石材幕墙计算方法
发布时间：2024-10-30
金湖宏源国际大酒店玻璃幕墙
石材幕墙 设计计算书
设计： 校对： 审核： 批准：
江苏省装饰幕墙工程有限公司
二○○八年四月十五日
目录
1 计算引用的规范、标准及资料 .......................................................................................................................... 1
1.1 幕墙设计规范： ....................................................................................................................................... 1 1.2 建筑设计规范： ....................................................................................................................................... 1 1.3 铝材规范： ............................................................................................................................................... 2 1.4 金属板及石材规范： ............................................................................................................................... 2 1.5 玻璃规范： ............................................................................................................................................... 2 1.6 钢材规范： ............................................................................................................................................... 2 1.7 胶类及密封材料规范： ........................................................................................................................... 3 1.8 门窗及五金件规范： ............................................................................................................................... 3 1.9 相关物理性能级测试方法： ................................................................................................................... 4 1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版) .................................................................................................. 5 1.11 土建图纸： ............................................................................................................................................. 5 2 基本参数 .............................................................................................................................................................. 5
2.1 幕墙所在地区： ....................................................................................................................................... 5 2.2 地面粗糙度分类等级： ........................................................................................................................... 5 2.3 抗震烈度： ............................................................................................................................................... 5 3 幕墙承受荷载计算 .............................................................................................................................................. 5
3.1 风荷载标准值的计算方法： ................................................................................................................... 5 3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值： ....................................................................................................... 6 3.3 计算面板材料时的风荷载标准值： ....................................................................................................... 6 3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值： ................................................................................... 7 3.5 作用效应组合： ....................................................................................................................................... 7 4 幕墙立柱计算 ...................................................................................................................................................... 7
4.1 立柱型材选材计算： ............................................................................................................................... 8 4.2 确定材料的截面参数： ........................................................................................................................... 9 4.3 选用立柱型材的截面特性： ................................................................................................................... 9 4.4 立柱的抗弯强度计算： ........................................................................................................................... 9 4.5 立柱的挠度计算： ................................................................................................................................. 10 4.6 立柱的抗剪计算： ................................................................................................................................. 10 5 幕墙横梁计算 .................................................................................................................................................... 11
5.1 横梁型材选材计算： ............................................................................................................................. 11 5.2 确定材料的截面参数： ......................................................................................................................... 13 5.3 选用横梁型材的截面特性： ................................................................................................................. 13 5.4 幕墙横梁的抗弯强度计算： ................................................................................................................. 14 5.5 横梁的挠度计算： ................................................................................................................................. 14 5.6 横梁的抗剪计算：(梯形荷载作用下) .................................................................................................. 14 6 短槽式(托板)连接石材的选用与校核 ............................................................................................................. 15
6.1 石材板块荷载计算： ............................................................................................................................. 16 6.2 石材的抗弯设计： ................................................................................................................................. 16 6.3 短槽托板在石材中产生的剪应力校核： ............................................................................................. 17
6.4 短槽托板剪应力校核： ......................................................................................................................... 17 7 连接件计算 ........................................................................................................................................................ 17
7.1 横梁与角码间连结： ............................................................................................................................. 18 7.2 角码与立柱连接： ................................................................................................................................. 18 7.3 立柱与主结构连接： ............................................................................................................................. 19 8 幕墙埋件计算(后锚固结构) ............................................................................................................................. 21
8.1 荷载值计算： ......................................................................................................................................... 21 8.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算： ......................................................................................... 21 8.3 群锚受剪内力计算： ............................................................................................................................. 22 8.4 锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力计算： ..................................................................................... 22 8.5 混凝土锥体受拉破坏承载力计算： ..................................................................................................... 23 8.6 锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力计算： ............................................................................................. 24 8.7 混凝土楔形体受剪破坏承载力计算： ................................................................................................. 25 8.8 混凝土剪撬破坏承载能力计算： ......................................................................................................... 26 8.9 拉剪复合受力承载力计算： ................................................................................................................. 26 9 幕墙焊缝计算 .................................................................................................................................................... 26
9.1 受力分析： ............................................................................................................................................. 26 9.2 焊缝特性参数计算： ............................................................................................................................. 26 9.3 焊缝校核计算： ..................................................................................................................................... 27 10 石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算 .................................................................................................................. 27
10.1 立柱连接伸缩缝计算： ....................................................................................................................... 27 10.2 耐侯胶胶缝计算： ............................................................................................................................... 28 11 附录 常用材料的力学及其它物理性能 ........................................................................................................ 29
石材幕墙设计计算书
1 计算引用的规范、标准及资料 1.1 幕墙设计规范：
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ102-2003 《点支式玻璃幕墙工程技术规程》 CECS127-2001 《点支式玻璃幕墙支承装置》 JG138-2001 《吊挂式玻璃幕墙支承装置》 JG139-2001 《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2003 《建筑瓷板装饰工程技术规范》 CECS101《建筑幕墙》 JG3035-2003 《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133-2001 《全玻璃幕墙工程技术规程》 DBJ/CT014-2001
1.2 建筑设计规范：
《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003 《地震震级的规定》 GB/T17740-1999 《防静电工程技术规范》 DGJ08-83-2000 《钢结构防火涂料》 GB14907-2002 《钢结构设计规范》 GB50017-2003 《高层民用建筑钢结构技术规范》 JGJ99-98 《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-95(2005《高处作业吊蓝》 GB19155-2003 《工程抗震术语标准》 JGJ/T97-95 《工程网络计划技术规程》 JGJ/T121-99 《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005 《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2004 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》《既有居住建筑节能改造技术规程》 JGJ129-2004 《建筑表面用有机硅防水剂》 JC/T902-2002 《建筑材料放射性核素限量》 GB6566-2001 《建筑防火封堵应用技术规程》 CECS154《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002 《建筑隔声评价标准》 GB/T50121-2005 《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2004 《建筑工程预应力施工规程》 CECS180《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001(2006《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001 《建筑抗震设防分类标准》 GB50223-2004 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001 《建筑设计防火规范》 GB50016-2006 《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94 《冷弯薄壁型钢结构设计规范》 GB50018-2002 《民用建筑隔声设计规范》 GBJ118-88 《民用建筑热工设计规范》 GB50176-93 《民用建筑设计通则》 GB50352-2005 《膜结构技术规程》 CECS158：98 年版) ：2003 ：2005
年版、局部修订) ：2004
JG160-2004
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 JGJ134-2001 《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》 JGJ75-2003 《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002 《中国地震动参数区划图》 GB18306-2001 《中国地震烈度表》 GB/T17742-1999
1.3 铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》 GB/T3190-1996 《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》 JG/T175-2005 《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》 JG/T133-2000 《铝合金建筑型材第1部分基材》 GB5237.1-2004 《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》 GB5237.2-2004 《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》 GB5237.3-2004 《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》 GB5237.4-2004 《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》 GB5237.5-2004 《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》 GB5237.6-2004 《铝及铝合金彩色涂层板、带材》 YS/T431-2000
《一般工业用铝及铝合金板、带材》 GB/T3880.1～3-2006 《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》 YS/T437-2000 《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》 YS/T459-2003
1.4 金属板及石材规范：
《干挂饰面石材及其金属挂件》 JC830.1、2-2005 《建筑装饰用微晶玻璃》 JC/T872-2000 《铝幕墙板、板基》 YS/T429.1-2000 《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》 YS/T429.2-2000 《铝塑复合板》 GB/T17748-1999 《铝塑复合板用铝带》 YS/T432-2000 《天然板石》 GB/T18600-2001 《天然大理石荒料》 JC/T202-2001 《天然大理石建筑板材》 GB/T19766-2005 《天然花岗石荒料》 JC/T204-2001 《天然花岗石建筑板材》 GB/T18601-2001 《天然石材统一编号》 GB/T17670-1999 《天然饰面石材术语》 GB/T13890-92
1.5 玻璃规范：
《镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃》 GB/T18915.1-2002 《镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃》 GB/T18915.2-2002 《防弹玻璃》 GB17840-1999 《浮法玻璃》 GB11614-1999 《夹层玻璃》 GB/T9962-1999 《建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃》 GB15763.2-2005 《建筑用安全玻璃 防火玻璃》 GB15763.1-2001 《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》 GB17841-1999 《普通平板玻璃》 GB4871-1995 《热弯玻璃》 JC/T915-2003 《压花玻璃》 JC/T511-2002 《中空玻璃》 GB/T11944-2002 《着色玻璃》 GB/T18701-2002
1.6 钢材规范：
《不锈钢棒》 GB/T1220-1992 《不锈钢和耐热钢冷轧钢带》 GB/T4239-1991 《不锈钢冷加工钢棒》 GB/T4226-1984
《不锈钢冷轧钢板及钢带》 GB/T3280-2007 《不锈钢热轧钢板及钢带》 GB/T4237-2007 《不锈钢丝》 GB/T4240-93 《不锈钢丝绳》 GB9944-2002 《不锈钢小直径无缝钢管》 GB/T3090-2000 《擦窗机》 GB19154-2003 《彩色涂层钢板和钢带》 GB/T12754-2006 《低合金钢焊条》 GB/T5118-1995 《低合金高强度结构钢》 GB/T1591-1994 《钢丝绳铝合金压制接头》 GB6946-1993 《高耐候结构钢》 GB/T4171-2000 《高碳铬不锈钢丝》 YB/T096—1997 《焊接结构用耐候钢》 GB/T4172-2000 《合金结构钢》 GB/T3077-1999 《结构用无缝钢管》 JBJ102
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-2002 《冷拔异形钢管》 GB/T3094-2000 《碳钢焊条》 GB/T5117-1999 《碳素结构钢》 GB/T700-2006 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989 《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988 《优质碳素结构钢》 GB/T699-1999 《预应力筋用锚具、夹具和连接器》 GB/T14370-2000
1.7 胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》 JC484-2006 《幕墙玻璃接缝用密封胶》 JC/T882-2001 《彩色涂层钢板用建筑密封胶》 JC/T884-2001 《丁基橡胶防水密封胶粘带》 JC/T942-2004 《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》 JC887-2001 《工业用橡胶板》 GB/T5574-1994 《硅酮建筑密封胶》 GB/T14683-2003 《混凝土建筑接缝用密封胶》 JC/T881-2001 《建筑窗用弹性密封剂》 JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》 GB/T13477.1～20-2002 《建筑用防霉密封胶》 JC/T885-2001 《建筑用硅酮结构密封胶》 GB16776-2005 《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》 GB/T19686-2005 《建筑用硬质塑料隔热条》 JG/T174-2005 《建筑装饰用天然石材防护剂》 JC/T973-2005 《聚氨酯建筑密封胶》 JC/T482-2003 《聚硫建筑密封胶》 JC/T483-2006 《绝热用岩棉、矿棉及其制品》 GB/T11835-98 《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》 GB/T529-1999 《石材用建筑密封胶》 JC/T883-2001 《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》 GB/T531-1999 《修补用天然橡胶胶粘剂》 HG/T3318-2002 《中空玻璃用弹性密封胶》 JC/T486-2001 《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 JC/T914-2003
1.8 门窗及五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》 GB/T12616-2004 《封闭型平圆头抽芯铆钉》 GB/T12615-2004 《紧固件螺栓和螺钉》 GB/T5277-1985 《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》 GB/T3103.1-2002 《紧固件机械性能不锈钢螺母》 GB/T3098.15-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》 GB/T3098.6-2000 《紧固件机械性能抽芯铆钉》 GB/T3098.19-2004 《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》 GB/T3098.2-2000 《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》 GB/T3098.4-2000 《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》 GB/T3098.1-2000 《紧固件机械性能自攻螺钉》 GB/T3098.5-2000 《紧固件术语盲铆钉》 GB/T3099-2004 《铝合金窗》 GB/T8479-2003 《铝合金门》 GB/T8478-2003 《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》 GB/T16823.1-1997 《十字槽盘头螺钉》 GB/T818-2000 《地弹簧》 QB/T3884-1999 《铝合金门插锁》 QB/T3885-1999 《平开铝合金窗把手》 QB/T3886-1999 《铝合金撑挡》 QB/T3887-1999 《铝合金窗不锈钢滑撑》 QB/T3888-1999 《铝合金门窗拉手》 QB/T3889-1999 《铝合金窗锁》 QB/T3900-1999 《铝合金门锁》 QB/T3901-1999 《推拉铝合金门用滑轮》 QB/T3902-1999 《闭合器》 QB/T3893-1999 《外装门锁》 QB/T2473-2000 《弹子插芯门锁》 GB/T2474-2000 《叶片门锁》 QB/T2475-2000 《球型门锁》 QB/T2476-2000 《铜合金铸件》 GB/T13819-1992 《锌合压铸件》 GB/T13821-1992 《铝合金压铸件》 GB/T15114-1994 《铸件尺寸公差与机械加工余量》 QB/T6414-1999 《建筑门窗五金件 插销》 JG214-2007 《建筑门窗五金件 传动机构用执手》 JG124-2007 《建筑门窗五金件 旋压执手》 JG213-2007 《建筑门窗五金件 合页（铰链）》 JG125-2007 《建筑门窗五金件 传动锁闭器》 JG126-2007 《建筑门窗五金件 滑撑》 JG127-2007 《建筑门窗五金件 滑轮》 JG129-2007 《建筑门窗五金件 多点锁闭器》 JG215-2007 《建筑门窗五金件 撑挡》 JG128-2007 《建筑门窗五金件 通用要求》 JG212-2007 《建筑门窗五金件 单点锁闭器》 JG130-2007 《建筑门窗内平开下悬五金系统》 JG168-2004 《钢塑共挤门窗》 JG207-2007 《电动采光排烟窗》 JG189-2006
1.9 相关物理性能级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 JGJ/T139-2001 《玻璃幕墙光学性能》 GB/T18091-2000 《采暖居住建筑节能检验标准》 JGJ132-2001 《彩色涂层钢板和钢带试验方法》 GB/T13448-2006 《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001 《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002 《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244-2000 《建筑幕墙风压变形性能测试方法》 GB/T15227-94 《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB/T18575-2001 《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》 GB/T15226-94 《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB/T18250-2000 《建筑幕墙物理性能分级》 GB/T15225-94
《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》 GB/T15228-94 《建筑外窗保温性能分级及检测方法》 GB/T8484-2002 《建筑外窗采光性能分级及检测方法》 GB/T11976-2002 《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》 GB/T7106-2002 《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》 GB/T8485-2002 《建筑外窗气密性能分级及检测方法》 GB/T7107-2002 《建筑外窗水密性能分级及检测方法》 GB/T7108-2002 《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》 GB50210-2001 《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T228-2002
1.10 《建筑结构静力计算手册》(第二版) 1.11 土建图纸：
2 基本参数 2.1 幕墙所在地区：
淮安地区；
2.2 地面粗糙度分类等级：
幕墙属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区；
D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地区考虑。
2.3 抗震烈度：
按照国家规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)、《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)规定，淮安地区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，水平地震影响系数最大值为：αmax=0.08。
3 幕墙承受荷载计算
3.1 风荷载标准值的计算方法：
幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算： wk=βgzμzμs1w0 ……7.1.1-2[GB50009-2001 2006年版] 上式中：
wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：18m；
βgz：瞬时风压的阵风系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算： βgz=K(1+2μf)
其中K为地面粗糙度调整系数，μf为脉动系数
-0.12
A类场地： βgz=0.92×(1+2μf) 其中：μf=0.387×(Z/10)
-0.16
B类场地： βgz=0.89×(1+2μf) 其中：μf=0.5(Z/10)
-0.22
C类场地： βgz=0.85×(1+2μf) 其中：μf=0.734(Z/10)
-0.3
D类场地： βgz=0.80×(1+2μf) 其中：μf=1.2248(Z/10) 对于B类地区，18m高度处瞬时风压的阵风系数：
βgz=0.89×(1+2×(0.5(Z/10)))=1.7001 μz：风压高度变化系数；
根据不同场地类型,按以下公式计算：
0.24
A类场地： μz=1.379×(Z/10)
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；
0.32
B类场地： μz=(Z/10)
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m；
0.44
C类场地： μz=0.616×(Z/10)
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m；
0.60
D类场地： μz=0.318×(Z/10)
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m； 对于B类地区，18m高度处风压高度变化系数：
0.32
μz=1.000×(Z/10)=1.2069 μs1：局部风压体型系数；
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1： 一、外表面
1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区
— 对墙面， 取-1.0 — 对墙角边， 取-1.8 二、内表面
对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
由于大部分幕墙都有开启，按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明，幕墙结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。
2
另注：上述的局部体型系数μs1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m的情况，当围护构件
2
的从属面积A大于或等于10m时，局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于
22
10m而大于1m时，局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值，即： μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA
w0：基本风压值(MPa)，根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)
2
中数值采用，但不小于0.3KN/m，按重现期50年，淮安地区取0.0004MPa；
-0.16
3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值：
计算支撑结构时的构件从属面积：
2
A=1×4.8=4.8m (10≥A≥1) LogA=0.681
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =0.864 μs1=0.864+0.2 =1.064 wk=βgzμzμs1w0
=1.7001×1.2069×1.064×0.0004
=0.000873MPa 因为wk<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.
3.3 计算面板材料时的风荷载标准值：
计算面板材料时的构件从属面积：
2
A=1.15×0.6=0.69m (10≥A≥1) LogA=0
μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA =1 μs1=1+0.2 =1.2
wk=βgzμzμs1w0
=1.7001×1.2069×1.2×0.0004
=0.000985MPa 因为wk<0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa.
3.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值：
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； βE：动力放大系数,取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08； Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)；
2
A：幕墙构件的面积(mm)；
3.5 作用效应组合：
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk ……5.4.1[JGJ102-2003] 上式中：
S：作用效应组合的设计值；
SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；
Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； γG、γw、γE：各效应的分项系数；
ψw、ψE：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下： 进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：γG：1.2； 风 荷 载：γw：1.4； 地震作用：γE：1.3； 进行挠度计算时；
重力荷载：γG：1.0； 风 荷 载：γw：1.0；
地震作用：可不做组合考虑；
上式中，风荷载的组合系数ψw为1.0； 地震作用的组合系数ψE为0.5；
4 幕墙立柱计算
基本参数：
1：计算点标高：18m；
2：力学模型：四点三跨连续梁； 3：立柱跨度：L=4800mm；
4：立柱左分格宽：1000mm；立柱右分格宽：1000mm； 5：立柱计算间距(指立柱左右分格平均宽度)：B=1000mm； 6：板块配置：石材； 7：立柱材质：Q235； 8：安装方式：偏心受拉；
本处幕墙立柱按四点三跨连续梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
4.1 立柱型材选材计算：
(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：
qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)； wk：风荷载标准值(MPa)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qwk=wkB
=0.001×1000 =1N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×1 =1.4N/mm
(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：
qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； βE：动力放大系数，取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；
2
A：幕墙平面面积(mm)；
qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003] =5×0.08×0.0011 =0.00044MPa
qEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； qEk=qEAkB
=0.00044×1000 =0.44N/mm
qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
=1.3×0.44 =0.572N/mm
(3)幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=1.4+0.5×0.572 =1.686N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk =1N/mm
(4)立柱在组合荷载作用下的弯矩设计值： Mx：弯矩组合设计值(N·mm)；
Mw：风荷载作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； ME：地震作用下立柱产生的弯矩设计值(N·mm)； L：立柱跨度(mm)； 采用Sw+0.5SE组合：
2
Mw=0.1qwL
2
ME=0.1qEL Mx=Mw+0.5ME
2
=0.1qL
2
=0.1×1.686×4800 =3884544N·mm
4.2 确定材料的截面参数：
(1)立柱抵抗矩预选值计算：
3
Wnx：立柱净截面抵抗矩预选值(mm)； Mx：弯矩组合设计值(N·mm)； γ：塑性发展系数：取1.05；
fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215MPa； Wnx=Mx/γfs
=3884544/1.05/215
3
=17207.282mm
(2)立柱惯性矩预选值计算：
qk：风荷载线荷载集度标准值(N/mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa；
4
Ixmin：材料需满足的绕X轴最小惯性矩(mm)； L：计算跨度(mm)；
df,lim：按规范要求，立柱的挠度限值(mm)；
4
df,lim=0.007qkL/EIxmin L/250=4800/250=19.2mm 取：
df,lim=19.2mm
4
Ixmin=0.007qkL/Edf,lim
4
=0.007×1×4800/206000/19.2
4
=939495.146mm
4.3 选用立柱型材的截面特性：
按上一项计算结果选用型材号：[8 型材的抗弯强度设计值：fs=215MPa 型材的抗剪强度设计值：ηs=125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa
4
绕X轴惯性矩：Ix=1010000mm
4
绕Y轴惯性矩：Iy=166000mm
3
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=25300mm
3
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=25300mm
2
型材净截面面积：An=1024.8mm 型材线密度：γg=0.080447N/mm
型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度：t=5mm
3
型材受力面对中性轴的面积矩：Sx=15100mm 塑性发展系数：γ=1.05
4.4 立柱的抗弯强度计算：
(1)立柱轴向拉力设计值：
Nk：立柱轴向拉力标准值(N)；
qGAk：幕墙单位面积的自重标准值(MPa)；
2
A：立柱单元的面积(mm)； B：幕墙立柱计算间距(mm)； L：立柱跨度(mm)； Nk=qGAkA =qGAkBL
=0.0011×1000×4800 =5280N
N：立柱轴向拉力设计值(N)； N=1.2Nk
=1.2×5280 =6336N
(2)抗弯强度校核：
按连续梁(受拉)立柱强度公式，应满足：
N/An+Mx/γWnx≤fs ……6.3.7[JGJ102-2003] 上式中：
N：立柱轴力设计值(N)；
Mx：立柱弯矩设计值(N·mm)；
2
An：立柱净截面面积(mm)；
3
Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm)； γ：塑性发展系数，取1.05；
fs：型材的抗弯强度设计值，取215MPa； 则：
N/An+Mx/γWnx=6336/1024.8+3884544/1.05/25300 =152.411MPa≤215MPa 立柱抗弯强度满足要求。
4.5 立柱的挠度计算：
因为惯性矩预选是根据挠度限值计算的，所以只要选择的立柱惯性矩大于预选值，挠度就满足要求：
4
实际选用的型材惯性矩为：Ix=1010000mm
4
预选值为：Ixmin=939495.146mm 实际挠度计算值为：
4
df=0.007qkL/EIx
4
=0.007×1×4800/206000/1010000 =17.86mm
而df,lim=L/250=4800/250=19.2mm 所以，立柱挠度满足规范要求。
4.6 立柱的抗剪计算：
校核依据：
ηmax≤ηs=125MPa (立柱的抗剪强度设计值) (1)Vwk：风荷载作用下剪力标准值(N)： Vwk=wkBL×0.6
=0.001×1000×4800×0.6 =2880N
(2)Vw：风荷载作用下剪力设计值(N)： Vw=1.4Vwk
=1.4×2880 =4032N
(3)VEk：地震作用下剪力标准值(N)： VEk=qEAkBL×0.6
=0.00044×1000×4800×0.6 =1267.2N
(4)VE：地震作用下剪力设计值(N)： VE=1.3VEk
=1.3×1267.2 =1647.36N
(5)V：立柱所受剪力设计值组合： 采用Vw+0.5VE组合： V=Vw+0.5VE
=4032+0.5×1647.36 =4855.68N
(6)立柱剪应力校核：
ηmax：立柱最大剪应力(MPa)； V：立柱所受剪力(N)；
3
Sx：立柱型材受力面对中性轴的面积矩(mm)；
4
Ix：立柱型材截面惯性矩(mm)；
t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； ηmax=VSx/Ixt
=4855.68×15100/1010000/5 =14.519MPa 14.519MPa≤125MPa 立柱抗剪强度满足要求!
5 幕墙横梁计算
基本参数：
1：计算点标高：18m； 2：横梁跨度：B=1000mm；
3：横梁上分格高：600mm；横梁下分格高：600mm；
4：横梁计算间距(指横梁上下分格平均高度)：H=600mm； 5：力学模型：梯形荷载简支梁； 6：板块配置：石材； 7：横梁材质：Q235；
因为B>H，所以本处幕墙横梁按梯形荷载简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：
5.1 横梁型材选材计算：
(1)横梁在风荷载作用下的线荷载集度(按梯形分布)： qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；
wk：风荷载标准值(MPa)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qwk=wkH
=0.001×600 =0.6N/mm
qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)； qw=1.4qwk =1.4×0.6 =0.84N/mm
(2)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用的线荷载集度(按梯形分布)： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用(MPa)； βE：动力放大系数，取5.0；
αmax：水平地震影响系数最大值，取0.08；
Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(主要指面板组件)；
2
A：幕墙平面面积(mm)；
qEAk=βEαmaxGk/A …… 5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.08×0.001 =0.0004MPa
qEk：横梁受水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)； H：幕墙横梁计算间距(mm)； qEk=qEAkH
=0.0004×600 =0.24N/mm
qE：横梁受水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)； qE=1.3qEk
=1.3×0.24 =0.312N/mm
(3)幕墙横梁受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE组合设计值： ……5.4.1[JGJ102-2003] q=qw+0.5qE
=0.84+0.5×0.312 =0.996N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003] qk=qwk
=0.6N/mm
(4)横梁在风荷载及地震组合作用下的弯矩值(按梯形分布)： My：横梁受风荷载及地震作用弯矩组合设计值(N·mm)； Mw：风荷载作用下横梁产生的弯矩(N·mm)； ME：地震作用下横梁产生的弯矩(N·mm)； B：横梁跨度(mm)；
H：幕墙横梁计算间距(mm)；
采用Sw+0.5SE组合： ……5.4.1[JGJ102-2003]
22
Mw=qwB(3-(H/B))/24
22
ME=qEB(3-(H/B))/24 My=Mw+0.5ME
22
=qB(3-(H/B))/24
22
=0.996×1000×(3-(600/1000))/24 =109560N·mm
(5)横梁在自重荷载作用下的弯矩值(按矩形分布)： Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)； H：横梁计算间距(mm)； Gk=0.001×H =0.001×600 =0.6N/mm
G：横梁自重线荷载设计值(N/mm)； G=1.2Gk =1.2×0.6 =0.72N/mm
Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(N·mm)； B：横梁跨度(mm)；
2
Mx=GB/8
2
=0.72×1000/8 =90000N·mm
5.2 确定材料的截面参数：
(1)横梁抵抗矩预选：
3
Wnx：绕X方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm)；
3
Wny：绕Y方向横梁净截面抵抗矩预选值(mm)； Mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩(N·mm)； My：风荷载及地震作用弯矩组合值(N·mm)； γ：塑性发展系数：取1.05；
fs：型材抗弯强度设计值(MPa)，对Q235取215； 按下面公式计算： Wnx=Mx/γfs
=90000/1.05/215
3
=398.671mm Wny=My/γfs
=109560/1.05/215
3
=485.316mm (2)横梁惯性矩预选：
df,lim：按规范要求，横梁的挠度限值(mm)； B/250=1000/250=4mm 取：
df,lim=4mm
qk：风荷载作用线荷载集度标准值(N/mm)；
E：型材的弹性模量(MPa)，对Q235取206000MPa；
4
Iymin：绕Y轴最小惯性矩(mm)； B：横梁跨度(mm)；
424
df,lim=qkB(25/8-5(H/2B)+2(H/2B))/240EIymin
……(受风荷载与地震作用的挠度计算)
424
Iymin=qkB(25/8-5(H/2B)+2(H/2B))/240Edf,lim
424
=0.6×1000(25/8-5(600/2/1000)+2(600/2/1000))/240/206000/4
4
=8165.049mm
Gk：横梁自重线荷载标准值(N/mm)；
4
Ixmin：绕X轴最小惯性矩(mm)；
4
df,lim=5GkB/384EIxmin ……(自重作用下产生的挠度计算)
4
Ixmin=5GkB/384Edf,lim
4
=5×0.6×1000/384/206000/4
4
=9481.189mm
5.3 选用横梁型材的截面特性：
按照上面的预选结果选取型材： 选用型材号：L50×3
型材抗弯强度设计值：215MPa 型材抗剪强度设计值：125MPa 型材弹性模量：E=206000MPa
4
绕X轴惯性矩：Ix=71800mm
4
绕Y轴惯性矩：Iy=71800mm
3
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx1=5360mm
3
绕X轴净截面抵抗矩：Wnx2=1960mm
3
绕Y轴净截面抵抗矩：Wny1=5360mm
3
绕Y轴净截面抵抗矩：Wny2=1960mm
2
型材净截面面积：An=227mm 型材线密度：γg=0.01782N/mm
石材幕墙计算方法.doc
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