栏杆计算书资料汇总.doc

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1、#*栏栏 杆杆 计计 算算 书书基本参数:重庆地区基本风压 0.300kN/m2 抗震 7 度(0.10g)设防 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 混凝土结构设计规范 GB50010-2002 钢结构设计规范 GB50017-2003 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 浮法玻璃 GB 11614-1999 钢化玻璃 GB/T9963-1998 建筑结构静力计算手册 本工程设计要 求总则 混凝土结构加固设计规范 玻璃栏杆计算玻璃栏杆计算 1TA-WL19 假设共有 10

2、榀, 则每榀宽 1357mm,高 975mm. 1.1、荷载计算荷载计算 (1)、风荷载标准计算： 标高为 96.0m 处风荷载,按维护结构计算,按 C 类区计算风压 W(J):基本风压W(J)=0.55kN/ : 96.0m 高处阵风系数(按 C 类区计算) =1.60-0.02X4/10=1.608 (B):96.0m 高处风压高度变化系数(按 C 类计算):(GB50009-2001) =1.62+0.086/10=1.668 (T):风荷载载体型系数 按建筑结构荷载规范 GB2009-2001 第 7.3.3 条 取 (T)=-1.20W(J)=(B)(T)W(J)=1.6081.66

3、81.20.550=1.770kN/ (2)、风荷载设计值： W：风荷载设计值（kN/） （W）：风荷载作用效应的分项系数：1.4按该工程设计要求总则中的规定取W=1.42.80=3.92kN/ (3)、地震作用计算E(K)=aG :动力放大系数,取 5.0 a:水平地震影响系数最大值,取 0.08 G:幕墙构件的自重,0.307kN/ 故 E(K)=0.123kN/#*1.21.2 玻璃的选用校核玻璃的选用校核 本处选用玻璃种类为:钢化夹胶玻璃 1.21、玻璃面积:B:该处玻璃栏杆分格宽:1.267mH:该处玻璃栏杆公格高:0.895mA:该处玻璃板块面积:ABH=1.2670.895 =1

4、.134 1.2.21.2.2、该处玻璃板块自重、该处玻璃板块自重: G 玻璃板块自重 T:玻璃板块厚度:12.0 玻璃的重力密度为:25.6KN/G=25.6t/1000=25.612/1000=0.307kN/ 1.2.3 该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用： (E):地震作用分项系数：1.3 ：垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN）E=(E)E(K)=1.3E(K)=1.30.123=0.160kN/ 1.2.41.2.4 作用于楼面与栏杆顶之间的均匀分布荷载作用于楼面与栏杆顶之间的均匀分布荷载 1kN/:1kN/: 设计值 q(L)=1.41=1.4kN/m 作用于栏杆顶的均

5、匀分布线荷载 0.75kN/ 设计值 q(L)=1.40.75=1.05kM/ 1.2.51.2.5 荷载组合荷载组合 参照建筑结构荷载规范2009-2001，用于强度计算时采用以下组合：1.4q(L)+0.61.4W(k) 1.4W(k)+0.61.4q(L) 1.3E(K)+0.21.4W(k)+0.51.4q(L) 综合以上荷载的大小，本处强度计算可仅考试组合 1.4W(k)+0.61.4q(L)=4.76kN/ 1.2.6 玻璃的强度、扰度计算： 校核依据：of(g)=84.000N/m W(k):垂直于玻璃平面的风荷载标准值(M/m) E(k):垂直于玻璃平面的地震作用标准值（/m）

6、 q(L):作用于楼面与标杆顶之间的均匀分布荷载（/m） (WK):在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值（/m） (EK):在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截的最大应力标准值（/m） ：参数 折减系数,可由参数 按表采用 a：玻璃短边边长：mm#*b:玻璃长边边长mm t1,t2：玻璃的厚度：t1t2=6.0mm m:玻璃板的弯矩系数，按边长比 a/b 查表 6.1.2-1 得：m=0.0742+0.064/0.05(0.0683-0.0742)=0.0734 在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值计算（/m）（k）+0.5q(EK)a4/(Et4)=2.13

7、 ：折减系数，按 02.13 查表得：100 风荷载作用应力：(k）=2(Wk)=6mW(k)a2/t2= 60.07342.8/2/10389521.00/62=13.72N/m 活荷载作用应力：1(EK)= 2(Ek)=6mE(K)a2/t2=60.07341/2/10393021.00/62=4.9N/m 玻璃最大应力设计值： 采用组合：1.4（k）+0.61.4q(L)=1.4(Wk)+0.61.41(Wk)=23.32N/m160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为 2/w=6.5N/mm26.41kN,混凝土锚固能力无法满足$ 其所受剪力为V=2.80kN160N/mm2 在剪力作

8、用下其最大应力为 2/w=6.5N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下应力为 （12+22）1/2281.7/mm2160/mm2 故焊缝无法满足要求，换成mm 后的焊缝重新计算 焊缝抵抗矩：w=(31.3161.313/12-20503/12)/(61.31/2)=12824.3mm3 焊缝面积：Aw=(31.3163.31-2050=920.0mm2 在弯矩作用下其最大应力为 w=102.4N/mm2160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为 V/Aw=3.0N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下应力为 (12+22）1/2=102.4N/mm2160N/mm2 （6）边框内六角螺

9、栓的连接验算 取螺栓直径 4mm，已知螺栓每隔 300mm 布置一只，故 300mm 内两只螺栓的需抵抗的力为4.760.31.267=1.81kN螺栓承载剪力为：V=Afv= 1.4042/42= 3.52kN1.81kN 故螺栓满足要求 竖边框剪力: V:荷载作用产生弯矩(kNm)V=1.235 kN (3)横边框强度计算 弯矩作用下:=M/w=55.3N/mm2 215 N/mm2 剪力作用下:=V/A=1.24 N/mm2 215 N/mm2 弯剪满足要求 2.5 预埋件计算 对于侧面扶手栏的预埋件,其混凝土受拉部分所爱拉力为 M/0.1=3.37kN8.68 kN8.68 kN,混凝

10、土锚固能力满足 其所受剪力为V=0.85kN5.63 kN 拉剪复合作用下混凝土承载力验算:(N)2+(V)2 1(3.37 28.68)2+(0.855.63)2= 0.17 1单个膨胀螺丝受到拉力为:M/d=0.337/0.1/2=1.69 kN Nrk, s/ms=36/1.2=30kN 单个膨胀螺丝受到的剪力为:0.749/2/4=0.11 kN Vrk,s/ms=14.1kN#*故侧面的膨胀螺丝满足要求对于底面竖边框的预埋的件,其混凝土受拉部分所受拉力为 M/0.1=6.18kN6.41kN,混凝土锚固能力满足 其所受剪力为V=0.704kN6.41kN 拉剪复合作用下混凝土承载力验

11、算:(N)2+(V)2 1(6.18 6.41)2+(0.705.63)2= 0.94 1单个膨胀螺丝受到拉力为:M/d=6.18/0.1/2=3.09kNNrk, s/ms=36/1.2=30kN 单个膨胀螺丝受到拉力为:0.704/2/4=0.08kNVrk, s/ms=14.1kN 故底面的螺丝满足要求3TA-WL23 V=2.3kN5.63kN 单个膨胀螺丝受到拉力为:M/d=0.932/0.1/2=4.66kNNrk, s/ms=36/1.2=30kN 单个膨胀螺丝受到剪力为:2.34/2/4=0.29kNVrk, s/ms=14.1kN 故底面的螺丝满足要求百页栏杆计算百页栏杆计算

12、: :4TA-ML10 每榀宽 1750mm,高 1800mm 构件截面 钢材为 Q235; 截面为:251003 钜形管;25502 矩形管;5010 扁铁; 4.1 荷载计算 栏杆标高为 92.65m,近似取标高为 100.0m 处风荷载计算 (1).风荷载标准值计算: W(J):基本风压W(J)=0.55kN/m2 :100.0m 高处阵风系数(按 C 类区计算)=1.62 (B):100.0m 高处风压高度系数(按 C 类区计算)GB50009-2001)=1.68 (T):风荷载体型系数=-1.20W(k)= (B) W(J)=1.62 1.681.20.550=1.80kN/m2

13、#*挡风系数 =An/A 栏杆条宽度:10mm 栏杆条间距:50mm=10/50=0.20.92W(k)= 2.80=0.56kN/mm2 (2).风荷载设计值: W:风荷载设计值(kN/m2) (W):风荷载作用效应的分项系数:1.4 按该工程设计要求总则中规定取W=0.561.4=0.78 kN/m2 (3)地震作用计算E(K)= G :动力放大系数,取 5.0 ：水平地震影响系数最大值，计算模型如下图 G：百叶构件的自重，0.981kN/m2 故 E0.392 kN/m2 以下利用有限元软件 sap 进行计算，计算模型如下图4.2 竖边框计算： 对于楼面对栏杆部分区域，其上主要作用为：

14、风荷载：W0.784 kN/m2 地震作用：E（K）0.392 kN/m2 活载：q(L)=1.0 kN/m2 参照建筑结构荷载规范GB20092001，用于强度计算时采用以下组合：1.4q(L)+0.61.4W(k) 1.4W(K)+0.61.4q(L) 1.3E(K)+0.21.4W(k)+0.51.4q(L) 综合以上荷载的大小，本处强度计算可仅考虑组合 Q1.4q(L)+0.61.4W(k)=2.06 kN/m2 用于挠度计算时，荷载取为 Q（k）= q(L)+0.6W(k)=1.47 kN/m2 (1) 竖这框由 25603 矩开钢管组合而成，其截面特性如：A=284mm2 I=90

15、000 mm4#*W=3630mm3 i=17.8 根据 JGJ10220036.3.1 说明，矩形钢管厚度应大于 3mm，故建议为 25503， 其截面特性如下：A=414mm2 I=125542mm4 W=5021.68mm3 i=17.4 (2) 栏杆条线分布荷载设计值（矩形分布） Q（1）：线分布荷载设计值 B：栏杆条间距：0.05m Q（1）QB 0.103 kN/m2 (3) 竖边框弯矩和剪力： 竖边框底部弯矩和剪力均最大，其值为 M0.553 kNm V1.486 kN N0.751.41.751.84 kN(7)若改为可拆卸栏杆,计算如下: 焊接计算: 采用角焊疑缝,宽 4mm

16、 焊缝抵抗矩:WW=(25.6645.663/12-10403/12)/45.66/2)=6580mm3 焊缝面积:AW=25.6645.66-2040=372mm2 焊缝承受弯矩:M=0.553 kNm 剪力:V=1.485 kN 在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=84.0N/mm2160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/Aw=4.0N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下应力为 =（12+22）1/2=84.1N/mm2 160N/mm2 故焊缝满足要求. 20402 矩形管强度计算:A=224 mm2 I=533504 mm4 W=2667.2 mm3 在弯剪力作用下:1

17、=M/WW=207.3N/mm2215N/mm2 强度要求! 螺丝计算: 竖向作用力:N=1.84kN 两螺丝受弯矩产生的剪力:#*0.533103/50=10.66 kN 所以一个螺丝的剪力为:(10.662+0.922)1/2=10.7kN 螺丝计算: 竖向作用力:N=1.84kN 两螺丝承受弯矩产生的剪力:0.533103/50=10.66 kN 所以一个螺丝承受的剪力为:(10.662+0.922)1/2=10.7 kN 螺丝截面:75.53mm3 剪力作用下的剪应力: =V/AW=136.25N/mm2 4.3 栏杆条计算: (1)栏杆条由 5010 扁铁组合而成,其截面特性如下:A

18、=500mm2 I=1.4200mm4 W=4170mm3 (2)荷载线分布荷载设计值同前 (3)栏杆条弯矩:M=0.042 kNm (4)栏杆条挠度计算=M/w=10.1N/mm2215N/mm2 强度满足要求. (5)栏杆条挠条焊缝验算 U(max):栏杆条最大挠度U(max)=4.2mm9mm1800/250=7.2mm 挠度可以满足要求！ (6)拦杆条焊缝验算 焊缝抵抗矩:WW=(15.6655.663/12-10503/12)/(55.66/2)=4340.2mm3 焊缝面积：AW=15.6655.66-1050=371.4mm2 栏杆条端部焊缝承受弯矩：M0.042 kNm 剪力：

19、 V0.062 kN 采用角焊缝，宽 4mm,在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=9.68N/mm2160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/AW=0.16N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下应力为 =（12+22）1/2=9.68N/mm2160N/mm2 故焊缝满足要求。 4.4 扶手栏杆计算(1) 扶手栏杆采用 501003 镀锌矩形管组合而成，其截面特性如下： A714mm2 Ix=76480mm3Iy=768242mm3#*Wx=6118mm3 Wy=15365mm3 (2)作用有均匀分布活荷载 q(L):活荷载分布标准值 0.75kN/m （3）扶手拦框弯矩 荷载在

20、扶手拦中部产生弯矩 M（L） （kNm） M（L）0.743 kNm （4）扶手栏强度计算 活载沿竖向=M/Wx=0.743106/1.05/6118=121.4N/mm2215 N/mm2 活载沿水平方向：=M/Wy=48.4 N/mm2215 N/mm2 强度满足要求 （5）扶手栏杆挠度计算 仅计算活荷载沿竖向 U(max):扶手栏沿竖向最大挠度U(max)=5.9mm9mm3400/25013.6mm 挠度满足要求 （6）扶手栏焊缝验算 焊缝抵抗矩：WW（15.6655.663/12-10503/12）/（105.66/2）17603.1mm3 焊缝面积：AW15.6655.663-10

21、50=739.1 mm2 焊缝承受弯矩：M=0.743 kNm 剪力： V0.332 kN 采用角焊缝，宽 4mm，在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=127.4N/mm2160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/AW=4N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下就力为 =（12+22）1/2=127.4N/mm2160N/mm2 故焊缝满足要求。 4.5 连接件焊缝计算 （1）连接件由 5010 扁铁组合而成，其截面特性如下：A=500mm2 I=104200mm4 W=4170mm3 (2)连接件受到的弯矩：M（kNm）M=0.472 kNm 剪力：V=2.2 kN#*（3）连接

22、件强计算=M/w=113.2N/mm2215N/mm2 (4) 焊缝验算 焊缝抵抗矩：WW=（15.6655.663/12-10503/12）/（105.66/2）4340.2mm3 焊缝面积：AW= 15.6655.66-1050371.4mm2 栏杆条端部焊缝承受变矩：M=0.472kNm 剪力： V2.2kN 采用角焊缝，宽 4mm，在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=108.75N/mm2160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/AW=5.96N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下应力为 =（12+22）1/2=108.9N/mm2160N/mm2 故焊缝满足要求 （7）

23、若改为可拆卸栏杆，计算下： 焊缝计算： 焊缝抵抗矩：WW=（15.6655.663/12-10453/12）/（105.66/2）3700.5mm3 焊缝面积：AW= 15.6655.66-1045343.3mm2 栏杆条端部焊缝承受变矩：M=0.472kNm 剪力：V=2.2 kN 采用角焊缝，宽 4mm，在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=127.6N/mm2160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/AW=6.4N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下应力为 =（12+22）1/2=127.8N/mm2160N/mm2 故焊缝满足要求。 扁铁强度计算：A=450mm2 I=75

24、937.5mm4 W=3375mm3 在弯矩作用下:1=M/WW=139.85N/mm2215N/mm2 强度满足要求！ 卡槽强度计算：A=210mm2 I=59479.2mm4 W=2379.2mm3 在弯矩作用下：1=M/WW=198.4N/mm2215N/mm2 强度满足要求！#*螺丝计算： 剪力：N=2.2kN 两螺丝承受弯矩产生的剪力4.472103/46=10.25kN 所以一个螺丝承受的剪力为：（10.262+1.12）1/210.32 kN 螺丝截面：75.53mm2 剪力作用下的剪应力：=V/A=131.4 N/mm2 q(L):活荷载分布标准值 0.75kN/m （3）扶手

25、栏框弯矩 荷载在扶手栏中部产生弯矩 M（L） （kNm） M（L）=0.752 kNm （4）扶手栏强度计算 活载沿竖向：=M(l)/Wx=0.752106/1.05/6118=122.9N/mm2215 N/mm2 活载沿水平竖向=M(l)/Wy=48.9N/mm2215 N/mm2 强度满足要求 （5）扶手栏挠度计算 仅计算活荷载沿竖向 U（max）：扶手栏沿竖向最大挠度 U（max）=6.2mm9mm3400/250=13.6mm 挠度满足要求 （6）扶手栏焊缝验算 焊缝抵抗矩：WW=（15.6655.663/12-10503/12）/（105.66/2）17603.1mm3 焊缝面积：AW= 15.6655.66-1050739.1mm2 焊缝承受变矩：M=0.649kNm 剪力：V=0.649 kN 采用角焊缝，宽 4mm，在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=149.6N/mm2160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/AW=1.2N/mm2160N/mm2 弯剪共同作用下应力为 =（12+22）1/2=149.6N/mm2160N/mm2 故焊缝满足要求。