大学房建施工石材幕墙课程设计计算书.doc

石材幕墙设计计算书 基本参数: 某某地区 地面粗糙度 C 类 基本风压 W0=0.30KN/m2 计算单元:标 高 5.000m 跨 度 5.000m 分格尺寸 0.750x1.150m石材规格 30mm花岗石 抗震设防烈度6度 设计基本地震加速度0.05g 一、风荷载计算 标高为5.0m处风荷载计算 W0:基本风压 W0=0.30 kN/m2 gz: 5.0m高处阵风系数(按C类区计算) gz=0.85×1+350.108×(Z/10)-0.22=2.303 z: 5.0m高处风压高度变化系数(按C类区计算):(GB50009-2001)(2006年版) z=0.616×(Z/10)0.44 (C类区，在15米以下按15米计算) =0.616×(15.0/10)0.44=0.740 sl:局部风压体型系数 该处局部风压体型系数sl=1.800 其中：取W0=0.3 kN/m2 (GB50009-2001)（2006年版） 风荷载标准值: Wk=gz×z×sl×W0 (GB50009-2001)（2006年版） =2.303×0.740×1.800×0.300 =0.920 kN/m2 因为Wk1.0kN/m2，取Wk=1.0 kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。 风荷载设计值: W: 风荷载设计值(kN/m2) w: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按建筑结构荷载规范GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=w×Wk=1.4×1.000=1.400kN/m2二、板强度校核: 1.石材强度校核 用MU110级石材，其抗弯强度标准值为：8.0N/mm2 石材抗弯强度设计值：3.70N/mm2 石材抗剪强度设计值：1.90N/mm2 校核依据：=3.700N/mm2 Ao: 石板短边长：0.750m Bo: 石板长边长：1.150m a: 计算石板抗弯所用短边长度: 0.750m b: 计算石板抗弯所用长边长度: 0.950m t: 石材厚度: 30.0mm GAK:石板自重=840.00N/m2 m1: 四角支承板弯矩系数, 按短边与长边的边长比(a/b=0.789) 查表得: 0.1435 Wk: 风荷载标准值: 1.000kN/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×max×GAK =5×0.040×840.000/1000 =0.168kN/m2 荷载组合设计值为： Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk =1.509kN/m2 应力设计值为： =6×m1×Sz×b2×103/t2 =6×0.1435×1.509×0.9502×103/30.02 =1.303N/mm2 1.303N/mm23.700N/mm2 强度可以满足要求 2.石材剪应力校核 校核依据: max :石板中产生的剪应力设计值(N/mm2) n:一个连接边上的挂钩数量: 2 t:石板厚度: 30.0mm d:槽宽: 7.0mm s:槽底总长度: 60.0mm :系数,取1.25 对边开槽 =Sz×Ao×Bo××1000/n×(t-d)×s =0.590N/mm2 0.590N/mm21.900N/mm2 石材抗剪强度可以满足 3.挂钩剪应力校核 校核依据: max :挂钩剪应力设计值(N/mm2) Ap:挂钩截面面积: 19.600mm2 n:一个连接边上的挂钩数量: 2 对边开槽 =Sz×Ao×Bo××1000/(2×n×Ap) =20.754N/mm2 20.754N/mm2125.000N/mm2 挂钩抗剪强度可以满足 三、幕墙立柱计算: 幕墙立柱按简支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: 1.400kN/m2 B: 幕墙分格宽: 1.150m qw=W×B =1.400×1.150 =1.610 kN/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: 1000N/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×max×GAk =5×0.040×1000.000/1000 =0.200 kN/m2 E: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3×qEAk =1.3×0.200 =0.260 kN/m2 qE：水平地震作用均布线作用设计值(矩形分布) qE=qEA×B =0.260×1.150 =0.299 kN/m(3)立柱弯矩: MwkN.m载作用下立柱弯矩(kN.m) qw: 风荷载均布线荷载设计值: 1.610(kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.600m Mw=qw×Hsjcg2/8 =1.610×3.6002/8 =2.608 kN·m ME: 地震作用下立柱弯矩(kN·m): ME=qE×Hsjcg2/8 =0.299×3.6002/8 =0.484kN·m M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN·m) 采用SW+0.5SE组合 M=Mw+0.5×ME =2.608+0.5×0.484 =2.850kN·m2. 选用立柱型材的截面特性: 立柱型材号:槽钢10# 选用的立柱材料牌号:Q235 d<=16 型材强度设计值: 抗拉、抗压215.000N/mm2 抗剪125.0N/mm2 型材弹性模量: E=2.10×105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=194.395cm4 Y轴惯性矩: Iy=30.355cm4 立柱型材在弯矩作用方向净截面抵抗矩: Wn=38.828cm3 立柱型材净截面积: An=12.163cm2 立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm 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=22.823cm3 塑性发展系数: =1.053. 幕墙立柱的强度计算: 校核依据: N/An+M/(×Wn)a=215.0N/mm2(拉弯构件) B: 幕墙分格宽: 1.150m GAk: 幕墙自重: 1000N/m2 幕墙自重线荷载: Gk=1000×B/1000 =1000×1.150/1000 =1.150kN/m Nk: 立柱受力: Nk=Gk×L =1.150×3.600 =4.140kN N: 立柱受力设计值: rG: 结构自重分项系数: 1.2 N=1.2×Nk =1.2×4.140 =4.968kN : 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为拉弯构件) N: 立柱受力设计值: 4.968kN An: 立柱型材净截面面积: 12.163cm2 M: 立柱弯矩: 2.850kN·m Wn: 立柱在弯矩作用方向净截面抵抗矩: 38.828cm3 : 塑性发展系数: 1.05 =N×10/An+M×103/(1.05×Wn) =4.968×10/12.163+2.850×103/(1.05×38.828) =73.999N/mm2 73.999N/mm2 < a=215.0N/mm2 立柱强度可以满足 4. 幕墙立柱的刚度计算: 校核依据: dfL/250 df: 立柱最大挠度 Du: 立柱最大挠度与其所在支承跨度(支点间的距离)比值: L: 立柱计算跨度: 3.600m df=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=6.161mm Du=U/(L×1000) =6.161/(3.600×1000) =1/584 1/584 < 1/250 挠度可以满足要求！ 5. 立柱抗剪计算: 校核依据: max=125.0N/mm2(1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN) Qwk=Wk×Hsjcg×B/2 =1.000×3.600×1.150/2 =2.070kN(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN) Qw=1.4×Qwk =1.4×2.070 =2.898kN(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN) QEk=qEAk×Hsjcg×B/2 =0.200×3.600×1.150/2 =0.414kN(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN) QE=1.3×QEk =1.3×0.414 =0.538kN(5)Q: 立柱所受剪力: 采用Qw+0.5QE组合 Q=Qw+0.5×QE =2.898+0.5×0.538 =3.167kN(6)立柱剪应力: : 立柱剪应力: Ss: 立柱型材计算剪应力处以上(或下)截面对中和轴的面积矩: 22.823cm3 立柱型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: LT_x=6.000mm Ix: 立柱型材截面惯性矩: 194.395cm4 =Q×Ss×100/(Ix×LT_x) =3.167×22.823×100/(194.395×6.000) =6.197N/mm2 =6.197N/mm2 < 125.0N/mm2 立柱抗剪强度可以满足 四、立柱与主结构连接 Lct2: 连接处热轧钢角码壁厚: 6.0mm Jy: 连接处热轧钢角码承压强度: 305.0N/mm2 D2: 连接螺栓公称直径: 12.0mm