石材幕墻設計計算手冊詳解

石材幕墻

設計計算書

設計：__________

校對：__________

裝飾有限企業(yè)

二0一0年二月

目錄

I計算引用的規(guī)范、原則及資料................................................錯誤!未定義書簽。

1.1幕墻設計規(guī)范：.......................................................錯誤!未定義書簽。

1.2建筑設計規(guī)范：.......................................................錯誤!未定義書簽。

1.3金屬板及石材規(guī)范：...................................................錯誤!未定義書簽。

1.4鋼材規(guī)范：...........................................................錯誤!未定義書簽。

1.5胺類及密封材料規(guī)范：.................................................錯誤!未定義書簽。

1.6有關物理性能等級測試措施：..........................................錯誤!未定義書簽。

1.7《建筑構造靜力計算手冊》（第二版）.....................................錯誤!未定義書簽。

1.8土建圖紙：...........................................................錯誤!未定義書簽。

2基本參數(shù)..................................................................錯誤!未定義書簽。

2.1幕墻所在地區(qū).........................................................錯誤!未定義書簽。

2.2地面粗糙度分類等級..................................................錯誤!未定義書簽。

2.3抗震設防.............................................................錯誤!未定義書簽。

3幕墻承受荷載計算...........................................................錯誤!未定義書簽。

3.1風荷載原則值日勺計算措施...............................................錯誤!未定義書簽。

3.2計算支撐構造時的風荷載原則值........................................錯誤!未定義書簽。

3.3計算面板材料時日勺風荷載原則值........................................錯誤!未定義書簽。

3.4垂直于幕墻平面日勺分布水平地震作用原則值.............................錯誤!未定義書簽。

3.5作用效應組合.........................................................錯誤!未定義書簽。

4幕墻立柱計算...............................................................錯誤!未定義書簽。

4.1立柱型材選材計算.....................................................錯誤!未定義書簽。

4.2確定材料的I截面參數(shù)..................................................錯誤!未定義書簽。

4.3選用立柱型材口勺截面特性..............................................錯誤!未定義書簽。

4.4立柱的抗彎強度計算..................................................錯誤!未定義書簽。

4.5立柱的撓度計算.......................................................錯誤!未定義書簽。

4.6立柱的抗剪計算.......................................................錯誤!未定義書簽。

5幕墻橫梁計算...............................................................錯誤!未定義書簽。

5.1橫梁型材選材計算.....................................................錯誤!未定義書簽。

5.2確定材料日勺截面參數(shù)..................................................錯誤!未定義書簽。

5.3選用橫梁型材日勺截面特性..............................................錯誤!未定義書簽。

5.4幕墻橫梁的I抗彎強度計算..............................................錯誤!未定義書簽。

5.5橫梁的撓度計算.......................................................錯誤!未定義書簽。

5.6橫梁的抗剪計算.......................................................錯誤!未定義書簽。

6短槽式（托板）連接石材的選用與校核..........................................錯誤!未定義書簽。

6.1石材板塊荷載計算.....................................................錯誤!未定義書簽。

6.2石材的抗彎設計.......................................................錯誤!未定義書簽。

6.3短槽托板在石材中產(chǎn)生的剪應力校核....................................錯誤!未定義書簽。

6.4短槽托板剪應力校核..................................................錯誤!未定義書簽。

7連接件計算.................................................................錯誤!未定義書簽。

7.1橫梁與立柱間焊接強度計算............................................錯誤!未定義書簽。

7.2立柱與主構造連接.....................................................錯誤!未定義書簽。

8幕墻埋件計算（土建預埋）.....................................................錯誤!未定義書簽。

8.1荷載原則值計算.......................................................錯誤!未定義書簽。

8.2埋件計算.............................................................錯誤!未定義書簽。

8.3錨板總面積校核.......................................................錯誤!未定義書簽。

8.4錨筋長度計算：.......................................................錯誤!未定義書簽。

9幕墻焊縫計算...............................................................錯誤!未定義書簽。

9.1受力分析..............................................................錯誤!未定義書簽。

9.2焊縫特性參數(shù)計算.....................................................錯誤!未定義書簽。

9.3焊縫校核計算.........................................................錯誤!未定義書簽。

10石材幕墻幕墻膠類及伸縮縫計算.............................................錯誤!未定義書簽。

10.1立柱連接伸縮縫計算..................................................錯誤!未定義書簽。

10.2耐侯膠膠縫計算......................................................錯誤!未定義書簽。

石材幕墻設計計算書

1計算引用的規(guī)范、原則及資料

1.1幕墻設計規(guī)范：

《建筑玻璃應用技術規(guī)程》JGJ113-2023

《建筑幕墻》GB/T21086-2023

《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》JGJ133-2023

1.2建筑設計規(guī)范：

《鋼溝造設計規(guī)范》GB50017-2023

《高層建筑混凝土構造技術規(guī)程》JGJ3-2023

《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045-95（2023年版）

《混凝土構造后錨固技術規(guī)程》JGJ145-2023

《建筑鋼構造焊接技術規(guī)程》JGJ81-2023

《建筑構造荷載規(guī)范》GB50009-2023（2023年版、局部修訂）

《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2023（2023年版）

《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-94（2023年版）

《冷彎薄壁型鋼構造設計規(guī)范》GB50018-2023

《民用建筑設計通則》GB50352-2023

1.3金屬板及石材規(guī)范：

《干珪飾面石材及其金屬掛件》JC830.k2-2023

《天然板石》GB/T18600-2023

《天然大理石建筑板材》GB/T19766-2023

《天然花崗石建筑板材》GB/T18601-2023

L4鋼材規(guī)范：

《建筑構造用冷彎矩形鋼管》JG/T178-2023

《合金構造鋼》GB/T3077-1999

《金屬覆蓋層鋼鐵制品熱鍍鋅層技術規(guī)定》GB/T13912-2023

《碳鋼焊條》GB/T5117-1999

《碳素構造鋼》GB/T700-2023

《碳素構造鋼和低合金構造鋼熱軋厚鋼板及鋼帶》GB/T3274-2023

《優(yōu)質(zhì)碳素構造鋼》GB/T699-1999

L5膠類及密封材料規(guī)范：

《丁基橡膠防水密封膠粘帶》JC/T942-2023

《干洋石材幕墻用環(huán)氧膠粘劑》JC887-2023

《混凝土建筑接縫用密封膠》JC/T881-2023

《建筑用硅酮構造密封膠》GB16776-2023

《建筑用巖棉、礦渣棉絕熱制品》GB/T19686-2023

《建筑裝飾用天然石材防護劑》JC/T973-2023

《絕熱用巖棉、礦棉及其制品》GB/T11835-2023

《石材用建筑密封膠》JC/T883-2023

1.6有關物理性能等級測試措施：

《居住建筑節(jié)能檢測原則》JGJ132-2023

《鋼溝造工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2023

《混凝土構造工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2023

《建筑幕墻氣密、水密、抗風壓性能檢測措施》GB/T15227-2023

《建筑幕墻抗震性能振動臺試驗措施》GB/T18575-2023

《建筑幕墻平面內(nèi)變形性能檢測措施》GB/T18250-2023

《建筑外門窗保溫性能分級及檢測措施》GB/T8484-2023

《建筑外窗采光性能分級及檢測措施》GB/T11976-2023

《建筑門窗空氣隔聲性能分級及檢測措施》GB/T8485-2023

《建筑裝飾裝修工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50210-2023

1.7《建筑構造靜力計算手冊》(第二版)

1.8土建圖紙：

2基本參數(shù)

2.1幕墻所在地區(qū)

2.2地面粗糙度分類等級

幕墻屬于外圍護構件，按《建筑構造荷載規(guī)范》(GB50009-2023)

A類：指近海海面和海島、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日勺鄉(xiāng)鎮(zhèn)和都市郊區(qū);

C類：指有密集建筑群日勺都市市區(qū)；

D類：指有密集建筑群且房屋較高的都市市區(qū)；

根據(jù)上面分類原則，本工程按C類地形考慮。

2.3抗震設防

按《建筑工程抗震設防分類原則》，建筑工程應分為如下四個抗震設防類別：

1.特殊設防類：指使用上有特殊設施，波及國家公共安全的重大建筑工程和地震時也許發(fā)生

嚴重次生災害等尤其重大災害后果，需要進行特殊設防的建筑，簡稱甲類；

2.重點設防類：指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢夏的生命線有關建筑，以及地震時也

許導致大量人員傷亡等重大災害后果，需要提高設防原則的建筑，簡稱乙類；

3.原則設防類：指大量的除1、2、4款以外按原則規(guī)定進行設防的建筑，簡稱丙類；

4.適度設防類：指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災害，容許在一定條件下適度減少規(guī)

定的建筑，簡稱丁類；

在維護構造抗震設計計算中：

1.特殊設防類，應按高于當?shù)貐^(qū)抗震設防烈度提高一度的規(guī)定加強其抗震措施，同步，應按

同意口勺地震安全性評價的成果且高于當?shù)貐^(qū)抗震設防烈度口勺規(guī)定確定其地震作用；

2.重點設防類，應按高于當?shù)貐^(qū)抗震設防烈度一度的規(guī)定加強其抗震措施，同步，應按當?shù)?/p>

區(qū)抗震設防烈度確定其地震作用；

3.原則設防類，應按當?shù)貐^(qū)抗震設防烈度確定其抗震措施和地震作用；

4,適度設防類，應按當?shù)貐^(qū)抗震設防烈度確定其抗震措施和地震作用；

根據(jù)國家規(guī)范《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-20232023版），唐山地區(qū)地震基本烈度為：8

度，地震動峰值加速度為0.2g,由于本工程是原則設防類，因此實際抗震計算中的水平地震影響

系數(shù)最大值應按當?shù)貐^(qū)抗震設防烈度選用，也就是?。?6；

3幕墻承受荷載計算

3.1風荷載原則值的計算措施

幕墻屬于外圍護構件，按建筑構造荷載規(guī)范(GB50009-20232023年版)計算:

叫二3g2U2Pslw0……-2[GB50009-20232023年版]

上式中：

\限：作用在幕墻上的風荷載原則值(MPa)；

Z：計算點標高：25m；

8注瞬時風壓的陣風系數(shù)；

根據(jù)不一樣場地類型,按如下公式計算(高度局限性5m按5m計算)：

Psz=K(l+2ut)

其中K為地面粗糙度調(diào)整系數(shù)，Uf為脈動系數(shù)

012

A類場地：Pg2=0.92X(1+2-)其中：uf=0.387X(Z/10)

016

B類場地："尸0.89X(1+2-)其中:Uf=0.5(Z/1O)

0,22

C類場地：B/0.85X(1+2-)其中：uf=0.734(Z/10)

D類場地：P^O.80X(1+2-)其中：uFl.2248(Z/10)0,3

對于C類地形，25nl高度處瞬時風壓的陣風系數(shù):

6.=0.85X(1+2X(0.734IZ/10)°22))=1.87

Uz：風壓高度變化系數(shù)；

根據(jù)不一樣場地類型,按如下公式計算:

A類場地:Uz=1.379X(Z/10)024

當Z>300m時，取Z=300m,當Z<5m時,取Z=5m；

032

B類場地：uz=(Z/10)

當Z>350m時,KZ=350m,當Z〈10m時,取Z=10m；

C類場地:LX=0.616X(Z/10)°-H

當Z>400m時,取Z=400nb當Z〈15m時,取Z=15m；

060

D類場地：uz=0.318X(Z/10)

當Z>450m時,取Z=450m,當Z<30m時,取Z=30m；

對于C類地形，25m高度處風壓高度變化系數(shù)：

u=0.616X(Z/10)OH=0.9219

usl：局部風壓體型系數(shù)；

按《建筑構造荷載規(guī)范》GB50009-2023（2023年版）第條：驗算圍護構件及其連接的強度時,

可按下列規(guī)定采用局部風壓體型系數(shù)u工

一、外表面

1.正壓區(qū)按表采用：

2.負壓區(qū)

-對墻面，取-1.0

-對墻角邊，取T.8

二、內(nèi)表面

對封閉式建筑物，按表面風壓的正負狀況取-0.2或0.2。

本計算點為大面位置。

按JGJ102-2023第條文闡明：風荷載在建筑物表面分布是不均勻的，在檐口附近、邊角部位

較大。根據(jù)風洞試驗成果和國外口勺有關資料，在上述區(qū)域風吸力系數(shù)可取T.8,其他墻面可考慮-

1.0,由于維護構造有啟動時也許，因此還應考慮室內(nèi)壓-0.2。對無啟動日勺構造，《建筑構造荷載

規(guī)范》條文闡明第7.3.3條指出“對封閉建筑物，考慮到建筑物內(nèi)實際存在的個別洞口和縫隙，

以及機械通風等原因，室內(nèi)也許存在正負不一樣日勺氣壓，參照國外規(guī)范，大多取±(0.2-0.25)的

壓力系數(shù)，現(xiàn)取±0.2"。即不管有無啟動扇，均要考慮內(nèi)表面的局部體型系數(shù)。

另注：上述的局部體型系數(shù)usi(1)是合用于圍護構件的附屬面積A不不小于或等于In?日勺狀

況，當圍護構件的附屬面積A不小于或等于10痛時，局部風壓體型系數(shù)u.(lO)可乘以折減系數(shù)

0.8；當構件的附屬面積不不小于10而而不小于1m2時，局部風壓體型系數(shù)U/A)可按面積的對數(shù)

線性插值,即：

US1(A)=Usl(l)+[Usido)-US1(1)HogA

在上式中：當A》10i/時取AtICW；當AWln?時取A=ln6

w()：基本風壓值(MPa),根據(jù)現(xiàn)行*建筑構造荷載規(guī)范〉GB50009-2023附表D.4(全國基本風壓

分布圖)中數(shù)值采用，但不不不小于0.3KN/m2,按重現(xiàn)期50年,唐山地區(qū)取0.0004MPa；

3.2計算支撐構造時的風荷載原則值

計算支撐構造時口勺構件附屬面積：

A=1.2X5.1=6.12m2

LogA=0.787

usi(A)=usl(l)+[usl(10)-usl(l)]logA

=0.843

usl=0.843+0.2

=1.043

1"二B◎口2RsMo

=1.87X0.9219X1.043X0.0004

=0.000719MPa由于OOIMPa,因此按JGJ102-2023,取wk=0.OOIMPa.

3.3計算面板材料時的風荷載原則值

計算面板材料時H勺構件附屬面積：

A=1.2X0.8=0.96m2

LogA=0

u5,(A)=Usi(l)+[usi(10)-nsl(l)]logA

=1

Usi=l+0.2

=1.2

Wk二B中u工uS]W()

=1.87X0.9219X1.2X0.0004

=0.000827MPa由于wXO.OOIMPa,因此按JGJ102-2023,取w*0.OOIMPa.

3.4垂直于幕墻平面時分布水平地震作用原則值

qE#BEQzGk/A…???[JGJ102-2023]

q^：垂直于幕墻平面口勺分布水平地震作用原則值(MPa)；

BE：動力放大系數(shù)，取5.0；

a皿：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.16；

Gk：幕墻構件的重力荷載原則值(N)；

A：幕墻構件的面積(mm?)；

3.5作用效應組合

荷載和作用效應按下式進行組合：

S=yGS(,；k++dY帆YESB,....[JGJ102-2023]

上式中：

S：作用效應組合的設計值；

Sa：重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生口勺效應原則值；

著、S,k:分別為風荷載，地震作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應原則值；

YG、八.、YE：各效應的分項系數(shù)；

八.、如:：分別為風荷載，地震作用效應的組合系數(shù)。

上面『'JYG、九、YE為分項系數(shù),按、5.4.3、5.4.41JGJ102-2023]規(guī)定如下:

進行幕墻構件強度、連接件和預埋件承載力計算時：

重力荷載：Yc：1.2；

風荷載：Y-1.4：

地震作用：YE：1.3；

進行撓度計算時；

重力荷載：YG：1.0；

風荷載：YA：1.0；

地震作用：可不做組合考慮；

上式中，風荷載的組合系數(shù)帆為1.0；

地震作用的組合系數(shù)如為0.5；

4幕墻立柱計算

基本參數(shù)：

1：計算點標高：25m；

2：力學模型：單跨簡支梁；

3：立柱跨度：L=5100mm；

4：立柱左分格寬：1200mn；立柱右分格寬：1200mm；

5：立柱計算間距：B=1200mm；

6：板塊配置：石材；

7：立柱材質(zhì)：Q235；

8：安裝方式：偏心受拉；

本處幕墻立柱按單跨簡支梁力學模型進行設計計算，受力模型如下:

的力圖M

----------------------1-

,77^77

L

簡媛受力模型

4.1立柱型材選材計算

(1)風荷載作用H勺線荷載集度(按矩形分布)：

W：風荷載線分布最大荷載集度原則值(N/nmi)；

wk：風荷載原則值(MPa)；

B：幕墻立柱計算間距(mm)；

q”k=WkB

=0.001X1200

=1.2N/mm

q”：風荷載線分布最大荷載集度設計值(N/mm)；

q”=1.4q*k

=1.4X1.2

=1.68N/mm

(2)水平地震作用線荷載集度(市矩形分布)：

垂直于幕墻平面『、J分布水平地震作用原則值(MPa)；

BE：動力放大系數(shù)，取5.0；

j水平地震影響系數(shù)最大值,取0.16：

Gk：幕墻構件的重力荷載原則值(N),(含面板和框架)；

A：幕墻構件的面積5而)；

qi.：AK=3Ealm?Gk/A-??…[JGJ102-2023]

=5.0X0.16X0.0011

=0.00088MPa

q..：水平地震作用線荷載集度原則值(N/mm)；

B：幕墻立柱計算間距(mm)；

Ql-k-QEAkB

=0.00088X1200

=1.056N/mm

q).：：水平地震作用線荷載集度設計值(N/mm)；

Qi：=l?3口味

=1.3X1.056

=1.373N/mm

(3)幕墻受荷載集度組合：

用于強度計算時,采用Sw+0.5&設計值組合:……[JGJ102-2023]

q=q.,+0.5qE

=1.68+0.5X1.373

=2.366N/mm

用于撓度計算時，采用S.原則值：……[JGJ102-2023]

5二m

=1.2N/mm

(4)立柱在組合荷載作用下口勺彎矩設計值：

NL：彎矩組合設計值(N-mm)；

M：風荷載作用下立柱產(chǎn)生[I勺彎矩設計值(N-mm)；

MR：地震作用下立柱產(chǎn)生的彎矩設計值(N?mm)；

L：立柱跨度(mm)；

采用Sw+0.5SE組合:

M=q.L2/8

ME=qEL78

MX=M+O.5ME

=qL2/8

=2.366X510078

=7692457.5N?mm

4.2確定材料的截面參數(shù)

(1)立柱抵御矩預選值計算：

Wnx：立柱凈截面抵御矩預選值(mnO；

此：彎矩組合設計值(N-mm)；

Y：塑性發(fā)展系數(shù)：

對于鋼材龍骨,按JGJ133或JGJ102規(guī)范，取1.05；

對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金構造設計規(guī)范》GB50429-2023,取1.00；

L：型材抗彎強度設計值(MPa),對。235取215MPa：

Wnx=Mx/Yfs

=7692457.5/1.05/215

=34075.116mm3

(2)立柱慣性矩預選值計算：

qk：風荷載線荷載集度原則值(N/mm)；

E：型材的彈性模量(MPa),對Q235取206000MPa；

L：材料需滿足的繞X軸最小慣性矩(mm1)；

L：計算跨度(mm)；

dt-.lim：按規(guī)范規(guī)定，立柱時撓度限值(mm)；

=

dt.iim5qkL/384EIxnjn

以250=5100/250=20.4mm

按［.2］《建筑幕墻》GB/T21086-2023的規(guī)定，對于構件式玻璃幕墻或單元幕墻(其他形式幕

墻或外維護構造無絕對撓度限制)：

當跨距W4500mm時，絕對撓度不應當不小于20mm；

當跨距＞4500mm時，絕對撓度不應當不小于30mm；

對本例?。?/p>

dt.iim~20.4nlm

=,

L?iin5qkL/384Edt,iim

=5X1.2X51007384/206000/20.4

二2515378.489mm1

4.3選用立柱型材的截面特性

按上一項計算成果選用型材號：矩形鋼管120X60X4材料也是L5*4

型材的抗彎強度設計值：fs=215MPa

型材的抗剪強度設計值：Ts=125MPa

型材彈性模量:E=206000MPa

繞X軸慣性矩：L=2552000mm'

4

繞Y軸慣性矩：Iz=847700mm

繞X軸凈截面抵御矩：W“尸42530mm：'

繞X軸凈截面抵御矩：W*42530rm『

型材凈截面面積：A=1376mm2

型材線密度：yg=0.108016N/mm

型材截面垂直于X軸腹板的截面總寬度：t=8mm

3

型材受力面對中性軸H勺面積矩：Sx=26460inm

塑性發(fā)展系數(shù)：Y二L05

4.4立柱的抗彎強度計算

⑴立柱軸向拉力設計值：

此：立柱軸向拉力原則值(N)；

q,；Ak：幕墻單位面積的自重原則值(MPa)；

A：立柱單元的面積(nM)；

B：幕墻立柱計算間距(mm)；

L：立柱跨度(mm)；

Nk=QcAkA

二qGAkBL

=0.0011X1200X5100

=6732N

N：立柱軸向拉力設計值(N)；

N=1.2Nk

=1.2X6732

=8078.4N

(2)抗彎強度校核:

按單跨簡支梁(受拉)立柱抗彎強度公式，應滿足：

N/An+M/YH'Wfs??????[JGJ102-2023]

上式中：

N：立柱軸力設計值(N)；

M4立柱彎矩設計值(N-nm)；

人：立柱凈截面面積(nm?)；

Wnx：在彎矩作用方向的凈截面抵御矩(mm)；

Yx：塑性發(fā)展系數(shù)：

對于鋼材龍骨,按JGJ133或JGJ102規(guī)范，取1.05；

對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金構造設計規(guī)范》GB50429-2023,取1.00；

fs：型材的抗彎強度設計值，取215MPa；

則：

N/An+Mx/YWn=8078.4/1376+7692457.5/1.05/42530

=178.129MPa^215MPa

立柱抗彎強度滿足規(guī)定。

4.5立柱的撓度計算

由于慣性矩預選是根據(jù)撓度限值計算口勺，因此只要選擇的立柱慣性矩不小于預選值，撓度就

滿足規(guī)定：

實際選用的型材慣性矩為：L=2552000rm/

預選值為：Ixmln=2515378.48W

實際撓度計算值為：

d,=5qkL7384EIx

=5X1.2X51007384/206000/2552023

=20.107mm

而dr,iin=20.4mm

因此，立柱撓度滿足規(guī)范規(guī)定。

4.6立柱的抗剪計算

校核根據(jù)：

T=125MPa(立柱的抗剪強度設計值)

(DL：風荷載作用下剪力原則值(N)：

丫吐二MBL/2

=0.001X1200X5100/2

=3060N

(2)匕：風荷載作用下剪力設計值(N)：

V=l.4Vwk

=1.4X3060

=4284N

(3)%：地震作用下剪力原則值(N)：

Vp.k-qEAkBL/2

=0.00088X1200X5100/2

二2692.8N

(4)VE：地震作用下剪力設計值(N)：

VE=1.3VER

=1.3X2692.8

=3500.64N

(5)V：立柱所受剪力設計值組合：

采用V?+0.5VE組合：

V=V,A+0.5VE

二4284+0.5X3500.64

=6034.32N

(6)立柱剪應力校核：

立柱最大剪應力(MPa)；

V：立柱所受剪力(N)；

S.：立柱型材受力面對中性軸的面積矩(mm3

L：立柱型材截面慣性矩(mm>

t：型材截面垂直于X軸腹板『、J截面總寬度(mm)；

=VSX/Lt

二6034.32X26460/2552023/8

=7.821MPa

7.821MPa^l25MPa

立柱抗剪強度滿足規(guī)定!

5幕墻橫梁計算

基本參數(shù)：

1：計算點標高：25m；

2：橫梁跨度:B=1200mm；

3：橫梁上分格高:800mm；橫梁下分格高:800mm；

4：橫梁計算間距:H=800mm；

5：力學模型：梯形荷載簡支梁；

6：板塊配置：石材；

7：橫梁材質(zhì)：Q235；

由于B〉H,因此本處幕墻橫梁按梯形荷載簡支梁力學模型進行設計計算，受力模型如下:

彎矩陽M)

剪力圖(V)

q(N/m)

梯形荷載簡支梁受力模型

5.1橫梁型材選材計算

(1)橫梁在風荷載作用下的線荷載集度(按梯形分布)：

q“k：風荷載線分布最大荷載集度原則值(N/nmi)；

Wk：風荷載原則值(MPa)；

H：幕墻橫梁計算間距(nim)；

q?k=wkH

=0.001X800

=0.8N/mm

qu風荷載線分布最大荷載集度設計值(N/mm)；

q”=l.4q*k

=1.4X0.8

=1.12N/mm

(2)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用的線荷載集度(按梯形分內(nèi)):

q^：垂直于幕墻平面口勺分布水平地震作用(MPa)；

BE：動力放大系數(shù)，取5.0；

j水平地震影響系數(shù)最大值,取0.16；

G：幕墻構件的重力荷載原則俏(N),(重要指面板組件)：

A：幕墻平面面積(mn?)；

qaik=BE。皿GMA……[JGJ102-2023]

=5.0X0.16X0.001

=0.0008MPa

qF.k：橫梁受水平地震作用線荷載集度原則值(N/mm)；

H：幕墻橫梁計算間距(mm)；

Ql-k-QEAkH

=0.0008X800

=0.64N/mm

q,：橫梁受水平地震作用線荷載集度設計值(N/mm)；

qi：=l.3qek

=1.3X0.64

=0.832N/mm

(3)幕墻橫梁受荷載集度組合：

用于強度計算時,采用S,+0.5金組合設計值:……[JGJ102-2023]

q=q*+0.5qfi

=L12+0.5X0,832

=1.536N/mm

用于撓度計算時,采用S.原則值:……[JGJ102-2023]

=0.8N/mm

(4)橫梁在風荷載及地震組合作用下的彎矩值(按梯形分布)：

My：橫梁受風荷載及地震作用彎矩組合設計值(N-mm)；

M：風荷載作用下橫梁產(chǎn)生的彎矩(N-mm)；

ME：地震作用下橫梁產(chǎn)生正、J彎矩(N-mm)；

B：橫梁跨度(mm)；

H：幕墻橫梁計算間距(mm)；

采用S.+0.5SE組合：……[JGJ102-2023]

M“=qP(3-(H/B)2)/24

22

ME=qeB(3-(H/B))/24

My=M+O.5ME

=qB2(3-(H/B)2)/24

=1.536X12023X(3-(800/1200)2)/24

=235520N?min

(5)橫梁在自重荷載作用下的彎矩值(按矩形分布)：

Gk：橫梁自重線荷載原則值(N/mm)；

H.：橫梁自重荷載作用高度(mm),對掛式構造取橫梁下分格高，對非掛式構造取橫梁上分格

高；

Gk=0.001XH(

=0.001X800

=0.8N/mm

G：橫梁自重線荷載設計值(N/mm)：

G—1.2Gk

二1.2X0.8

=0.96N/mm

M：橫梁在自重荷載作用下口勺彎矩設計值(N?mm)；

B：橫梁跨度(mm)；

M=GB2/8

=0.96X12023/8

=172800N?mm

5.2確定材料的截面參數(shù)

(1)橫梁抵御矩預選：

以：繞X方向橫梁凈截面詆御矩預選值(mm3);

3

Wny：繞Y方向橫梁凈截面丞御矩預選值(mm)；

瓜：橫梁在自重荷載作用下的彎矩(N-mm)；

My：風荷載及地震作用彎矩組合值(N?mm)；

丫八Yy：塑性發(fā)展系數(shù)：

對于鋼材龍骨,按JGJ133或JGJ102規(guī)范，取1.05；

對于鋁合金龍骨,按最新《鋁合金構造設計規(guī)范》GB50429-2023,MZ1.00；

fs：型材抗彎強度設計值(MPa),對Q235取215；

按下面公式計算：

Wns=Mx/yxfs

=172800/1.05/215

=765.449mm3

Wn廣My/Yyfs

=235520/1.05/215

=1043.278mm3

(2)橫梁慣性矩預選：

cln.K..：按規(guī)范規(guī)定，橫梁在水平力原則值作用下口勺撓度限值(mm)；

d12.H..：按規(guī)范規(guī)定，橫梁在自重力原則值作用下口勺撓度限值(mm)；

B：橫梁跨度(mm)；

按有關規(guī)范，鋼材橫梁的相對撓度不應不小于L/250,鋁材橫梁日勺相對撓度不應不小于

L/180：

《建筑幕墻》GB/T21086-2023尚有如下規(guī)定：

按[.2],對于構件式玻璃幕墻或單元幕墻(其他形式幕墻或外維護構造無絕對決度限制)：

當跨距W4500mm時，絕對撓度不應當不小于20麗；

當跨距＞4500mm時，絕對撓度不應當不小于30mm；

按[,b],自重原則值作用下?lián)隙炔粦^其跨度日勺1/500,并且不應不小于3mm；

B/250=1200/250=4.8mm

B/500=1200/500=2.4mm

對本例取：

dfijim_4.8mm

dt2,iii?-2.4mm

qu風荷載作用線荷載集度原則值(N/mm)：

E：型材的彈性模量(MPa),對Q235取206000MPa；

繞Y軸最小慣性矩(mnO；

B：橫梁跨度(mm)；

(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B")/240EIm”

……(受風荷我與地震作用的I撓度計算)

(25/8-5(H/2B)2+2(H/2B)^^OEdn.H..

=0.8X12023(25/8-5(800/2/1200)2+2(800/2/1200)1)/240/206000/4.8

=18133.765mm'

Gk：橫梁自重線荷載原則值（N/mni）；

Uin：繞X軸最小慣性矩（而）；

d.2.liw=5GkB7384ELmin……（自重作用下產(chǎn)生的撓度計算）

Ixnin=5GkB1/384Edf2,lim

=5X0.8X12023/384/206000/2.4

=43689.32mm'

5.3選用橫梁型材的截面特性

按照上面的預選成果選用型材：

選用型材號：角鋼L5X4

型材抗彎強度設計值：215MPa

型材抗剪強度設計值：125MPa

型材彈性模量：E=206000MPa

繞X軸慣性矩：I尸92600mm'

繞Y軸慣性矩:Ir92600mm'

繞X軸凈截面抵御矩：W“x尸6700n】n?

繞X軸凈截面抵御矩：此片2560加3

繞Y軸凈截面抵御矩：W.『6700nmi3

3

繞Y軸凈截面抵御矩：Wny2=2560mm

型材凈截面面積：A=389.7mm2

型材線密度：丫50.030591N/mm

橫梁與立柱連接時角片與橫梁連接處橫梁壁厚：P4mm

橫梁截面垂直于X軸腹板H勺截面總寬度：t，=4min

橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度：t,.二4mm

3

型材受力面對中性軸的面積矩（繞X軸）：Sr=2595mm

3

型材受力面對中性軸的面積矩（繞Y軸）：Sy=2595mm

塑性發(fā)展系數(shù)：Yx=Yy=L05

5.4幕墻橫梁的抗彎強度計算

按橫梁強度計算公式，應滿足：

丫Mnx+MJYMnyWfs……[JGJ102-2023]

上式中：

扎：橫梁繞X軸方向（幕墻平面內(nèi)方向）的彎矩設計值（N-mm）；

My：橫梁繞Y軸方向（垂直于幕墻平面方向）的彎矩設計值（N?mm）；

W..：橫梁繞X軸方向（幕墻平面內(nèi)方向）的凈截面抵御矩（mn?）；

W.,y：橫梁繞Y軸方向（垂直于幕墻平面方向）的凈截面抵御矩（mn?）：

Yx>Yy：

對于鋼材龍骨,按JGJ133或JGJ102規(guī)范，取1.05；

對于鋁合金龍骨，按最新《鋁合金構造設計規(guī)范》GB50429-2023,取1.00；

卻型材的抗彎強度設計值，取215MPa。

采用SG+S.+0.5SE組合，則：

Mx/YxWnx+My/yX=172800/1.05/2560+235520/1.05/2560

=151.905MPa^215MPa

橫梁抗彎強度滿足規(guī)定。

5.5橫梁的撓度計算

由于慣性矩預選是根據(jù)撓度限值計算日勺，因此只要選擇的橫梁慣性矩不小于預選值，撓度就

滿足規(guī)定：

實際選用的型材慣性矩為：

!

Ix=92600mm

l

Iy=92600mm

預選值為：

1

Iwin=43689.32mm

1

Iynin=18133.765mm

橫梁撓度的實際計算值如下：

2

dtl=qkB,(25/8-5(H/2B)+2(H/2B)*)/240EIy

=0.8X12023(25/8-5(800/2/1200)2+2(800/2/1200)1)/240/206000/92600

=0.94mm

d,2=5GkB7384EIx

二5X0.8X12023/384/206000/92600

=1.132mm

九1加二4.8mm

d,2.iiffi=2.4mm

因此，橫梁撓度滿足規(guī)范規(guī)定。

5.6橫梁的抗剪計算

校核根

TNNX^T=125MPa(型材的抗剪強度設計值)

(l)V,k：風荷教作用下剪力原則值(N)；

V^B(l-H/2B)/2

=0,8X1200(1-800/2/1200)/2

=320N

(2)VW：風荷載作用下剪力設計值(N)；

31.4Vn

=1.4X320

=448N

(3)%：地震作用下剪力原則值3);

=q/(l-H/2B)/2

=0.64X1200(1-800/2/1200)/2

=256N

(4)4：地震作用下剪力設計值(N)；

31.3VRk

=1.3X256

=332.8N

(5)VX：水平總剪力(N)；

采用V.+0.5VE組合

V=Vw+0.5VE

=448+0.5X332.8

=614.4N

(6)Vy：垂直總剪力(N)：

V=1.2X0.001XBH/2

=1.2X0.001X1200X800/2

=576N

(7)橫梁剪應力校核：

橫梁水平方向剪應力(MPa)；

V.：橫梁水平總剪力(N)；

，：橫梁型材受力面對中性軸的面積矩(mnO(繞Y軸)；

L：橫梁型材截面慣性矩(mm」)；

3：橫梁截面垂直于Y軸腹板的截面總寬度(mm)；

T=VxSy/Iyty……[JGJ102-2023]

二614.4X2595/92600/4

=4.304MPa

4.304MPaW125MPa

Ty：橫梁垂直方向剪應力(N)；

Vy：橫梁垂直總剪力(N)；

Su橫梁型材受力面對中性軸的面積矩(mm>(繞X軸);

L：橫梁型材截面慣性矩(口向)；

tu橫梁截面垂直于X軸腹板的截面總寬度(mm)；

Ty=VySx/lxtx[JGJ102-2023]

=576X2595/92600/4

=4.035MPa

4.035MPaW125MPa

橫梁抗剪強度能滿足！

6短槽式(托板)連接石材的選用與校核

基本參數(shù)：

1：計算點標高：25m；

2：板塊凈尺J：aXb=1200mmX800nun；

3：石材配置:托板式62材m,對邊連接;

模型簡圖為：

對邊托板連接板塊

6.1石材板塊荷載計算

⑴垂直于幕墻平面的分布水平地震作用原則值：

q..：Ak：垂直于幕墻平面口勺分布水平地震作用原則值(MPa)；

BE：動力放大系數(shù)，取5.0；

aa：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.16；

Gk：石材板塊的重力荷載原則值(N)；

A：幕墻平面面積(mm?)；

口區(qū)取二BEQiwxGk/A.J[GJ102-2023]

=5X0.16X0.00075

=0.0006MPa

(2)石材板塊荷載集度設計值組合：

采用Sw+0.5SE設計值組合：……[JGJ102-2023]

q=1.4\\%+0.5X1.3qWk

=1.4X0.001+0.5X1.3X0.0006

=0.00179MPa

6.2石材的抗彎設計

⑴計算邊長確實定：

a：短槽連接邊邊長：1200mm：

b：無槽邊邊長:800mm；

aI：短槽中心到面板邊側(cè)距離150mm；

a0：計算短邊邊長(mm)；

bo：計算長邊邊長(mm)；

由于：a-2a1=900>b=800,因此：

ao=8OOmm

bo=9OOmm

(2)石材強度校核:

校核根據(jù)：oWf『3.72MPa

。：石材中產(chǎn)生的彎曲應力設計值(MPa)；

fSc：石材的抗彎強度設計值(MPa)；

m：四點支撐石材最大彎矩系數(shù)，按短邊與長邊的邊長比0.889,查表得：0.1487；

q：石材板塊水平荷載集度設計值組合(MPa)；

b0：計算長邊邊長(mm)；

t：石材厚度:25mm；

應力設計值為：

2

o=6XmXqXb(l7t....[JGJ133-2023]

=6X0.1487X0.00179X9007252

=2.07MPa

2.07MPaW3.72MPa

強度能滿足規(guī)定。

6.3短槽托板在石材中產(chǎn)生的剪應力校核

校核根據(jù)：JWT『1.86MPa

T.：短槽托板在石材中產(chǎn)生的剪應力設計值(MPa)；

T.：石材的抗剪強度設計值(MPa)；

q：石材板塊水平荷載集度設計值組合(MPa)；

a：短槽連接邊邊長(nun)；

b：無短槽邊邊長(mm)；

P：應力調(diào)整系數(shù),按表[JGJ133-2023],取1.25；

n：一種連接邊上的短槽數(shù)量：2；

t：石材厚度：25mm；

c：短槽槽口寬度：6mm；

s：單個槽底總長度：80mn；

T尸qabP/(nX(t-c)s)?-1[JGJ133-2023]

=0.00179X1200X800X1.25/(2X(25-6)X80)

=0.707MPa

0.707MPaW1.86MPa

石材抗剪強度能滿足。

6.4短槽托板剪應力校核

校核根據(jù)：Tp=140MPa

T2：短槽托板的剪應力設計值(MPa)；

TP：短槽桿板的抗剪強度設計俏(MPa)：

q：石材板塊水平荷載集度設計值組合(MPa)；

a：短槽連接邊邊長(mm)；

b：無短槽邊邊長(mm)；

B：應力調(diào)整系數(shù),按表[JGJ133-2023],取1.25；

n：一種連接邊上日勺短槽數(shù)量：2；

A.,：短槽托板截面面積：300mm；

T2=qab3/(2nXAP)……-1[JGJ133-2023]

=0.00179X1200X800X1.25/(2X2X300)

=1.79MPa

1.79MPaW140MPa

短槽托板抗剪強度能滿足。

7連接件計算

基本參數(shù)：

1：計算點標高：25m；

2：立柱計算間距：1200mm；

3：橫梁計算分格尺寸：寬X高=BXH=1200mmX800mm；

4：幕墻立柱跨度:L=5100mm；

5：板塊配置：石材；

6：龍骨材質(zhì)：立柱為：Q235；橫梁為：Q235；

7：立柱與主體連接鋼角碼壁厚：6mm；

8：立柱與主體連接螺栓公稱直徑：12mm；

9：立柱受力模型：單跨簡支；

10：連接形式：立柱與主體螺栓連接；

立柱與橫梁焊接連接；

由于B>H,因此本處幕墻橫梁按梯形荷載模型進行設計計算:

7.1橫梁與立柱間焊接強度計算

(1)風荷載作用下橫梁剪力設計值(按梯形分布)：

V=1.4wkHB(l-H/2B)/2

=1.4X0.001X800X1200X(1-800/2/1200)/2

=448N

(2)地震作用下橫梁剪力原則值(按梯形分布)：

38速—例(1-14/28)/2

=5.0X0.16X0.001X800X1200X(1-800/2/1200)/2

=256N

(3)地震作用下橫梁剪力設計值：

VF=1.3VEk

=1.3X256

=332.8N

⑷連接部位水平總剪力N：

采用Sw+0.5SE組合:

N尸K+0.5Ve

=448+0.5X332.8

=614.4N

⑸芻重荷載計算：

N”：自重荷載原則值(N)：

B：橫梁寬度(mm)；

凡：橫梁受自重荷載分格高(rmn);

N2k=0.001XBXHg/2

=0.001X1200X800/2

=480N

N,：自重荷載(N)：

N2=1.2XN2k

=1.2X480

=576N

(6)連接處組合荷載V：

+

采用SGSK+0.5SE

2205

V=(N.+N2)-

=(614.42+5762)0,5

=842.178N

(7)連接焊縫向強度計算：

V：連接處的組合總剪力(N)；

L：角焊縫口勺總有效長度(mm)：

h,：角焊縫的高度(mm)；

fj：角焊縫口勺強度設計值［MPa)；

f：焊縫最大應力值(MPa)；

f=V/0.707/L/hf

=842.178/0.707/80/4

=3.722MPa

3.722MPaWl60Mpa