天津中远广场外檐工程计算书

'-.XX中远广场外檐工程结构计算书-.可修编. -.审定：目录目录1第一章框架式玻璃幕墙构造计算3一、计算说明3二、荷载计算31、玻璃幕墙的自重荷载计算32、玻璃幕墙承受的水平风荷载计算33、玻璃幕墙承受的水平地震荷载计算44、荷载组合4三、玻璃面板计算51、计算说明52、外片玻璃面板强度校核53、玻璃面板挠度校核7四、立柱计算81、计算说明82、力学模型83、荷载计算9-.可修编. -.4、立柱抗弯强度校核95、立柱抗剪强度校核96、立柱挠度校核10五、幕墙埋件计算101、荷载计算102、抗拉承载力计算103、抗剪承载力计算11第二章石材幕墙构造计算12一、荷载计算121、自重荷载标准值计算122、风荷载计算123、石材承受的水平地震荷载计算125、荷载组合12三、石材面板计算131、计算说明132、石材面板强度校核13四、立柱计算161、计算说明162、加载193、立柱强度校核214、立柱挠度校核245、支座反力25-.可修编. -.五、立柱与主体构造的连接261、计算说明262、M12螺栓验算263、转接件校核264、焊缝计算27六、后置埋件校核281、荷载计算282、抗拉承载力计算283、抗剪承载力计算29-.可修编. -.第一章框架式玻璃幕墙构造计算一、计算说明本章计算的是框架式玻璃幕墙系统，面板采用6+12A+6钢化中空LOW-E玻璃，计算标高为17.35m,计算分格取最大的位置左右分格为920/920mm,立柱的计算跨度为4150mm。幕墙系统详见大样图。二、荷载计算1、玻璃幕墙的自重荷载计算(1)幕墙自重荷载标准值计算GAK：面板自重面荷载标准值面板采用6+12A+6夹胶中空玻璃GAK=〔6+6〕×10-3×25.6=0.307KN/m2GGK：考虑龙骨和各种零部件等后的幕墙重力荷载标准值GGK=0.5kN/m2(2)幕墙自重荷载设计值计算rG：永久荷载分项系数，取rG=1.2按?玻璃幕墙幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.4.2条GG：考虑龙骨和各种零部件等后的玻璃幕墙重力荷载设计值GG=rG·GGK=1.2×0.5=0.6kN/m2-.可修编. -.2、玻璃幕墙承受的水平风荷载计算计算标高17.35m，XX地区根本风压W0=0.50kN/m2，地面粗糙度为C类。(1)水平风荷载标准值计算βgz：阵风系数，取βgz=2.018按?建筑构造荷载规?GB50009-2012表8.6.1μS：风荷载体型系数，取μS=1.2按?建筑构造荷载规?GB50009-2012第8.3.3条μZ：风压高度变化系数，取μZ=0.693按?建筑构造荷载规?GB50009-2012表8.2.1W0：作用在幕墙上的风荷载根本值0.50kN/m2按?建筑构造荷载规?GB50009-2012附表E.5〔按50年一遇〕WK：作用在幕墙上的风荷载标准值WK=βgz·μS·μZ·W0=2.018×1.2×0.693×0.50=0.839KN/m2|WK|=0.839kN/m2<1.0kN/m2按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.3.2条取WK=1.0kN/m2(2)水平风荷载设计值计算rW：风荷载分项系数，取rW=1.4按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.4.2条W：作用在幕墙上的风荷载设计值W=rW·WK=1.4×1.0=1.4kN/m23、玻璃幕墙承受的水平地震荷载计算-.可修编. -.(1)玻璃幕墙承受的水平地震荷载标准值计算αmax：水平地震影响系数最大值，取αmax=0.12按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.3.4条，7度(0.15g)抗震设计时αmax可取0.12。βE：动力放大系数，取βE=5.0按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.3.4条qEK：作用在幕墙上的地震荷载标准值计算qEK=αmax·βE·GGK=0.12×5.0×0.5=0.3kN/m2(2)玻璃幕墙承受的水平地震荷载设计值计算rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.4.2条qE：作用在幕墙上的地震荷载设计值qE=rE·qEK=1.3×0.3=0.39kN/m24、荷载组合(1)风荷载和水平地震作用组合标准值计算ψW：风荷载的组合值系数，取ψW=1.0ψE：地震作用的组合值系数，取ψE=0.5qK=ψW·WK+ψE·qEK=1.0×1.0+0.5×0.3=1.15kN/m2(2)风荷载和水平地震作用组合设计值计算q=ψW·W+ψE·qE=1.0×1.4+0.5×0.39=1.595kN/m2三、玻璃面板计算-.可修编. -.1、计算说明玻璃面板选用6+12A+6钢化中空LOW-E玻璃。框架玻璃幕墙的分格尺寸为，a=920mm，b=2200mm。该玻璃幕墙的玻璃属于框支承体系，面板四边固定，可将其简化为四边简支的面板计算模型。2、外片玻璃面板强度校核校核依据：≤fg按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第6.1.2条(1)、计算说明根据?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第6.1.4条和第6.1.5条的规定，夹胶中空玻璃的外片玻璃承受的荷载分别为、、。因为每片玻璃厚度一样，且外片玻璃承受的荷载最大，所以，只需计算外片玻璃的强度和挠度。(2)、外片玻璃承受的水平风荷载t1、t2、t3：中空玻璃外片玻璃的厚度，取t1=t2=6mmWK1：外片玻璃承受的水平风荷载标准值-.可修编. -.=0.55KN/m2W1：外片玻璃承受的水平风荷载设计值=0.77KN/m2(3)、外片玻璃承受的水平地震荷载t1、t2、t3：中空玻璃外片玻璃的厚度，取t1=6mmGAK’：玻璃面板自重面荷载标准值GAK’=6×10-3×25.6=0.154KN/m2αmax：水平地震影响系数最大值，取αmax=0.12按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.3.4条βE：动力放大系数，取βE=5.0按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.3.4条qEK’：作用在夹胶玻璃上的地震荷载标准值qEK’=αmax·βE·GGK’=0.12×5.0×0.154=0.093KN/m2qEK1：作用在外片玻璃上的地震荷载标准值rE：地震作用分项系数，取rE=1.3按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.4.2条qE1：作用在外片玻璃上的地震荷载设计值qE1=rE·qEK1=1.3×0.093=0.1209KN/m2(4)、外片玻璃风荷载和水平地震作用组合计算ψW：风荷载的组合值系数，取ψW=1.0按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.4.3条ψE：地震作用的组合值系数，取ψE=0.5-.可修编. -.按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.4.3条qK1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合标准值qK1=ψW·WK1+ψE·qEK1=1.0×0.55+0.5×0.093=0.597KN/m2q1：外片玻璃风荷载和水平地震作用组合设计值q1=ψW·W1+ψE·qE1=1.0×0.77+0.5×0.1209=0.830KN/m2(5)、外片玻璃的强度折减系数θ：参数t：外片玻璃厚度，取t=6mm=4.576η：折减系数，取η=1.0查?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003表6.1.2-2得(6)、外片玻璃强度校核m：弯矩系数，取m=0.1094由==0.418，查?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003表6.1.2-1得σ：外片玻璃产生的最大应力==12.81N/mm2＜fg=84N/mm2玻璃面板强度符合规要求。3、玻璃面板挠度校核校核依据：df=≤df,lim=按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第6.1.4条-.可修编. -.(1)、计算说明根据?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第5.4.4条的规定，玻璃幕墙的玻璃面板的挠度，可不考虑组合效应，所以我们只需验算玻璃面板在风荷载作用下的挠度即可。(2)、玻璃刚度计算t：夹胶中空玻璃的两片玻璃的等效厚度按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第6.1.5条t=0.95=0.95×=7.18mmD：玻璃刚度D===2.31×106N·mm(3)、玻璃的挠度折减系数θ：参数t：玻璃厚度，取t=7.18mm=3.74η：折减系数，取η=1.0查?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003表6.1.2-2得(4)、玻璃挠度校核μ：挠度系数，取μ=0.01114由==0.418，查?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003表6.1.2-3得df：玻璃产生的最大挠度df===3.45mmdf=3.45mm＜df,lim===15.33mm玻璃面板挠度符合规要求。-.可修编. -.四、立柱计算1、计算说明幕墙立柱选用SMG02-120B，根据建筑构造特点，每根幕墙立柱简支在主体构造上，并处于受拉状态。立柱高度H=4150mm,幕墙横向计算分格宽度B=920mm。2、力学模型幕墙的荷载由横梁和立柱承当。玻璃面板将受到的水平方向的荷载，按45度角分别传递到横梁和立柱上。横梁又将承受的荷载传递给立柱，最后由立柱将所有荷载通过预埋件传递到主体构造上，立柱按单跨简支梁力学模型进展设计计算，受力模型如下：3、荷载计算(1)立柱承受的竖直方向面荷载标准值GGK=0.5KN/m2设计值GG=0.6KN/m2(2)立柱承受的水平方向面荷载-.可修编. -.标准值qK=1.0KN/m2设计值q=1.4KN/m2(3)立柱承受的轴力值设计值N=GG·H·B=0.6×4.15×0.92=2.291KN(4)立柱承受的水平线荷载标准值qK线=qK·B=1.0×0.92=0.92KN/m设计值q线=q·B=1.4×0.92=1.288KN/m(5)立柱所受的弯矩M=q线·H2/8=1.288×4.152÷8=2.773KN·m(6)立柱承受的剪力V=q线·H=1.288×4.15=5.345KN4、立柱抗弯强度校核立柱校核依据：≤fa=215N/mm2=2.291×1000/1094.57+2.773×1000000/1.00/52646=54.77N/mm2＜fa=90N/mm2强度符合规要求。5、立柱抗剪强度校核校核依据：≤τa按?玻璃幕墙工程技术规?JGJ102-2003第6.2.5条t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)τX：立柱承受的水平荷载产生的剪应力-.可修编. -.τX===9.45N/mm2＜τa=55N/mm2立柱抗剪强度符合规要求。6、立柱挠度校核(1)由水平风荷载下引起的挠度风荷载标准值WK=1.0KN/m2水平方向线荷载标准值WK线=WK·B=1.0×0.92=0.92KN/m(2)水平方向的挠度计算df，X：水平方向的挠度df，X===11.31mmdf，X=17.61mm＜df,lim=min(L/180,30)=23.06mm立柱刚度符合规要求。根据以上计算，立柱的各个构件均符合规要求，满足设计要求。五、幕墙埋件计算工程选用的是后置埋件，埋件固定在主体构造上，承受立柱传递来的荷载。埋件布置图如下，采用200x120x8埋板，锚筋采用2颗M12化学锚筋。1、荷载计算V=5.345KN(剪力)-.可修编. -.N=2.291KN〔拉力〕考虑25mm前后偏差，弯矩为：M=5345×〔225+25〕=1336250N·mm2、抗拉承载力计算在轴心拉力和弯矩共同作用下，进展弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按以下规定计算：　　1：当N/n-My1/Σyi2≥0时：　　　　Nsdh=N/n+My1/Σyi2　　2：当N/n-My1/Σyi2<0时：　　　　Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/2在上面公式中：　　M：弯矩设计值；　　Nsdh：群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值；　　y1，yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；　　y1/，yi/：锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；　　L：轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；在本例中：-.可修编. -.　　N/n-My1/Σyi2　=2291/2-1336250×45/〔2×452〕　=-13700<0所以：Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/2=(2291×45+1336250)×90/〔2×902〕=7996N根据厂家资料M12的化学螺栓的抗拉承载力为N=25KN>7.996KN埋件满足要求。3、抗剪承载力计算承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vsdh=V/2=2672.5N根据厂家资料M12的化学螺栓的抗剪承载力为V=20KN>2.670KN埋件满足要求。第二章石材幕墙构造计算一、荷载计算1、自重荷载标准值计算石材自重荷载标准值计算GAK：25mm厚的石材GAK=0.70KN/m2GGK：考虑龙骨和各种零部件等后的石材幕墙重力荷载标准值GGK=1.0KN/m2-.可修编. -.2、风荷载计算计算标高取17.35mXX地区C类水平风荷载标准值计算βgz：阵风系数，取βgz=2.018μS：风荷载体型系数，取μS=1.2μZ：风压高度变化系数，取μZ=0.693W0：作用在幕墙上的风荷载根本值0.50KN/m2WK：作用在幕墙上的风荷载标准值WK=βgz·μS·μZ·W0=2.018×1.2×0.693×0.50=0.839KN/m2|WK|=0.839KN/m2<1.0KN/m2取WK=1.0KN/m23、石材承受的水平地震荷载计算XX地区7度〔0.15g〕αmax：水平地震影响系数最大值，取αmax=0.12βE：动力放大系数，取βE=5.0qEK：作用在幕墙上的地震荷载标准值计算qEK=αmax·βE·GGK=0.12×5.0×1.0=0.6KN/m25、荷载组合S1:1.2GK+1.4WK++0.65qEK+S2:1.2GK+1.4WK-+0.65qEK--.可修编. -.三、石材面板计算1、计算说明石材面板选用25mm厚的花岗岩石材。石材幕墙的分格尺寸为具体尺寸见CAD图，石材分格高度b=900mm。因石材面板采用2个钢挂件对支撑，所以石材面板的计算采用短槽支撑的石材面板计算模型。采用sap2000进展计算。2、石材面板强度校核〔一〕花岗石板的强度设计值fg1=fgm/2.15=8/2.15=3.721fg2=fgm/4.30=8/4.30=1.860fg1：花岗石板抗弯强度设计值〔Mpa〕fg2：花岗石板抗剪强度设计值〔Mpa〕fgm：花岗石板弯曲强度平均值〔Mpa〕?金属与石材幕墙工程技术规?JGJ133-2001第3.2.2-.可修编. -.条规定花岗石板材的弯曲强度应经决定检测机构检测确定，弯曲强度不应小于8.0Mpa。所以本工程按不小于8.0Mpa取值。〔二〕石材面板弯曲强度校核校核依据：≤fg1=3.721N/mm2-.可修编. -.q=1.4x1.0+0.65x0.6=1.79KN/m2-.可修编. -.1.752N/mm2＜fg1=3.721N/mm2石材面板强度符合规要求。3、石材槽口抗剪强度校核本工程石材槽口按对边开槽设计，所以石材槽口剪应力计算按对边开槽计算。1、校核依据：≤fg2=1.860N/mm2。?金属与石材幕墙工程技术规?JGJ133-2001第5.5.7条规定2、石材槽口剪切强度q：风荷载和水平地震作用组合面荷载设计值，q=1.725kN/m2c:槽口宽度c=7mms:单个槽底总长度〔mm〕，矩形槽底总长度取为槽长加上槽深的两倍，弧型槽取为圆弧总长度。本工程采用矩形槽，槽长80mm，槽深7mm，槽总长s为94mm。n:一个连接边上钢挂件对数量，n=1。β:应力调整系数，查?金属与石材幕墙工程技术规?JGJ133-2001表5.5.5，得β=1.25=0.437N/mm2＜fg2=1.860N/mm2石材槽口抗剪强度符合规要求。四、立柱计算1、计算说明立柱采用8#槽钢龙骨，材质为Q235B,采用sap2000有限元软件进展计算(龙骨的自重由软件直接加载)，具体的尺寸详见CAD图。-.可修编. -.计算模型释放模型上下层连续开为铰接材质-.可修编. -.-.可修编. -.2、加载荷载自重GK=1.0x〔0.55+0.25+0.1+0.1+0.1+0.47+0.1+0.5〕=1.72N/mm-.可修编. -.风荷载标准值WKWK=1.0x1.740/2=0.87N/mm地震荷载标准值qkqK=0.6x1.740/2=0.522N/mm-.可修编. -.3、立柱强度校核-.可修编. -.TABLE:SteelDesign1-SummaryData-Chinese2002FrameDesignSectRatioboTextTextUnitlessText1GB-C80.389292S12GB-C80.139485S13GB-C80.139485S14GB-C80.139485S114GB-C80.449258S115GB-C80.449259S116GB-C80.172105S117GB-C80.263337S118GB-C80.372709S1-.可修编. -.19GB-C80.379543S120GB-C80.448613S121GB-C80.448741S123GB-C80.15844S124GB-C80.16047S125GB-C80.139485S126GB-C80.185945S127GB-C80.184989S128GB-C80.139485S129GB-C80.184074S130GB-C80.183624S131GB-C80.139485S132GB-C80.139485S133GB-C80.139485S134GB-C80.139485S135GB-C80.139485S136GB-C80.139485S137GB-C80.183625S138GB-C80.184072S139GB-C80.139485S140GB-C80.184814S1-.可修编. -.41GB-C80.185724S142GB-C80.139485S143GB-C80.139485S144GB-C80.139485S156GB-C80.139485S158GB-C80.139485S1那么钢架的应力比最大的为0.449<0.95，那么钢架的强度能满足要求。4、立柱挠度校核-.可修编. -.u=3.735mm＜H/250=2470/250=9.88mm挠度满足要求。5、支座反力节点编号S1组合-.可修编. -.TABLE:JointReactionsJointOutputCaseF1F2F3M1M2M3TextTextNNNN-mmN-mmN-mm2S104050.14668.02-201986.38-77.91453310.674S106363.64540.38-147217.18-24.5560939.716S107589.34629.35-179683.4-0.23331.238S107652.24629.04-180397.3-0.002029-5.819S103537.1110432.8400010S103537.1210432.8300015S102353.754964.9100016S102353.754964.91000155S103915.910433.04000156S103915.8910432.33000161S103674.648931.98000162S103568.6310281.21000最不利的支座反力水平方向F1=3537N竖直方向F2=10433N五、立柱与主体构造的连接1、计算说明立柱与预埋件用8#槽钢连接。立柱与立柱间通过2个M10奥氏体不锈钢〔A2-70〕螺栓与转接件连接。此时我们需要对连接部位的螺栓的承载能力、转接件的局部承压能力及焊缝强度进展验算。连接形式见以下图。-.可修编. -.2、M12螺栓验算M10螺栓承受的剪力F1：M10螺栓承受的水平方向剪力F1=3537NF：M10螺栓承受的剪力F===11017NA0：M10螺栓有效面积,取A0=57.99mm2NVb：M10螺栓的抗剪能力NVb=nV·A0·fV=2×57.99×245=28415N＞F=11017NM10不锈钢螺栓满足设计要求。3、转接件校核V=F2=10433NN=F1=3537NMx=10433×352=3672416N·mm截面参数-.可修编. -.=148.62N/mm2＜215N/mm2强度满足要求。4、焊缝计算V=F2=10433NN=F1=3537NMx=10433×352=3672416N·mm焊缝焊高5mm-.可修编. -.焊缝强度验算=148N/mm2＜ffw=160N/mm2τ：由剪力产生的竖向焊缝剪应力τ=V/A1=10433÷1122=9.30N/mm2(N/mm2)可见，该处焊缝的强度满足设计要求。六、后置埋件校核工程选用的是后置埋件，埋件固定在主体构造上，承受立柱传递来的荷载。埋件布置图如下，采用200x120x8埋板，锚筋采用2颗M12化学锚筋。1、荷载计算V=F2=10433NN=F1=3537NMx=10433×352=3672416N·mm2、抗拉承载力计算-.可修编. -.在轴心拉力和弯矩共同作用下，进展弹性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按以下规定计算：　　1：当N/n-My1/Σyi2≥0时：　　　　Nsdh=N/n+My1/Σyi2　　2：当N/n-My1/Σyi2<0时：　　　　Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/2在上面公式中：　　M：弯矩设计值；　　Nsdh：群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值；　　y1，yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；　　y1/，yi/：锚栓1及i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；　　L：轴力N作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；在本例中：　　N/n-My1/Σyi2　=3537/2-3672416×45/〔2×452〕　=-19548<0所以：Nsdh=(NL+M)y1//Σyi/2-.可修编. -.=(3537×45+3672419)×90/〔2×1202〕=21286N根据厂家资料M12的化学螺栓的抗拉承载力为N=25KN>21.3KN埋件满足要求。3、抗剪承载力计算承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vsdh=V/2=5216.5N根据厂家资料M12的化学螺栓的抗剪承载力为V=20KN>5.216KN埋件满足要求。-.可修编.'