某大門石材幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書

一﹑某大門石材幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算書工程概況說(shuō)明工程名稱:某工程所在城市:濟(jì)南工程所屬建筑物地區(qū)類別:B類工程所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度:6度工程基本風(fēng)壓:0.45kN/m2工程強(qiáng)度校核處標(biāo)高:10m基本計(jì)算公式(1).場(chǎng)地類別劃分:根據(jù)地面粗糙度,場(chǎng)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(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);某按B類地區(qū)計(jì)算風(fēng)壓(2).風(fēng)荷載計(jì)算:幕墻屬于薄壁外圍護(hù)構(gòu)件，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)7.1.1采用風(fēng)荷載計(jì)算公式:Wk=βgz×μz×μsl×W0其中:Wk---作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)βgz---瞬時(shí)風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)取定根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)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(dòng)系數(shù)A類場(chǎng)地:βgz=0.92×(1+2μf)其中：μf=0.387×(EQ\f(Z,10))(-0.12)B類場(chǎng)地:βgz=0.89×(1+2μf)其中：μf=0.5×(EQ\f(Z,10))(-0.16)C類場(chǎng)地:βgz=0.85×(1+2μf)其中：μf=0.734×(EQ\f(Z,10))(-0.22)D類場(chǎng)地:βgz=0.80×(1+2μf)其中：μf=1.2248×(EQ\f(Z,10))(-0.3)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取定,根據(jù)不同場(chǎng)地類型,按以下公式計(jì)算:A類場(chǎng)地:μz=1.379×(EQ\f(Z,10))0.24B類場(chǎng)地:μz=(EQ\f(Z,10))0.32C類場(chǎng)地:μz=0.616×(EQ\f(Z,10))0.44D類場(chǎng)地:μz=0.318×(EQ\f(Z,10))0.60本工程屬于C類地區(qū)μsl---風(fēng)荷載體型系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)取定W0---基本風(fēng)壓,按全國(guó)基本風(fēng)壓圖,濟(jì)南地區(qū)取為0.45kN/m2(3).地震作用計(jì)算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值βE---動(dòng)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)設(shè)防烈度取定:6度:αmax=0.047度:αmax=0.088度:αmax=0.169度:αmax=0.32濟(jì)南地區(qū)設(shè)防烈度為6度,根據(jù)本地區(qū)的情況,故取αmax=0.04GAK---幕墻構(gòu)件的自重(N/m2)(4).荷載組合:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)構(gòu)件受力特點(diǎn)，荷載或作用的情況和產(chǎn)生的應(yīng)力(內(nèi)力)作用方向，選用最不利的組合，荷載和效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值按下式采用：γGSG+γwψwSw+γEψESE+γTψTST各項(xiàng)分別為永久荷載：重力；可變荷載：風(fēng)荷載、溫度變化；偶然荷載：地震水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值:qk=Wk+0.5×qEAk，維護(hù)結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)值不考慮地震組合水平荷載設(shè)計(jì)值:q=1.4×Wk+0.5×1.3×qEAk荷載和作用效應(yīng)組合的分項(xiàng)系數(shù),按以下規(guī)定采用:①對(duì)永久荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值，其分項(xiàng)系數(shù)滿足：a.當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)：對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合，取1.2；對(duì)有永久荷載效應(yīng)控制的組合，取1.35b.當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)：一般情況取1.0；對(duì)結(jié)構(gòu)傾覆、滑移或是漂浮驗(yàn)算，取0.9②可變荷載根據(jù)設(shè)計(jì)要求選代表值，其分項(xiàng)系數(shù)一般情況取1.4荷載計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算Wk:作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)z:計(jì)算高度10mμz:10m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(按C類區(qū)計(jì)算):(GB50009-20017.2.1)μz=0.616×(EQ\f(z,10))0.44=0.616由于0.616<0.74,取μz=0.74μf:脈動(dòng)系數(shù):(GB50009-20017.4.2-8)μf=0.5×35(1.8×(0.22-0.16))×(EQ\f(z,10))-0.22=0.734056βgz:陣風(fēng)系數(shù):(GB50009-20017.5.1-1)βgz=0.85×(1+2×μf)=2.0979μspl:局部正風(fēng)壓體型系數(shù)μsnl:局部負(fù)風(fēng)壓體型系數(shù),通過(guò)計(jì)算確定μsz:建筑物表面正壓區(qū)體型系數(shù)，按照(GB50009-20017.3.1)取0.8μsf:建筑物表面負(fù)壓區(qū)體型系數(shù)，按照(GB50009-20017.3.3-2)取-1對(duì)于封閉式建筑物，考慮內(nèi)表面壓力，按照(GB50009-20017.3.3)取-0.2或0.2Ab:面板構(gòu)件從屬面積取0.6084mAv:立柱構(gòu)件從屬面積取4mAh:橫梁構(gòu)件從屬面積取1mμs1:維護(hù)構(gòu)件從屬面積不大于1m2μs1z=μsz+0.2=1μs1f=μsf-0.2=-1.2維護(hù)構(gòu)件從屬面積大于或等于10m2μs10z=μsz×0.8+0.2(GB50009-20017.3.3-2注)=0.84μs10f=μsf×0.8-0.2(GB50009-20017.3.3-2注)=-1同樣，取立柱面積對(duì)數(shù)線性插值計(jì)算得到μsavz=μsz+(μsz×0.8-μsz)×log(Av)+0.2=0.8+(0.64-0.8)×0.60206+0.2=0.90367μsavf=μsf+(μsf×0.8-μsf)×log(Av)-0.2=-1+((-0.8)-(-1))×0.60206-0.2=-1.07959按照以上計(jì)算得到對(duì)于面板有:μspl=1μsnl=-1.2對(duì)于立柱有:μsvpl=0.90367μsvnl=-1.07959對(duì)于橫梁有:μshpl=1μshnl=-1.2面板正風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下Wkp=βgz×μz×μspl×W0(JGJ102-20035.3.2)=2.0979×0.74×1×0.45=0.698599kN/m2Wkp<1kN/m2,取Wkp=1kN/m2面板負(fù)風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下Wkn=βgz×μz×μsnl×W0(JGJ102-20035.3.2)=2.0979×0.74×(-1.2)×0.45=-0.838319kN/m2Wkn>-1kN/m2,取Wkn=-1kN/m2同樣，立柱正風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下Wkvp=βgz×μz×μsvpl×W0(JGJ102-20035.3.2)=2.0979×0.74×0.90367×0.45=0.631303kN/m2Wkvp<1kN/m2,取Wkvp=1kN/m2立柱負(fù)風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下Wkvn=βgz×μz×μsvnl×W0(JGJ102-20035.3.2)=-0.754199kN/m2Wkvn>-1kN/m2,取Wkvn=-1kN/m2同樣，橫梁正風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下Wkhp=βgz×μz×μshpl×W0(JGJ102-20035.3.2)=0.698599kN/m2Wkhp<1kN/m2,取Wkhp=1kN/m2橫梁負(fù)風(fēng)壓風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下Wkhn=βgz×μz×μshnl×W0(JGJ102-20035.3.2)=-0.838319kN/m2Wkhn>-1kN/m2,取Wkhn=-1kN/m2風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算W:風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值:kN/m2γw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1.4按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-20035.1.6條規(guī)定采用面板風(fēng)荷載作用計(jì)算Wp=γw×Wkp=1.4×1=1.4kN/m2Wn=γw×Wkn=1.4×(-1)=-1.4kN/m2立柱風(fēng)荷載作用計(jì)算Wvp=γw×Wkvp=1.4×1=1.4kN/m2Wvn=γw×Wkvn=1.4×(-1)=-1.4kN/m2橫梁風(fēng)荷載作用計(jì)算Whp=γw×Wkhp=1.4×1=1.4kN/m2Whn=γw×Wkhn=1.4×(-1)=-1.4kN/m2水平地震作用計(jì)算GAK:面板和構(gòu)件平均平米重量取0.5kN/m2αmax:水平地震影響系數(shù)最大值:0.04qEk:分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)qEk=βE×αmax×GAK(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×0.5=0.1kN/m2rE:地震作用分項(xiàng)系數(shù):1.3qEA:分布水平地震作用設(shè)計(jì)值(kN/m2)qEA=rE×qEk=1.3×0.1=0.13kN/m2荷載組合計(jì)算幕墻承受的荷載作用組合計(jì)算，按照規(guī)范，考慮正風(fēng)壓、地震荷載組合:Szkp=Wkp=1kN/m2Szp=Wkp×γw+qEk×γE×ψE=1×1.4+0.1×1.3×0.5=1.465kN/m2考慮負(fù)風(fēng)壓、地震荷載組合:Szkn=Wkn=-1kN/m2Szn=Wkn×γw-qEk×γE×ψE=-1×1.4-0.1×1.3×0.5=-1.465kN/m2綜合以上計(jì)算，取絕對(duì)值最大的荷載進(jìn)行強(qiáng)度演算采用面板荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值為1kN/m2面板荷載組合設(shè)計(jì)值為1.465kN/m2立柱荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值為1kN/m2橫梁荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值為1kN/m2水密性指標(biāo)值計(jì)算水密性計(jì)算根據(jù)《建筑幕墻》GB/T20186--20075.1.2.1要求,水密性能指標(biāo)應(yīng)按照如下方法確定,對(duì)于ⅢA和ⅣA地區(qū)，即熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，水密性能指標(biāo)P按照下面公式計(jì)算：P=1000×μz×μc×ω0GB/T20186--20075.1.2.1z:計(jì)算高度10mμz:10m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(按C類區(qū)計(jì)算):(GB50009-20017.2.1)μz=0.616×(EQ\f(z,10))0.44=0.616由于0.616<0.74,取μz=0.74μc:風(fēng)力系數(shù)，可取1.2ω0:濟(jì)南地區(qū)基本風(fēng)壓，取0.45kN/m2，濟(jì)南地區(qū)所屬氣候區(qū)域?yàn)棰駻類氣候所以有：P=1000×μz×μc×ω0=1000×0.74×1.2×0.45=399.6Pa由于該地區(qū)所屬氣候區(qū)域?yàn)棰駻類氣候，根據(jù)GB/T20186--20075.1.2.1(b)規(guī)定，實(shí)際水密性能按照上式的75%進(jìn)行設(shè)計(jì)，即P×0.75=299.7Pa石材計(jì)算石材面板荷載計(jì)算B:該處石板幕墻分格寬:0.78mH:該處石板幕墻分格高:0.78mA:該處石板板塊面積:A=B×H=0.78×0.78=0.6084m2GAK:石板板塊平均自重:石板的體積密度為:28(kN/m3)t:石板板塊厚度:28mmGAK=28×t/1000=28×28/1000=0.784kN/m2實(shí)際板塊以及框架重量取為0.5kN/m2。水平荷載設(shè)計(jì)值：Sz=1.465kN/m2水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Szk=1kN/m2石材面板強(qiáng)度計(jì)算選定面板材料為:花崗石-MU150校核依據(jù)：σ≤4.7N/mm2H:石板高度:0.78mB:石板寬度:0.78ma0:短邊計(jì)算長(zhǎng)度:0.58mb0:長(zhǎng)邊計(jì)算長(zhǎng)度:0.78mt:石材厚度:28mmm:四點(diǎn)支撐板彎矩系數(shù),按短邊與長(zhǎng)邊的邊長(zhǎng)比(a0/b0=0.74359)查表得:0.140479Sz:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:1.465kN/m2按四點(diǎn)支撐板計(jì)算,應(yīng)力設(shè)計(jì)值為：σ=EQ\f(6×m×Sz×b02×103,t2)(JGJ133-20015.5.4)=EQ\f(6×0.140479×1.465×0.782×103,282)=0.958241N/mm20.958241N/mm2≤4.7N/mm2強(qiáng)度滿足要求石材剪應(yīng)力計(jì)算校核依據(jù):τ≤2.3N/mm2Sz:組合荷載設(shè)計(jì)值:1.465kN/m2a:石板短邊長(zhǎng)度:0.78mb:石板長(zhǎng)邊長(zhǎng)度:0.78mn:連接邊上的掛件數(shù)量:2β:應(yīng)力調(diào)整系數(shù):查表5.5.5得到1.25t:石板厚度:28mmc:槽口寬度:7mms:單個(gè)槽底總長(zhǎng)度:100mmτ:掛件在石板中產(chǎn)生的剪應(yīng)力τ=EQ\f(Sz×a×b×β,n×(t-c)×s)(JGJ133-20015.5.7-1)=EQ\f(1.465×0.78×0.78×1.25,2×(28-7)×100)×103=0.26527N/mm20.26527N/mm2≤2.3N/mm2石材剪應(yīng)力滿足要求石材掛件剪應(yīng)力計(jì)算校核依據(jù):τp≤125N/mm2掛件材料為鋼-Q235Sz:組合荷載設(shè)計(jì)值:1.465kN/m2a:石板短邊長(zhǎng)度:0.78mb:石板長(zhǎng)邊長(zhǎng)度:0.78mn:連接邊上的掛件數(shù)量:2β:應(yīng)力調(diào)整系數(shù):查表5.5.5Ap:掛件截面面積:19.6mm2τp:掛件承受的剪應(yīng)力τp=EQ\f(Sz×a×b×β,2×n×Ap)(JGJ133-20015.5.5-1)=EQ\f(1.465×0.78×0.78×1.25,2×2×19.6)×103=14.2109N/mm214.2109N/mm2≤125N/mm2石材掛件剪應(yīng)力滿足要求立柱計(jì)算立柱材料預(yù)選(1)風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(矩形分布)qw:風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(kN/m)rw:風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1.4Wk:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:1kN/m2Bl:幕墻左分格寬:1.2mBr:幕墻右分格寬:1.2mqwk=Wk×EQ\f(Bl+Br,2)=1×EQ\f(1.2+1.2,2)=1.2kN/mqw=1.4×qwk=1.4×1.2=1.68kN/m(2)分布水平地震作用設(shè)計(jì)值GAkl:立柱左邊幕墻構(gòu)件(包括面板和框)的平均自重:1.1kN/m2GAkr:立柱右邊幕墻構(gòu)件(包括面板和框)的平均自重:1.1kN/m2qEAkl=5×αmax×GAkl(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×1.1=0.22kN/m2qEAkr=5×αmax×GAkr(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×1.1=0.22kN/m2qek=EQ\f(qEkl×Bl+qEkr×Br,2)=EQ\f(0.22×1.2+0.22×1.2,2)=0.264kN/mqe=1.3×qek=1.3×0.264=0.3432kN/m(3)立柱荷載組合立柱所受組合荷載標(biāo)準(zhǔn)值為:qk=qwk=1.2kN/m立柱所受組合荷載設(shè)計(jì)值為:q=qw+ψE×qe=1.68+0.5×0.3432=1.8516kN/m(4)立柱彎矩:Mw:風(fēng)荷載作用下立柱彎矩(kN.m)q:組合線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值:1.8516(kN/m)Hvcal:立柱計(jì)算跨度:HvcalmMw=EQ\f(q×Hvcal2,8)=EQ\f(1.8516×32,8)=2.08305kN·m(5)W:立柱抵抗矩預(yù)選值(cm3)W=EQ\f(M,γ×215)×103=EQ\f(2.08305,1.05×215)×103=9.22724cm3選定立柱抵抗矩應(yīng)大于:9.22724cm3(6)Ivcal:立柱慣性矩預(yù)選值(cm4)Ivcal=5×105×EQ\f(qk×Hvcal3,384×206000×0.004)=5×105×EQ\f(1.2×33,384×206000×0.004)=51.1984cm4選定立柱慣性矩應(yīng)大于:51.1984cm4選用立柱型材的截面特性選定立柱材料類別:鋼-Q235選用立柱型材名稱:C8型材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:215N/mm2型材彈性模量:E=206000N/mm2X軸慣性矩:Ix=101.298cm4Y軸慣性矩:Iy=16.6258cm4X軸上部抵抗矩:Wx1=25.3245cm3X軸下部抵抗矩:Wx2=25.3245cm3Y軸左部抵抗矩:Wy1=11.6707cm3Y軸右部抵抗矩:Wy2=5.78206cm3型材截面積:A=10.2426cm2型材計(jì)算校核處抗剪壁厚:t=8mm型材截面面積矩:Ss=15.1381cm3塑性發(fā)展系數(shù):γ=1.05立柱的強(qiáng)度計(jì)算校核依據(jù):EQ\f(N,A)+EQ\f(M,γ×w)≤ｆa(JGJ102-20036.3.7)Bl:幕墻左分格寬:1.2mBr:幕墻右分格寬:1.2mHv:立柱長(zhǎng)度GAkl:幕墻左分格自重:1.1kN/m2GAKr:幕墻右分格自重:1.1kN/m2幕墻自重線荷載:Gk=EQ\f(GAkl×Bl+GAkr×Br,2)=EQ\f(1.1×1.2+1.1×1.2,2)=1.32kN/mNk:立柱受力:Nk=Gk×Hv=1.32×3=3.96kNN:立柱受力設(shè)計(jì)值:rG:結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù):1.2N=1.2×Nk=1.2×3.96=4.752kNf:立柱計(jì)算強(qiáng)度(N/mm2)A:立柱型材截面積:10.2426cm2M:立柱彎矩:2.08305kN·mWx2:立柱截面抵抗矩:25.3245cm3γ:塑性發(fā)展系數(shù):1.05f=EQ\f(N×10,A)+EQ\f(M×103,1.05×Wx2)=EQ\f(4.752×10,10.2426)+EQ\f(2.08305×103,1.05×25.3245)=82.9769N/mm282.9769N/mm2≤ｆa=215N/mm2立柱強(qiáng)度滿足要求立柱的剛度計(jì)算校核依據(jù):Umax≤EQ\f(L,250)Dfmax:立柱最大允許撓度:Dfmax=EQ\f(Hvcal,250)×1000=EQ\f(3,250)×1000=12mmUmax:立柱最大撓度qwk:荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值1.2kN/m2Hvcal:立柱計(jì)算跨度3mE:立柱材料的彈性模量206000N/mm2Ix:立柱截面的慣性矩101.298cm4Umax=EQ\f(5×qwk×Hvcal4×108,384×E×Ix)=EQ\f(5×1.2×34×108,384×206000×101.298)=6.06509mm≤12mm立柱最大撓度Umax為:6.06509mm撓度滿足要求立柱抗剪計(jì)算校核依據(jù):τmax≤[τ]=125N/mm2Q:立柱所受剪力:q:組合線荷載1.8516kN/mQ=q×Hvcal/2=1.8516×1.5=2.7774kN立柱剪應(yīng)力:τ:立柱剪應(yīng)力:Ss:立柱型材截面面積矩:15.1381cm3Ix:立柱型材截面慣性矩:101.298cm4t:立柱抗剪壁厚:8mmτ=EQ\f(Q×Ss×100,Ix×t)=EQ\f(2.7774×15.1381×100,101.298×8)=5.18823N/mm25.18823N/mm2≤125N/mm2立柱抗剪強(qiáng)度可以滿足立梃與主結(jié)構(gòu)連接計(jì)算立柱與主結(jié)構(gòu)連接計(jì)算連接處角碼材料:鋼-Q235連接螺栓材料:C級(jí)普通螺栓-4.8級(jí)EQL\s(,ct):連接處角碼壁厚:8mmEQD\s(,v):連接螺栓直徑:12mmEQD\s(,ve):連接螺栓有效直徑:10.36mmEQN\s(,h):連接處水平總力(N):EQN\s(,h)=Q=2.7774kNEQN\s(,g):連接處自重總值設(shè)計(jì)值(N):EQN\s(,g)=4.752kNN:連接處總合力(N):N=EQ\r(N\s(,g)2+N\s(,h)2)=EQ\r(4.7522+2.77742)×1000=5504.13NEQN\s(,b):螺栓的承載能力:EQN\s(,v):連接處剪切面數(shù):2EQN\s(,b)=2×3.14×EQ\b(\f(D\s(,e),2))2×140(GB50017-20037.2.1-1)=2×3.14×EQ\b(\f(10.36,2))2×140=23603NEQN\s(,num):立梃與建筑物主結(jié)構(gòu)連接的螺栓個(gè)數(shù):EQN\s(,num)=EQ\f(N,N\s(,b))=EQ\f(5504.13,23603)=0.233196個(gè)取2個(gè)EQN\s(,cbl):立梃型材壁抗承壓能力(N):EQN\s(,vl):連接處剪切面數(shù):2×2t:立梃壁厚:8mmEQN\s(,cbl)=EQD\s(,v)×2×325×t×EQN\s(,num)(GB50017-20037.2.1-3)=12×2×325×8×2=124800N5504.13N≤124800N立梃型材壁抗承壓能力滿足EQN\s(,cbg):角碼型材壁抗承壓能力(N):EQN\s(,cbg)=EQD\s(,v)×2×325×EQL\s(,ct)×EQN\s(,num)(GB50017-20037.2.1-3)=12×2×325×8×2=124800N5504.13N≤124800N角碼型材壁抗承壓能力滿足橫梁計(jì)算選用橫梁型材的截面特性選定橫梁材料類別:鋼-Q235選用橫梁型材名稱:L50X5型材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:215N/mm2型材彈性模量:E=206000N/mm2X軸慣性矩:Ix=11.2129cmY軸慣性矩:Iy=11.2129cm4X軸上部抵抗矩:Wx1=3.13215cm3X軸下部抵抗矩:Wx2=7.896cm3Y軸左部抵抗矩:Wy1=7.896cm3Y軸右部抵抗矩:Wy2=3.13215cm3型材截面積:A=4.80299cm2型材計(jì)算校核處抗剪壁厚:t=5mm型材截面繞X軸面積矩:Ss=3.18286cm3型材截面繞Y軸面積矩:Ssy=3.18286cm3塑性發(fā)展系數(shù):γ=1.05橫梁的強(qiáng)度計(jì)算校核依據(jù):EQ\f(Mx,γ×Wx)+EQ\f(My,γ×Wy)≤ｆa=215(JGJ102-20036.2.4)(1)橫梁在自重作用下的彎矩(kN·m)Hh:幕墻分格高:0.785mBh:幕墻分格寬:1.2mGAkhu:橫梁上部面板自重:1.1kN/m2GAkhd:橫梁下部面板自重:1.1kN/m2Ghk:橫梁自重荷載線分布均布荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):Ghk=1.1×Hh=1.1×0.785=0.8635kN/mGh:橫梁自重荷載線分布均布荷載集度設(shè)計(jì)值(kN/m)Gh=γG×Ghk=1.2×0.8635=1.0362kN/m橫梁端部承受重力荷載為Grh=EQ\f(1,2)×Gh×Bh=EQ\f(1,2)×1.0362×1.2=0.62172kNMhg:橫梁在自重荷載作用下的彎矩(kN·m)Mhg=EQ\f(1,8)×Gh×Bh2=EQ\f(1,8)×1.0362×1.22=0.186516kN·m(2)橫梁承受的組合荷載作用計(jì)算橫梁承受風(fēng)荷載作用wk=1kN/m2qEAk:橫梁平面外地震荷載:βE:動(dòng)力放大系數(shù):5αmax:地震影響系數(shù)最大值:0.04qEAku=βE×αmax×1.1(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×1.1=0.22kN/m2qEAkd=βE×αmax×1.1(JGJ102-20035.3.4)=5×0.04×1.1=0.22kN/m2荷載組合:橫梁承受面荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值:qAk=wk=1kN/m2橫梁承受面荷載組合設(shè)計(jì)值:qAu=γw×wk+0.5×γE×qEAku=1.4×1+0.5×1.3×0.22=1.543kN/m2qAd=γw×wk+0.5×γE×qEAkd=1.4×1+0.5×1.3×0.22=1.543kN/m2(3)橫梁在組合荷載作用下的彎矩(kN·m)橫梁上部組合荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(梯形分布)橫梁下部組合荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(梯形分布)分橫梁上下部分別計(jì)算Hhu:橫梁上部面板高度0.785mHhd:橫梁下部面板高度0.785mqu=qAu×EQ\f(Hhu,2)=1.543×EQ\f(0.785,2)=0.605627kN/mqd=qAd×EQ\f(Hhd,2)=1.543×EQ\f(0.785,2)=0.605627kN/m組合荷載作用產(chǎn)生的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為:quk=qAk×EQ\f(Hhu,2)=1×EQ\f(0.785,2)=0.3925kN/mqdk=qAk×EQ\f(Hhd,2)=1×EQ\f(0.785,2)=0.3925kN/mMh:橫梁在組合荷載作用下的彎矩(kN·m)Mhu=EQ\f(1,24)×qu×Bh2×EQ\b(3-\b(\f(Hhu,Bh))2)=EQ\f(1,24)×0.605627×1.22×EQ\b(3-\b(\f(0.785,1.2))2)=0.0934628kN·mMhd=EQ\f(1,24)×qd×Bh2×EQ\b(3-\b(\f(Hhd,Bh))2)=EQ\f(1,24)×0.605627×1.22×EQ\b(3-\b(\f(0.785,1.2))2)=0.0934628kN·mMh=Mhu+Mhd=0.0934628+0.0934628=0.186926kN.m(4)橫梁強(qiáng)度:σ:橫梁計(jì)算強(qiáng)度(N/mm2):Wx2:X軸抵抗矩:7.896cm3Wy2:y軸抵抗矩:3.13215cm3γ:塑性發(fā)展系數(shù):1.05σ=EQ\b(\f(Mhg,γ×Wx2)+\f(Mh,γ×Wy2))×103=EQ\b(\f(0.186516,1.05×7.896)+\f(0.186926,1.05×3.13215))×103=79.3345N/mm279.3345N/mm2≤ｆa=215N/mm2橫梁正應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求橫梁的剛度計(jì)算校核依據(jù):Umax≤EQ\f(L,250),且滿足重力作用下Ugmax≤EQ\f(L,500),Ugmax≤3mm橫梁承受分布線荷載作用時(shí)的最大荷載集度：qku:橫梁上部面板所受組合荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.3925kN/mqkd:橫梁下部面板所受組合荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.3925kN/mUhu:橫梁上部水平方向由組合荷載產(chǎn)生的彎曲:Uhu=EQ\f(qku×Bh4×\b(\f(25,8)-5×\b(\f(Hhu,2×Bh))2+2×\b(\f(Hhu,2×Bh))4),E×Iy×240)=EQ\f(0.3925×1.24×\b(\f(25,8)-5×\b(\f(0.785,2×1.2))2+2×\b(\f(0.785,2×1.2))4),206000×11.2129×240)×108=0.383622mmUhd:橫梁下部水平方向由組合荷載產(chǎn)生的彎曲:Uhd=EQ\f(qkd×Bh4×\b(\f(25,8)-5×\b(\f(Hhd,2×Bh))2+2×\b(\f(Hhd,2×Bh))4),E×Iy×240)=EQ\f(0.3925×1.24×\b(\f(25,8)-5×\b(\f(0.785,2×1.2))2+2×\b(\f(0.785,2×1.2))4),206000×11.2129×240)×108=0.383622mmUhg:自重作用產(chǎn)生的彎曲:Uhg=EQ\f(5×Ghk×Bh4×108,384×E×Ix)=EQ\f(5×0.8635×1.24×108,384×206000×11.2129)=1.00935mm≤3mm綜合產(chǎn)生的彎曲為:U=EQ\r((Uhu+Uhd)2+Uhg2)=EQ\r((0.383622+0.383622)2+1.009352)=1.26785mmDu=EQ\f(U,Bh×1000)=EQ\f(1.26785,1.2×1000)=0.00105654≤1/250Dg=EQ\f(Uhg,Bh×1000)=EQ\f(1.00935,1.2×1000)=0.000841123≤1/500撓度滿足要求橫梁的抗剪強(qiáng)度計(jì)算校核依據(jù):τmax≤125N/mm2(1)Q:組合荷載作用下橫梁剪力設(shè)計(jì)值(kN)qu:橫梁上部組合荷載線荷載最大值:0.605627kN/mqd:橫梁下部組合荷載線荷載最大值:0.605627kN/mBh:幕墻分格寬:1.2m需要分別計(jì)算橫梁上下部分面板的組合荷載所產(chǎn)生的剪力設(shè)計(jì)值橫梁上部組合荷載線分布呈梯形分布橫梁下部組合荷載線分布呈梯形分布Qu=qu×EQ\f(Bh,2)×(1-\f(Hhu,Bh×2))=0.605627×EQ\f(1.2,2)×(1-\f(0.785,1.2×2))=0.244522kNQd=qd×EQ\f(Bh,2)×(1-\f(Hhd,Bh×2))=0.605627×EQ\f(1.2,2)×(1-\f(0.785,1.2×2))=0.244522kN(2)Q:橫梁所受剪力:Q=Qu+Qd=0.244522+0.244522=0.489044kN(3)τ:橫梁剪應(yīng)力Ss:橫梁型材截面面積矩:3.18286cm3Iy:橫梁型材截面慣性矩:11.2129cm4t:橫梁抗剪壁厚:5mmτ=EQ\f(Q×Ss×100,Iy×t)(JGJ102-20036.2.5-2)=EQ\f(0.489044×3.18286×100,11.2129×5)=2.77637N/mm22.77637N/mm2≤125N/mm2橫梁抗剪強(qiáng)度滿足要求橫梁與立柱連接件計(jì)算橫梁與角碼連接計(jì)算Q:連接部位受總剪力:采用EQS\s(,W)+0.5EQS\s(,E)組合Q=0.489044kN橫梁與角碼連接螺栓材料:C級(jí)普通螺栓-4.8級(jí)螺栓連接的抗剪強(qiáng)度計(jì)算值:140N/mm2EQN\s(,v):剪切面數(shù):1D:螺栓公稱直徑:6mmEQD\s(,e):螺栓有效直徑:5.06mmEQN\s(,vbh):螺栓受剪承載能力計(jì)算:EQN\s(,vbh)=EQN\s(,v)×3.14×EQ\b(\f(D\s(,e),2))2×140(GB50017-20037.2.1-1)=1×3.14×EQ\b(\f(5.06,2))2×140=2815.26NEQN\s(,num):螺栓個(gè)數(shù):EQN\s(,num)=EQ\f(Q,N\s(,vbh))=EQ\f(0.489044,2815.26×1000)=0.173712橫梁與角碼連接螺栓取2個(gè)EQN\s(,cb):連接部位幕墻橫梁型材壁抗承壓能力計(jì)算:t:幕墻橫梁抗剪壁厚:5mmEQN\s(,cb)=D×t×325×EQN\s(,num)=6×5×325×2=19500N489.044N≤19500N橫梁與角碼連接強(qiáng)度滿足要求角碼與立柱連接計(jì)算EQG\s(,h):自重荷載(N):EQG\s(,h)=0.62172kNN:連接處組合荷載:采用EQS\s(,G)+EQS\s(,W)+EQψ\s(,E)×EQS\s(,E)N=EQ\r(G\s(,h)2+Q2)=EQ\r(0.621722+0.4890442)=0.791012kNEQN\s(,v):剪切面數(shù):1EQD\s(,p):螺栓公稱直徑:6mmEQD\s(,ep):螺栓有效直徑:5.06mm角碼與立柱連接螺栓材料:C級(jí)普通螺栓-4.8級(jí)EQN\s(,vbhv):螺栓受剪承載能力計(jì)算:EQN\s(,vbhv)=EQN\s(,v)×3.14×EQ\b(\f(EQD\s(,ep),2))2×140(GB50017-20037.2.1-1)=1×3.14×EQ\b(\f(5.06,2))2×140=2815.26NEQN\s(,num2):螺栓個(gè)數(shù):EQN\s(,num2)=N/EQN\s(,vbhv)=0.280973立柱與角碼連接螺栓取2個(gè)EQN\s(,cbj):連接部位鋼角碼壁抗承壓能力計(jì)算:EQL\s(,ct1):角碼壁厚:5mmEQN\s(,cbj)=D×EQL\s(,ct1)×325EQN\s(,num2)(GB50017-20037.2.1-3)=6×5×325×2=19500N791.012N≤19500N立柱與角碼連接強(qiáng)度滿足要求橫梁連接焊縫強(qiáng)度計(jì)算連接焊縫基本信息EQV\s(,x):通過(guò)焊縫中心作用的水平方向剪力:0.489044kNEQV\s(,y):通過(guò)焊縫中心作用的豎直方向剪力:0.62172kNEQL\s(,x):承受水平方向剪力的焊縫長(zhǎng)度180mmEQL\s(,y):承受豎直方向剪力的焊縫長(zhǎng)度180mmEQM\s(,x):水平方向端部彎矩0kN.mEQM\s(,y):豎直方向端部彎矩0kN.mEQh\s(,f):角焊縫的焊腳尺寸為7mm角焊縫的斷面特性如下:X軸慣性矩:EQI\s(,x)=120cm4Y軸慣性矩:EQI\s(,y)=120cm4X軸上部抵抗矩:EQW\s(,x1)=34cm3X軸下部抵抗矩:EQW\s(,x2)=34cm3Y軸左部抵抗矩:EQW\s(,y1)=34cm3Y軸右部抵抗矩:EQW\s(,y2)=34cm3斷面截面積:A=10cm2焊縫強(qiáng)度計(jì)算1).計(jì)算參數(shù)說(shuō)明EQβ\s(,f):正面角焊縫(端焊縫)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)增大系數(shù)，對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)取1.22；對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)取1.0EQf\s(w,t):角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取160N/mm22).焊縫剪應(yīng)力計(jì)算水平剪應(yīng)力計(jì)算EQA\s(,fx):水平方向承受剪力的焊縫面積EQA\s(,fx)=EQL\s(,x)×EQh\s(,f)×0.7=180×7×0.7=882mm2EQτ\s(,x)=EQ\f(V\s(,x),A\s(,fx))=EQ\f(0.489044×1000,882)=0.554472N/mm2豎直剪應(yīng)力計(jì)算EQA\s(,fy):豎直方向承受剪力的焊縫面積EQA\s(,fy)=EQL\s(,y)×EQh\s(,f)×0.7=180×7×0.7=882mm2EQτ\s(,y)=EQ\f(V\s(,y),A\s(,fy))=EQ\f(0.62172×1000,882)=0.704898N/mm23).彎矩作用產(chǎn)生的正應(yīng)力計(jì)算EQσ\s(,wx)=EQ\f(M\s(,x),W\s(,x))=EQ\f(0×1000,34)=0N/mm2EQσ\s(,wy)=EQ\f(M\s(,y),W\s(,y))=EQ\f(0×1000,34)=0N/mm24).組合應(yīng)力計(jì)算在彎矩、剪力共同作用下焊縫的復(fù)合應(yīng)力驗(yàn)算如下：σ=EQ\r(\b(\f(σ\s(,wx)+σ\s(,wy),β\s(,f)))\s(2,)+τ\s(,x)2+τ\s(,y)2)=EQ\r(\b(\f(0+0,1.22))\s(2,)+0.5544722+0.7048982)=0.896839N/mm2≤EQf\s(w,t)=160N/mm2所以，焊縫強(qiáng)度滿足要求預(yù)埋件計(jì)算預(yù)埋件受力計(jì)算V:剪力設(shè)計(jì)值:V=4752NN:法向力設(shè)計(jì)值:N=2777.4Ne2:螺孔中心與錨板邊緣距離:60mmM:彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm):M=N×e1+V×e2=2777.4×0+4752×60=285120N·mm預(yù)埋件面積計(jì)算Nsnum:錨筋根數(shù):4根錨筋層數(shù):2層Kr:錨筋層數(shù)影響系數(shù):1混凝土級(jí)別：混凝土-C40混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:fc=19.1N/mm2按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)≤混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范≥GB50010采用。錨筋級(jí)別:錨筋-一級(jí)錨筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:fy=210N/mm2d:鋼筋直徑:Φ12mmαv:鋼筋受剪承載力系數(shù):αv=(4-0.08×d)×EQ\r(\f(fc,fy))(JGJ102-2003C.0.1-5)=(