大連-某12層框架結(jié)構(gòu)辦公樓石材幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書

某12層框架結(jié)構(gòu)辦公樓石材幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書基本參數(shù):大連地區(qū)基本風(fēng)壓0.650kN/m2抗震設(shè)防烈度7度設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10gⅠ.設(shè)計(jì)依據(jù):《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2004《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003《建筑幕墻》JG3035-1996《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T139-2001《鋁合金建筑型材基材》GB/T5237.1-2004《鋁合金建筑型材陽極氧化、著色型材》GB/T5237.2-2004《緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱》GB/T3098.1-2000《緊固件機(jī)械性能螺母粗牙螺紋》GB/T3098.2-2000《緊固件機(jī)械性能自攻螺釘》GB/T3098.5-2000《緊固件機(jī)械性能不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱》GB/T3098.6-2000《緊固件機(jī)械性能不銹鋼螺母》GB/T3098.15-2000《浮法玻璃》GB11614-1999《鋼化玻璃》GB/T9963-1998《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》GB17841-1999《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)(第二版)》《BKCADPM集成系統(tǒng)(BKCADPM2006版)》Ⅱ.基本計(jì)算公式:(1).場(chǎng)地類別劃分:地面粗糙度可分為A、B、C、D四類：--A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；--B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；--C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；--D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。本工程按A類地區(qū)計(jì)算風(fēng)荷載。(2).風(fēng)荷載計(jì)算:幕墻屬于薄壁外圍護(hù)構(gòu)件，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001規(guī)定采用風(fēng)荷載計(jì)算公式:Wk=βgz×μs×μz×W0（7.1.1-2）其中:Wk---垂直作用在幕墻表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；βgz---高度Z處的陣風(fēng)系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001第7.5.1條取定。根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)算:βgz=K(1+2μf)其中K為地區(qū)粗糙度調(diào)整系數(shù)，μf為脈動(dòng)系數(shù)。經(jīng)化簡(jiǎn)，得：A類場(chǎng)地:βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]B類場(chǎng)地:βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]C類場(chǎng)地:βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]D類場(chǎng)地:βgz=0.80×[1+350.252×(Z/10)-0.30]μz---風(fēng)壓高度變化系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001第7.2.1條取定。根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)算:A類場(chǎng)地:μz=1.379×(Z/10)0.24B類場(chǎng)地:μz=1.000×(Z/10)0.32C類場(chǎng)地:μz=0.616×(Z/10)0.44D類場(chǎng)地:μz=0.318×(Z/10)0.60本工程屬于C類地區(qū),故μz=0.616×(Z/10)0.44μs---風(fēng)荷載體型系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001第7.3.3條取為：-1.2W0---基本風(fēng)壓,按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001附表D.4給出的50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于0.3kN/m2，大連地區(qū)取為0.650kN/m2(3).地震作用計(jì)算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值βE---動(dòng)力放大系數(shù),按5.0取定αmax---水平地震影響系數(shù)最大值，按相應(yīng)抗震設(shè)防烈度和設(shè)計(jì)基本地震加速度取定:αmax選擇可按JGJ102-2003中的表5.3.4進(jìn)行。表5.3.4水平地震影響系數(shù)最大值αmax抗震設(shè)防烈度6度7度8度αmax0.040.08(0.12)0.16(0.24)注:7、8度時(shí)括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，抗震設(shè)防烈度6度：αmax=0.04設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，抗震設(shè)防烈度7度：αmax=0.08設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，抗震設(shè)防烈度7度：αmax=0.12設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，抗震設(shè)防烈度8度：αmax=0.16設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g，抗震設(shè)防烈度8度：αmax=0.24設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.40g，抗震設(shè)防烈度9度：αmax=0.32大連設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，抗震設(shè)防烈度為7度，故取αmax=0.08GAK---幕墻構(gòu)件的自重(N/m2)(4).作用效應(yīng)組合:一般規(guī)定，幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)按下列規(guī)定驗(yàn)算承載力和撓度：a.無地震作用效應(yīng)組合時(shí)，承載力應(yīng)符合下式要求：γ0S≤Rb.有地震作用效應(yīng)組合時(shí)，承載力應(yīng)符合下式要求：SE≤R/γRE式中S---荷載效應(yīng)按基本組合的設(shè)計(jì)值；SE---地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)按基本組合的設(shè)計(jì)值；R---構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值；γ0----結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)，應(yīng)取不小于1.0；γRE----結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)，應(yīng)取1.0；c.撓度應(yīng)符合下式要求：df≤df,limdf---構(gòu)件在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值或永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下產(chǎn)生的撓度值；df,lim---構(gòu)件撓度限值；d.雙向受彎的桿件，兩個(gè)方向的撓度應(yīng)分別符合df≤df,lim的規(guī)定。幕墻構(gòu)件承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，其作用效應(yīng)的組合應(yīng)符合下列規(guī)定：1有地震作用效應(yīng)組合時(shí)，應(yīng)按下式進(jìn)行：S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK2無地震作用效應(yīng)組合時(shí)，應(yīng)按下式進(jìn)行：S=γGSGK+ψwγwSWKS---作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；SGk---永久荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；SWk---風(fēng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；SEk---地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；γG---永久荷載分項(xiàng)系數(shù)；γW---風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)；γE---地震作用分項(xiàng)系數(shù)；ψW---風(fēng)荷載的組合值系數(shù)；ψE---地震作用的組合值系數(shù)；進(jìn)行幕墻構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)時(shí)，作用分項(xiàng)系數(shù)，按下列規(guī)定取值：①一般情況下，永久荷載、風(fēng)荷載和地震作用的分項(xiàng)系數(shù)γG、γW、γE應(yīng)分別取1.2、1.4和1.3；②當(dāng)永久荷載的效應(yīng)起控制作用時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)γG應(yīng)取1.35；此時(shí)，參與組合的可變荷載效應(yīng)僅限于豎向荷載效應(yīng)；③當(dāng)永久荷載的效應(yīng)對(duì)構(gòu)件利時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)γG的取值不應(yīng)大于1.0?？勺冏饔玫慕M合系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用：①一般情況下，風(fēng)荷載的組合系數(shù)ψW應(yīng)取1.0，地震作用于的組合系數(shù)ψE應(yīng)取0.5。②對(duì)水平倒掛玻璃及框架，可不考慮地震作用效應(yīng)的組合，風(fēng)荷載的組合系數(shù)ψW應(yīng)取1.0（永久荷載的效應(yīng)不起控制作用時(shí)）或0.6(永久荷載的效應(yīng)起控制作用時(shí))。幕墻構(gòu)件的撓度驗(yàn)算時(shí)，風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)γW和永久荷載分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)取1.0，且可不考慮作用效應(yīng)的組合。Ⅲ.材料力學(xué)性能:材料力學(xué)性能，主要參考JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》。(1).玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表5.2.1的規(guī)定采用。表5.2.1玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fg(N/mm2)種類厚度（mm）大面?zhèn)让嫫胀úＡ?28.019.5浮法玻璃5～1228.019.515～1924.017.0≧2020.014.0鋼化玻璃5～1284.058.815～1972.050.4≧2059.041.3注：夾層玻璃和中空玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可按所采用的玻璃類型確定；當(dāng)鋼化玻璃的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到浮法玻璃強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的3倍時(shí)，表中數(shù)值應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果予于調(diào)整；半鋼化玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可取浮法玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的2倍。當(dāng)半鋼化玻璃的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)不到浮法玻璃強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的2倍時(shí)，其設(shè)計(jì)值應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果予于調(diào)整；側(cè)面玻璃切割后的斷面，其寬度為玻璃厚度。(2).鋁合金型材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表5.2.2的規(guī)定采用。表5.2.2鋁合金型材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fa（N/mm2）鋁合金牌號(hào)狀態(tài)壁厚（mm）強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fa抗拉、抗壓抗剪局部承壓6061T4不區(qū)分85.549.6133.0T6不區(qū)分190.5110.5199.06063T5不區(qū)分85.549.6120.0T6不區(qū)分140.081.2161.06063AT5≦10124.472.2150.0〉10116.667.6141.5T6≦10147.785.7172.0〉10140.081.2163.0(3).鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003的規(guī)定采用，也可按表5.2.3采用。表5.2.3鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fs（N/mm2）鋼材牌號(hào)厚度或直徑d（mm）抗拉、抗壓、抗彎抗剪端面承壓Q235d≤1621512532516＜d≤4020512040＜d≤60200115Q345d≤1631018040016＜d≤3529517035＜d≤50265155注：表中厚度是指計(jì)算點(diǎn)的鋼材厚度；對(duì)軸心受力桿件是指截面中較厚鋼板的厚度.(4).玻璃幕墻材料的彈性模量可按表5.2.8的規(guī)定采用。表5.2.8材料的彈性模量E（N/mm2）材料E玻璃0.72ｘ105鋁合金0.70ｘ105鋼、不銹鋼2.06ｘ105消除應(yīng)力的高強(qiáng)鋼絲2.05ｘ105不銹鋼絞線1.20ｘ105～1.50ｘ105高強(qiáng)鋼絞線1.95ｘ105鋼絲繩0.80ｘ105～1.00ｘ105注：鋼絞線彈性模量可按實(shí)測(cè)值采用。(5).玻璃幕墻材料的泊松比可按表5.2.9的規(guī)定采用。表5.2.9材料的泊松比υ材料υ材料υ玻璃0.20鋼、不銹鋼0.30鋁合金0.33高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線0.30(6).玻璃幕墻材料的線膨脹系數(shù)可按表5.2.10的規(guī)定采用。表5.2.10材料的線膨脹系數(shù)α(1/℃)材料α材料α玻璃0.80×10-5～1.00×10-5不銹鋼板1.80×10-5鋁合金2.35×10-5混凝土1.00×10-5鋁材1.20×10-5砌磚體0.50×10-5(7).玻璃幕墻材料的重力密度標(biāo)準(zhǔn)值可按表5.3.1的規(guī)定采用。表5.3.1材料的重力密度γg（kN/m3)材料γg材料γg普通玻璃、夾層玻璃、鋼化玻璃、半鋼化玻璃25.6礦棉1.2~1.5玻璃棉0.5~1.0鋼材78.5巖棉0.5~2.5鋁合金28.0一、風(fēng)荷載計(jì)算標(biāo)高為37.9m處風(fēng)荷載計(jì)算(1).風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算:W0:基本風(fēng)壓W0=0.65kN/m2βgz:37.9m高處陣風(fēng)系數(shù)(按C類區(qū)計(jì)算)βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]=1.781μz:37.9m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(按C類區(qū)計(jì)算):(GB50009-2001)μz=0.616×(Z/10)0.44=0.616×(37.9/10)0.44=1.106μs:風(fēng)荷載體型系數(shù)μs=-1.20Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)=1.781×1.106×1.2×0.650=1.537kN/m2(2).風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值:W:風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(kN/m2)γw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1.4按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-20013.2.5規(guī)定采用W=γw×Wk=1.4×1.537=2.152kN/m2二、板強(qiáng)度校核:1.石材強(qiáng)度校核用級(jí)石材，其抗彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為：8.0N/mm2石材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：3.70N/mm2石材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：1.90N/mm2校核依據(jù)：σ≤[σ]=3.700N/mm2Ao:石板短邊長(zhǎng)：0.600mBo:石板長(zhǎng)邊長(zhǎng)：1.100ma:計(jì)算石板抗彎所用短邊長(zhǎng)度:0.600mb:計(jì)算石板抗彎所用長(zhǎng)邊長(zhǎng)度:0.900mt:石材厚度:25.0mmGAK:石板自重=700.00N/mm2m1:四角支承板彎矩系數(shù),按短邊與長(zhǎng)邊的邊長(zhǎng)比(a/b=0.667)查表得:0.1383Wk:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:1.537kN/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=5×αmax×GAK=5×0.080×700.000/1000=0.280kN/m2荷載組合設(shè)計(jì)值為：Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk=2.334kN/m2應(yīng)力設(shè)計(jì)值為：σ=6×m1×Sz×b2×103/t2=6×0.1383×2.334×0.9002×103/25.02=2.510N/mm22.510N/mm2≤3.700N/mm2強(qiáng)度可以滿足要求2.石材剪應(yīng)力校核校核依據(jù):τmax≤[τ]τ:石板中產(chǎn)生的剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值(N/mm2)n:一個(gè)連接邊上的掛鉤數(shù)量:2t:石板厚度:25.0mmd:槽寬:7.0mms:槽底總長(zhǎng)度:60.0mmβ:系數(shù),取1.25對(duì)邊開槽τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×(t-d)×s]=0.891N/mm20.891N/mm2≤1.900N/mm2石材抗剪強(qiáng)度可以滿足3.掛鉤剪應(yīng)力校核校核依據(jù):τmax≤[τ]τ:掛鉤剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值(N/mm2)Ap:掛鉤截面面積:19.600mm2n:一個(gè)連接邊上的掛鉤數(shù)量:2對(duì)邊開槽τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/(2×n×Ap)=24.561N/mm224.561N/mm2≤125.000N/mm2掛板抗剪強(qiáng)度可以滿足三、幕墻立柱計(jì)算:1.荷載計(jì)算:(1)風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計(jì)值(矩形分布)qw:風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計(jì)值(kN/m)W:風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值:2.152kN/m2B:幕墻分格寬:1.000mqw=W×B=2.152×1.000=2.152kN/m(2)立柱彎矩:Mw:風(fēng)荷載作用下立柱彎矩(kN.m)qw:風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計(jì)值:2.152(kN/m)Hsjcg:立柱計(jì)算跨度:3.300mMw=qw×Hsjcg2/8=2.152×3.3002/8=2.929kN·mqEA:地震作用設(shè)計(jì)值(KN/m2):垂直于幕墻平面的均布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值:qEAk:垂直于幕墻平面的均布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAk=5×0.080×700.000/1000=0.280kN/m2γE:幕墻地震作用分項(xiàng)系數(shù):1.3qEA=1.3×qEAk=1.3×0.280=0.364kN/m2qE：水平地震作用均布線作用設(shè)計(jì)值(矩形分布)qE=qEA×B=0.364×1.000=0.364kN/mME:地震作用下立柱彎矩(kN·m):ME=qE×Hsjcg2/8=0.364×3.3002/8=0.495kN·mM:幕墻立柱在風(fēng)荷載和地震作用下產(chǎn)生彎矩(kN·m)采用SW+0.5SE組合M=Mw+0.5×ME=2.929+0.5×0.495M:幕墻立柱在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生彎矩(kN·m)=3.177kN·m2.選用立柱型材的截面特性:立柱型材號(hào):XC1\HHH選用的立柱材料牌號(hào):Q235d<=16型材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:抗拉、抗壓215.000N/mm2抗剪125.0N/mm2型材彈性模量:E=2.10×105N/mm2X軸慣性矩:Ix=101.000cm4Y軸慣性矩:Iy=16.600cm4立柱型材在彎矩作用方向凈截面抵抗矩:Wn=25.300cm3立柱型材凈截面積:An=10.250cm2立柱型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度:LT_x=6.000mm立柱型材計(jì)算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對(duì)中和軸的面積矩:Ss=37.400cm3塑性發(fā)展系數(shù):γ=1.053.幕墻立柱的強(qiáng)度計(jì)算:校核依據(jù):N/An+M/(γ×Wn)≤ｆa=215.0N/mm2(拉彎構(gòu)件)B:幕墻分格寬:1.000m幕墻自重線荷載:Gk=700×B/1000=700×1.000/1000=0.700kN/mNk:立柱受力:Nk=Gk×L=0.700×3.300=2.310kNN:立柱受力設(shè)計(jì)值:rG:結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù):1.2N=1.2×Nk=1.2×2.310=2.772kNσ:立柱計(jì)算強(qiáng)度(N/mm2)(立柱為拉彎構(gòu)件)N:立柱受力設(shè)計(jì)值:2.772kNAn:立柱型材凈截面面積:10.250cm2M:立柱彎矩:3.177kN·mWn:立柱在彎矩作用方向凈截面抵抗矩:25.300cm3γ:塑性發(fā)展系數(shù):1.05σ=N×10/An+M×103/(1.05×Wn)=2.772×10/10.250+3.177×103/(1.05×25.300)=122.304N/mm2122.304N/mm2<ｆa=215.0N/mm2立柱強(qiáng)度可以滿足4.幕墻立柱的剛度計(jì)算:校核依據(jù):df≤L/250df:立柱最大撓度df=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=11.191mmDu:立柱最大撓度與其所在支承跨度(支點(diǎn)間的距離)比值:L:立柱計(jì)算跨度:3.300mDu=U/(L×1000)=11.191/(3.300×1000)=1/2941/294<1/250撓度可以滿足要求！5.立柱抗剪計(jì)算:校核依據(jù):τmax≤[τ]=125.0N/mm2(1)Qwk:風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)Qwk=Wk×Hsjcg×B/2=1.537×3.300×1.000/2=2.536kN(2)Qw:風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(kN)Qw=1.4×Qwk=1.4×2.536=3.551kN(3)QEk:地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)QEk=qEAk×Hsjcg×B/2=0.280×3.300×1.000/2=0.462kN(4)QE:地震作用下剪力設(shè)計(jì)值(kN)QE=1.3×QEk=1.3×0.462=0.601kN(5)Q:立柱所受剪力:采用Qw+0.5QE組合Q=Qw+0.5×QE=3.551+0.5×0.601=3.851kN(6)立柱剪應(yīng)力:τ:立柱剪應(yīng)力:Ss:立柱型材計(jì)算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對(duì)中和軸的面積矩:37.400cm3立柱型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度:LT_x=6.000mmIx:立柱型材截面慣性矩:101.000cm4τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)=3.851×37.400×100/(101.000×6.000)=23.768N/mm2τ=23.768N/mm2<125.0N/mm2立柱抗剪強(qiáng)度可以滿足四、立柱與主結(jié)構(gòu)連接采用SG+SW+0.5SE組合N1wk:連接處風(fēng)荷載總值(N):N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000=1.537×1.000×3.300×1000=5072.6N連接處風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(N):N1w=1.4×N1wk=1.4×5072.6=7101.6NN1Ek:連接處地震作用(N):N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000=0.280×1.000×3.300×1000=924.0NN1E:連接處地震作用設(shè)計(jì)值(N):N1E=1.3×N1Ek=1.3×924.0=1201.2NN1:連接處水平總力(N):N1=N1w+0.5×N1E=7101.6+0.5×1201.2=7702.2NN2:連接處自重總值設(shè)計(jì)值(N):N2k=700×B×Hsjcg=700×1.000×3.300=2310.0NN2:連接處自重總值設(shè)計(jì)值(N):N2=1.2×N2k=1.2×2310.0=2772.0NN:連接處總合力(N):N=(N12+N22)0.5=(7702.2372+2772.0002)0.5=8185.9N根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003公式7.1.1-1、7.1.1-2和7.1.1-3計(jì)算hf:角焊縫焊腳尺寸8.000mmL:角焊縫實(shí)際長(zhǎng)度80.000mmhe:角焊縫的計(jì)算厚度=0.7hf=5.6mmLw:角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度=L-2hf=64.0mmfhf:角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:120N/mm2βf:角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，取值為:1.22σm:彎矩引起的應(yīng)力σm=6×M/(2×he×lw2×βf)=29.72N/mm2σn:法向力引起的應(yīng)力σn=N/(2×he×Lw×βf)=8.81N/mm2τ:剪應(yīng)力τ=V/(2×Hf×Lw)=2.71N/mm2σ:總應(yīng)力σ=((σm+σn)2+τ2)0.5=38.63σ=38.63N/mm2≤fhf=120N/mm2焊縫強(qiáng)度可以滿足!五、幕墻預(yù)埋件總截面面積計(jì)算本工程預(yù)埋件受拉力和剪力V:剪力設(shè)計(jì)值:V=N2=2772.0NN:法向力設(shè)計(jì)值:N=N1=7702.2NM:彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm):e2:螺孔中心與錨板邊緣距離:60.0mmM=V×e2=2772.0×60.0=166320.0N·mmNum1:錨筋根數(shù):4根錨筋層數(shù):2層αr:錨筋層數(shù)影響系數(shù):1.0關(guān)于混凝土：強(qiáng)度等級(jí)C30混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:fc=14.300N/mm2按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≤混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范≥GB50010-2002表4.1.4采用。選用HPB235錨筋錨筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:fy=210.000N/mm2d:鋼筋直徑:Φ12.0mmαv:鋼筋受剪承載力系數(shù):αv=(4.0-0.08×d)×(fc/fy)0.5依據(jù)GB5001010.9.1-5式計(jì)算=(4.0-0.08×12.000)×(14.300/210.000)0.5=0.8因?yàn)棣羦大于0.7，所以取αv=0.7t:錨板厚度:8.0mmαb:錨板彎曲變形折減系數(shù):αb=0.6+0.25×(t/d)依據(jù)GB5001010.9.1-6式計(jì)算=0.6+0.25×(8.0/12.000)=0.8Z:外層鋼筋中心線距離:120.0mmAs:錨筋實(shí)際總截面積:As=Num1×π×d2/4=4.000×3.14×d2/4=452.2mm2錨筋的總截面積計(jì)算值:依據(jù)GB5001010.9.1-1和10.9.1-2等公式計(jì)算As1=V/(αr×αv×fy)+N/(0.8×αb×fy)+M/(1.3×αr×αb×fy×Z)=85.3mm2As2=N/(0.8×αb×fy)+M/(0.4×αr×αb×fy×Z)=81.3mm285.3mm2<452.2mm281.3mm2<452.2mm24根φ12.000錨筋可以滿足要求!錨板面積A=25200.0mm20.5fcA=180180.0NN=7702.2N<0.5fcA錨板尺寸可以滿足要求!六、幕墻預(yù)埋件焊縫計(jì)算根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003公式7.1.1-1、7.1.1-2和7.1.1-3計(jì)算hf:角焊縫焊腳尺寸8.000mmL:角焊縫實(shí)際長(zhǎng)度100.000mmhe:角焊縫的計(jì)算厚度=0.7hf=5.6mmLw:角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度=L-2hf=84.0mmfhf:角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:160N/mm2βf:角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，取值為:1.22σm:彎矩引起的應(yīng)力σm=6×M/(2×he×lw2×βf)=10.350N/mm2σn:法向力引起的應(yīng)力σn=N/(2×he×Lw×βf)=6.711N/mm2τ:剪應(yīng)力τ=V/(2×Hf×Lw)=2.063N/mm2σ:總應(yīng)力σ=((σm+σn)2+τ2)0.5=17.185σ=17.185N/mm2≤fhf=160N/mm2焊縫強(qiáng)度可以滿足!七、幕墻橫梁計(jì)算1.選用橫梁型材的截面特性:選用型材號(hào):XC5\XF023選用的橫梁材料牌號(hào):Q235d<=16橫梁型材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:125.000N/mm2橫梁型材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:215.000N/mm2橫梁型材彈性模量:E=2.05×105N/mm2Mx橫梁繞截面X軸(平行于幕墻平面方向)的彎矩(N.mm)My橫梁繞截面Y軸(垂直于幕墻平面方向)的彎矩(N.mm)Wnx橫梁截面繞截面X軸(幕墻平面內(nèi)方向)的凈截面抵抗矩:Wnx=7.900cm3Wny橫梁截面繞截面Y軸(垂直于幕墻平面方向)的凈截面抵抗矩:Wny=2.560cm3型材截面積:A=4.800cm2γ塑性發(fā)展系數(shù)，可取1.052.幕墻橫梁的強(qiáng)度計(jì)算:校核依據(jù):Mx/γWnx+My/γWny≤f=215.0(1)橫梁在自重作用下的彎矩(kN·m)橫梁上分格高:0.100m橫梁下分格高:0.600mH----橫梁受荷單元高(應(yīng)為上下分格高之和的一半):0.350ml----橫梁跨度,l=1100mmGAk:橫梁自重:700N/m2Gk:橫梁自重荷載線分布均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):Gk=700×H/1000=700×0.350/1000=0.245kN/mG:橫梁自重荷載線分布均布荷載設(shè)計(jì)值(kN/m)G=1.2×Gk=1.2×0.245=0.294kN/mMy:橫梁在自重荷載作用下的彎矩(kN·m)My=G×B2/8=0.294×1.1002/8=0.044kN·m(2)橫梁在風(fēng)荷載作用下的彎矩(kN·m)風(fēng)荷載線分布最大集度標(biāo)準(zhǔn)值(梯形分布)qwk=Wk×H=1.537×0.350=0.538KN/m風(fēng)荷載線分布最大集度設(shè)計(jì)值qw=1.4×qwk=1.4×0.538=0.753kN/mMxw:橫梁在風(fēng)荷載作用下的彎矩(kN·m)Mxw=qw×B2×(3-H2/B2)/24=0.753×1.1002×(3-0.3502/1.1002)/24=0.110kN·m(3)地震作用下橫梁彎矩qEAk:橫梁平面外地震作用:βE:動(dòng)力放大系數(shù):5αmax:地震影響系數(shù)最大值:0.080GAk:幕墻構(gòu)件自重:700N/m2qEAk=5×αmax×700/1000=5×0.080×700/1000=0.280kN/m2qex:水平地震作用最大集度標(biāo)準(zhǔn)值B:幕墻分格寬:1.100m水平地震作用最大集度標(biāo)準(zhǔn)值(梯形分布)qex=qEAk×H=0.280×0.350=0.098KN/mqE:水平地震作用最大集度設(shè)計(jì)值γE:地震作用分項(xiàng)系數(shù):1.3qE=1.3×qex=1.3×0.098=0.127kN/mMxE:地震作用下橫梁彎矩:MxE=qE×B2×(3-H2/B2)/24=0.127×1.1002×(3-0.3502/1.1002)/24=0.019kN·m(4)橫梁強(qiáng)度:σ:橫梁計(jì)算強(qiáng)度(N/mm2):采用SG+SW+0.5SE組合Wnx:橫梁截面繞截面X軸的凈截面抵抗矩:7.900cm3Wny:橫梁截面繞截面Y軸的凈截面抵抗矩:2.560cm3γ:塑性發(fā)展系數(shù):1.05σ=103×My/(1.05×Wny)+103×Mxw/(1.05×Wnx)+0.5×103×MxE/(1.05×Wnx)=30.936N/mm230.936N/mm2<ｆa=215.0N/mm2橫梁正應(yīng)力強(qiáng)度可以滿足3.幕墻橫梁的抗剪強(qiáng)度計(jì)算:校核依據(jù):τx=Vy×Sx/(Ix×tx)≤125.0N/mm2校核依據(jù):τy=Vx×Sy/(Iy×ty)≤125.0N/mm2Vx----橫梁水平方向(X軸)的剪力設(shè)計(jì)值N；Vy----橫梁豎直方向(Y軸)的剪力設(shè)計(jì)值N；Sx----橫梁截面計(jì)算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對(duì)中性軸(X軸)的面積矩=11.412cm3；Sy----橫梁截面計(jì)算剪應(yīng)力處左邊(或右邊)截面對(duì)中性軸(Y軸)的面積矩=20.000cm3；Ix----橫梁繞截面X軸的毛截面慣性矩=11.210cm4；Iy----橫梁繞截面y軸的毛截面慣性矩=4.630cm4；tx----橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度=6.0mm；ty----橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度=7.0mm；f----型材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=125.0N/mm2；(1)Qwk:風(fēng)荷載作用下橫梁剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)Wk:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:1.537kN/m2B:幕墻分格寬:1.100m風(fēng)荷載呈梯形分布時(shí)：Qwk=Wk×H×B×(1-H/B/2)/2=1.537×0.350×1.100×(1-0.350/(1.100×2))/2=0.249kN(2)Qw:風(fēng)荷載作用下橫梁剪力設(shè)計(jì)值(kN)Qw=1.4×Qwk=1.4×0.249=0.348kN(3)QEk:地震作用下橫梁剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)地震作用呈梯形分布時(shí)：QEk=qEAk×H×B×(1-H/B/2)/2=0.280×0.350×1.100×(1-0.350/(1.100×2))/2=0.045kN(4)QE:地震作用下橫梁剪力設(shè)計(jì)值(kN)γE:地震作用分項(xiàng)系數(shù):1.3QE=1.3×QEk=1.3×0.045=0.059kN(5)Vy:橫梁豎直方向(y軸)的剪力設(shè)計(jì)值(kN):采用Vy=Qw+0.5QE組合Vy=Qw+0.5×QE=0.348+0.5×0.059=0.