1、塘沽區五星廣場石材干掛工程二次深化設計計算書一、 本方案設計適用于塘沽區五星廣場石材干掛工程二、 工程概況工程名稱塘沽區五星廣場石材干掛工程建設地點天津市塘沽區建設單位施工單位建筑層數地上3層建筑層高層高2.9m石材面積約 1300m2花崗巖石材干掛設計說明設計依據根據本次設計按照上海茂洋建筑設計事務所以及天津中建建筑設計研究院有限公司設計的該建筑外墻面的立面圖編制。1、 磨光板為600100025mm。2、 石材拼縫,5mm縫填泡沫條加密封膠。3、 石材的顏色及花色,由甲方和設計根據樣品共同確定。4、 石材的物理力學性質應符合下列要求:體積密度2.25g/cm3,吸水率0.8%,干燥壓縮強度

2、60Mpa,彎曲強度8.0Mpa。三、 設計依據1、 塘沽區五星廣場石材干掛工程石材干掛工程設計圖紙2、 石材幕墻工程技術規范(JGJ102-96) (參考)3、 建筑結構荷載規范(GBJ9-87)4、 鋼結構設計規范(GBJ17-88) (參考)5、 民用建筑設計防火規范(GB50045-95)6、 建筑防雷設計規范(GB50057-94)7、 負結構設計手冊8、 金屬與石材幕墻工程技術規范9、 甲方要求四、 設計荷載1、 大面石材幕墻自重荷載設計值自重荷載(包括石材和龍骨):1080N/M22、 風荷載當地基本風壓:0.35KN/M23、 地震4、 荷載抗震設防考慮8度設防水平地震作用系數

3、最大值 a max=0.16 , 地震作用放大系數 E=5.0 石材幕墻設計計算書基本參數:天津地區 抗震8度設防 a max=0.16 , 地震作用放大系數 E=5.0一、風荷載計算1、 標高為8.900處風荷載計算. 風荷載標準值計算:Wk:作用在幕墻上的風荷載標準值(Kn/m2)gz:8.900m高處陣風系數(按B類區計算):f=0.5(Z/10)(-0.16)=0.445gz=0.89(1+2f)=1.683 z:8.900m高處風壓高度變化系數(按B類區計算)(GB50009-2001)z=(Z/10)0.32=1.260風荷載體型系數s=1.20 Wk=gzzsW0 (GB5000

4、9-2001) =1.6831.2601.20.500 =1.272kN/m2 .風荷載設計值: W:風荷載設計值:Kn/m2Rw:風荷載作用效應的分項系數:1.4按建筑結構荷載規范GB50009-2001 3.2.5規定采用 W=rwWk=1.41.272=1.781Kn/m2 二、板強度校核:石材校核:(第一處)1.石材強度校核校核依據:=3.700N/mm2Ao:石板短邊長:0.600mBo:石板長邊長:1.200ma: 計算石板抗彎所用短邊長度:0.600mb: 計算石板抗彎所用長邊長度:1.200mt: 石材厚度:25.0mmml:四角支承板彎矩系數,按短邊與長邊的邊長比(a/b=0

5、.500) 查表得:0.0763Wk:風荷載標準值:1.272Kn/m2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/m2)qEAk=5maxGAK =50.1601200.000/1000 =0.960kN/m2荷載組合設計值為:Sz=1.4Wk+1.30.5qEAk =2.405kN/m2應力設計值為:=6m1Szb2103/t2 =60.07632.4050.5002103/25.02 =0.4398kN/m20.43984kN/m23.700N/mm2 強度可以滿足要求2. 石材剪應力校核 校核依據:max .石板中產生的剪應力設計值(N/mm2)n:

6、一個連接邊上的掛鉤數量:2t:石板厚度:25.0mmd:槽寬:7.0mms:槽底總長度:60.0mm:系數,取1.25對邊開槽=SzAoBo1000/n(t-d)s =0.261N/mm20.261N/mm21.800N/mm2石材抗剪強度可以滿足3.掛鉤剪應力校核xz校核依據: max:掛鉤剪應力設計值(N/mm2)Ap:掛鉤截面面積:19.600mm2N:一個連接邊上的掛鉤數量: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: 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（矩形分布） rw:

7、風荷載作用效應的分項系數：. Wk:風荷載標準值：1.272kN/m2B:幕墻分格寬：1.200mqw=1.4WkB =1.41.2721.200 =2.137kN/m(2)立柱彎矩:Mw:風荷載作用下立柱彎矩(KNm)qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值: 2.137(kN/m)Hsjcg:立柱計算跨度:3.900mMw=(L13+L23)/8/(L1+L2)qw =(2.2503+1.6503)/8/(2.250+1.650)2.137 =1.088kNmqEA:地震作用設計值(KNm2):Gak:幕墻構件(石材包括石材掛件)的平均自重:1200N/M2垂直于幕墻平面的分布水平地震作用:q

8、EAk:垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(KNm2)qEAk=5amaxGAK =50.1601200.000/1000 =0.960 KNm2E:幕墻地震作用分項系數:1.3qEA=1.3qEAk =1.30.960 =1.248 KN/m2qE:水平地震作用線分布最大荷載集度設計值(矩形分布)qE=qEAB =1.2481.200 =1.498 KN/mME:地震作用下立柱彎矩(KNm):ME=(L13+L23)/8/(L1+L2)qE =(2.2503+1.6503)/8/(2.250+1.650)1.498 =0.762 KNmM:幕墻立柱在風荷載和地震作用下產生彎矩(KNm)采用Sw

9、+0.5SE組合M=Mw+0.5ME =1.088+0.50.762 =1.469 KNm(3)W:立柱抗彎矩預選值（cm3）W=M103/1.05/215.0 =1.469103/1.05/215.0 =16.616cm3qwk:風載荷線分布最大荷載集度標準值（kn/m）qwk=wk*b=1.272*1.200=1.562kn/m qek:水平地震作用線分布最大荷載集度標準值（kn/m） qek=qeak*b=0.960*1.200=1.152kn/m2.選用立柱型材的截面特性：型材強度設計值：215.00N/mm2 型材彈性模量：2.1*105mm2 X軸慣性矩：x=94.250cm4 Y

10、軸慣性矩：y=59.600cm4 X軸抵抗矩：Wx1=23.560cm3 Y軸抵抗矩：Wy1=23.560cm3 型材截面積：10.560cm2 型材計算校核處壁厚：t=4.000mm 型材截面面積矩：s=10.600cm3 塑性發展系數：1.053.幕墻立柱的強度計算：校核依據：+fa=215.0N/mm2(拉彎構件)：幕墻分割寬：1.200mGAK:幕墻自重：1200N/m2幕墻自重線荷載：1200*WFG/1000=1200*1.200/1000=1.440KN/mnk:立柱受力：nk=gk*Hsjcg=1.44*3.900=5.616KNN:立柱受力設計值：Rg：結構自重分項系數：.*

11、.*.：立柱計算強度（mm2）(立柱為拉彎構件)：立柱受力設計值：6.739：立柱型材截面積：10.560cm2：立柱彎矩：1.469 KN.mWx2:立柱截面抗彎矩：23.560cm3:塑性發展系數：1.05=N*10/A+M*103/1.05/W*2 =6.739*10/10.560+1.469*103/1.05/23.560 =65.765N/mm265.765N/mm2fa=215.0N/mm2故得出：立柱強度可以滿足.幕墻立柱的剛度計算：校核依據：maxU=15mm 且maxL/300 (JGJ133-2001 4.2.3)Umax:立柱最大撓度max=1000*1.4355*RO-

12、0.409*(qwk+0.5*qek)*L1*L13/(24*2.1*Ix)立柱最大撓度max為：1.865mm15mmDu:立柱撓度與立柱計算跨度比值：sjcg:立柱計算跨度：3.900mDu=U/Hsjcg/1000 =1.865/3.900/1000 =0.0001/300撓度可以滿足要求.立柱抗剪計算：校核依據：rmaxr=125.0N/mm2(1) Qwk:風載荷作用下剪力標準值（KN）RO:雙跨梁長跨端支坐反力為：1.372KNRa: 雙跨梁中間支坐反力為：3.793KNRb: 雙跨梁短跨端支坐反力為：0.788KNRc:中間支承處梁受到的最大剪力: 2.063 KNQWK=2.0

13、63KN(2) QW：風載荷作用下剪力設計值（KN）QW=1.4*QWK =1.4*2.063 =2.888 KN(3) Qek:地震作用下剪力標準值（KN）RO:雙跨梁長跨端支坐反力為：1.035KNRa: 雙跨梁中間支坐反力為：2.862KNRb: 雙跨梁短跨端支坐反力為：0.595KNRc:中間支承處梁受到的最大剪力: 1.557 KNQek=1.557KN(4) QE:地震作用下剪力設計值（KN）QE=1.3QEK =1.31.557 =2.024kn Q：立柱所受剪力： 采用QW+0.5QE組合 Q=QW+0.5QE =2.888+0.52.024 =3.899KN 立柱剪應力：.

14、立柱剪應力： Ss: 立柱型材截面面積矩：10.600cm3 Ix: 立柱型材截面慣性矩：94.250cm4 T: 立柱壁厚：4.000mm=QSs100/lx/t =3.89910.600100/94.250/4.000=10.964N/mm210.964N/mm2125.0N/mm2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：（第一處）Lct2:連接處鋼角碼壁厚：4.000mmD2：連接螺栓直徑：12.000mmD0: 連接螺栓直徑：10.360mm采用SG+SW+0.5SE組合N1wk:連接處風荷載總值（N）N1wk=WkBHsjcg1000 =1.2721.2003.9

15、001000 =5952.960N連接處風荷載設計值（N）：N1w=1.4N1wk =1.45952.960 =8334.144NN1EK:連接處地震作用（N）：N1EK=QEAKBHsjcg1000=0.9601.2003.9001000 =4492.800NN1E:連接處地震作用設計值（N）；N1E=1.3N1Ek =1.34492.800 =5840.640NN1:連接處水平總力（N）：N1=N1w+0.5N1E =8334.144+0.55840.640 =11254.464NN2:連接處自重總值設計值（N）：N2k=1200BHsjcg =12001.2003.900 =5616.0

16、00NN2:連接處自重總值設計值（N）：N2=1.2N2k =1.25616.000 =6739.200NN:連接處總合力（N）：N=(N12+N22)0.5 =(11254.4642+6739.2002)0.5 =13117.918NNvb:螺栓的承載能力：Nv:連接自剪切面數：2Nvb=23.14D02130/4 (GBJ17-88 7.2.1-1) =2-3.1410.3602130/4 =21905.971NNum1:立梃與建筑物主結構連接的螺栓個數：Num1=N/Nvb =13117.918/21905.971 =0.599個取2個Ncb1:立梃理材壁抗承壓能力（N）：D2:連接螺栓

17、直徑：12.000mmNv:連接處剪切面數：4t:立梃壁厚：4.000mmNcb1=D22120tNum1 (GBJ17-88 7.2.1) =12.00021204.0002.000 =23040.000N23040.000N13117.918N強度可以滿足Ncbg:鋼角碼型材壁抗承壓能力（N）：Ncbg=D22267Lct2Numl (GBJ17-88 7.2.1) =12.00022676.0002.000 =76896.000N76896.000N13117.918N強度可以滿足五、 幕墻埋件計算: (第1處) 基本參數：1：計算點標高：1.5m;2: 埋板厚度：6.00mm; 3：立

18、柱計算間距(指立柱左右分格平均寬度)：B=1200mm；1.荷載標準值計算：(1)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用： qEk=EmaxGk/A =5.00.120.0005 =0.0003MPa(2)連接處水平總力計算：對雙跨梁，中支座反力R1，即為立柱連接處最大水平總力。 qw：風荷載線荷載設計值(N/mm)； qw=1.4wkB =1.40.0010931200 =1.836N/mm qE：地震作用線荷載設計值(N/mm)； qE=1.3qEkB =1.30.00031200 =0.468N/mm采用Sw+0.5SE組合： 5.4.1JGJ133-2001 q=qw+0.5qE =1.83

19、6+0.50.468 =2.07N/mm N：連接處水平總力(N)； R1：中支座反力(N)； N=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2 =2.074200(6002+36003600+36002)/8/600/3600 =9911.56N(3)立柱單元自重荷載標準值： Gk=0.0005BL =0.000512004200 =2520N(4)校核處埋件受力分析： V：剪力(N)； N：軸向拉力(N)，等于中支座反力R1； e0：剪力作用點到埋件距離，即立柱螺栓連接處到埋件面距離(mm)； V=1.2Gk=1.22520 =3024N N=R1=11990.077N M=e0V

20、 =603024 =181440Nmm2.拉拔實驗拉拔力計算：計算公式：N拔=2(N/2+M/Z)/n其中：N拔：單個錨固件的拉拔實驗值(N); ：承載力調整系數; N：拉力設計值(N)； M：彎矩設計值(Nmm)； n：每排錨固件個數； Z：上下兩排螺栓間距(mm) ； N拔=2(N/2+M/Z)/n =21.25(9911.56/2+181440/130)/2 =7938.365N在做拉拔實驗時，單個錨栓的實驗值應不小于8kN拔。六、幕墻橫梁計算幕墻橫梁計算：（第一處）0. 選用橫梁型材的截面特性：型材強度設計值：215.000N/mm2型材彈性模量：E=2.1105N/mm2X軸慣性矩：

21、Ix=9.290cm4Y軸慣性矩: Iy=9.290cm4X軸慣性矩: Wxl=2.560cm3X軸慣性矩: Wx2=2.560cm3Y軸慣性矩: Wy1=2.560cm3Y軸慣性矩: Wy1=2.560cm3型材截面積：A=3.9000cm3型材計算校核處壁厚：t=4.000mm型材截面面積矩：Ss=4.000cm3型材發展系數：=1.051. 幕墻橫梁的強度計算：校核依據：Mx/Wx+My/Wyf=215.0橫梁在自重作用下的彎矩（kNm）H:玻璃面板高度：0.400mGak:橫梁自重：1200N/m2Gk:橫梁自重荷載線分布均布荷載集度標準值(kN/m)：Gk=1200H/1000 =1

22、2000.400/1000 =0.480kN/mG:橫梁自重荷載線分布均布荷載集度設計值（kN/m）G=1.2Gk =1.20.480 =0.576kN/mMx:橫梁載自重荷載作用下的彎矩（kNm）Mx=GB2/8 =0.5760.6002/8 =0.026kNm橫梁在風荷載作用下的彎矩（kNm）風荷載線分布最大荷載集度標準值（梯形分布）qwk=WkH =1.2720.4000 =0.509KN/m風荷載線分布最大荷載集度設計值qw=1.4qwk =1.40.509 =0.712kN/mMyw:橫梁在風荷載作用下的彎矩（kNm）Myw=qwB2(3-H2/B2)/24 =0.7120.6002

23、(3-0.4002/0.6002)/24 =0.027kNm地震作用下橫梁彎矩qWAk:橫梁平面外地震荷載：E：動力放大系數：5max:地震影響系數最大值：0.160Gk:幕墻構件自重：1200N/m2qEAk=5max1200/1000=50.1601200/1000=0.960kN/m2qex:水平地震作用線分布最大荷載集度標準值B：幕墻分格寬：0.600m水平地震作用線分布最大荷載集度標準值（梯形分布）qex=qEAkH =0.9600.400 =0.384KN/mqE:水平地震作用線分布最大荷載集度設計值E:地震作用分項系數：1.3qE=1.3qex =1.30.384 =0.499k

24、N/mMyE:地震作用下橫梁彎矩：MyE=qEB2(3-H2/B2)24 =0.4990.6002(3-0.4002/0.6002)/24 =0.019kNm橫梁強度：橫梁計算強度（N/mm2）:采用SG+SW+0.5SE組合Wx1:X軸抵抗矩：2.560cm3Wy2:y軸抵抗矩：2.560cm3：塑性發展系數：1.05=（Mx/Wx1+Myw/Wy2+0.5MyE/Wy2）103/1.05 =23.361N/mm223.361N/mm2fa=215.0N/mm2橫梁正應力強度可以滿足2. 幕墻橫梁的抗剪強度計算：校核依據：1.5max=125.0N/mm2 Qwk:風荷載作用下橫梁剪力標準值

25、（k/N） Wk:風荷載標準值：1.272kN/m2 B:幕墻分格寬：0.600m 風荷載線分布呈梯形分布時： Qwk=WkB2(1-H/B/2)/2=1.2720.6002(1-0.400/0.600/2)2=0.153kN Qw:風荷載作用下橫梁剪力設計值（kN） Qw=1.4Qwk=1.40.153=0.214Kn QEk：地震作用下橫梁剪力標準值（kN） 地震作用線分布呈梯形分布時： QEk=qEAkB2(1-H/B/2)/2=0.9600.6002(1-0.400/0.600/2)/2=0.115Kn QE:地震作用下橫梁剪力設計值（kN） E:地震作用分項系數：1.3 QE=1.3

26、QEk=1.30.115=0.150kN Q:橫梁所受剪力：采用Qw+0.5QE組合Q=Qw+0.5QE =0.214+0.50.150=0.289kN .橫梁剪應力Ss:橫梁型材截面面積矩：4.000cm3Iy：橫梁型材截面慣性矩：9.290cm4t:橫梁壁厚：4.000mm1.5=1.5QSs100/ly/t=1.50.2894.000100/9.290/4.000=4.659N/mm23. 659N/mm2125.0N/mm2橫梁抗剪強度可以滿足4.幕墻橫梁的剛度計算 校核依據：UmaxU=15mm 且 UmaxL/300 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

27、布最大荷載集度標準值（KN/m）qwk=WkH =1.2720.400 =0.509KN/mqex: 水平地震作用線分布最大荷載集度標準值（KN/m）qex=qEAkH =0.9600.400 =0.384KN/m水平方向由風荷載核地震作用產生的彎曲：U1=（qwk+0.5qex）Wfg41000(25/8-5(Hfg/2/Wfg)2+2(Hfg/2/Wfg)4)/2.1/Iy/120 =0.050mm自重作用產生的彎曲：U2=5GKWfg41000/384/2.1/Ix =0.042mm綜合產生的彎曲為：U=(U12+U22)0.5 =0.065mm=15mmDu=U/Wfg/1000=0.065/0.600/1000 =0.0001/300撓度可以滿足要求