石材幕墻T掛件計算

1、第九部分、T掛件石材幕墻結(jié)構(gòu)計算第一章、荷載計算一、計算說明取風(fēng)荷載計算部分表3-1中XX風(fēng)荷載進(jìn)行計算，在此部分中石材幕墻的最大水平分格為a=1200 mm，豎向分格為b=1000 mm，標(biāo)準(zhǔn)層層高為H=3.0 m。該處石材幕墻采用T掛件連接形式，幕墻位于A座北立面的4軸與D軸的交匯處，幕墻形式及做法見投標(biāo)圖中DY-M02。二、單位面積石材幕墻的自重荷載計算1、單位面積石材幕墻自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算GAK：石材板塊自重面荷載標(biāo)準(zhǔn)值石材采用25 mm厚花崗巖石材，石材密度取為28.0 KN/m3GAK=25×10-3×28.0=0.7 KN/m2GGK：考慮板材和框架的幕墻自重

2、面荷載標(biāo)準(zhǔn)值GGK=GAK+0.15=0.85 KN/m22、單位面積石材幕墻自重荷載設(shè)計值計算rG：重力荷載分項系數(shù)，取rG=1.2按金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.1.6條規(guī)定GG：考慮板材和框架后的單位面積石材幕墻自重荷載設(shè)計值GG=rG·GGK=1.2×0.85=1.02 KN/m2三、石材幕墻板塊承受的水平風(fēng)荷載計算WK ：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 WK=1.466 KN/m2W：作用在幕墻上的風(fēng)荷載設(shè)計值 W=2.052 KN/m2四、石材幕墻板塊承受的垂直于幕墻平面的分布水平地震荷載計算1、幕墻玻璃面板承受的垂直于幕墻平面的分布水平地震

3、荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算max：水平地震影響系數(shù)最大值，取max=0.16 按金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.2.5條規(guī)定E：動力放大系數(shù)，取E=5.0按金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.2.5條規(guī)定qEK：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值qEK=max·E·GGK=0.16×5.0×0.85=0.68 KN/m22、幕墻玻璃面板承受的垂直于幕墻平面的分布水平地震荷載設(shè)計值計算rE：地震荷載作用效應(yīng)分項系數(shù)，取rE=1.3按金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.1.6條規(guī)定qE：垂直于幕墻平面的分布水

4、平地震作用設(shè)計值 qE=rE·qEK=1.3×0.68=0.884 KN/m2五、荷載組合1、風(fēng)荷載和水平地震作用組合面荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算W：風(fēng)荷載作用效應(yīng)組合系數(shù)，取W=1.0按金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.1.7條規(guī)定E：地震荷載作用效應(yīng)組合系數(shù)，取E=0.6按金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.1.7條規(guī)定qK=W·WK+E·qEK=1.0×1.466+0.6×0.68=1.874 KN/m22、風(fēng)荷載和水平地震作用組合面荷載設(shè)計值計算q=W·W+E·qE=1.0

5、5;2.052+0.6×0.884=2.582 KN/m2第二章、石材面板計算一、計算說明石材面板選用25 mm厚的花崗巖石材。石材幕墻的分格尺寸為：石材分格寬度a=1200 mm，石材分格高度b=1000 mm。因石材面板采用四個T掛件支撐，所以石材面板的計算采用短槽支撐的石材面板計算模型。二、石材面板強(qiáng)度校核（一）花崗石板的強(qiáng)度設(shè)計值fg1=f gm/2.15=8/2.15=3.721fg2=f gm/4.30=8/4.30=1.860fg1：花崗石板抗彎強(qiáng)度設(shè)計值（Mpa）fg2：花崗石板抗剪強(qiáng)度設(shè)計值（Mpa）fgm：花崗石板彎曲強(qiáng)度平均值（Mpa）金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范

6、JGJ133-2001第3.2.2條規(guī)定花崗石板材的彎曲強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)決定檢測機(jī)構(gòu)檢測確定，彎曲強(qiáng)度不應(yīng)小于8.0 Mpa。所以本工程按不小于8.0 Mpa取值。（二）石材面板彎曲強(qiáng)度校核1、 校核依據(jù)：fg1=3.721 N/mm2。 金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.5.4條規(guī)定2、石材面板產(chǎn)生的彎曲強(qiáng)度m：四點支撐石材面板彎矩系數(shù)由=0.9查金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001 附錄B表B.0.2，得m=0.1494t：石材計算厚度，取t=25 mmb0：四點支撐板的計算長邊邊長，b0=1000 mmq：風(fēng)荷載和水平地震作用組合面荷載設(shè)計值，q=2.582 KN

7、/m2=3.703 N/mm2fg1=3.721 N/mm2石材面板強(qiáng)度符合規(guī)范要求。（三）石材槽口抗剪強(qiáng)度校核本工程石材槽口按對邊開槽設(shè)計，所以石材槽口剪應(yīng)力計算按對邊開槽計算。1、 校核依據(jù)：fg2=1.860 N/mm2。 金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.5.7條規(guī)定2、石材槽口剪切強(qiáng)度q：風(fēng)荷載和水平地震作用組合面荷載設(shè)計值，q=2.582 KN/m2c:槽口寬度 c=7 mms:單個槽底總長度（mm），矩形槽底總長度取為槽長加上槽深的兩倍，弧型槽取為圓弧總長度。本工程采用弧型槽，槽長為105 mm。n:一個連接邊上T掛件數(shù)量。n=2:應(yīng)力調(diào)整系數(shù)，查金屬與石材幕

8、墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001表5.5.5，得=1.25=1.024 N/mm2fg2=1.860 N/mm2石材槽口抗剪強(qiáng)度符合規(guī)范要求第三章、石材幕墻橫梁計算一、計算說明石材幕墻的橫梁選用50x4等邊角鋼，根據(jù)構(gòu)造做法，每根幕墻橫梁簡支在立柱上，雙向受力，屬于雙彎構(gòu)件，需對橫梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度校核，此外計算橫梁抗扭剪切強(qiáng)度。橫梁的計算長度B=1200 mm。橫梁承受豎向的自重荷載和水平方向上的風(fēng)和地震的組合荷載。二、力學(xué)模型幕墻的荷載由橫梁和立柱承擔(dān)。橫梁采用簡支梁力學(xué)模型，石材面板受到的水平方向的荷載和自重荷載，水平面荷載和豎向面荷載先傳遞到T掛件，然后通過T掛件以集中荷載方式傳遞到

9、橫梁。計算簡圖如圖：計算公式如下：支座反力：RA=RB=P最大彎矩：MMAX=P×a最大撓度：uMAX=三、荷載計算1、橫梁承受的豎直方向面荷載 標(biāo)準(zhǔn)值 GGK=0.85 KN/m2設(shè)計值 GG=1.02 KN/m22、橫梁承受的水平方向面荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qK=1.466 KN/m2設(shè)計值 q=2.052 KN/m23、橫梁承受的豎直集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： PK豎向=0.51 KN設(shè)計值 P豎向=0.612 KN4、橫梁承受的水平集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： PK水平=0.880 KN設(shè)計值 P水平=1.231 KN5、豎直荷載作用最大彎矩 MX=P豎向×a=0.612×0.15=0.

10、092 KN·m6、橫梁承受的水平線荷載產(chǎn)生的彎矩MY=P水平×a=1.231×0.15=0.185 KN·m四、橫梁截面參數(shù)橫梁截面積 A=385.5 mm2 中性軸慣性矩 IX=90376.5 mm4中性軸到最外緣距離 YXmax=36.3 mmX軸抵抗矩 WX=2491.9 mm3中性軸慣性矩 IY=9036.5 mm4中性軸到最外緣距離Ymax=36.3 mmY軸抵抗矩 WY=2491.9 mm3塑性發(fā)展系數(shù) =1.05五、橫梁強(qiáng)度校核校核依據(jù)：=215 N/mm2=105.9 N/mm2=215 N/mm2橫梁強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。六、橫梁抗剪強(qiáng)度

11、校核1、 校核依據(jù)：Vh：橫梁水平方向上的剪力設(shè)計值h：橫梁承受的水平荷載產(chǎn)生的剪應(yīng)力Awh：橫梁水平方向上腹板截面面積（mm2）Vy：橫梁豎直方向上的剪力設(shè)計值y：橫梁承受的水豎向自重荷載產(chǎn)生的剪應(yīng)力Awy：橫梁豎直方向上腹板截面面積（mm2）fsv：Q235B鋼抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.6.4條規(guī)定2、水平方向產(chǎn)生的剪應(yīng)力=1.231 KNh= =9.59 N/mm2=125 N/mm23、水平方向產(chǎn)生的剪應(yīng)力=0.612 KNY= =4.768 N/mm2=125 N/mm2橫梁抗剪強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。七、橫梁抗扭計算1、校核依據(jù)：max=125

12、 N/mm22、計算說明橫梁由于豎向荷載和水平荷載不通過其型心，所以，對橫梁產(chǎn)生扭矩效應(yīng)，需對此進(jìn)行驗算。3.荷載計算 P水平=1.231 KN P豎向=0.612 KNex：豎向荷載到角鋼型心的距離，ex=68.8 mmey：水平荷載到角鋼型心的距離，ey=16.2 mmM:集中荷載傳給橫梁的轉(zhuǎn)矩 M1=M2=P水平×ey+P豎向×ex =1231×16.2 + 612×68.8 =62047.8 N·mIK：角鋼抗扭慣性矩：所求點的截面厚度 4 mmb:角鋼腹板長度 b1=b2=48 mml：橫梁長度，取l=1500 mmMK：橫梁受到的最

13、大扭矩 簡支梁所受扭矩模型如下圖所示： 通過計算得 MKMAX=M1=62047.8 N·m4、橫梁抗扭計算max：扭矩產(chǎn)生的最大剪力max=121.8 N/mm2=125 N/mm2八、橫梁撓度校核1、 校核依據(jù)：鋼橫梁承受的最大撓度應(yīng)不大于H/300，且不大于15 mm。 金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.6.5條規(guī)定2、由豎直集中荷載引起的撓度=0.71 mm15 mm=0.71 mmL/300=1200/300=4 mm3、由水平集中荷載引起的撓度=1.225 mm15 mm=1.225 mmL/300=1200/300=4 mm橫梁剛度符合設(shè)計要求。經(jīng)過

14、以上計算得知，橫梁的各項性能滿足設(shè)計要求。第四章、石材幕墻立柱計算一、計算說明立柱選用80x60x4鍍鋅方鋼管，立柱計算模型為懸掛體系，立柱在組合荷載的作用下，產(chǎn)生彎曲、剪切等效應(yīng)。立柱高度H=3000 mm,幕墻橫向計算分格寬度B=1200 mm 。二、力學(xué)模型立柱的力學(xué)模型按懸掛體系設(shè)置，立柱受到的荷載按承受水平方向的組合荷載和自重荷載考慮。為簡化計算，立柱的水平荷載按均布的水平線荷載計算。三、荷載作用值1、立柱承受的豎直方向面荷載 標(biāo)準(zhǔn)值 GGK=0.85 KN/m2設(shè)計值 GG=1.02 KN/m22、立柱承受的水平方向面荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qK=1.466 KN/m2設(shè)計值 q=2.052

15、KN/m23、立柱承受的水平線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 q線k=qK×B=1.466×1.2=1.760 KN/m設(shè)計值 q線=q×B=2.052×1.2=2.462 KN/m4、立柱所受的彎矩M=0.125q線·H2=0.125×2.462×3.02=2.770 KN·m5、受力最不利處立柱承受的偏心拉力設(shè)計值(立柱中心處)N= GG ×B×H/2= 1.02×1.2×3/2=1.836 KN四、立柱截面參數(shù)立柱截面積 A0=1015 mm2 X軸慣性矩 IX=879050 mm4X軸到

16、最外緣距離 YX=40 mmX軸抵抗矩 WX=21975 mm3塑性發(fā)展系數(shù) =1.05五、立柱強(qiáng)度校核校核依據(jù)=215 N/mm2金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.7.6條規(guī)定=121.8 N/mm2=215 N/mm2立柱強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。六、立柱撓度校核校核依據(jù)：立柱承受的最大撓度應(yīng)不大于H/300，且不大于15 mm。金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.7.10條規(guī)定u=10 mm15 mmu=10 mmH/300=3000/300=10 mm立柱撓度滿足設(shè)計要求。經(jīng)過以上計算得知，立柱的各項性能要求滿足設(shè)計要求。第五章、主要幕墻連接附件計算一、計

17、算說明石材幕墻的附件主要計算以下部分：T掛件部分1.不銹鋼T掛件的強(qiáng)度計算2.連接不銹鋼T掛件與角鋼橫梁的M6不銹鋼螺栓校核橫梁部分1.連接鋼轉(zhuǎn)接件和鍍鋅方鋼立柱的M6不銹鋼螺栓校核立柱與鋼轉(zhuǎn)接件連接部分1連接鋼轉(zhuǎn)接件和鍍鋅鋼立柱的M12不銹鋼螺栓校核24mm厚鋼墊片承壓計算3點焊承載力計算鋼轉(zhuǎn)接件計算（當(dāng)鋼轉(zhuǎn)接件外挑250mm以上時計算）鋼轉(zhuǎn)接件與埋件連接部分1.連接鋼轉(zhuǎn)接件與埋件的M12不銹鋼螺栓計算預(yù)埋件計算二、不銹鋼T掛件計算1、計算說明不銹鋼T掛件承受石材板塊的自重荷載和水平方向的風(fēng)和地震的組合荷載。不銹鋼T掛件主要計算強(qiáng)度。在進(jìn)行計算時，假設(shè)角鋼橫梁是剛性的，即無變形。不銹鋼T掛件

18、材質(zhì)選用奧氏體不銹鋼304，抗剪強(qiáng)度設(shè)計值fslv為140 N/mm2，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fslt為180 N/mm2。2、計算模型如下圖所示3、荷載計算集中荷載設(shè)計值P豎向=0.5 KN集中荷載設(shè)計值P水平=q×0.6×1=2.582×0.6×1=1.550 KN4、不銹鋼T掛件翼緣板抗剪強(qiáng)度計算=7.75 N/mm2fslv=140 N/mm25、不銹鋼T掛件支點處5 mm厚板強(qiáng)度計算 不銹鋼T掛件支點處5 mm厚板受到拉力、剪力和彎矩作用，不銹鋼T掛件5 mm厚板僅進(jìn)行基本強(qiáng)度校核即可，既fslv=140 N/mm2，fslt=180 N/mm2 斷面

19、參數(shù)：截面積 A=135 mm2 中性軸慣性矩 IX=281 mm4中性軸到最外緣距離 YXmax=2.5 mmX軸抵抗矩 WX=112.5 mm3中性軸慣性矩 IY=17651 mm4中性軸到最外緣距離Ymax=17.5 mmY軸抵抗矩 WY=112.5 mm3 拉力：N=P水平=1.550KN彎矩：M=P豎向×0.0325=0.5×0.0325=0.00163KN·m剪力：T= P豎向=0.5KN=3.7 N/mm2fslv=140 N/mm2= = =25.97 N/mm2fslt=180 N/mm26、連接不銹鋼T掛件與角鋼橫梁的M6不銹鋼螺栓校核 M6不

20、銹鋼螺栓需計算由于自重荷載產(chǎn)生的拉力和水平荷載產(chǎn)生的剪力。以不銹鋼T掛件和角鋼橫梁處作為支點計算。 拉力：N剪力：V根據(jù)M=0有 N×20=P豎向×32.5 所以 N= V=P水平=1.550 KNM6螺栓校核A0:M6不銹鋼螺栓有效面積,取A0=20.1 mm2:單個螺栓的抗拉承載力： =14070 NN=812.5 NnV:剪切面，單剪時，取nV=1:單個螺栓的抗剪承載力： =4924.5 NV=1550 NM6螺栓的設(shè)計符合設(shè)計要求。三、橫梁部分1、計算說明橫梁連接附件部分主要計算連接螺栓是否滿足設(shè)計要求。2、計算模型如下圖所示3、荷載計算豎直方向支座反力R1=P豎向

21、=0.5KN豎直方向支座反力R2=P水平=q×0.6×1=2.582×0.6×1=1.550KN4、連接鋼轉(zhuǎn)接件和鍍鋅方鋼立柱的M6不銹鋼螺栓校核 M6不銹鋼螺栓承受的剪力V為：V=1.629KNnV:剪切面，單剪時，取nV=1:單個螺栓的抗剪承載力： =4924.5 NV=1629 NM6螺栓的設(shè)計符合設(shè)計要求。按金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ133-2001第5.6.6條規(guī)定，螺栓數(shù)量取為2個。四、立柱與鋼轉(zhuǎn)接件連接部分1、計算說明計算寬度B=1.200 m，高度H=3.0 m。鋼角碼采用Q235B結(jié)構(gòu)鋼尺寸為110×70×8&

22、#215;100 mm，立柱的固定方式為雙系點，即兩側(cè)均用鋼角碼夾持，用2個M12奧氏體不銹鋼螺栓A2-70連接。該部分參考第五章石材幕墻立柱計算中力學(xué)模型說明。2、荷載計算N1:M12不銹鋼螺栓豎直方向承受的荷載 （自重荷載）N1= GG ×B×H= 1.02×1.2×3=3.672 KNN2: M12不銹鋼螺栓水平方向承受的荷載（風(fēng)和地震組合荷載）N2= q線·L=2.462×3=7.386 KNV: M12不銹鋼螺栓承受的剪力大小為V =8.248 KN3、M12螺栓計算A0: M12不銹鋼螺栓有效面積,取A0=84.3 mm2

23、:每個螺栓的承載力=41307 NV=8248 N根據(jù)構(gòu)造要求，采用2個M12不銹鋼螺栓。4、4mm厚鋼墊片局部抗壓承載力d:M12不銹鋼螺栓孔徑，取d=12 mmt: 單片鋼墊片的厚度，取t=4 mmt: 鋼墊片的總壁厚t=2×t=2×4=8 mm:鋼墊片局部承壓能力=12×8×320=30720 NV=8248 N5. 點焊承載力計算 根據(jù)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GBJ18-87 第3.2.5條 電阻點焊每個焊點的抗剪設(shè)計承載力應(yīng)按表3.2.5采用 表中3.5mm厚鋼板每個焊點的抗剪設(shè)計承載力為NVS=12.6KN需焊點的個數(shù)：N=V/NVS=8248/12600=0.65個 即一個焊點即滿足設(shè)計要求立柱與鋼角碼連接設(shè)計符合設(shè)計要求。五、鋼角碼與埋件連接計算1、計算模型幕墻的重力作用點距支座距離a=105 mm，每個鋼角碼采用1個M12螺栓與埋件連接，螺栓到連接件最邊緣垂直距離d2=50 mm。2、荷載計算M12不銹鋼螺栓需計算由于水平荷載和自重荷載產(chǎn)生的拉力和自重荷載產(chǎn)生的剪力。以鋼轉(zhuǎn)接