石材幕墙设计书2.docx
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石材幕墙设计书2.docx
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石材幕墙设计书2
6:
板块配置:
石材;
7:
选用锚栓:
慧鱼-化学锚栓FHB-A12×100/60;
11.1荷载值计算:
(1)垂直于幕墙平面的分布水平地震作用:
qEk=βEαmaxGk/A
=5.0×0.080.0011
=0.00044MPa
(2)幕墙受水平荷载设计值组合:
采用Sw+0.5SE组合:
……5.4.1[JGJ102-2003]
q=1.4wk+0.5×1.3qEk
=1.4×0.001004+0.5×1.3×0.00044
=0.001692MPa
(3)立柱单元自重荷载标准值:
Gk=0.0011×BL
=0.0011×1180×3.9
=5.062N
(4)校核处埋件受力分析:
V:
剪力(N);
N:
轴向拉力(N);
e0:
剪力作用点到埋件距离,即立柱螺栓连接处到埋件面距离(mm);
V=1.2Gk
=1.2×5.062
=6.074N
N=qBL
=0.001692×1180×3.9
=7.787N
M=e0V
=80×6.074
=485.92N·mm
11.2锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算:
按5.2.2[JGJ145-2004]规定,在轴心拉力和弯矩共同作用下(下图所示),进行弹性分析时,受力最大锚栓的拉力设计值应按下列规定计算:
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
=7.787/4-485.92×75/22500
=0.327
因为:
0.327≥0
所以:
Nsdh=N/n+My1/Σyi2=3.566N
按JGJ102-2003的5.5.7中第七条规定,这里的Nsdh再乘以2就是现场实际拉拔应该达到的值。
11.3群锚受剪内力计算:
按5.3.1[JGJ145-2004]规定,当边距c≥10hef时,所有锚栓均匀分摊剪切荷载;
当边距c<10hef时,部分锚栓分摊剪切荷载;
其中:
hef:
锚栓的有效锚固深度;
c:
锚栓与混凝土基材之间的距离;
本例中:
c=200mm<10hef=1000mm
所以部分螺栓受剪,承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为:
Vsdh=V/m=3.037N
11.4锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力计算:
NRd,s=kNRk,s/γRS,N6.1.2-1[JGJ145-2004]
NRk,s=Asfstk6.1.2-2[JGJ145-2004]
上面公式中:
NRd,s:
锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力设计值;
NRk,s:
锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力标准值;
k:
地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取;
As:
锚栓或植筋应力截面面积;
fstk:
锚栓或植筋极限抗拉强度标准值;
γRS,N:
锚栓或植筋钢材受拉破坏承载力分项系数;
NRk,s=Asfstk
=113.1×800
=90480N
γRS,N=1.2fstk/fyk≥1.4表4.2.6[JGJ145-2004]
fyk:
锚栓屈服强度标准值;
γRS,N=1.2fstk/fyk
=1.2×800/640
=1.5
取:
γRS,N=1.5
NRd,s=kNRk,s/γRS,N
=1×90480/1.5
=60320N≥Nsdh=3.566N
锚栓或植筋钢材受拉破坏承载力满足设计要求!
11.5混凝土锥体受拉破坏承载力计算:
因锚固点位于结构受拉面,而该结构为普通混凝土结构,故锚固区基材应判定为开裂混凝土。
混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值NRd,c应按下列公式计算:
NRd,c=kNRk,c/γRc,N
NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,Nψucr,N
在上面公式中:
NRd,c:
混凝土锥体破坏时的受拉承载力设计值;
NRk,c:
混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值;
k:
地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取;
γRc,N:
混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]采用,取2.15;
NRk,c0:
开裂混凝土单锚栓受拉,理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值;
NRk,c0=7.0×fcu,k0.5×hef1.5(膨胀及扩孔型锚栓)6.1.4[JGJ145-2004]
NRk,c0=3.0×fcu,k0.5×(hef-30)1.5(化学锚栓)6.1.4条文说明[JGJ145-2004]
其中:
fcu,k:
混凝土立方体抗压强度标准值,当其在45-60MPa间时,应乘以降低系数0.95;
hef:
锚栓有效锚固深度;
NRk,c0=3.0×fcu,k0.5×(hef-30)1.5
=9623.409N
Ac,N0:
混凝土破坏锥体投影面面积,按6.1.5[JGJ145-2004]取;
scr,N:
混凝土锥体破坏情况下,无间距效应和边缘效应,确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间矩。
scr,N=3hef
=3×100
=300mm
Ac,N0=scr,N2
=3002
=90000mm2
Ac,N:
混凝土实有破坏锥体投影面积,按6.1.6[JGJ145-2004]取:
Ac,N=(c1+s1+0.5×scr,N)×(c2+s2+0.5×scr,N)
其中:
c1、c2:
方向1及2的边矩;
s1、s2:
方向1及2的间距;
ccr,N:
混凝土锥体破坏时的临界边矩,取ccr,N=1.5hef=1.5×100=150mm;
c1≤ccr,N
c2≤ccr,N
s1≤scr,N
s2≤scr,N
Ac,N=(c1+s1+0.5×scr,N)×(c2+s2+0.5×scr,N)
=(150+200+0.5×300)×(100+150+0.5×300)
=200000mm2
ψs,N:
边矩c对受拉承载力的降低影响系数,按6.1.7[JGJ145-2004]采用:
ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,N≤1(膨胀及扩孔型锚栓)6.1.7[JGJ145-2004]
ψs,N=1(化学锚栓)6.1.7条文说明[JGJ145-2004]
其中c为边矩,当为多个边矩时,取最小值,且需满足cmin≤c≤ccr,N,按6.1.11[JGJ145-2004]:
对于膨胀型锚栓(双锥体)cmin=3hef
对于膨胀型锚栓cmin=2hef
对于扩孔型锚栓cmin=hef
ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,N≤1
=0.7+0.3×150/150
=1
所以,ψs,N取1。
ψre,N:
表层混凝土因为密集配筋的玻璃作用对受拉承载力的降低影响系数,按6.1.8[JGJ145-2004]采用,当锚固区钢筋间距s≥150mm或钢筋直径d≤10mm且s≥100mm时,取1.0;
ψre,N=0.5+hef/200≤1
=0.5+100/200
=1
所以,ψre,N取1。
ψec,N:
荷载偏心eN对受拉承载力的降低影响系数,按6.1.9[JGJ145-2004]采用;
ψec,N=1/(1+2eN/scr,N)=1
ψucr,N:
未裂混凝土对受拉承载力的提高系数,按规范对于非化学锚栓取1.4,对化学锚栓取2.44;
把上面所得到的各项代入,得:
NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,Nψucr,N
=9623.409×200000/90000×1×1×1×2.44
=52180.262N
NRd,c=kNRk,c/γRc,N
=1×52180.262/2.15
=24269.889N≥Nsdg=7.787N
所以,群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求!
11.6锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力计算:
VRd,s=kVRk,s/γRs,V6.2.2-1[JGJ145-2004]
其中:
VRd,s:
钢材或植筋破坏时的受剪承载力设计值;
VRk,s:
钢材或植筋破坏时的受剪承载力标准值;
k:
地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取;
γRs,V:
钢材或植筋破坏时的受剪承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]选用:
γRs,V=1.2fstk/fyk表4.2.6[JGJ145-2004]
按规范,该系数要求不小于1.25、fstk≤800MPa、fyk/fstk≤0.8;
对本例,
γRs,V=1.2fstk/fyk表4.2.6[JGJ145-2004]
=1.2×800/640
=1.5
实际选取γRs,V=1.5;
VRk,s=0.5Asfstk6.2.2-2[JGJ145-2004]
=0.5×113.1×800
=45240N
VRd,s=kVRk,s/γRs,V
=1×45240/1.5
=30160N≥Vsdg=6.074N
所以,锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力满足设计要求!
11.7混凝土楔形体受剪破坏承载力计算:
VRd,c=kVRk,c/γRc,V6.2.3-1[JGJ145-2004]
VRk,c=VRk,c0×Ac,V/Ac,V0×ψs,Vψh,Vψa,Vψec,Vψucr,V6.2.3-2[JGJ145-2004]
在上面公式中:
VRd,c:
构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力设计值;
VRk,c:
构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力标准值;
k:
地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取;
γRc,V:
构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]采用,取1.8;
VRk,c0:
混凝土理想楔形体破坏时的受剪承载力标准值,按6.2.4[JGJ145-2004]采用;
Ac,V0:
单锚受剪,混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积,按6.2.5[JGJ145-2004]采用;
Ac,V:
群锚受剪,混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积,按6.2.6[JGJ145-2004]采用;
ψs,V:
边距比c2/c1对受剪承载力的影响系数,按6.2.7[JGJ145-2004]采用;
ψh,V:
边厚比c1/h对受剪承载力的影响系数,按6.2.8[JGJ145-2004]采用;
ψa,V:
剪切角度对受剪承载力的影响系数,按6.2.9[JGJ145-2004]采用;
ψec,V:
偏心荷载对群锚受剪承载力的降低影响系数,按6.2.10[JGJ145-2004]采用;
fucr,V:
未裂混凝土级锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数,按6.2.11[JGJ145-2004]采用;
下面依次对上面提到的各参数计算:
c1=150mm
c2=100mm
ψs,V=0.7+0.3×c2/1.5c1≤16.2.7[JGJ145-2004]
=0.7+0.3×100/1.5/150
=0.833<1
取:
ψs,V=0.833
VRk,c0=0.45×(dnom)0.5(lf/dnom)0.2(fcu,k)0.5c11.56.2.4[JGJ145-2004]
其中:
dnom:
锚栓外径(mm);
lf:
剪切荷载下锚栓有效长度,取lf≤hef,且lf≤8d,本处取96mm;
VRk,c0=0.45×(dnom)0.5(lf/dnom)0.2(fcu,k)0.5c11.5
=0.45×(12)0.5(96/12)0.2(30)0.5×1501.5
=23774.897N
Ac,V0=4.5c126.2.5[JGJ145-2004]
=4.5×1502
=101250mm2
Ac,V=(1.5c1+s2+c2)×h6.2.6-3[JGJ145-2004]
=(1.5×150+150+100)×400
=190000
ψh,V=(1.5c1/h)1/3≥16.2.8[JGJ145-2004]
=(1.5×150/400)1/3
=0.825<1
取:
ψh,V=1
ψa,V=1.0
ψec,V=1/(1+2eV/3c1)≤1
=1/(1+2×0/3/150)
=1=1
取ψec,V=1
按规范6.2.11[JGJ145-2004]要求,根据锚固区混凝土和配筋情况,ψucr,V=1.2
把上面各结果代入,得到群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力标准值为:
VRk,c=VRk,c0×Ac,V/Ac,V0×ψs,Vψh,Vψa,Vψec,Vψucr,V
=23774.897×190000/101250×0.833×1×1×1×1.2
=44596.776N
VRd,c=kVRk,c/γRc,V
=1×44596.776/1.8
=24775.987N≥Vsdg=6.074N
所以,群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力满足计算要求!
11.8混凝土剪撬破坏承载能力计算:
VRd,cp=kVRk,cp/γRc,p6.2.12-1[JGJ145-2004]
VRk,cp=kNRk,c6.2.12-2[JGJ145-2004]
在上面公式中:
VRd,cp:
混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设计值;
VRk,cp:
混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值;
γRc,p:
混凝土剪撬破坏时的受剪承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]取1.8;
k:
锚固深度hef对VRk,cp的影响系数,当hef<60mm时取1.0,否则取2.0。
VRk,cp=KNRk,c
=1×52180.262
=52180.262N
VRd,cp=kVRk,cp/γRc,p
=2×52180.262/1.8
=57978.069N≥Vsdg=6.074N
所以,混凝土剪撬破坏承载能力满足计算要求!
11.9拉剪复合受力承载力计算:
钢材破坏时要求:
(NSdh/NRd,s)2+(VSdh/VRd,s)2≤16.3.1[JGJ145-2004]
混凝土破坏时要求:
(NSdg/NRd,c)1.5+(VSdg/VRd,c)1.5≤16.3.2[JGJ145-2004]
分别代入上面计算得到的参数计算如下:
(NSdh/NRd,s)2+(VSdh/VRd,s)2
=(3.566/60320)2+(3.037/30160)2
=0≤1.0
所以,该处计算满足设计要求!
(NSdg/NRd,c)1.5+(VSdg/VRd,c)1.5
=(7.787/24269.889)1.5+(6.074/24775.987)1.5
=0≤1.0
所以,该处计算满足设计要求!
12幕墙焊缝计算
基本参数:
1:
焊缝形式:
三边围焊;
2:
其它参数同埋件部分;
12.1受力分析:
根据前面埋件的计算结果,有:
V:
剪力(N)
N:
轴向拉力(N)
M:
弯矩(N·mm)
V=6.074N
N=7.787N
M=485.92N·mm
12.2焊缝特性参数计算:
(1)焊缝有效厚度:
he:
焊缝有效厚度(mm);
hf:
焊角高度(mm);
he=0.707hf
=0.707×6
=4.242mm
(2)焊缝总面积:
A:
焊缝总面积(mm2);
Lv:
竖向焊缝长度(mm);
Lh:
横向焊缝长度(mm);
he:
焊缝有效厚度(mm);
A=he((Lv-10)+2(Lh-10))
=4.242×((100-10)+2×(50-10))
=721.14mm2
(3)焊缝截面抵抗矩及惯性矩计算:
I:
截面惯性矩(mm4);
he:
焊缝有效厚度(mm);
Lv:
竖向焊缝长度(mm);
Lh:
横向焊缝长度(mm);
W:
截面抵抗距(mm3);
I=he(Lv-10)3/12+2((Lh-10)he3/12+he·(Lh-10)·((Lv-10-he)/2)2)
=882160.615mm4
W=2I/(Lv-10)
=2×882160.615/(100-10)
=19603.569mm3
12.3焊缝校核计算:
校核依据:
((σf/βf)2+τf2)0.5/2≤ffw7.1.3-3[GB50017-2003]
上式中:
σf:
按焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向的应力(MPa);
βf:
正面角焊缝的强度设计值增大系数,取1.22;
τf:
按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力(MPa);
ffw:
角焊缝的强度设计值(MPa);
((σf/βf)2+τf2)0.5/2
=((N/1.22A+M/1.22W)2+(V/A)2)0.5/2
=((7.787/1.22/721.14+485.92/1.22/19603.569)2+(6.074/721.14)2)0.5/2
=0.015MPa
0.015MPa≤ffw=160MPa,
焊缝强度可以满足要求。
13石材幕墙幕墙胶类及伸缩缝计算
基本参数:
1:
计算点标高:
19.5m;
2:
板块分格尺寸:
1180mm×970mm;
3:
幕墙类型:
石材幕墙;
4:
年温温差:
80℃;
13.1立柱连接伸缩缝计算:
为了适应幕墙温度变形以及施工调整的需要,立柱上下段通过插芯套装,留有一段空隙--伸缩缝(d),d值按下式计算:
d≥αΔtL+d1+d2
上式中:
d:
伸缩缝计算值(mm);
α:
立柱材料的线膨胀系数,取1.2×10-5;
△t:
温度变化,取80℃;
L:
立柱跨度(mm);
d1:
施工误差,取3mm;
d2:
考虑其它作用的预留量,取2mm;
d=αΔtL+d1+d2
=0.000012×80×3.9+3+2
=5.004mm
实际伸缩空隙d取20mm,满足设计要求。
13.2耐侯胶胶缝计算:
ws:
胶缝宽度计算值(mm);
α:
板块材料的线膨胀系数,为0.8×10-5;
△t:
温度变化,取80℃;
b:
板块的长边长度(mm);
δ:
耐候硅酮密封胶的变位承受能力:
25%
dc:
施工偏差,取3mm;
dE:
考虑其它作用的预留量,取2mm;
ws=α△tb/δ+dc+dE……附4.1[JGJ102-2003]
=0.000008×80×1180/0.25+3+2
=8.021mm
实际胶缝取10mm,满足设计要求。
14
附录常用材料的力学及其它物理性能
一、玻璃的强度设计值fg(MPa)
JGJ102-2003表5.2.1
种类
厚度(mm)
大面
侧面
普通玻璃
5
28.0
19.5
浮法玻璃
5~12
28.0
19.5
15~19
24.0
17.0
≥20
20.0
14.0
钢化玻璃
5~12
84.0
58.8
15~19
72.0
50.4
≥20
59.0
41.3
二、铝合金型材的强度设计值(MPa)
GB50429-2007表4.3.4
铝合金牌号
状态
厚度
强度设计值
(mm)
抗拉、抗压
抗剪
6061
T4
不区分
90
55
T6
不区分
200
115
6063
T5
不区分
90
55
T6
不区分
150
85
6063A
T5
≤10
135
75
T6
≤10
160
90
三、钢材的强度设计值(1-热轧钢材)fs(MPa)
JGJ102-2003表5.2.3
钢材牌号
厚度或直径d(mm)
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
d≤16
215
125
325
Q345
d≤16
310
180
400
四、钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢)fs(MPa)
GB50018-2002表4.2.1
钢材牌号
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
端面承压
Q235
205
120
310
Q345
300
175
400
五、材料的弹性模量E(MPa)
JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9
材料
E
材料
E
玻璃
0.72×105
不锈钢绞线
1.2×105~1.5×105
铝合金、单层铝板
0.70×105
高强钢绞线
1.95×105
钢、不锈钢
2.06×105
钢丝绳
0.8×105~1.0×105
消除应力的高强钢丝
2.05×105
花岗石板
0.8×105
蜂窝铝板10mm
0.35×105
铝塑复合板4mm
0.2×105
蜂窝铝板15mm
0.27×105
铝塑复合板6mm
0.3×105
蜂窝铝板20mm
0.21×105
六、材料的泊松比υ
JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7
材料
υ
材料
υ
玻璃
0.2
钢、不锈钢
0.3
铝合金
0.3(按GB50429)
高强钢丝、钢绞线
0.3
铝塑复合板
0.25
蜂窝铝板
0.25
花岗岩
0.125
七、材料的膨胀系数α(1/℃)
JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7
材料
α
材料
α
玻璃
0.8×10-5~1.0×10-5
不锈钢板
1.80×10-5
铝合金、单层铝板
2.3×10-5(按GB50429)
混凝土
1.00×10-5
钢材
1.20×10-5
砖砌体
0.50×10-5
铝塑复合板
≤4.0×10-5
蜂窝铝板
2.4×10-5
花岗岩
0.8×10-5
八、材料的重力密度γg(KN/m3)
JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7
材料
γg
材料
γg
普通玻璃、夹层玻璃
钢化、半钢化玻璃
25.6
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