公寓樓保溫一體板幕墻強度設(shè)計計算書

×××××××置業(yè)有限公司×××××××公寓樓幕墻工程保溫一體板幕墻強度設(shè)計計算書基本參數(shù):濟南地區(qū)基本風(fēng)壓0.450kN/m2抗震設(shè)防烈度6度設(shè)計基本地震加速度0.05gⅠ.設(shè)計依據(jù):《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50018-2002《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《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001《建筑幕墻》GB/T21086-2007《玻璃幕墻工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T139-2001《鋁及鋁合金板、帶材的尺寸允許偏差》GB3194-1998《鋁合金建筑型材第1部分：基材》GB5237.1-2004《鋁合金建筑型材第2部分：陽極氧化、著色型材》GB5237.2-2004《鋁合金建筑型材第3部分：電游泳涂漆型材》GB5237.3-2004《鋁合金建筑型材第4部分：粉末噴涂型材》GB5237.4-2004《鋁合金建筑型材第5部分：氟碳漆噴涂型材》GB5237.5-2004《鋁合金建筑型材第6部分：隔熱型材》GB5237.6-2004《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《緊固件機械性能自攻螺釘》GB3098.5-2000《緊固件機械性能不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱》GB3098.6-2000《緊固件機械性能不銹鋼螺母》GB3098.15-2000《浮法玻璃》GB11614-1999《鍍膜玻璃第2部分低輻射鍍膜玻璃》GB/T18915.2-2002《鍍膜玻璃第1部分陽光控制鍍膜玻璃》GB/T18915.1-2002《建筑用安全玻璃第2部分：鋼化玻璃》GB15763.2-2005《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》GB17841-1999《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊(第二版)》《BKCADPM集成系統(tǒng)(BKCADPM2007版)》Ⅱ.基本計算公式:(1).場地類別劃分: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)。本工程為：××××××××公寓樓幕墻工程，按C類地區(qū)計算風(fēng)荷載。(2).風(fēng)荷載計算:幕墻屬于薄壁外圍護構(gòu)件，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)規(guī)定采用，垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計算：當(dāng)計算主要承重結(jié)構(gòu)時Wk=βzμsμzW0（GB500097.1.1-1）當(dāng)計算圍護結(jié)構(gòu)時Wk=βgzμs1μzW0（GB500097.1.1-2）式中：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)不同場地類型,按以下公式計算:βgz=K(1+2μf)其中K為地區(qū)粗糙度調(diào)整系數(shù)，μf為脈動系數(shù)。經(jīng)化簡，得：A類場地:βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]B類場地:βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]C類場地:βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]D類場地: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)不同場地類型,按以下公式計算:A類場地:μz=1.379×(Z/10)0.24B類場地:μz=1.000×(Z/10)0.32C類場地:μz=0.616×(Z/10)0.44D類場地:μz=0.318×(Z/10)0.60按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3條驗算圍護構(gòu)件及其連接的強度時，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1：外表面1.正壓區(qū)按表7.3.1采用；2.負(fù)壓區(qū)—對墻面，取-1.0—對墻角邊，取-1.8內(nèi)表面對封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2。注：上述的局部體型系數(shù)μs1（1）是適用于圍護構(gòu)件的從屬面積A小于或等于1m2的情況，當(dāng)圍護構(gòu)件的從屬面積A大于或等于10m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)μs1（10）可乘以折減系數(shù)0.8，當(dāng)構(gòu)件的從屬面積小于10m2而大于1m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)μμs1（A）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）]logA本工程屬于B類地區(qū),故μz=(Z/10)0.32W0---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，濟南地區(qū)取為0.450kN/m2(3).地震作用計算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值βE---動力放大系數(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度時括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。設(shè)計基本地震加速度為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)計基本地震加速度為0.40g，抗震設(shè)防烈度9度：αmax=0.32濟南設(shè)計基本地震加速度為0.05g，抗震設(shè)防烈度為6度，故取αmax=0.04GAK---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)定驗算承載力和撓度：a.無地震作用效應(yīng)組合時，承載力應(yīng)符合下式要求：γ0S≤Rb.有地震作用效應(yīng)組合時，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)計值；R---構(gòu)件抗力設(shè)計值；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)計時，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，應(yīng)按下式進(jìn)行：S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK2無地震作用效應(yīng)組合時，應(yīng)按下式進(jìn)行：S=γGSGK+ψwγwSWKS---作用效應(yīng)組合的設(shè)計值；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---永久荷載分項系數(shù)；γW---風(fēng)荷載分項系數(shù)；γE---地震作用分項系數(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)計時，作用分項系數(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，其分項系數(shù)γG應(yīng)取1.35；此時，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)對構(gòu)件利時，其分項系數(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）或0.6(永久荷載的效應(yīng)起控制作用時)。幕墻構(gòu)件的撓度驗算時，風(fēng)荷載分項系數(shù)γW和永久荷載分項系數(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).玻璃的強度設(shè)計值應(yīng)按表5.2.1的規(guī)定采用。表5.2.1玻璃的強度設(shè)計值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度設(shè)計值可按所采用的玻璃類型確定；當(dāng)鋼化玻璃的強度標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到浮法玻璃強度標(biāo)準(zhǔn)值的3倍時，表中數(shù)值應(yīng)根據(jù)實測結(jié)果予于調(diào)整；半鋼化玻璃強度設(shè)計值可取浮法玻璃強度設(shè)計值的2倍。當(dāng)半鋼化玻璃的強度標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)不到浮法玻璃強度標(biāo)準(zhǔn)值的2倍時，其設(shè)計值應(yīng)根據(jù)實測結(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).鋁合金型材的強度設(shè)計值應(yīng)按表5.2.2的規(guī)定采用。表5.2.2鋁合金型材的強度設(shè)計值fa（N/mm2）鋁合金牌號狀態(tài)壁厚（mm）強度設(shè)計值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).熱軋鋼材的強度設(shè)計值應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003的規(guī)定采用，也可按表5.2.3a采用。表5.2.3a熱軋鋼材的強度設(shè)計值fs（N/mm2鋼材牌號厚度或直徑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：表中厚度是指計算點的鋼材厚度；對軸心受力桿件是指截面中較厚鋼板的厚度.(4).冷成型薄壁型鋼的鋼材的強度設(shè)計值應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50018-2002的規(guī)定，可按表5.2.3b采用。表5.2.3b冷成型薄壁型鋼的強度設(shè)計值鋼材牌號抗拉、抗壓、抗彎fts抗剪fvs端面承壓（磨平頂緊）fcsQ235205120310Q345300175400(5).不銹鋼型材和棒材的強度設(shè)計值可按表5.2.3c采用。表5.2.3c牌號σ0.2抗拉強度fts1抗剪強度fvs1端面承壓強度fcs10Cr18Ni93042051781042470Cr19Ni9N304N27523913931600Cr19Ni10304L1771548922100Cr18Ni10N304LN2452131242820Cr17Ni12Mo23162051781042470Cr17Ni12Mo2N316N27523913931600Cr17Ni14Mo2316L1771548922100Cr17Ni13Mo2N316LN245213124282(6).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)力的高強鋼絲2.05ｘ105不銹鋼絞線1.20ｘ105～1.50ｘ105高強鋼絞線1.95ｘ105鋼絲繩0.80ｘ105～1.00ｘ105注：鋼絞線彈性模量可按實測值采用。(7).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高強鋼絲、鋼絞線0.30(8).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鋼材1.20×10-5混凝土1.00×10-5鋁材2.35×10-5砌磚體0.50×10-5(9).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)荷載計算標(biāo)高為60.3m處風(fēng)荷載計算W0:基本風(fēng)壓W0=0.45kN/m2βgz:60.3m高處陣風(fēng)系數(shù)(按B類區(qū)計算)βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.558μz:60.3m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(按B類區(qū)計算):(GB50009-2001)(2006年版)μz=(Z/10)0.32=(60.3/10)0.32=1.777μsl:局部風(fēng)壓體型系數(shù)(墻面區(qū))板塊（第1處）1100.00mm×1450.00mm=1.60m2該處從屬面積為：1.60m2μsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.203}=-0.959μsl=-0.959+(-0.2)=-1.159該處局部風(fēng)壓體型系數(shù)μsl=1.159風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.558×1.777×1.159×0.450=1.444kN/m2風(fēng)荷載設(shè)計值:W:風(fēng)荷載設(shè)計值(kN/m2)γw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項系數(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=1.4×1.444=2.021kN/m2支承結(jié)構(gòu)（第1處）2900mm×1100mm=3.19m2該處從屬面積為：3.19m2μsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.504}=-0.899μsl=-0.899+(-0.2)=-1.099該處局部風(fēng)壓體型系數(shù)μsl=1.099風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.558×1.777×1.099×0.450=1.369kN/m2風(fēng)荷載設(shè)計值:W:風(fēng)荷載設(shè)計值(kN/m2)γw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項系數(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=1.4×1.369=1.917kN/m2二、幕墻立柱計算:幕墻立柱按簡支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計計算：1.荷載計算:(1)風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計值(矩形分布)計算qw:風(fēng)荷載均布線荷載設(shè)計值(kN/m)W:風(fēng)荷載設(shè)計值:1.917kN/m2B:幕墻分格寬:1.100mqw=W×B=1.917×1.100=2.108kN/m(2)地震荷載計算qEA:地震作用設(shè)計值(KN/m2):GAk:幕墻構(gòu)件(包括面板和框)的平均自重:400N/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=5×0.040×400.000/1000=0.080kN/m2γE:幕墻地震作用分項系數(shù):1.3qEA=1.3×qEAk=1.3×0.080=0.104kN/m2qE：水平地震作用均布線作用設(shè)計值(矩形分布)qE=qEA×B=0.104×1.100=0.114kN/m(3)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)計值:2.108(kN/m)Hsjcg:立柱計算跨度:2.900mMw=qw×Hsjcg2/8=2.108×2.9002/8=2.216kN·mME:地震作用下立柱彎矩(kN·m):ME=qE×Hsjcg2/8=0.114×2.9002/8=0.120kN·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=2.216+0.5×0.120=2.276kN·m2.選用立柱型材的截面特性:立柱型材號:XC1\10050選用的立柱材料牌號:Q235d<=16型材強度設(shè)計值: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=111.980cm4Y軸慣性矩:Iy=37.456cm4立柱型材在彎矩作用方向凈截面抵抗矩:Wn=22.396cm3立柱型材凈截面積:An=8.641cm2立柱型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度:LT_x=6.000mm立柱型材計算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對中和軸的面積矩:Ss=14.350cm3塑性發(fā)展系數(shù):γ=1.053.幕墻立柱的強度計算: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:1.100mGAk:幕墻自重:400N/m2幕墻自重線荷載:Gk=400×B/1000=400×1.100/1000=0.440kN/mNk:立柱受力:Nk=Gk×L=0.440×2.900=1.276kNN:立柱受力設(shè)計值:rG:結(jié)構(gòu)自重分項系數(shù):1.2N=1.2×Nk=1.2×1.276=1.531kNσ:立柱計算強度(N/mm2)(立柱為拉彎構(gòu)件)N:立柱受力設(shè)計值:1.531kNAn:立柱型材凈截面面積:8.641cm2M:立柱彎矩:2.276kN·mWn:立柱在彎矩作用方向凈截面抵抗矩:22.396cm3γ:塑性發(fā)展系數(shù):1.05σ=N×10/An+M×103/(1.05×Wn)=1.531×10/8.641+2.276×103/(1.05×22.396)=98.577N/mm298.577N/mm2<ｆa=215.0N/mm2立柱強度可以滿足4.幕墻立柱的剛度計算:校核依據(jù):df≤L/250df:立柱最大撓度Du:立柱最大撓度與其所在支承跨度(支點間的距離)比值:L:立柱計算跨度:2.900mdf=5×qWk×Hsjcg4×1000/(384×2.1×Ix)=5.897mmDu=U/(L×1000)=5.897/(2.900×1000)=1/4911/491<1/250撓度可以滿足要求！5.立柱抗剪計算: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=1.369×2.900×1.100/2=2.184kN(2)Qw:風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計值(kN)Qw=1.4×Qwk=1.4×2.184=3.057kN(3)QEk:地震作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)QEk=qEAk×Hsjcg×B/2=0.080×2.900×1.100/2=0.128kN(4)QE:地震作用下剪力設(shè)計值(kN)QE=1.3×QEk=1.3×0.128=0.166kN(5)Q:立柱所受剪力:采用Qw+0.5QE組合Q=Qw+0.5×QE=3.057+0.5×0.166=3.140kN(6)立柱剪應(yīng)力:τ:立柱剪應(yīng)力:Ss:立柱型材計算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對中和軸的面積矩:14.350cm3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:111.980cm4τ=Q×Ss×100/(Ix×LT_x)=3.140×14.350×100/(111.980×6.000)=6.706N/mm2τ=6.706N/mm2<125.0N/mm2立柱抗剪強度可以滿足三、立柱與主結(jié)構(gòu)連接Lct2:連接處熱軋鋼角碼壁厚:8.0mmJy:連接處熱軋鋼角碼承壓強度:305.0N/mm2D2:連接螺栓公稱直徑:12.0mmD0:連接螺栓有效直徑:10.4mm選擇的立柱與主體結(jié)構(gòu)連接螺栓為:不銹鋼螺栓A1,A2組50級L_L:連接螺栓抗拉強度:230N/mm2L_J:連接螺栓抗剪強度:175N/mm2采用SG+SW+0.5SE組合N1wk:連接處風(fēng)荷載總值(N):N1wk=Wk×B×Hsjcg×1000=1.369×1.100×2.900×1000=4367.1N連接處風(fēng)荷載設(shè)計值(N):N1w=1.4×N1wk=1.4×4367.1=6114.0NN1Ek:連接處地震作用(N):N1Ek=qEAk×B×Hsjcg×1000=0.080×1.100×2.900×1000=255.2NN1E:連接處地震作用設(shè)計值(N):N1E=1.3×N1Ek=1.3×255.2=331.8NN1:連接處水平總力(N):N1=N1w+0.5×N1E=6114.0+0.5×331.8=6279.8NN2:連接處自重總值設(shè)計值(N):N2k=400×B×Hsjcg=400×1.100×2.900=1276.0NN2:連接處自重總值設(shè)計值(N):N2=1.2×N2k=1.2×1276.0=1531.2NN:連接處總合力(N):N=(N12+N22)0.5=(6279.8342+1531.2002)0.5=6463.8NNvb:螺栓的受剪承載能力:Nv:螺栓受剪面數(shù)目:2Nvb=2×π×D02×L_J/4=2×3.14×10.3602×175/4=29488.8N立柱型材種類:Q235d<=16Ncbl:用一顆螺栓時，立柱型材壁抗承壓能力(N):D2:連接螺栓直徑:12.000mmNv:連接處立柱承壓面數(shù)目:2t:立柱壁厚:3.0mmXC_y:立柱局部承壓強度:305.0N/mm2Ncbl=D2×t×2×XC_y=12.000×3.0×2×305.0=21960.0NNum1:立柱與建筑物主結(jié)構(gòu)連接的螺栓個數(shù):計算時應(yīng)取螺栓受剪承載力和立柱型材承壓承載力設(shè)計值中的較小者計算螺栓個數(shù)。螺栓的受剪承載能力Nvb=29488.8N大于立柱型材承壓承載力Ncbl=21960.0NNum1=N/Ncbl=6463.814/21960.000=0個取2個根據(jù)選擇的螺栓數(shù)目，計算螺栓的受剪承載能力Nvb=58977.6N根據(jù)選擇的螺栓數(shù)目，計算立柱型材承壓承載能力Ncbl=43920.0NNvb=58977.6N>6463.8NNcbl=43920.0N>6463.8N強度可以滿足角碼抗承壓能力計算:角碼材料牌號:Q235鋼(C級螺栓)Lct2:角碼壁厚:8.0mmJy:熱軋鋼角碼承壓強度:305.000N/mm2Ncbg:鋼角碼型材壁抗承壓能力(N):Ncbg=D2×2×Jy×Lct2×Num1=12.000×2×305×8.000×2.000=117120.0N117120.0N>6463.8N強度可以滿足四、幕墻后錨固連接設(shè)計計算幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接采用后錨固技術(shù)。本設(shè)計采用化學(xué)植筋作為后錨固連接件。本計算主要依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2004。后錨固連接設(shè)計，應(yīng)根據(jù)被連接結(jié)構(gòu)類型、錨固連接受力性質(zhì)及錨栓類型的不同，對其破壞型態(tài)加以控制。本設(shè)計只考慮錨栓鋼材抗剪復(fù)合破壞類型和混凝土破壞類型。并認(rèn)為錨栓是群錨錨栓。本工程錨栓受拉力和剪力Vgsd:總剪力設(shè)計值:Vgsd=N2=1.531KNNgsd:總拉力設(shè)計值:Ngsd=N1=6.280KNM:彎矩設(shè)計值(N·mm):e2:螺孔中心與錨板邊緣距離:50.0mmM=V×e2/1000=1.5×50.0/1000=0.07656KN·m本設(shè)計的錨栓是在拉剪復(fù)合力的作用之下工作，所以拉剪復(fù)合受力下錨栓或植筋鋼材破壞和混凝土破壞時的承載力，應(yīng)按照下列公式計算：式中----群錨中受力最大錨栓的拉力設(shè)計值；----群錨受拉區(qū)總拉力設(shè)計值；----群錨中受力最大錨栓的剪力設(shè)計值；----群錨總剪力設(shè)計值；----錨栓受拉承載力設(shè)計值；----錨栓受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值；----錨栓受剪承載力設(shè)計值；----錨栓受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值；----混凝土錐體受拉破壞承載力設(shè)計值；----混凝土錐體受拉破壞承載力標(biāo)準(zhǔn)值；----混凝土楔形體受剪破壞承載力設(shè)計值；----混凝土楔形體受剪破壞承載力標(biāo)準(zhǔn)值；γRs,N----錨栓鋼材受拉破壞，錨固承載力分項系數(shù)=2.17；γRs,V----錨栓鋼材受剪破壞，錨固承載力分項系數(shù)=2.17；γRc,N----混凝土錐體受拉破壞，錨固承載力分項系數(shù)=3.00；γRc,V----混凝土楔形體受剪破壞，錨固承載力分項系數(shù)=2.50；γRcp----混凝土剪撬受剪破壞，錨固承載力分項系數(shù)=2.50；γRsp----混凝土劈裂受拉破壞，錨固承載力分項系數(shù)=3.00；錨栓的分布如下圖所示：錨板：X=200.0mmY=250.0mm錨栓設(shè)置：s11=200.0mms21=150.0mm錨基邊距：c21=150.0mmA.錨栓鋼材受拉破壞承載力h----混凝土基材厚度=300.0mm；混凝土基材等級：強度等級C30；d----錨栓桿、螺桿外螺紋公稱直徑及鋼筋直徑=12.0mm；do----鉆孔直徑=14.0mm；df----錨板鉆孔直徑=14.0mm；h1----鉆孔深度=110.00mm；hef----錨栓有效錨固深度=110.00mm；Tinst----安裝扭矩=40.00N.m；fstk----錨栓極限抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值=300.00Mpa；As----錨栓應(yīng)力截面面積=84.622mm2；n----群錨錨栓個數(shù)=4；幕墻后錨固連接設(shè)計中的錨栓是在軸心拉力與彎矩共同作用下工作，彈性分析時，受力最大錨栓的拉力設(shè)計值應(yīng)按下列規(guī)定計算：當(dāng)時當(dāng)時式中----彎矩設(shè)計值（N.m）；----群錨中受力最大錨栓的拉力設(shè)計值；----錨栓1及i至群錨形心軸的垂直距離（mm）；----錨栓1及i至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離（mm）；----軸力N作用點至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離（mm）。則Nhsd=1.761KN；NRk,s=As×fstk=25.387KN；NRd,s=NRk,s/γRs,N=11.717KN；NRd,s>=Nhsd錨栓鋼材受拉破壞承載力滿足要求！B.混凝土錐體受拉破壞承載力----開裂混凝土單根錨栓受拉，理想混凝土錐體破壞時的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值；----單根錨栓或群錨受拉，混凝土實有破壞錐體投影面面積；----間距﹑邊距很大時，單根錨栓受拉，理想混凝土錐體破壞錐體投影面面積；----邊距c對受拉承載力的降低影響系數(shù)；----表層混凝土因密集配筋的剝離作用對受拉承載力的降低影響系數(shù)；----荷載偏心對受拉承載力的降低影響系數(shù)；----未裂混凝土對受拉承載力的提高系數(shù)；fcu,k----混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值=30.00；scr,N----混凝土錐體破壞情況下，無間距效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，確保每根錨栓受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的臨界間距=330.00；ccr,N----混凝土錐體破壞，無間距效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，確保每根錨栓受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的臨界邊距=165.00；由于是非開裂混凝土NoRk,c=7.3×(fcu,k)0.5×(hef-30)1.5=28.6100KN；Aoc,N=(scr,N)2=108900.00mm2；Ac,N=246450.00mm2；Mss,N=0.97；Msre,N=1.00；Msec,N=0.45；Msucr,N=1.40；NRk,c=39.321KN；NRd,c=NRk,c/γRc,N=13.107KN；NRd,c>=Ngsd混凝土錐體受拉破壞承載力滿足要求！C.錨栓鋼材受剪破壞承載力本設(shè)計考慮純剪無杠桿臂狀態(tài)，錨栓受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值VRk,s按下式計算：則Vhsd=0.383KN；VRk,s=0.5×(π×d2/4)×fstk=12.693KN；VRd,s=VRk,s/γRs,V=5.858KN；則Vhsd=0.383KN；VRd,s>=Vhsd錨栓鋼材受剪破壞承載力滿足要求！D.混凝土楔形體受剪破壞承載力----開裂混凝土，單根錨栓垂直構(gòu)件邊緣受剪，理想混凝土楔形體破壞時的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值；----群錨受剪，混凝土破壞理想楔形體在側(cè)向的投影面面積；----單根錨栓受剪，在無平面剪力方向的邊界影響﹑構(gòu)件厚度影響或相鄰錨栓影響，混凝土破壞理想楔形體在側(cè)向的投影面面積；----邊距c2/c1對受剪承載力的降低影響系數(shù)；----邊距與厚度比c１/h對受剪承載力的提高影響系數(shù)；----剪力角度對受剪承載力的影響系數(shù)；----荷載偏心對群錨受剪承載力的降低影響系數(shù)；----未裂混凝土及錨區(qū)配筋對受剪承載力的提高影響系數(shù)；dnom----錨栓外徑=12.00mm；lf----剪切荷載下錨栓的有效長度=96.00mm；VoRk,c=0.45×dnom0.5*(lf/dnom)^0.2*fcu,k0.5*c11.5=27.429KN；Aoc,V=4.5×c12=122512.50mm2；Ac,V=135506.25mm2；Mss,v=0.88；Msh,v=1.00；Msα,v=1.00；Msec,v=0.83；Msucr,v=1.40；VRk,c=31.159KN；VRd,c=VRk,c/γRc,V=12.464KN；VRd,c>=Vgsd混凝土楔形體受剪破壞承載力滿足要求！E.混凝土剪撬破壞承載力VRd,cp----混凝土剪撬破壞時的受剪承載力設(shè)計值VRk,cp----混凝土剪撬破壞時的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值K----錨固深度h_ef對V_rk_cp影響系數(shù)當(dāng)hef>=60mm時，取K＝2.0VRk,cp=k×NRk,c=78.641KN；VRd,cp=VRk,cp/γRcp=31.457KN；VRd,cp>=Vgsd混凝土剪撬破壞承載力滿足要求！F.拉剪復(fù)合受力承載力拉剪復(fù)合受力下，混凝土破壞時的承載力，應(yīng)按照下列公式計算：(Nhsd/NRd,s)2+(Vhsd/VRd,s)2=0.03<1錨栓鋼材能夠滿足要求！(Ngsd/NRd,c)1.5+(Vgsd/VRd,c)1.5=0.375<1混凝土能夠滿足要求！五、幕墻預(yù)埋件焊縫計算根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003公式7.1.1-1、7.1.1-2和7.1.1-3計算hf:角焊縫焊腳尺寸8.000mmL:角焊縫實際長度100.000mmhe:角焊縫的計算厚度=0.7hf=5.6mmLw:角焊縫的計算長度=L-2hf=84.0mmfhf:Q235熱軋鋼板角焊縫的強度設(shè)計值:160N/mm2βf:角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)，取值為:1.22σm:彎矩引起的應(yīng)力σm=6×M/(2×he×lw2×βf)=4.764N/mm2σn:法向力引起的應(yīng)力σn=N/(2×he×Lw×βf)=5.471N/mm2τ:剪應(yīng)力τ=V/(2×Hf×Lw)=1.139N/mm2σ:總應(yīng)力σ=((σm+σn)2+τ2)0.5=10.299σ=10.299N/mm2≤fhf=160N/mm2焊縫強度可以滿足!六、幕墻橫梁計算幕墻橫梁計算簡圖如下圖所示：1.選用橫梁型材的截面特性:選用型材號:XC1\LG505選用的橫梁材料牌號:Q235d<=16橫梁型材抗剪強度設(shè)計值:125.000N/mm2橫梁型材抗彎強度設(shè)計值: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=3.134cm3Wny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=3.133cm3型材截面積:A=4.810cm2γ塑性發(fā)展系數(shù)，可取1.052.幕墻橫梁的強度計算:校核依據(jù):Mx/γWnx+My/γWny≤f=215.0橫梁上分格高:1.450m橫梁下分格高:0.900mH----橫梁受荷單元高(應(yīng)為上下分格高之和的一半):1.175ml----橫梁跨度,l=1100mm(1)橫梁在自重作用下的彎矩(kN·m)GAk:橫梁自重:300N/m2Gk:橫梁自重荷載線分布均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):橫梁自重受荷按上單元高:1.450mGk=300×H/1000=300×1.450/1000=0.435kN/mG:橫梁自重荷載線分布均布荷載設(shè)計值(kN/m)G=1.2×Gk=1.2×0.435=0.522kN/mMy:橫梁在自重荷載作用下的彎矩(kN·m)My=G×B2/8=0.522×1.1002/8=0.079kN·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(三角形分布)qwk=Wk×B=1.369×1.100=1.506kN/m風(fēng)荷載線分布最大集度設(shè)計值qw=1.4×qwk=1.4×1.506=2.108kN/mMxw:橫梁在風(fēng)荷載作用下的彎矩(kN·m)Mxw=qw×B2/12=2.108×1.1002/12=0.213kN·m(3)地震作用下橫梁彎矩qEAk:橫梁平面外地震作用:βE:動力放大系數(shù):5αmax:地震影響系數(shù)最大值:0.040GAk:幕墻構(gòu)件自重:300N/m2qEAk=5×αmax×300/1000=5×0.040×300/1000=0.060kN/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(三角形分布)qex=qEAk×B=0.060×1.100=0.066KN/mqE:水平地震作用最大集度設(shè)計值γE:地震作用分項系數(shù):1.3qE=1.3×qex=1.3×0.066=0.086kN/mMxE:地震作用下橫梁彎矩:MxE=qE×B2/12=0.086×1.1002/12=0.009kN·m(4)橫梁強度:σ:橫梁計算強度(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:3.134cm3Wny:橫梁截面繞截面Y軸的凈截面抵抗矩:3.133cm3γ: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)=89.908N/mm289.908N/mm2<ｆa=215.0N/mm2橫梁正應(yīng)力強度可以滿足3.幕墻橫梁的抗剪強度計算: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----橫梁豎直方向(X軸)的剪力設(shè)計值N；Vy----橫梁水平方向(Y軸)的剪力設(shè)計值N；Sx----橫梁截面計算剪應(yīng)力處以上(或下)截面對中性軸(X軸)的面積矩=3.435cm3；Sy----橫梁截面計算剪應(yīng)力處左邊(或右邊)截面對中性軸(Y軸)的面積矩=3.221cm3；Ix----橫梁繞截面X軸的毛截面慣性矩=11.224cm4；Iy----橫梁繞截面y軸的毛截面慣性矩=11.220cm4；tx----橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度=5.0mm；ty----橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度=5.0mm；f----型材抗剪強度設(shè)計值=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:1.369kN/m2B:幕墻分格寬:1.100m風(fēng)荷載呈三角形分布時：Qwk=Wk×B2/4=1.369×1.1002/4=0.414kN(2)Qw:風(fēng)荷載作用下橫梁剪力設(shè)計值(kN)Qw=1.4×Qwk=1.4×0.414=0.580kN(3)QEk:地震作用下橫梁剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)地震作用呈三角形分布時：QEk=qEAk×B2/4=0.060×1.1002/4=0.018kN(4)QE:地震作用下橫梁剪力設(shè)計值(kN)γE:地震作用分項系數(shù):1.3QE=1.3×QEk=1.3×0.018=0.024kN(5)Vy:橫梁水平方向(y軸)的剪力設(shè)計值(kN):采用Vy=Qw+0.5QE組合