栏杆计算书-G.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流栏杆计算书-G.精品文档.商务城人才公寓玻璃护栏设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 苏州工业园区国发国际建筑装饰工程有限公司二一年十月目录1 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：11.2 建筑设计规范：11.3 玻璃规范：21.4 钢材规范：21.5 胶类及密封材料规范：21.6 建筑结构静力计算手册(第二版)31.7 土建图纸：32 基本参数32.1 栏杆所在地区32.2 地面粗糙度分类等级32.3 抗震设防33 栏杆承受荷载计算43.1 风荷载标准值的计算方法43.2 计算支撑结构时的风荷载标准值53.3 计算面板材料

2、时的风荷载标准值53.4 垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值53.5 作用效应组合64 栏杆横杆计算64.1 栏杆横杆荷载计算74.2 栏杆横杆强度计算74.3 栏杆横杆挠度计算85 栏杆立杆计算85.1 栏杆立杆荷载计算85.2 栏杆立杆抗弯强度校核105.3 栏杆立杆挠度计算106 栏杆玻璃的计算116.1 玻璃板块荷载计算126.2 玻璃的强度计算136.3 玻璃最大挠度校核137 栏杆与主体结构连接计算147.1 后置埋件计算147.2 栏杆与锚板焊缝连接验算19玻璃护栏设计计算书1 计算引用的规范、标准及资料1.1 幕墙设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007玻璃幕

3、墙工程技术规范 JGJ102-2003点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS127-2001点支式玻璃幕墙支承装置 JG138-2001吊挂式玻璃幕墙支承装置 JG139-2001建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2009建筑瓷板装饰工程技术规范 CECS101：98建筑幕墙 GB/T21086-2007金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001小单元建筑幕墙 JG/T216-20081.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-1999钢结构防火涂料 GB14907-2002钢结构设计规范 GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高层民用建筑

4、设计防火规范 GB50045-95(2005年版)高处作业吊蓝 GB19155-2003工程抗震术语标准 JGJ/T97-95工程网络计划技术规程 JGJ/T121-99混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构设计规范 GB50010-2002混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG160-2004建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002建筑材料放射性核素限量 GB6566-2001建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑工程预应力施工规程 CECS180：2005

5、建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006年版、局部修订)建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑抗震设计规范 GB50011-2001(2008年版)建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000年版)冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002民用建筑设计通则 GB50352-2005预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85-20021.3 玻璃规范：镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002防弹玻璃 GB1

6、7840-1999平板玻璃 GB11614-2009建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃 GB15763.3-2009建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2009幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB17841-2008热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-20021.4 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1220-2007不锈钢冷加工钢棒 GB/T4226-2009不锈钢冷轧钢板及钢带 GB/T3280-2007不锈钢热轧钢板

7、及钢带 GB/T4237-2007不锈钢丝 GB/T4240-2009建筑用不锈钢绞线 JG/T200-2007不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000擦窗机 GB19154-2003彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金钢焊条 GB/T5118-1995低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头 JG/T201-2007耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T0961997合金结构钢 GB/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条

8、 GB/T5117-1999碳素结构钢 GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-2007优质碳素结构钢 GB/T699-1999预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB/T14370-20001.5 胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏 JC484-2006幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001彩色涂层钢板用建筑密封胶 JC/T884-2001丁基橡胶防水密封胶粘带 JC/T942-2004干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994混凝土建筑

9、接缝用密封胶 JC/T881-2001建筑窗用弹性密封剂 JC485-2007建筑密封材料试验方法 GB/T13477.120-2002建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2005建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品 GB/T19686-2005建筑用硬质塑料隔热条 JG/T174-2005建筑装饰用天然石材防护剂 JC/T973-2005聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-2003聚硫建筑密封胶 JC/T483-2006绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-1999石材用建筑密封胶 JC/T8

10、83-2001橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法 GB/T531-1999修补用天然橡胶胶粘剂 HG/T3318-2002中空玻璃用弹性密封胶 JC/T486-2001中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-20031.6 建筑结构静力计算手册(第二版)1.7 土建图纸：2 基本参数2.1 栏杆所在地区 上海地区；2.2 地面粗糙度分类等级 栏杆属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001) A类：指近海海面和海岛、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；

11、依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。2.3 抗震设防 按建筑工程抗震设防分类标准，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别： 1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类； 2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类； 3.标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类； 4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简

12、称丁类； 在维护结构抗震设计计算中： 1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用； 2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用； 3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用； 根据国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2001 2008版)，上海地区地震基本烈度为：7度，地震动峰值加速度为0.1g，由于本工程是标准设防类，因此实际

13、抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取：max=0.08；3 栏杆承受荷载计算3.1 风荷载标准值的计算方法 栏杆属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算： wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版上式中： wk：作用在栏杆上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：5.4m； gz：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： gz=K(1+2f) 其中K为地面粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地： gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.38

14、7(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对于B类地形，5.4m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(Z/10)-0.16)=1.8722 z：风压高度变化系数； 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 当Z300m时，取Z=300m，当Z350m时，取Z=350m，当Z400m时，取Z=400m，当Z

15、450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于B类地形，5.4m高度处风压高度变化系数： z=1.000(Z/10)0.32=1 s1：局部风压体型系数； 按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)，本处栏杆结构的体型系数s1(1)为1。 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)l

16、ogA 在上式中：当A10m2时取A=10m2；当A1m2时取A=1m2； w0：基本风压值(MPa)，根据现行GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，上海地区取0.00055MPa；3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 计算支撑结构时的构件从属面积： A=1.261.2=1.512m2 LogA=0.18 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.964 wk=gzzs1w0 =1.872210.9640.00055 =0.000993MPa 因为wk0.001MPa,所以按JGJ102-2003，取

17、wk=0.001MPa.3.3 计算面板材料时的风荷载标准值 计算面板材料时的构件从属面积： A=0.721.2=0.864m2 LogA=0 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1 wk=gzzs1w0 =1.8722110.00055 =0.00103MPa 3.4 垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值 qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk：垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.08； Gk：栏杆构件的重力荷载标准值(N)； A：栏杆构件的面积(mm

18、2)；3.5 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中： S：作用效应组合的设计值； SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值； Swk、SEk：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、w、E：各效应的分项系数； w、E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的G、w、E为分项系数，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进行栏杆构件强度、连接件和预埋件承载力计算时： 重力荷载：G：1.2； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：E：1.3；进行挠度计算时； 重力

19、荷载：G：1.0； 风 荷 载：w：1.0； 地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数w为1.0； 地震作用的组合系数E为0.5；4 栏杆横杆计算基本参数： 1：计算点标高：5.4m； 2：力学模型：简支梁； 3：横杆跨度：W=1200mm； 4：栏杆用途：住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园； 5：横杆材料及特性：60x60x2不锈钢管 杆件材料：不锈钢； 抗弯强度：185MPa； 荷载方向(水平)惯性矩：260458mm4； 荷载方向(水平)抵抗矩：8681mm3； 横杆截面面积：464mm2；本处横杆按简支梁力学模型进行设计计算，实际栏杆结构示意图如下：上图参数： A

20、=100mm B=80mm C=135mm D=720mm E=235mm L=1260mm W=1200mm4.1 栏杆横杆荷载计算按规范GB50009-2001第4.5.2条规定： 住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园取0.5KN/m的均布荷载； 学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆、体育场取1.0KN/m的均布荷载；本工程中考虑qk1=0.5N/mm的均布荷载标准值。4.2 栏杆横杆强度计算(1)横杆在荷载作用下的弯矩计算值： M：弯矩计算值(Nmm)； q：横杆上作用的均布荷载计算值(N/mm)； L：横杆跨度(mm)； M=q1W2/8 =1.4qk1W2/8 =1

21、.40.512002/8 =126000Nmm(2)抗弯强度校核：按简支梁抗弯强度公式,应满足： M/Wnf上式中： M：弯矩计算值(Nmm)； Wn：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数： 对于非铝合金龙骨，参照JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，参照最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取1.00； 此处取：=1.05； f：横杆的抗弯强度计算值，取185MPa；则： M/Wn=126000/1.05/8681 =13.823MPa185MPa横杆的抗弯强度满足要求。4.3 栏杆横杆挠度计算 I：横杆惯性矩：260458mm4 E：

22、钢材的弹性模量，为206000mm4 qk1：横杆上作用的均布荷载(N/mm)； 实际挠度计算值为： df=5qk1W4/384EI =50.512004/384/206000/260458 =0.252mm 而df,lim=1200/250 =4.8mm所以横杆的挠度满足设计要求！5 栏杆立杆计算基本参数： 1：计算点标高：5.4m； 2：力学模型：悬臂梁； 3：立杆跨度：L=1260mm； 4：玻璃连接形式：四点驳接； 5：立杆材料及特性：60x60x2不锈钢管 杆件材料：不锈钢 抗弯强度：185MPa 荷载方向惯性矩：260458mm4 荷载方向抵抗矩：8681mm3 立杆截面面积：46

23、4mm2本处立杆按悬臂梁力学模型进行设计计算。5.1 栏杆立杆荷载计算(1)横杆传递的作用力： P=q1W =1.4qk1W =1.40.51200 =840N(2)玻璃板在风荷载作用下的荷载： qwk=wkWD =0.0011200720 =864N qw=1.4qwk =1.4864 =1209.6N(3)玻璃板在地震作用下的荷载： qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.08； Gk：玻璃构件的重力荷载标准值(N)，按0.0005MPa近似选取； A：幕墙构件的面积(mm2)； qEAk=EmaxG

24、k/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.080.0005 =0.0002MPa qEk：水平地震作用荷载标准值(N/mm)； W：横杆跨度(mm)； qEk=qEAkWD =0.00021200720 =172.8N qE：水平地震作用荷载计算值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3172.8 =224.64N(4)立杆受玻璃传递来的水平荷载组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=qw+0.5qE =1209.6+0.5224.64 =1321.92N P1=q/2 =1321.92/2 =660.96N用于挠度计算时，

25、采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 qk=qwk =864N Pk1=qk/2 =432N(5)横杆力作用下在立杆根部产生的弯矩计算值： M01：横杆力作用下在立杆根部产生的弯矩计算值(Nmm)； P：横杆传递的作用力计算值(N)； M01=P(C+D+E) =840(135+720+235) =915600Nmm(6)节点2处力P1在立杆根部产生的弯矩计算值： M02：节点2处力P1在立杆根部产生的弯矩计算值(Nmm)； M02=P1(C+D-A) =660.96(135+720-100) =499024.8Nmm(7)节点1处力P1在立杆根部产生的弯矩计算值： M03：节点

26、1处力P1在立杆根部产生的弯矩计算值(Nmm)； M03=P1(A+C) =660.96(100+135) =155325.6Nmm(8)根部总弯矩计算： 对于栏杆结构，考虑到人为荷载和自然荷载同时作用几乎不可能，因此计算取两种状态下最危险一种： M0：悬臂立杆根部总弯矩计算值(Nmm)； M0=max(M01,M02+M03) =915600Nmm5.2 栏杆立杆抗弯强度校核按简支梁抗弯强度公式,应满足： N/A+M/Wnf上式中： N：立杆轴力，N=1.20.0005DW=518.4N； A：立杆截面面积(mm2)，A=464； M：弯矩计算值(Nmm)； W：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩

27、(mm3)； ：塑性发展系数： 对于非铝合金龙骨，参照JGJ133或JGJ102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，参照最新铝合金结构设计规范GB 50429-2007，取1.00； 此处取：=1.05； f：立杆的抗弯强度计算值，取185MPa；则： N/A+M0/Wn=518.4/464+915600/1.05/8681 =101.566MPa185MPa立杆的抗弯强度满足要求。5.3 栏杆立杆挠度计算(1)横杆力作用下在立杆悬臂端产生的挠度计算值： df1：横杆力作用下在立杆悬臂端产生的挠度计算值(Nmm)； I：立杆惯性矩：260458mm4 E：钢材的弹性模量，为206000mm4

28、df1=Pb2L(3-)/6EI b=C+D+E =b/L带入各参数，得： =(C+D+E)/L =(135+720+235)/1260 =0.865 df1=P(C+D+E)2L(3-)/6EI =840(135+720+235)21260(3-0.865)/6/206000/260458 =8.34mm(2)节点2处集中力P1作用下在立杆悬臂端产生的挠度计算值： df2：节点2处集中力P1在立杆悬臂端产生的挠度计算值(Nmm)； I：立杆惯性矩：260458mm4 E：钢材的弹性模量，为206000mm4 df2=Pb2L(3-)/6EI b=D+C-A =b/L带入各参数，得： =(D+

29、C-A)/L =(720+135-100)/1260 =0.599 df2=P1(D+C-A)2L(3-)/6EI =660.96(720+135-100)21260(3-0.599)/6/206000/260458 =3.541mm(3)节点1处集中力P1作用下在立杆悬臂端产生的挠度计算值： df2：节点1处集中力P1在立杆悬臂端产生的挠度计算值(Nmm)； I：立杆惯性矩：260458mm4 E：钢材的弹性模量，为206000mm4 df3=Pb2L(3-)/6EI b=A+C =b/L带入各参数，得： =(A+C)/L =(100+135)/1260 =0.187 df3=P1(A+C)

30、2L(3-)/6EI =660.96(100+135)21260(3-0.187)/6/206000/260458 =0.402mm(4)悬臂总挠度计算： 同上所述，考虑到人为荷载和自然荷载同时作用几乎不可能，计算取两种状态下最危险一种： df：立杆悬臂端挠度(mm)； df=max(df1,df2+df3) =8.34mm 而df,lim=21260/250 =10.08mm所以立杆的挠度满足设计要求！6 栏杆玻璃的计算基本参数： 1：计算点标高：5.4m； 2：分格尺寸：宽高=BH=1200mm720mm； 3：玻璃配置：夹层玻璃，单片厚度6mm； 4：连接形式：四点连接，支撑点间距：宽度

31、方向高度方向=B1H1=1040mm520mm；模型简图为：6.1 玻璃板块荷载计算 t：单片玻璃厚度(mm)； wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； GAk：夹层玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)； qEAk：夹层玻璃地震作用标准值(MPa)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； qk1-2：分配到单片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； q1-2：分配到单片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； GAk=g2t =0.000025626 =0.000307MPa qEAk=EmaxGAk =50.080.000307 =0.000123MPa qk1-2=0.5(wk+0.5q

32、EAk) =0.5(0.00103+0.50.000123) =0.000546MPa q1-2=0.5(1.4wk+0.51.3qEAk) =0.5(1.40.00103+0.51.30.000123) =0.000761MPa(2)玻璃板块整体荷载组合计算：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3qEAk =1.40.00103+0.51.30.000123 =0.001522MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 wk=0.00103MPa6.2 玻璃的强度计算 校核依据：fg因为内

33、外等片，按6.1.4JGJ102-2003规定，两片强度计算值相同，以下以外片为例计算应力： ：外片玻璃的计算参数； ：外片玻璃的折减系数； qk1-2：作用在外片玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：单片玻璃厚度(mm)； =qk1-2b4/Et4 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00054610404/72000/64 =6.8452按系数，查表6.1.2-2JGJ102-2003，=0.985； ：外片玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q1-2：作用在幕墙外片玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； b：支撑点间玻璃面板长边边长(mm)； t：外片玻璃厚度(mm)； m：外片玻璃弯矩系数, 取m=0.13； =6mq1-2b2/t2 6.1.2JGJ102-2003 =60.130.000761104020.985/62 =17.5663MPa由于： 17.5663MPafg1=84MPa(钢化玻璃)玻璃的强度满足!6.3 玻璃最大挠度校核校核依据： df=wkb4/Ddf,lim 6.1.3-2JGJ102-2003上面公式中： df：玻璃板挠度计算值(mm)； ：玻璃挠度的折减系数； ：玻璃挠度系数，取=0.0