1、干掛石材幕墻工程設計計算書 二一三年六月二日目錄1 計算引用的規(guī)范、標準及資料11.1 幕墻設計規(guī)范：11.2 建筑設計規(guī)范：11.3 鋁材規(guī)范：21.4 金屬板及石材規(guī)范：21.5 玻璃規(guī)范：31.6 鋼材規(guī)范：31.7 膠類及密封材料規(guī)范：31.8 五金件規(guī)范：41.9 相關物理性能等級測試方法：41.10 建筑結構靜力計算手冊(第二版)51.11 土建圖紙：52 基本參數(shù)52.1 幕墻所在地區(qū)52.2 地面粗糙度分類等級52.3 抗震設防53 幕墻承受荷載計算63.1 風荷載標準值的計算方法63.2 計算支撐結構時的風荷載標準值73.3 計算面板材料時的風荷載標準值73.4 垂直于幕墻平

2、面的分布水平地震作用標準值83.5 作用效應組合84 幕墻立柱計算84.1 立柱型材選材計算94.2 確定材料的截面參數(shù)104.3 選用立柱型材的截面特性114.4 立柱的抗彎強度計算114.5 立柱的撓度計算124.6 立柱的抗剪計算125 幕墻橫梁計算135.1 橫梁型材選材計算135.2 確定材料的截面參數(shù)155.3 選用橫梁型材的截面特性165.4 幕墻橫梁的抗彎強度計算175.5 橫梁的撓度計算175.6 橫梁的抗剪計算186 短槽式(托板)連接石材的選用與校核196.1 石材板塊荷載計算196.2 石材的抗彎設計206.3 短槽托板在石材中產生的剪應力校核206.4 短槽托板剪應力

3、校核217 連接件計算217.1 橫梁與立柱間焊接強度計算217.2 立柱與主結構連接228 幕墻埋件計算(土建預埋)248.1 荷載標準值計算248.2 埋件計算258.3 錨板總面積校核268.4 錨筋長度計算：269 幕墻轉接件強度計算269.1 受力分析279.2 轉接件的強度計算2710 幕墻焊縫計算2710.1 受力分析2710.2 焊縫特性參數(shù)計算2710.3 焊縫校核計算2811 石材幕墻幕墻膠類及伸縮縫計算2811.1 立柱連接伸縮縫計算2911.2 耐候膠膠縫計算29干掛石材幕墻設計計算書1 計算引用的規(guī)范、標準及資料1.1 幕墻設計規(guī)范：鋁合金結構設計規(guī)范 GB50429

4、-2007玻璃幕墻工程技術規(guī)范 JGJ102-2003建筑瓷板裝飾工程技術規(guī)程 CECS101：98建筑幕墻 GB/T21086-2007金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范 JGJ133-2001小單元建筑幕墻 JG/T216-20071.2 建筑設計規(guī)范：地震震級的規(guī)定 GB/T17740-1999鋼結構設計規(guī)范 GB50017-2003高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 JGJ3-2010高層民用建筑設計防火規(guī)范 GB50045-95(2005年版)高處作業(yè)吊藍 GB19155-2003工程抗震術語標準 JGJ/T97-2010工程網絡計劃技術規(guī)程 JGJ/T121-99混凝土結構后錨固技術規(guī)程 JGJ1

5、45-2004混凝土結構加固設計規(guī)范 GB50367-2006混凝土結構設計規(guī)范 GB50010-2010混凝土用膨脹型、擴孔型建筑錨栓 JG160-2004建筑材料放射性核素限量 GB6566-2010建筑防火封堵應用技術規(guī)程 CECS154：2003建筑鋼結構焊接技術規(guī)程 JGJ81-2002建筑工程抗震設防分類標準 GB50223-2008建筑結構荷載規(guī)范 GB50009-2001(2006年版、局部修訂)建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準 GB50068-2001建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2010建筑設計防火規(guī)范 GB50016-2006建筑物防雷設計規(guī)范 GB50057-2010冷彎

6、薄壁型鋼結構技術規(guī)范 GB50018-2002民用建筑設計通則 GB50352-2005擦窗機 GB19154-2003鋼結構焊接規(guī)范 GB50661-2011鋼結構工程施工規(guī)范 GB50755-20121.3 鋁材規(guī)范：變形鋁及鋁合金化學成份 GB/T3190-2008建筑用隔熱鋁合金型材 JG175-2011建筑用鋁型材、鋁板氟碳涂層 JG/T133-2000鋁合金建筑型材第1部分基材 GB5237.1-2008鋁合金建筑型材第2部分陽極氧化、著色型材 GB5237.2-2008鋁合金建筑型材第3部分電泳涂漆型材 GB5237.3-2008鋁合金建筑型材第4部分粉末噴涂型材 GB5237.

7、4-2008鋁合金建筑型材第5部分氟碳漆噴涂型材 GB5237.5-2008鋁合金建筑型材第6部分隔熱型材 GB5237.6-2004鋁及鋁合金彩色涂層板、帶材 YS/T431-2000一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材 GB/T3880.13-2006鋁型材截面幾何參數(shù)算法及計算機程序要求 YS/T437-2009有色電泳涂漆鋁合金建筑型材 YS/T459-2003變形鋁和鋁合金牌號表示方法 GB/T16474-20111.4 金屬板及石材規(guī)范：干掛飾面石材及其金屬掛件 JC830.1、2-2005建筑裝飾用微晶玻璃 JC/T872-2000建筑幕墻用瓷板 JG/T217-2007建筑裝飾用搪瓷鋼

8、板 JG/T234-2008微晶玻璃陶瓷復合磚 JC/T994-2006超薄天然石材復合板 JC/T1049-2007鋁幕墻板、板基 YS/T429.1-2000鋁幕墻板、氟碳噴漆鋁單板 YS/T429.2-2000建筑幕墻用鋁塑復合板 GB/T17748-2008建筑幕墻用陶板 JG/T324-2011建筑裝飾用石材蜂窩復合板 JG/T328-2011建筑幕墻用氟碳鋁單板制品 JG331-2011纖維增強水泥外墻裝飾掛板 JC/T2085-2011建筑用泡沫鋁板 JG/T359-2012金屬裝飾保溫板 JG/T360-2012外墻保溫用錨栓 JG/T366-2012聚碳酸酯（PC）中空板 J

9、G/T116-2012聚碳酸酯（PC）實心板 JG/T347-2012鋁塑復合板用鋁帶 YS/T432-2000天然板石 GB/T18600-2009天然大理石荒料 JC/T202-2011天然大理石建筑板材 GB/T19766-2005天然花崗石荒料 JC/T204-2011天然花崗石建筑板材 GB/T18601-2009天然石材統(tǒng)一編號 GB/T17670-2008 天然飾面石材術語 GB/T13890-20081.5 玻璃規(guī)范：鍍膜玻璃 第1部分：陽光控制鍍膜玻璃 GB/T18915.1-2002鍍膜玻璃 第2部分：低輻射鍍膜玻璃 GB/T18915.2-2002防彈玻璃 GB17840

10、-1999平板玻璃 GB11614-2009建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃 GB15763.3-2009建筑用安全玻璃 第2部分：鋼化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2009半鋼化玻璃 GB/T17841-2008熱彎玻璃 JC/T915-2003壓花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-20021.6 鋼材規(guī)范：建筑結構用冷彎矩形鋼管 JG/T178-2005不銹鋼棒 GB/T1220-2007不銹鋼冷加工鋼棒 GB/T4226-2009不銹鋼冷軋鋼板及鋼帶 GB/T3280-2007不銹鋼熱軋鋼板及鋼帶 GB/T42

11、37-2007不銹鋼小直徑無縫鋼管 GB/T3090-2000彩色涂層鋼板和鋼帶 GB/T12754-2006低合金鋼焊條 GB/T5118-1995低合金高強度結構鋼 GB/T1591-2008建筑幕墻用鋼索壓管接頭 JG/T201-2007耐候結構鋼 GB/T4171-2008高碳鉻不銹鋼絲 YB/T0961997合金結構鋼 GB/T3077-1999金屬覆蓋層鋼鐵制品熱鍍鋅層技術要求 GB/T13912-2002冷拔異形鋼管 GB/T3094-2000碳鋼焊條 GB/T5117-1995碳素結構鋼 GB/T700-2006碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋薄鋼板及鋼帶GB/T912-2008碳

12、素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板及鋼帶GB/T3274-2007優(yōu)質碳素結構鋼 GB/T699-19991.7 膠類及密封材料規(guī)范：丙烯酸酯建筑密封膏 JC484-2006幕墻玻璃接縫用密封膠 JC/T882-2001彩色涂層鋼板用建筑密封膠 JC/T884-2001丁基橡膠防水密封膠粘帶 JC/T942-2004干掛石材幕墻用環(huán)氧膠粘劑 JC887-2001工業(yè)用橡膠板 GB/T5574-2008混凝土建筑接縫用密封膠 JC/T881-2001建筑窗用彈性密封劑 JC485-2007建筑密封材料試驗方法 GB/T13477.120-2002建筑用防霉密封膠 JC/T885-2001建筑用硅酮

13、結構密封膠 GB16776-2005建筑用巖棉、礦渣棉絕熱制品 GB/T19686-2005建筑用硬質塑料隔熱條 JG/T174-2005建筑裝飾用天然石材防護劑 JC/T973-2005聚氨酯建筑密封膠 JC/T482-2003聚硫建筑密封膠 JC/T483-2006絕熱用巖棉、礦棉及其制品 GB/T11835-2007硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定 GB/T529-1999石材用建筑密封膠 JC/T883-2001橡膠袖珍硬度計壓入硬度試驗方法 GB/T531-1999修補用天然橡膠膠粘劑 HG/T3318-2002中空玻璃用彈性密封膠 JC/T486-2001中空玻璃用丁基熱熔密封膠

14、 JC/T914-2003建筑表面用有機硅防水劑 JC/T902-2002鋼結構防火涂料 GB14907-20021.8 五金件規(guī)范：封閉型沉頭抽芯鉚釘 GB/T12616-2004封閉型平圓頭抽芯鉚釘 GB/T12615-2004緊固件螺栓和螺釘通孔 GB/T5277-1985緊固件公差螺栓、螺釘、螺柱和螺母 GB/T3103.1-2002緊固件機械性能不銹鋼螺母 GB/T3098.15-2000緊固件機械性能不銹鋼螺栓、螺釘、螺柱 GB/T3098.6-2000緊固件機械性能抽芯鉚釘 GB/T3098.19-2004緊固件機械性能螺母、粗牙螺紋 GB/T3098.2-2000緊固件機械性能

15、螺母、細牙螺紋 GB/T3098.4-2000緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱 GB/T3098.1-2010緊固件機械性能自攻螺釘 GB/T3098.5-2000緊固件術語盲鉚釘 GB/T3099.2-2004螺紋緊固件應力截面積和承載面積 GB/T16823.1-1997十字槽盤頭螺釘 GB/T818-2000銅合金鑄件 GB/T13819-1992鋅合金壓鑄件 GB/T13821-2009鋁合金壓鑄件 GB/T15114-2009鑄件尺寸公差與機械加工余量 QB/T6414-1999電動采光排煙窗 JG189-20061.9 相關物理性能等級測試方法：玻璃幕墻工程質量檢驗標準 JGJ/T1

16、39-2001玻璃幕墻光學性能 GB/T18091-2000彩色涂層鋼板和鋼帶試驗方法 GB/T13448-2006鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范 GB50205-2001混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范 GB50204-2002(2011版)建筑防水材料老化試驗方法 GB/T18244-2000建筑幕墻氣密、水密、抗風壓性能檢測方法 GB/T15227-2007建筑幕墻抗震性能振動臺試驗方法 GB/T18575-2001建筑幕墻平面內變形性能檢測方法 GB/T18250-2000建筑裝飾裝修工程質量驗收規(guī)范 GB50210-2001金屬材料室溫拉伸試驗方法 GB/T228-20021.10 建筑結

17、構靜力計算手冊(第二版)1.11 土建圖紙：2 基本參數(shù)2.1 幕墻所在地區(qū) 哈爾濱地區(qū)；2.2 地面粗糙度分類等級 幕墻屬于外圍護構件，按建筑結構荷載規(guī)范(GB50009-2001)的規(guī)定，本工程按C類地形考慮。2.3 抗震設防 根據(jù)國家規(guī)范建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010，哈爾濱地區(qū)地震基本烈度為6度，地震動峰值加速度為0.05g，由于本工程是標準設防類，因此實際抗震計算中的水平地震影響系數(shù)最大值應按本地區(qū)抗震設防烈度選取，也就是?。簃ax=0.04；3 幕墻承受荷載計算3.1 風荷載標準值的計算方法 幕墻屬于外圍護構件，按建筑結構荷載規(guī)范(GB50009-2001 2006年版)

18、計算： wk=gzzs1w0 上式中： wk：作用在幕墻上的風荷載標準值(MPa)； Z：計算點標高：9.4m； gz：瞬時風壓的陣風系數(shù)； 根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算(高度不足5m按5m計算)： gz=K(1+2f) 其中K為地面粗糙度調整系數(shù)，f為脈動系數(shù) C類場地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)-0.22對于C類地形，9.4m高度處瞬時風壓的陣風系數(shù)： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=2.1149 z：風壓高度變化系數(shù)； C類場地： z=0.616(Z/10)0.44 當Z400m時，取Z=400m，當Z15m時，取Z=1

19、5m；對于C類地形，9.4m高度處風壓高度變化系數(shù)： z=0.616(Z/10)0.44=0.7363 s1：局部風壓體型系數(shù)； 按建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版)第條：驗算圍護構件及其連接的強度時，可按下列規(guī)定采用局部風壓體型系數(shù)s1： 一、外表面 1. 正壓區(qū) 按表采用； 2. 負壓區(qū) -對墻面， 取-1.0 -對墻角邊， 取-1.8 二、內表面 對封閉式建筑物，按表面風壓的正負情況取-0.2或0.2。 本計算點為大面位置。 按JGJ102-2003第條文說明：風荷載在建筑物表面分布是不均勻的，在檐口附近、邊角部位較大。根據(jù)風洞試驗結果和國外的有關資料，在上述區(qū)域風

20、吸力系數(shù)可取-1.8，其余墻面可考慮-1.0，由于圍護結構有開啟的可能，所以還應考慮室內壓-0.2。對無開啟的結構，建筑結構荷載規(guī)范條文說明第7.3.3條指出“對封閉建筑物，考慮到建筑物內實際存在的個別洞口和縫隙，以及機械通風等因素，室內可能存在正負不同的氣壓，參照國外規(guī)范，大多取(0.2-0.25)的壓力系數(shù)，現(xiàn)取0.2”。即不論有無開啟扇，均要考慮內表面的局部體型系數(shù)。 另注：上述的局部體型系數(shù)s1(1)是適用于圍護構件的從屬面積A小于或等于1m2的情況，當圍護構件的從屬面積A大于或等于10m2時，局部風壓體型系數(shù)s1(10)可乘以折減系數(shù)0.8，當構件的從屬面積小于10m2而大于1m2時

21、，局部風壓體型系數(shù)s1(A)可按面積的對數(shù)線性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中： 當A10m2時，取A=10m2； 當A1m2時，取A=1m2； s1(10)=0.8s1(1) w0：基本風壓值(MPa)，根據(jù)現(xiàn)行GB50009-2001附表D.4(全國基本風壓分布圖)中數(shù)值采用，但不小于0.3KN/m2，按重現(xiàn)期50年，哈爾濱地區(qū)取0.00055MPa；3.2 計算支撐結構時的風荷載標準值 計算支撐結構時的構件從屬面積： A=1.24.6=5.52m2 LogA=0.7419 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.852

22、 s1=0.852+0.2 =1.052 wk=gzzs1w0 =2.11490.73631.0520.00055 =0.0009MPa 因為wkH，所以本處幕墻橫梁按梯形荷載簡支梁力學模型進行設計計算，受力模型如下：5.1 橫梁型材選材計算(1)橫梁在風荷載作用下的線荷載集度(按梯形分布)： qwk：風荷載線分布最大荷載集度標準值(N/mm)； wk：風荷載標準值(MPa)； H：幕墻橫梁計算間距(mm)； qwk=wkH =0.001900 =0.9N/mm qw：風荷載線分布最大荷載集度設計值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.40.9 =1.26N/mm(2)垂直于幕墻平面的分布

23、水平地震作用的線荷載集度(按梯形分布)： qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用(MPa)； E：動力放大系數(shù)，取5.0； max：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.04； Gk：幕墻構件的重力荷載標準值(N)，(主要指面板組件)； A：幕墻平面面積(mm2)； qEAk=EmaxGk/A JGJ102-2003 =5.00.040.0012 =0.00024MPa qEk：橫梁受水平地震作用線荷載集度標準值(N/mm)； H：幕墻橫梁計算間距(mm)； qEk=qEAkH =0.00024900 =0.216N/mm qE：橫梁受水平地震作用線荷載集度設計值(N/mm)； qE=1.3qEk

24、 =1.30.216 =0.2808N/mm(3)幕墻橫梁受荷載集度組合：用于強度計算時，采用Sw+0.5SE組合設計值： JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =1.26+0.50.2808 =1.4004N/mm用于撓度計算時，采用Sw標準值： JGJ102-2003 qk=qwk =0.9N/mm(4)橫梁在風荷載及地震組合作用下的彎矩值(按梯形分布)： My：橫梁受風荷載及地震作用彎矩組合設計值(Nmm)； Mw：風荷載作用下橫梁產生的彎矩(Nmm)； ME：地震作用下橫梁產生的彎矩(Nmm)； B：橫梁跨度(mm)； H：幕墻橫梁計算間距(mm)；采用Sw+0.5SE組合：

25、JGJ102-2003 Mw=qwB2(3-(H/B)2)/24 ME=qEB2(3-(H/B)2)/24 My=Mw+0.5ME =qB2(3-(H/B)2)/24 =1.867212002(3-(900/1200)2)/24 =273078Nmm(5)橫梁在自重荷載作用下的彎矩值(按矩形分布)： Gk：橫梁自重線荷載標準值(N/mm)； H1：橫梁自重荷載作用高度(mm)，對掛式結構取橫梁下分格高，對非掛式結構取橫梁上分格高； Gk=0.001H1 =0.001900 =0.9N/mm G：橫梁自重線荷載設計值(N/mm)； G=1.2Gk =1.20.9 =1.08/mm Mx：橫梁在自

26、重荷載作用下的彎矩設計值(Nmm)； B：橫梁跨度(mm)； Mx=GB2/8 =1.0812002/8 =194400Nmm5.2 確定材料的截面參數(shù)(1)橫梁抵抗矩預選： Wnx：繞X方向橫梁凈截面抵抗矩預選值(mm3)； Wny：繞Y方向橫梁凈截面抵抗矩預選值(mm3)； Mx：橫梁在自重荷載作用下的彎矩(Nmm)； My：風荷載及地震作用彎矩組合值(Nmm)； x，y：塑性發(fā)展系數(shù)： 對于冷彎薄壁型鋼龍骨，按冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范GB 50018-2002，取1.00；對于熱軋型鋼龍骨，按JGJ133或JGJ102規(guī)范,取1.05； 對于鋁合金龍骨，按最新鋁合金結構設計規(guī)范GB 50

27、429-2007，均取1.00； fs：型材抗彎強度設計值(MPa)，對Q235取215；按下面公式計算： Wnx=Mx/xfs =194400/1.05/215 =861.130mm3 Wny=My/yfs =273078/1.05/215 =1209.648mm3(2)橫梁慣性矩預選： df1,lim：按規(guī)范要求，橫梁在水平力標準值作用下的撓度限值(mm)； df2,lim：按規(guī)范要求，橫梁在自重力標準值作用下的撓度限值(mm)； B：橫梁跨度(mm)； 按相關規(guī)范，鋼材橫梁的相對撓度不應大于L/250，鋁材橫梁的相對撓度不應大于L/180； 建筑幕墻GB/T21086-2007還有如下規(guī)

28、定： 按.2，對于構件式玻璃幕墻或單元幕墻（其它形式幕墻或外圍護結構無絕對撓度限制）： 當跨距4500mm時，絕對撓度不應該大于20mm； 當跨距4500mm時，絕對撓度不應該大于30mm； 按，b，自重標準值作用下?lián)隙炔粦^其跨度的1/500，并且不應大于3mm； B/250=1200/250=4.8mm B/500=1200/500=2.4mm對本例取： df1,lim=4.8mm df2,lim=2.4mm qk：風荷載作用線荷載集度標準值(N/mm)； E：型材的彈性模量(MPa)，對Q235取206000MPa； Iymin：繞Y軸最小慣性矩(mm4)； B：橫梁跨度(mm)； df1,lim=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240EIymin (受風荷載與地震作用的撓度計算) Iymin=qkB4(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)4)/240Edf1,lim =1.21200425/8-5(900/2/1200)2+2(900/2/1200)4/240/206000/4.8 =25809.125mm4 Gk：橫梁自重線荷載標準值(N/mm)