXWk=l.4X1.000=1.400kN/nT2

二、板強度校核：

石材校核：（第1處）

L石材強度校核

校核依據：。W［。］=4.000N/mnT2

Ao:石板短邊長：0.700m

Bo:石板長邊長：0.814m

a:計算石板抗彎所用短邊長度：0.500m

b:計算石板抗彎所用長邊長度：0.814m

t:石材厚度：25.0mm

ml:四角支承板彎矩系數，按短邊與長邊的邊長比

（a/b=0.614）

查表得：0.1303

Wk:風荷載標準值：1.000kN/nT2

垂直于平面的分布水平地震作用：

qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用（kN//2）

qEAk=5XamaxXGAK

=5X0.080X1160.000/1000

=0.464kN/nT2

荷載組合設計值為：

Sz=1.4XWk+1.3X0.6XqEAk

=1.762kN/m^2

應力設計值為：

o=6XmlXSzXb-2X10八3/12

=6X0.1303X1.762X0,814^2X10^3/25.012

=1.460N/mm-2

1.460N/mnf2W4.000N/mm^2強度可以滿足要求

2.石材剪應力校核

校核依據：TmaxWO]

T：石板中產生的剪應力設計值(N/mn12)

n:一個連接邊上的掛鉤數量：2

t:石板厚度：25.0mm

d:槽寬：7.0mm

s:槽底總長度：100.0mm

B:系數，取1.25

對邊開槽

T=SZXAOXBOXpX1000/[nX(t-d)Xs]

=0.349N/mnf2

0.349N/mnf2W2.OOON/mm^

石材抗剪強度可以滿足

3.掛鉤剪應力校核

校核依據：

T:掛鉤剪應力設計值(N/mnf2)

Ap:掛鉤截面面積：25.000mm2

n:一個連接邊上的掛鉤數量：2

對邊開槽

T=SZXAOXBOXBX1000/(2XnXAp)

=12.549N/mm'2

12.549N/mm^2<125.000N/mm^2

掛板抗剪強度可以滿足

三、幕墻立柱計算：

幕墻立柱計算：(第1處)

幕墻立柱按雙跨梁力學模型進行設計計算：

1.選料：

(1)風荷載線分布最大荷載集度設計值(矩形分布)

qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值(kN/m)

rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4

Wk:風荷載標準值:1.000kN/m^2

B:幕墻分格寬：0.700m

qw=1.4XWkXB

=1.4X1.000X0.700

=0.980kN/m

⑵立柱彎矩:

Mw:風荷載作用下立柱彎矩(kN?m)

qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值：0.980(kN/m)

Hsjcg:立柱計算跨度：5.100m

Mw二(L「3+L2-3)/8/(Ll+L2)Xqw

=(4.600*3+0.500^3)/8/(4.600+0.500)X0.980

=2.341kN?m

qEA:地震作用設計值(KN/M2):

GAk:幕墻構件(包括板塊和鋼框)的平均自重：1360N//2

垂直于幕墻平面的分布水平地震作用：

qEAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(kN/nT2)

qEAk=5XamaxXGAk

=5X0.080X1360.000/1000

=0.544kN/nT2

YE:幕墻地震作用分項系數：1.3

qEA=l.3XqEAk

=1.3X0.544

=0.707kN/nT2

qE：水平地震作用線分布最大荷載集度設計值(矩形分布)

qE=qEAXB

二0.707X0.700

=0.495kN/m

ME:地震作用下立柱彎矩(kN?m):

ME二(L「3+L2-3)/8/(Ll+L2)XqE

=(4.600^3+0.500*3)/8/(4.600+0.500)X0.495

=2.341kN?m

M:幕墻立柱在風荷載和地震作用下產生彎矩(kN?m)

采用Sw+O.6SE組合

M=Mw+O.6XME

=2.341+0.6X1.183

=3.050kN?m

(3)W:立柱抗彎矩預選值(cnT3)

W=MX10*3/1.05/215.0

=3.050X10^3/1.05/215.0

=34.504cm3

qwk:風荷載線分布最大荷載集度標準值(kN/m)

qwk=WkXB

=1.000X0.700

=0.700kN/m

qEk:水平地震作用線分布最大荷載集度標準值(kN/m)

qEk=qEAkXB

=0.544X0.700

=0.381kN/m

(4)11,12:立柱慣性矩預選值(cmM)

R0=[L「2/2-(L「3+L2')/8(L1+L2)]X(qwk+O.6XqEk)/Ll

=1.653KN

11=1000X[1.4355XR0-0.409X(qwk+0.6XqEk)XLI]X

3/(24X2.1)/20

=60.501cm4

12二[1.4355XRO-O.409X(qwk+0.6XqEk)XLI]XL1'2X

180/(24X2.1)

-47.349cme4

選定立柱慣性矩應大于：60.501cli/4

2.選用立柱型材的截面特性：

選用型材號：8#槽鋼

43

§

型材強度設計值：215.000N/mm^2

型材彈性模量:E=2.lX10^5N/mm^2

X軸慣性矩：1x=10L662cnT4

Y軸慣性矩：Iy=16.174cnT4

X軸抵抗矩：耳xl=25.673cnT3

X軸抵抗矩:Wx2=25.658cnT3

型材截面積：A=10.472cn<2

型材計算校核處壁厚：t=5.000mm

型材截面面積矩：Ss=15.437cnT3

塑性發展系數：丫:1.05

3.幕墻立柱的強度計算：

校核依據：N/A+M/Y/WWfa=215.0N/m/2（拉彎構件）

B:幕墻分格寬：0.700m

GAk:幕墻自重：1360N/nT2

幕墻自重線荷載：

Gk=1360XWfg/1000

=1360X0.700/1000

二0.952kN/m

Nk:立柱受力：

Nk=GkXHsjcg

=0.952X5.100

=4.855kN

N:立柱受力設計值：

rG:結構自重分項系數：1.2

N=1.2XNk

=1.2X4.855

=5.826kN

。:立柱計算強度（N/mir2）（立柱為拉彎構件）

N:立柱受力設計值：5.826kN

A:立柱型材截面積：面.472cnT2

M:立柱彎矩：3.050kN?m

Wx2:立柱截面抗彎矩:25.658cnT3

Y：塑性發展系數：L05

。二NX10/A+MX10^3/1.05/Wx2

=5.826X10/10.472+3.050X10^3/1.05/25.658

=118.793N/m/2

118.793N/mnT2Wfa=215.0N/mm^2

立柱強度可以滿足

4.幕墻立柱的剛度計算：

校核依據：L-max^L/250

Umax:立柱最大撓度

Umax=1000X[1.4355XR0-0.409X(qWk+0.6XqEk)XLI]X

Lr3/(24X2.IXIx)

立柱最大撓度Umax為：11.786mm

Du:立柱撓度與立柱計算跨度比值：

Hsjcg:立柱計算跨度：5.100m

Du=U/llsjcg/1000

=11.786/5.100/1000

=0.002W1/250

撓度可以滿足要求

5.立柱抗剪計算:

校核依據：TmaxW[I]=125.0N/mnf2

(DQwk:風荷載作用下剪力標準值(kN)

RO:雙跨梁長跨端支座反力為：1.246KN

Ra:雙跨梁中間支座反力為：5.493KN

Rb:雙跨梁短跨端支座反力為：3.169KN

Rc:中間支承處梁受到的最大剪力(KN)

=3.519KN

Qwk=3.519KN

(2)Qw:風荷載作用下剪力設計值(kN)

Qw=1.4XQwk

=1.4X3.519

=4.927kN

(3)QEk:地震作用下剪力標準值(kN)

R0:雙跨梁長跨端支座反力為：0.678KN

Ra:雙跨梁中間支座反力為：2.988KN

Rb:雙跨梁短跨端支座反力為：1.724KN

Rc:中間支承處梁受到的最大剪力(KN)

=1.914KN

QEk=1.914KN

(4)QE:地震作用下剪力設計值(kN)

QE=1.3XQEk

=1.3X1.914

=2.489kN

(5)Q:立柱所受剪力：

采用Qw+O.6QE組合

Q=Qw+O.6XQE

=4.927+0.6X2.489

=6.420kN

(6)立柱剪應力：

工：立柱剪應力：

Ss:立柱型材截面面積矩：15.437cn/3

Tx:立柱型材截面慣性矩：1性.662cmM

t:立柱壁厚：5.000mm

i=QXSsX100/Ix/t

=6.420X15.437X100/101.662/5.000

二19.308N/mm"2

19.308N/nrnT2W125.0N/mnT2

立柱抗剪強度可以滿足

四、立梃與主結構連接

立梃與主結構連接：(第1處)

采用SG+SW+0.6SE組合

Nlwk:連接處風荷載總值(N):

Nlwk=WkXBXHsjcgX1000

=1.000X0.700X5.100X1000

=3570.000N

連接處風荷載設計值(N):

Nlw=1.4XNlwk

=1.4X3570.000

=4998.000N

NIEk:連接處地震作用(N):

NlEk=qEAkXBXHsjcgX1000

=0.544X0.700X5.100X1000

=1942.080N

NIE:連接處地震作用設計值(N):

NlE=1.3XNlEk

=1.3X1942.080

=2524.704N

N1:連接處水平總力(N):

Nl=Nlw+0.6XN1E

=4998.000+0.6X2524.704

=6512.822N

N2:連接處自重總值設計值(N):

N2k=1360XBXHsjcg

=1360X0.700X5.100

=4855.200N

N2:連接處自重總值設計值(N):

N2=1.2XN2k

=1.2X4855.200

=5826.240N

N:連接處總合力(N):

N二(N「2+N2-2廠0.5

=(6512.822^2+5826.240-2廠0?5

=8738.531N

連接焊縫的強度計算：

V：連接處的組合總剪力(N)；

L：角焊縫的總有效長度(mm)；

ht：角焊縫的高度(mm)；

f.w：角焊縫的強度設計值(MPa)；

f：焊縫最大應力值(MPa)；

f=V/0.707/U/hf

二8738.531/0.707/100/6

=20o59MPa

20.59MPaW160MPa

焊縫強度可以滿足要求!

五、幕墻預埋件總截面面積計算

幕墻預埋件計算：（第1處）

本工程預埋件受拉力和剪力

V:剪力設計值：

V二N2

=5826.240N

N:法向力設計值：

N=N1

=6512.822N

M:彎矩設計值設?mm）:

e2:立柱與錨板邊緣距