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1、齐鲁商会大厦石材幕墙连接插芯设计计算书基本参数: 济南地区 抗震7度设防.设计依据: 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 建筑幕墙 JG 3035-96 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T 139-2001 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133-2001 建筑制图标准 GB/T 50104-2001 建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2003 全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT 014-2001 点支式玻璃幕墙工程技术规程
2、 CECS 127:2001 点支式玻幕墙支承装置 JC 1369-2001 吊挂式玻幕墙支承装置 JC 1368-2001 建筑铝型材 基材 GB/T 5237.1-2000 建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T 5237.2-2000 建筑铝型材 电泳涂漆型材 GB/T 5237.3-2000 建筑铝型材 粉末喷涂型材 GB/T 5237.4-2000 建筑铝型材 氟碳漆喷涂型材 GB/T 5237.5-2000 玻璃幕墙学性能 GB/T 18091-2000 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T 18250-2000 建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T 18575-2001
3、 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.1-2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB 3098.2-2000 紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 GB 3098.4-2000 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB 3098.5-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB 3098.6-2000 紧固件机械性能 不锈钢 螺母 GB 3098.15-2000 螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T 16823.1-1997 焊接结构用耐候钢 GB/T 4172-2000 浮法玻璃 GB 11614-1999 夹层玻璃 GB 9962-1999 钢化玻璃 GB/T 9963-1
4、998 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB 17841-1999 铝及铝合金轧制板材 GB/T 3880-1997 铝塑复合板 GB/T 17748 干挂天然花山岗石，建筑板材及其不锈钢配件 JC 830.1,830.2-1998 建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JC 133-2000 建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB 15763.1-2001 混凝土接缝用密封胶 JC/T 881-2001 幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T 882-2001 石材幕墙接缝用密封胶 JC/T 883-2001 中空玻璃用弹性密封胶 JC/T 486-2001 天然花岗石建筑板材 GB/T 18601-2001.基本计算公
5、式:(1).场地类别划分: 根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别: A类近海面,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; 齐鲁商会大厦按C类地区计算风压(2).风荷载计算: 幕墙属于薄壁外围护构件，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001 7.1.1 采用 风荷载计算公式: Wk=gzzsW0 其中: Wk-作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) gz-瞬时风压的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取定 根据不同场地类型,按以下公式计算:gz=K(
6、1+2f) 其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地: gz=0.92*(1+2f) 其中：f=0.387*(Z/10)(-0.12) B类场地: gz=0.89*(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)(-0.16) C类场地: gz=0.85*(1+2f) 其中：f=0.734(Z/10)(-0.22) D类场地: gz=0.80*(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)(-0.3) z-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取定, 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=1.379(Z/10)0.24 B类场地: z=(Z/10)0.
7、32 C类场地: z=0.616(Z/10)0.44 D类场地: z=0.318(Z/10)0.60 本工程属于C类地区,故z=0.616(Z/10)0.44 s-风荷载体型系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取为：1.2 W0-基本风压,按全国基本风压图,济南地区取为0.450kN/m2(3).地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 5.0 取定 max-水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 6度: max=0.04 7度: max=0.08 8度: max=0.16 9度: max=0.32 济南设防烈度为7
8、度,故取max=0.080 GAK-幕墙构件的自重(N/m2)(4).荷载组合: 结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用： GSG+wwSw+EESE+TTST 各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震 水平荷载标准值: qk=Wk+0.5qEAk 水平荷载设计值: q=1.4Wk+0.51.3qEAk 荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用: 对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足： a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对有永久荷载效应控
9、制的组合，取1.35 b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；对结构倾覆、滑移或是漂浮验算，取0.9 可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4一、风荷载计算1、标高为131.300处风荷载计算(1). 风荷载标准值计算: Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) gz: 131.300m高处阵风系数(按C类区计算): f=0.734(Z/10)(-0.22)0.417 gz=0.85(1+2f)=1.558 z: 131.300m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2001) z=0.616(Z/10)0.44=1.913 风荷载体型系数s=1
10、.20 Wk=gzzsW0 (GB50009-2001) =1.5581.9131.20.450 =1.609 kN/m2(2). 风荷载设计值: W: 风荷载设计值: kN/m2 rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按建筑结构荷载规范GB50009-2001 3.2.5 规定采用 W=rwWk=1.41.609=2.253kN/m2三、幕墙立柱计算: 幕墙立柱计算: (第1处)幕墙立柱按双跨梁力学模型进行设计计算：1. 选料:(1)风荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布) qw: 风荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m) rw: 风荷载作用效应的分项系数：1.4 Wk: 风荷载标准
11、值: 1.609kN/m2 B: 幕墙分格宽: 1.038m qw=1.4WkB =1.41.6091.038 =2.338kN/m(2)立柱弯矩: Mw: 风荷载作用下立柱弯矩(kNm) qw: 风荷载线分布最大荷载集度设计值: 2.338(kN/m) Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.700m Mw=(L13+L23)/8/(L1+L2)qw =(2.9603+0.7403)/8/(2.960+0.740)2.338 =2.081kNm qEA: 地震作用设计值(KN/M2): GAk: 幕墙构件(包括板块和铝框)的平均自重: 850N/m2 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用: qEAk:
12、 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用 (kN/m2) qEAk=5maxGAk =50.080850.000/1000 =0.340kN/m2 E: 幕墙地震作用分项系数: 1.3 qEA=1.3qEAk =1.30.340 =0.442kN/m2 qE：水平地震作用线分布最大荷载集度设计值(矩形分布) qE=qEAB =0.4421.038 =0.459kN/m ME: 地震作用下立柱弯矩(kNm): ME=(L13+L23)/8/(L1+L2)qE =(2.9603+0.7403)/8/(2.960+0.740)0.459 =0.408kNm M: 幕墙立柱在风荷载和地震作用下产生弯矩(kN
13、m) 采用Sw+0.5SE组合 M=Mw+0.5ME =2.081+0.50.408 =2.285kNm(3)W: 立柱抗弯矩预选值(cm3) W=M103/1.05/215.0 =2.285103/1.05/215.0 =10.121cm3 qwk: 风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m) qwk=WkB =1.6091.038 =1.670kN/m qEk: 水平地震作用线分布最大荷载集度标准值(kN/m) qEk=qEAkB =0.3401.038 =0.353kN/m(4)I1,I2: 立柱惯性矩预选值(cm4) R0=L12/2-(L13+L23)/8(L1+L2)(qwk+0.
14、5qEk)/L1 =2.178KN I1=10001.4355R0-0.409(qwk+0.5qEk)L1L13/(242.1)/20 =22.917cm4 I2=1.4355R0-0.409(qwk+0.5qEk)L1L12180/(242.1) =27.872cm4 选定立柱惯性矩应大于: 27.872cm42. 选用立柱型材的截面特性: 选用型材号: 100X60X4钢 型材强度设计值: 215.000N/mm2 型材弹性模量: E=2.1105N/mm2 X轴惯性矩: Ix=162.428cm4 Y轴惯性矩: Iy=72.333cm4 X轴抵抗矩: Wx1=32.486cm3 X轴抵抗
15、矩: Wx2=32.486cm3 型材截面积: A=12.169cm2 型材计算校核处壁厚: t=3.000mm 型材截面面积矩: Ss=20.002cm3 塑性发展系数: =1.053. 幕墙立柱的强度计算: 校核依据: N/1/A+M/Wa=215.0N/mm2(压弯构件) B: 幕墙分格宽: 1.038m GAk: 幕墙自重: 850N/m2 幕墙自重线荷载: Gk=850Wfg/1000 =8501.038/1000 =0.882kN/m Nk: 立柱受力: Nk=GkHsjcg =0.8823.700 =3.265kN N: 立柱受力设计值: rG: 结构自重分项系数: 1.2 N=
16、1.2Nk =1.23.265 =3.917kN i: 回转半径: Ix: 立柱计算惯性矩: 162.428cm4 A: 立柱型材截面积: 12.169cm2 i=(Ix/A)0.5 =(162.428/12.169)0.5 =3.654cm : 构件细长比 Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.700m =Hsjcg100/i =3.700100/3.654 =101.272 : 立柱计算强度(N/mm2)(立柱为压弯构件): N: 立柱受力设计值: 3.917kN A: 立柱型材截面积: 12.169cm2 M: 立柱弯矩: 2.285kNm Wx2: 立柱截面抗弯矩: 32.486cm3 :
17、 塑性发展系数: 1.05 1: 轴心受压的稳定系数: 0.563 =N10/A/1+M103/1.05/Wx2 =72.701N/mm2 72.701N/mm2a=215.0N/mm2 立柱受压强度可以满足4. 幕墙立柱的刚度计算: 校核依据: UmaxU=15mm 且 UmaxL/300 (JGJ133-2001 4.2.3) Umax: 立柱最大挠度 Umax=10001.4355R0-0.409(qWk+0.5qEk)L1L13/(242.1Ix) 立柱最大挠度Umax为: 2.822mm15mm Du: 立柱挠度与立柱计算跨度比值: Hsjcg: 立柱计算跨度: 3.700m Du=
18、U/Hsjcg/1000 =2.822/3.700/1000 =0.0011/300 挠度可以满足要求5. 立柱抗剪计算: 校核依据: max=125.0N/mm2(1)Qwk: 风荷载作用下剪力标准值(kN) R0: 双跨梁长跨端支座反力为: 1.970KN Ra: 双跨梁中间支座反力为: 5.600KN Rb: 双跨梁短跨端支座反力为: 1.390KN Rc: 中间支承处梁受到的最大剪力(KN) =2.974 KN Qwk=2.974 KN(2)Qw: 风荷载作用下剪力设计值(kN) Qw=1.4Qwk =1.42.974 =4.163kN(3)QEk: 地震作用下剪力标准值(kN) R0
19、: 双跨梁长跨端支座反力为: 0.416KN Ra: 双跨梁中间支座反力为: 1.183KN Rb: 双跨梁短跨端支座反力为: 0.294KN Rc: 中间支承处梁受到的最大剪力(KN) =0.628 KN QEk=0.628 KN(4)QE: 地震作用下剪力设计值(kN) QE=1.3QEk =1.30.628 =0.817kN(5)Q: 立柱所受剪力: 采用Qw+0.5QE组合 Q=Qw+0.5QE =4.163+0.50.817 =4.572kN(6)立柱剪应力: : 立柱剪应力: Ss: 立柱型材截面面积矩: 20.002cm3 Ix: 立柱型材截面惯性矩: 162.428cm4 t:
20、 立柱壁厚: 3.000mm =QSs100/Ix/t =4.57220.002100/162.428/3.000 =18.767N/mm2 18.767N/mm2125.0N/mm2 立柱抗剪强度可以满足四、立梃与主结构连接 立梃与主结构连接: (第1处) Lct2: 连接处钢角码壁厚: 8.000mm D2: 连接螺栓直径: 12.000mm D0: 连接螺栓直径: 10.360mm 采用SG+SW+0.5SE组合 N1wk: 连接处风荷载总值(N): N1wk=WkBHsjcg1000 =1.6091.0383.7001000 =6179.525N 连接处风荷载设计值(N) : N1w=
21、1.4N1wk =1.46179.525 =8651.336N N1Ek: 连接处地震作用(N): N1Ek=qEAkBHsjcg1000 =0.3401.0383.7001000 =1305.804N N1E: 连接处地震作用设计值(N): N1E=1.3N1Ek =1.31305.804 =1697.545N N1: 连接处水平总力(N): N1=N1w+0.5N1E =8651.336+0.51697.545 =9500.108N N2: 连接处自重总值设计值(N): N2k=850BHsjcg =8501.0383.700 =3264.510N N2: 连接处自重总值设计值(N): N
22、2=1.2N2k =1.23264.510 =3917.412N N: 连接处总合力(N): N=(N12+N22)0.5 =(9500.1082+3917.4122)0.5 =10276.097N Nvb: 螺栓的承载能力: Nv: 连接处剪切面数: 2 Nvb=23.14D02130/4 (GBJ17-88 7.2.1-1) =23.1410.3602130/4 =21905.971N Num1: 立梃与建筑物主结构连接的螺栓个数: Num1=N/Nvb =10276.097/21905.971 =0.469个 取 2个 Ncbl: 立梃型材壁抗承压能力(N): D2: 连接螺栓直径: 1
23、2.000mm Nv: 连接处剪切面数: 4 t: 立梃壁厚: 3.000mm Ncbl=D22120tNum1 (GBJ17-88 7.2.1) =12.00021203.0002.000 =17280.000N 17280.000N 10276.097N 强度可以满足 Ncbg: 钢角码型材壁抗承压能力(N): Ncbg=D22267Lct2Num1 (GBJ17-88 7.2.1) =12.00022678.0002.000 =.000N .000N10276.097N 强度可以满足六、幕墙预埋件焊缝计算 幕墙预埋件焊缝计算: (第1处) Hf:焊缝厚度6.000 L :焊缝长度100.000 m:弯矩引起的应力 m=6M/(2helw21.22) (GBJ17-88 7.1.2) =16.989N/mm2 n:法向力引起的应力 n =N/(2heLw1.22) (GBJ17-88 7.1.2) =10.300N/mm2 :剪应力 =V/(2HfLw) (GBJ17-88 7.1.2) =3.627N/mm2 :总应力 =(m+n)2+2)0.5 (GBJ17-88 7.1.2-3) =27.530 27.530N/mm2160N/mm2 焊缝强度可以满足!