遼寧省***鋼鐵集團總醫院石材幕墻設計計算書基本參數:**地區抗震7度設防Ⅰ.設計依據:《建筑結構荷載規范》GB50009-2001《建筑抗震設計規范》GB50011-2001《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068-2001《建筑幕墻》JG3035-96《金屬與石材幕墻工程技術規范》JGJ133-2001《建筑鋁型材基材》GB/T5237.1-2000《建筑鋁型材陽極氧化、著色型材》GB/T5237.2-2000《建筑幕墻平面內變形性能檢測方法》GB/T18250-2000《建筑幕墻抗震性能振動臺試驗方法》GB/T18575-2001《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《緊固件機械性能螺母細牙螺紋》GB3098.4-2000《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、螺柱》GB3098.6-2000《緊固件機械性能不銹鋼螺母》GB3098.15-2000《螺紋緊固件應力截面積和承載面積》GB/T16823.1-1997《焊接結構用耐候鋼》GB/T4172-2000《干掛天然花山崗石，建筑板材及其不銹鋼配件》JC830.1,830.2-1998《混凝土接縫用密封膠》JC/T881-2001《石材幕墻接縫用密封膠》JC/T883-2001《天然花崗石建筑板材》GB/T18601-2001Ⅱ.基本計算公式:(1).場地類別劃分:根據地面粗糙度,場地可劃分為以下類別:A類近海面,海島,海岸,湖岸及沙漠地區;B類指田野,鄉村,叢林,丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區;C類指有密集建筑群的城市市區;D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區;**鋼鐵集團總醫院按C類地區計算風壓(2).風荷載計算:幕墻屬于薄壁外圍護構件，根據《建筑結構荷載規范》GB50009-2001采用風荷載計算公式:Wk=βgz×μz×μs×W0其中:Wk---作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m^2)βgz---瞬時風壓的陣風系數,按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001取定根據不同場地類型,按以下公式計算:βgz=K(1+2μf)其中K為地區粗糙度調整系數，μf為脈動系數A類場地:βgz=0.92*(1+2μf)其中：μf=0.387*(Z/10)^(-0.12)B類場地:βgz=0.89*(1+2μf)其中：μf=0.5(Z/10)^(-0.16)C類場地:βgz=0.85*(1+2μf)其中：μf=0.734(Z/10)^(-0.22)D類場地:βgz=0.80*(1+2μf)其中：μf=1.2248(Z/10)^(-0.3)μz---風壓高度變化系數,按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001取定,根據不同場地類型,按以下公式計算:A類場地:μz=1.379×(Z/10)^0.24B類場地:μz=(Z/10)^0.32C類場地:μz=0.616×(Z/10)^0.44D類場地:μz=0.318×(Z/10)^0.60本工程屬于C類地區,故μz=0.616×(Z/10)^0.44μs---風荷載體型系數,按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001取為：1.2W0---基本風壓,按全國基本風壓圖,**地區取為0.450kN/m^2(3).地震作用計算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用標準值βE---動力放大系數,按5.0取定αmax---水平地震影響系數最大值,按相應設防烈度取定:6度:αmax=0.047度:αmax=0.088度:αmax=0.169度:αmax=0.32**設防烈度為7度,故取αmax=0.080GAK---幕墻構件的自重(N/m^2)(4).荷載組合:結構設計時，根據構件受力特點，荷載或作用的情況和產生的應力(內力)作用方向，選用最不利的組合，荷載和效應組合設計值按下式采用：γGSG+γwφwSw+γEφESE+γTφTST各項分別為永久荷載：重力；可變荷載：風荷載、溫度變化；偶然荷載：地震水平荷載標準值:qk=Wk+0.5qEAk水平荷載設計值:q=1.4Wk+0.5×1.3qEAk荷載和作用效應組合的分項系數,按以下規定采用:①對永久荷載采用標準值作為代表值，其分項系數滿足：a.當其效應對結構不利時：對由可變荷載效應控制的組合，取1.2；對有永久荷載效應控制的組合，取1.35b.當其效應對結構有利時：一般情況取1.0；對結構傾覆、滑移或是漂浮驗算，取0.9②可變荷載根據設計要求選代表值，其分項系數一般情況取1.4一、風荷載計算1、標高為68.100處風荷載計算(1).風荷載標準值計算:Wk:作用在幕墻上的風荷載標準值(kN/m^2)βgz:68.100m高處陣風系數(按C類區計算):μf=0.734×(Z/10)^(-0.22)＝0.481βgz=0.85×(1+2μf)=1.668μz:68.100m高處風壓高度變化系數(按C類區計算):(GB50009-2001)μz=0.616×(Z/10)^0.44=1.433風荷載體型系數μs=1.20Wk=βgz×μz×μs×W0(GB50009-2001)=1.668×1.433×1.2×0.450=1.291kN/m^2(2).風荷載設計值:W:風荷載設計值:kN/m^2rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4按《建筑結構荷載規范》GB50009-2001規定采用W=rw×Wk=1.4×1.291=1.807kN/m^2二、板強度校核:石材校核:(第1處)1.石材強度校核校核依據：σ≤[σ]=3.200N/mm^2Ao:石板短邊長：0.850mBo:石板長邊長：1.200ma:計算石板抗彎所用短邊長度:0.850mb:計算石板抗彎所用長邊長度:1.000mt:石材厚度:25.0mmm1:四角支承板彎矩系數,按短邊與長邊的邊長比(a/b=0.850)查表得:0.1494Wk:風荷載標準值:1.291kN/m^2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/m^2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.080×700.000/1000=0.280kN/m^2荷載組合設計值為：Sz=1.4×Wk+1.3×0.5×qEAk=1.989kN/m^2應力設計值為：σ=6×m1×Sz×b^2×10^3/t^2=6×0.1494×1.989×1.000^2×10^3/25.0^2=2.853N/mm^22.853N/mm^2≤3.200N/mm^2強度可以滿足要求2.石材剪應力校核校核依據:τmax≤[τ]τ:石板中產生的剪應力設計值(N/mm^2)n:一個連接邊上的掛鉤數量:2t:石板厚度:25.0mmd:槽寬:7.0mms:槽底總長度:100.0mmβ:系數,取1.25對邊開槽τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/[n×(t-d)×s]=0.705N/mm^20.705N/mm^2≤1.600N/mm^2石材抗剪強度可以滿足3.掛鉤剪應力校核校核依據:τmax≤[τ]τ:掛鉤剪應力設計值(N/mm^2)Ap:掛鉤截面面積:19.600mm^2n:一個連接邊上的掛鉤數量:2對邊開槽τ=Sz×Ao×Bo×β×1000/(2×n×Ap)=32.353N/mm^232.353N/mm^2≤48.900N/mm^2掛板抗剪強度可以滿足三、幕墻立柱計算:幕墻立柱計算:(第1處)幕墻立柱按簡支梁力學模型進行設計計算：1.選料:(1)風荷載線分布最大荷載集度設計值(矩形分布)qw:風荷載線分布最大荷載集度設計值(kN/m)rw:風荷載作用效應的分項系數：1.4Wk:風荷載標準值:1.291kN/m^2B:幕墻墻分格寬:1.2000mqw=1..4×Wk×B=1..4×1.2911×1.2000=2..169kNN/m(2)立柱彎矩:Mw:風風荷載作用下下立柱彎矩((kN·m)qw:風風荷載線分布布最大荷載集集度設計值::2.1669(kN//m)Hsjcgg:立柱計計算跨度:3.8000mMw=qww×Hsjcgg^2/8=2..169×3.8000^2/8=3..915kNN·mqEA:地震作用設設計值(KN/M^^2):GAk:幕墻構件(包括板塊和和鋁框)的平均自重重:1500N/m^22垂直于幕墻平面的的分布水平地地震作用:qEAk::垂直于幕幕墻平面的分分布水平地震震作用(kkN/m^22)qEAk==5×αmax×GGAk==5×0.0080×1550.0000/10000==0.0600kN/m^^2γE:幕幕墻地震作用用分項系數::1.3qEA=11.3×qEAk=11.3×0.0600=00.078kkN/m^22qE：水平平地震作用線線分布最大荷荷載集度設計計值(矩形分布)qE=qEEA×B=0..078×1.2000=0..094kNN/mME:地地震作用下立立柱彎矩(kN·m):ME=qEE×Hsjcgg^2/8=0..094×3.8000^2/8=0..169kNN·mM:幕墻墻立柱在風荷荷載和地震作作用下產生彎彎矩(kN·m)采用Sw+0.55SE組合M=Mw++0.5×ME=3.9915+0..5×0.1699=3.9999kN··m(3)W:立柱抗抗彎矩預選值值(cm^3))W=M×110^3/11.05/2215.0=3.9999×10^3//1.05//215.00=17..716cmm^3qwk:風荷載線分分布最大荷載載集度標準值值(kN/m))qwk=WWk×B=11.291××1.2000=11.549kkN/mqEk:水平地震作作用線分布最最大荷載集度度標準值(kN/m))qEk=qqEAk×B=00.060××1.2000=00.072kkN/m(4)I1,I2::立柱慣性性矩預選值((cm^4))I1=9000×(qwk+00.5×qEk)×Hsjcgg^3/3884/2.11=9000×(1.5499+0.5××0.0722)×3.8000^3/3884/2.11=977.079ccm^4I2=50000×(qwk+00.5×qEk)×Hsjcgg^4/3884/2.11/20=50000×(1.5499+0.5××0.0722)×3.8000^4/3884/2.11/20=1002.4733cm^4選定立柱慣性矩應應大于:102.4473cm^^42.選用立柱型型材的截面特特性:選用型材號:鋼鋼方管60XX120X44型材強度設計值::215..000N//mm^2型材彈性模量:E=2.11×10^5NN/mm^22X軸慣性矩矩:Ix==255.0000cm^^4Y軸慣性矩矩:Iy==85.0000cm^44X軸抵抗矩矩:Wx11=42.5500cm^^3X軸抵抗矩矩:Wx22=42.5500cm^^3型材截面積:AA=13.7760cm^^2型材計算校核處壁壁厚:t==4.0000mm型材截面面積矩::Ss=33.475ccm^3塑性發展系數:γ=1.0553.幕墻立柱的的強度計算::校核依據:N//A+M/γγ/W≤ｆa=2155.0N/mmm^2(拉拉彎構件)B:幕墻墻分格寬:1.2000mGAk:幕墻自重:150N//m^2幕墻自重線荷載::Gk=1550×Wfg/11000=1550×1.2000/10000=0..180kNN/mNk:立立柱受力:Nk=Gkk×Hsjcgg=0..180×3.8000=0..684kNNN:立柱柱受力設計值值:rG:結結構自重分項項系數:11.2N=1.22×Nk=1.22×0.6844=0.8821kNσ:立柱計算強度度(N/mm^^2)(立柱柱為拉彎構件件)N:立柱柱受力設計值值:0.8821kNA:立柱柱型材截面積積:13.7760cm^^2M:立柱柱彎矩:33.999kkN·mWx2:立柱截面抗抗彎矩:42.5500cm^^3γ:塑性發展系數數:1.005σ=N×10/A++M×10^^3/1.005/Wx22=0..821×110/13..760+33.999××10^3//1.05//42.5000=900.217NN/mm^2290.2117N/mmm^2≤ｆa=2155.0N/mmm^2立柱強度可以滿足足4.幕墻立柱的的剛度計算::校核依據:Ummax≤[U]=155mm且Umaxx≤L/3000((JGJ1333-20001)Umax::立柱最大大撓度Umax==5×(qWk+00.5×qEk)×Hsjcgg^4×1000//384/22.1/Ixx立柱最大撓度Ummax為:8.0337mm≤15mmDu:立立柱撓度與立立柱計算跨度度比值:Hsjcgg:立柱計計算跨度:3.8000mDu=U//Hsjcgg/10000=8..037/33.800//1000=0..002≤1/3000撓度可以滿足要求求5.立柱抗剪計計算:校核依據:τmmax≤[τ]=1255.0N/mmm^2(1)Qwk:風風荷載作用下下剪力標準值值(kN)Qwk=WWk×Hsjcgg×B/2=11.291××3.8000×1.2000/2=22.943kkN(2)Qw:風荷荷載作用下剪剪力設計值((kN)Qw=1..4×Qwk=1..4×2.9433=4..121kNN(3)QEk:地地震作用下剪剪力標準值((kN)QEk=qqEAk×Hsjcgg×B/2=00.060××3.8000×1.2000/2=00.137kkN(4)QE:地震震作用下剪力力設計值(kN)QE=1..3×QEk=1..3×0.1377=0..178kNN(5)Q:立柱所所受剪力:采用Qw+0.55QE組合Q=Qw++0.5×QE=4.1121+0..5×0.1788=4.2210kN(6)立柱剪應力::τ:立柱剪應力::Ss:立立柱型材截面面面積矩:3.4755cm^3Ix:立立柱型材截面面慣性矩:255.0000cm^^4t:立柱柱壁厚:4.0000mmτ=Q×Ss×1000/Ix//t=4..210×33.475××100/2255.0000/4.0000=1..434N//mm^21.4334N/mmm^2≤125.00N/mm^^2立柱抗剪強度可以以滿足四、立梃與主結構構連接立梃與主結構連接接:(第1處)Lct2::連接處鋼鋼角碼壁厚::8.0000mmD2:連連接螺栓直徑徑:12.0000mmD0:連連接螺栓直徑徑:10.3360mm采用SG+SW++0.5SEE組合N1wk::連接處風風荷載總值((N):N1wk==Wk×B×Hsjcgg×1000==1.2911×1.2000×3.8000×1000==5886..960N連接處風荷載設計計值(N):N1w=11.4×N1wk=11.4×5886..960=88241.7744NN1Ek::連接處地地震作用(N):N1Ek==qEAk××B×Hsjcgg×1000==0.0600×1.2000×3.8000×1000==273.6600NN1E:連接處地震震作用設計值值(N):N1E=11.3×N1Ek=11.3×273.6600=3355.6880NN1:連連接處水平總總力(N):N1=N11w+0.55×N1E=82241.7444+0.55×355.6680=84419.5884NN2:連連接處自重總總值設計值((N):N2k=1150×B×Hsjcgg=1150×1.2000×3.8000=6684.0000NN2:連連接處自重總總值設計值((N):N2=1..2×N2k=1..2×684.0000=8220.8000NN:連接接處總合力((N):N=(N11^2+N22^2)^00.5=(84419.5884^2+8820.8000^2)^^0.5=84559.4988NNvb:螺栓的承載載能力:Nv:連連接處剪切面面數:2Nvb=22×3.14×D0^2×130/44(GBBJ17-888-11)=22×3.14×10.3660^2×130/44=221905..971NNum1::立梃與建建筑物主結構構連接的螺栓栓個數:Num1==N/Nvbb==8459..498/221905..971==0.3866個取2個Ncbl::立梃型材材壁抗承壓能能力(N):D2:連連接螺栓直徑徑:12.0000mmNv:連連接處剪切面面數:4t:立梃梃壁厚:4.0000mmNcbl==D2×2×120×t×Num1(GBJ117-88)==12.0000×2×120×4.0000×2.0000==230400.000NN230400.000NN≥84599.498NN強度可以滿足Ncbg::鋼角碼型型材壁抗承壓壓能力(N):Ncbg==D2×2×267×Lct2×Num1(GBBJ17-888)==12.0000×2×267×8.0000×2.0000==1025228.0000N1025228.0000N≥8459..498N強度可以滿足五、幕墻預埋件總總截面面積計計算幕墻預埋件計算::(第1處)本工程預埋件受拉拉力和剪力V:剪力力設計值:V=N2=8200.800NNN:法向向力設計值::N=N1=84119.5844NM:彎矩矩設計值(N·mm):e2:螺螺孔中心與錨錨板邊緣距離離:60.0000mmM=V×ee2=8200.800××60.0000=492248.0000N·mNum1::錨筋根數數:4根錨筋層數:2層層Kr:錨錨筋層數影響響系數:11.000關于混凝土：混凝凝土標號C330混凝土強度設計值值:fc=115.0000N/mm^^2按現行國家標準≤≤混凝土結構構設計規范≥GBJ110采用。選用二級錨筋錨筋強度設計值::fy=3110.0000N/mm^^2d:鋼筋筋直徑:Φ12.0000mmαv:鋼鋼筋受剪承載載力系數:αv=(4-0.008×d)××(fc/ffy)^0..5=((4-0.008×12..000)××(15.0000/3110.0000)^0.55=00.669t:錨板板厚度:8.0000mmαb:錨板彎曲變變形折減系數數:αb=0.6+0..25×t//d=00.6+0..25×8..000/112.0000=0..767Z:外層層鋼筋中心線線距離:210..000mmmAs:錨錨筋實際總截截面積:As=Nuum1×3.14×d^2/44=4..000×3.14×d^2/44=4552.1600mm^2錨筋總截面積計算算值:As1=((V/Kv++N/0.88/Kb+MM/1.3//Kr/Kbb/Z)/ffy=449.0011mm^2As2=((N/0.88/Kb+MM/0.4//Kr/Kbb/Z)/ffy=446.7499mm^249.001mmm^2≤452.1160mm^^246.749mmm^2≤452.1160mm^^24根φ122.000錨錨筋可以滿足足要求A:錨板面積積:600000.0000mm^^20.5ffcA=4550000..000NNN=84419.5884N≤0.5fccA錨板尺寸可以滿足足要求六、幕墻預埋件焊焊縫計算幕墻預埋件焊縫計計算:(第1處)Hf:焊縫縫厚度8.0000L:焊縫縫長度1500.000σm:彎矩引起的應應力σm=6×M/(22×he×llw^2×11.22)(GBBJ17-888)=11.103NN/mm^22σn:法向向力引起的應應力σn=N/(2××he×Lww×1.222)(GBBJ17-888)=44.401NN/mm^22τ:剪應力力τ=V/(2×Hff×Lw)(GGBJ17--88))=0..366N//mm^2σ:總應力力σ=((σm+σnn)^2+τ^2)^00.5(GGBJ17--88--3)=5..51755.517NN/mm^22≤160N//mm^2焊縫強度可以滿足足!七、幕墻橫梁計算算幕墻橫梁計算:(第1處)1.選用橫梁型型材的截面特特性:選用型材號:角角鋼L50XX50X4型材強度設計值::215..000N//mm^2型材彈性模量:E=2.11×10^5NN/mm^22X軸慣性矩矩:Ix==9.3000cm^4Y軸慣性矩矩:Iy==9.3000cm^4X軸抵抗矩矩:Wx11=6.6000cm^33X軸抵抗矩矩:Wx22=2.6000cm^33Y軸抵抗矩矩:Wy11=2.6000cm^33Y軸抵抗矩矩:Wy22=6.6000cm^33型材截面積:AA=4.0000cm^22型材計算校核處壁壁厚:t==4.0000mm型材截面面積矩::Ss=33.064ccm^3塑性發展系數:γ=1.0552.幕墻橫梁的的強度計算::校核依據:Mxx/γWx+Myy/γWy≤ｆa=2155.0(1)橫梁在自重作作用下的彎矩矩(kN·m)H:玻璃璃面板高度::0.8550mGAk:橫梁自重:700N//m^2Gk:橫橫梁自重荷載載線分布均布布荷載集度標標準值(kN/m)):Gk=7000×H/10000=7000×0.8500/10000=0..595kNN/mG:橫梁梁自重荷載線線分布均布荷荷載集度設計計值(kN/m))G=1.22×Gk=1.22×0.5955=0.7714kN//mMx:橫橫梁在自重荷荷載作用下的的彎矩(kN·m)Mx=G××B^2/88=0..714×1.2000^2/8=0..129kNN·m(2)橫梁在風荷載載作用下的彎彎矩(kN·m)風荷載線分布最大大荷載集度標標準值(梯形分布)qwk=WWk×H=11.291××0.8500=11.097KKN/m風荷載線分布最大大荷載集度設設計值qw=1..4×qwk=1..4×1.0977=1..536kNN/mMyw:橫梁在風荷荷載作用下的的彎矩(kN·m)Myw=qqw×B^2×(3-H^22/B^2))/24=11.536××1.2000^2×(3-0.8850^2//1.2000^2)/224=00.230kkN·m(3)地震作用下橫橫梁彎矩qEAk::橫梁平面面外地震荷載載:βE:動力放大系系數:5αmax:地震影影響系數最大大值:0..080Gk:幕幕墻構件自重重:7000N/m^^2qEAk==5×αmax×7700/10000==5×0.0080×7000/10000==0.2800kN/m^^2qex:水平地震作作用線分布最最大荷載集度度標準值B:幕墻墻分格寬:1.2000m水平地震作用線分分布最大荷載載集度標準值值(梯形分布)qex=qqEAk×H=00.280××0.8500=00.238KKN/mqE:水水平地震作用用線分布最大大荷載集度設設計值γE:地震作用分分項系數:1.3qE=1..3×qex=1..3×0.2388=0..309kNN/mMyE:地震作用下下橫梁彎矩::MyE=qqE×B^2×(3-H^22/B^2))/24=00.309××1.2000^2×(3-0.8850^2//1.2000^2)/224=00.046kkN·m(4)橫梁強度:σ:橫梁計算強度度(N/mm^^2):采用SG+SW++0.5SEE組合Wx1:X軸抵抗矩矩:6.6000cm^33Wy2:y軸抵抗矩矩:6.6000cm^33γ:塑性發展系數數:1.005σ=(Mx/Wx11+Myw//Wy2+00.5×MyyE/Wy22)×10^^3/1.005=555.122NN/mm^2255.1222N/mmm^2≤ｆa=2155.0N/mmm^2橫梁正應力強度可可以滿足3.幕墻橫梁的的抗剪強度計計算:校核依據:1..5τmax≤[τ]=1255.0N/mmm^2(1)Qwk:風風荷載作用下下橫梁剪力標標準值(kN)Wk:風風荷載標準值值:1.2291kN//m^2B:幕墻墻分格寬:1.2000m風荷載線分布呈梯梯形分布時：：Qwk=WWk×B^2×(1-H/BB/2)/22=11.291××1.2000^2×(1-0.8850/1..200/22)/2=00.600kkN(2)Qw:風荷荷載作用下橫橫梁剪力設計計值(kN)Qw=1..4×Qwk=1..4×0.6000=0..840kNN(3)QEk:地地震作用下橫橫梁剪力標準準值(kN)地震作用線分布呈呈梯形分布時時：QEk=qqEAk×B^2×(1-H/BB/2)/22=00.280××1.2000^2×(1-0.8850/1..200/22)/2=00.130kkN(4)QE:地震震作用下橫梁梁剪力設計值值(kN)γE:地震作用分分項系數:1.3QE=1..3×QEk=1..3×0.1300=0..169kNN(5)Q:橫梁所所受剪力:采用Qw+0.55QE組合Q=Qw++0.5×QE=0.8840+0..5×0.1699=0.9925kN(6)τ:橫梁剪剪應力Ss:橫橫梁型材截面面面積矩:3.0644cm^3Iy:橫橫梁型材截面面慣性矩:9.3000cm^4t:橫梁梁壁厚:4.0000mm1.5τ==1.5×QQ×Ss×1100/Iyy/t=1..5×0.9925×3..064×1100/9..300/44.000=111.429NN/mm^2211.4229N/mmm^2≤125.00N/mm^^2橫梁抗剪強度可以以滿足4.幕墻橫梁的剛剛度計算校核依據:Ummax≤[U]=155mm且Umaxx≤L/3000橫梁承受呈梯形分分布線荷載作作用時的最大大荷載集度：：qwk：風風荷載線分布布最大荷載集集度標準值((KN/m))qwk=WWk×H=11.291××0.8500=11.097KKN/mqex:水平地震作作用線分布最最大荷載集度度標準值(KN/m))qex=qqEAk××H=00.280××0.8500=00.238KKN/m水平方向由風荷載載和地震作用用產生的彎曲曲:U1=(qqwk+0..5×qex)×Wfg^44×1000×(25/8--5×(Hfg/22/Wfg))^2+2××(Hfg/22/Wfg))^4