栏杆计算.docx
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栏杆计算
外装饰工程
建筑护栏
设计计算书
设计：
校对:
审核:
批准：
安徽省凌志实业发展有限责任公司
二〇一六年九月二十一日
ﻬ目录
1计算引用得规范、标准及资料1
1、1幕墙及采光顶相关设计规范:
1
1、２建筑设计规范:
1
1、3 玻璃规范：
ﻩ1
1、4钢材规范：
２
1、5 胶类及密封材料规范:
2
1、６相关物理性能等级测试方法:
３
１、7 《建筑结构静力计算手册》（第二版）３
１、８土建图纸:
ﻩ3
2基本参数３
２、１栏杆所在地区ﻩ３
２、2地面粗糙度分类等级3
2、3抗震设防3
3栏杆承受荷载计算ﻩ４
3、１风荷载标准值得计算方法４
３、2 计算支撑结构时得风荷载标准值5
3、3计算面板材料时得风荷载标准值6
３、4垂直于栏杆平面得分布水平地震作用标准值ﻩ6
3、5平行于栏杆平面得集中水平地震作用标准值6
3、6 作用效应组合ﻩ6
４ 栏杆横杆计算ﻩ7
4、1 栏杆横杆荷载计算７
4、2栏杆横杆在水平荷载作用下得强度计算8
4、３ 在水平荷载作用下横杆挠度计算８
5栏杆立杆计算ﻩ9
５、1栏杆立杆荷载计算ﻩ９
5、2栏杆弯矩设计值计算ﻩ１0
5、3 栏杆立杆抗弯强度校核ﻩ11
5、４ 栏杆立杆挠度计算１2
6栏杆玻璃得计算14
6、１玻璃板块荷载计算１４
6、2玻璃得强度计算15
６、3玻璃最大挠度校核1５
７附录常用材料得力学及其它物理性能17
建筑护栏设计计算书
11计算引用得规范、标准及资料
11.1幕墙及采光顶相关设计规范:
《铝合金结构设计规范》 GB50４29—200７
《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ1０2—20０３
《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113—201５
《建筑幕墙》 GB/T210８６－20０7
《建筑玻璃采光顶》 JG／Ｔ231—2００7
《建筑用玻璃与金属护栏》 JG／Ｔ342-2012
《建筑幕墙工程技术规范》 DGJ０８-56-２01２
11.2建筑设计规范：
《地震震级得规定》 ＧＢ/T177４0—１9９9
《钢结构设计规范》 ＧＢ５0017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2010
《高处作业吊蓝》 GB191５５—2003
《工程抗震术语标准》 ＪGＪ/T９7－２011
《混凝土结构后锚固技术规程》 JＧJ1４５—201３
《混凝土结构加固设计规范》 GB50３6７—2013
《混凝土结构设计规范》 ＧB50０10－20１０
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》 JG１6０-2004
《建筑防火封堵应用技术规程》 ＣＥCＳ1５4：
20０3
《钢结构焊接规范》 GB506６１-２011
《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223—2０08
《建筑结构荷载规范》 ＧＢ50０09-２0１２
《建筑结构可靠度设计统一标准》 ＧＢ50０６8-2001
《建筑抗震设计规范》 GB50０11-2０10
《建筑设计防火规范》 GＢ５0０1６－2014
《建筑物防雷设计规范》 GＢ５０0５７－201０
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 ＧB50０１8—2002
11.3玻璃规范：
《镀膜玻璃 第１部分:
阳光控制镀膜玻璃》 GＢ/T18９１５、1－2０13
《镀膜玻璃第2部分：
低辐射镀膜玻璃》 GB／T18915、2-20１3
《防弹玻璃》 GＢ1784０－199９
《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
《半钢化玻璃》 GB/T１7８41-2008
《热弯玻璃》 ＪC/Ｔ91５—２0０３（2０14）
《压花玻璃》 ＪC/T５11－20０２
《中空玻璃》 ＧB/T1１944－2012
11.4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
《彩色涂层钢板与钢带》 GB/Ｔ１27５4—２０0６
《低合金钢焊条》 ＧB/T511８—２０1２
《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/T09６-1997
《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/T309４-２012
《碳钢焊条》 GＢ／Ｔ5117—２０１2
《碳素结构钢》 ＧB/Ｔ700-2006
《碳素结构钢与低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T９１2-２00８
《碳素结构钢与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
11.5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
《工业用橡胶板》 ＧB／T5５７4－2０08
《混凝土建筑接缝用密封胶》 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、1~2０－2002
《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
《建筑铝合金型材用聚酰胺隔热条》 JG/T174-201４
《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得测定》 GB/T５２9－2０08
《修补用天然橡胶胶粘剂》 HG/Ｔ3３18-２０02
《中空玻璃用弹性密封胶》 ＧＢ/Ｔ2９755－2０1３
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》 ＪC/Ｔ914—20１４
11.6相关物理性能等级测试方法：
《玻璃幕墙工程质量检验标准》 ＪGJ／T139-２０01
《玻璃幕墙光学性能》 GB／T180９１—2000
《彩色涂层钢板与钢带试验方法》 GB/T1３４4８—2００6
《钢结构工程施工质量验收规范》 ＧＢ502０5—2０01
《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GＢ50204-2015
《建筑防水材料老化试验方法》 GB/T18244－20０0
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》 GB/T1５227—２0０7
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》 GB／T１8575—200１
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》 GB／T1825０-20００
《建筑装饰装修工程质量验收规范》 GB５02１0－20０1
《金属材料 拉伸试验第1部分：
室温试验方法》 ＧB/T2２8、1—201０
11.7《建筑结构静力计算手册》（第二版）
11.8土建图纸:
12基本参数
12.1栏杆所在地区
xxxx地区;
12.2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》（GＢ50009－２012）
A类:
指近海海面与海岛、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得乡镇与城市郊区；
C类:
指有密集建筑群得城市市区;
D类:
指有密集建筑群且房屋较高得城市市区；
依照上面分类标准,本工程按B类地形考虑.
12.3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，涉及国家公共安全得重大建筑工程与地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防得建筑，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得生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准得建筑，简称乙类；
3、标准设防类：
指大量得除1、２、４款以外按标准要求进行设防得建筑,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得建筑,简称丁类；
在围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得要求加强其抗震措施，同时,应按批准得地震安全性评价得结果且高于本地区抗震设防烈度得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得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与地震作用;
4、适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施与地震作用;
根据国家规范《建筑抗震设计规范》ＧB５０011—201０,xxxxxx地区地震基本烈度为:
6度,地震动峰值加速度为0、05g，由于本工程就是标准设防类，因此实际抗震计算中得水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取,也就就是取：
αmａx＝0、0４；
13栏杆承受荷载计算
13.1风荷载标准值得计算方法
栏杆属于外围护构件，按《建筑结构荷载规范》（GB5０009—201２）计算：
wk=βgzμzμｓ１w０ ……８、1、1－２［GB50009－2012]
上式中：
wｋ：
作用在栏杆上得风荷载标准值（MＰa）；
Ｚ：
计算点标高:
5、4ｍ;
βgz：
高度z处得阵风系数;
根据不同场地类型，按以下公式计算：
βgz=1＋2ｇI1０（z/10）-α ……条文说明部分８、6、1［ＧB50０0９—201２]
其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：
5m、10ｍ、15m、3０m;
A、B、Ｃ、D四类地貌类别梯度高度分别为：
３0０m、350m、４5０ｍ、550ｍ;
也就就是:
对A类场地：
当z＞３00m时,取z=300m,当z〈5ｍ时，取ｚ=５ｍ;
对B类场地：
当z〉3５0m时，取z＝350m，当z〈10ｍ时，取z＝10m；
对Ｃ类场地：
当z＞450ｍ时，取z=45０ｍ，当z〈1５m时，取z=１5ｍ;
对D类场地：
当z〉5５０ｍ时，取z＝550m，当z〈３0m时,取ｚ=30ｍ；
g:
峰值因子，取2、5;
I10：
10m高名义湍流度,对应Ａ、B、C、D地面粗糙度,可分别取0、１2、0、14、0、２3与0、３９;
α:
地面粗糙度指数，对应A、B、C、Ｄ地面粗糙度,可分别取0、12、0、15、0、２２与0、3０；
对于Ｂ类地形，5、4ｍ高度处得阵风系数为:
βgｚ＝1+2×２、5×0、14×（１0／１０）-０、１５=1、7
μz:
风压高度变化系数；
根据不同场地类型,按《建筑结构荷载规范》条文说明部分８、2、１提供得公式计算:
A类场地:
μzＡ=1、2８4×（ｚ／10）0、２４
Ｂ类场地：
μｚＢ＝1、0０0×（ｚ/1０）0、3０
C类场地:
μzC＝0、54４×（z/10）0、44
D类场地：
μｚＤ=０、262×（z/1０）0、６0
公式中得截断高度与梯度高度与计算阵风系数时相同,也就就是:
对Ａ类场地:
当ｚ〉3００m时,取ｚ＝30０m，当z<5m时,取z=5m;
对Ｂ类场地:
当z〉350m时,取z=3５０ｍ，当z〈10m时，取z=10m；
对C类场地:
当z>450m时,取z=４50m,当ｚ<１5m时,取z=1５m；
对Ｄ类场地:
当z〉550ｍ时,取ｚ=55０m，当ｚ〈30m时，取z＝30ｍ；
对于Ｂ类地形，5、4m高度处风压高度变化系数：
μz=1、０00×（10/10）0、３0=1
μs1：
局部风压体型系数;
按《建筑结构荷载规范》GB50009—2012第8、3、3条:
计算围护结构及其连接得风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μｓ1:
1封闭矩形平面房屋得墙面及屋面可按表8、3、3—１得规定采用;
2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处得装饰条等突出构件,取—2、0；
3其它房屋与构筑物可按本规范第8、3、1条规定体型系数得1、２5倍取值。
对于栏杆来说,其取值查表得：
μs1
（1）=1、4
按《建筑结构荷载规范》GB50009-２012第8、3、4条：
计算非直接承受风荷载得围护构件风荷载时,局部体型系数可按构件得从属面积折减，折减系数按下列规定采用：
1当从属面积不大于1ｍ2时,折减系数取１、0;
2当从属面积大于或等于25m２时，对墙面折减系数取０、8，对局部体型系数绝对值大于1、0得屋面区域折减系数取0、6，对其它屋面区域折减系数取１、0；
3当从属面积大于1m2且小于25m2时,墙面与绝对值大于1、0得屋面局部体型系数可采用对数插值,即按下式计算局部体型系数：
μs1（A）=μs1（１）+[μs1（２5）—μs１
（1）]logA／１、4 ……8、3、4[GB5００09—2０12］
其中:
μｓ1（25）=0、8μs1
（1）=1、12
计算支撑结构时得构件从属面积:
A=1、03×1、2=１、２36m2
LoｇＡ=０、０92
则计算非直接承受风荷载得支撑结构时得局部风压体型系数为:
μs1（A）=μs1
（1）+［μs1（2５）-μs1
（1）]loｇＡ/1、4
=1、3８２
而对直接承受风压得面板结构来说,其局部风压体型系数为：
μs1＝1、４
w0：
基本风压值（MPa），根据现行《建筑结构荷载规范》GB5000９—2012附表Ｅ、５中数值采用,但不小于0、3KN/m２,按重现期5０年，福建邵武地区取０、00０３ＭPa;
13.2计算支撑结构时得风荷载标准值
ｗk=βgzμzμs1ｗ0
＝1、7×1×1、３82×0、0０03
＝0、0007０5ＭPa因为ｗｋ＜0、001MPa，所以按JGJ102—2003，取wk=０、001ＭPa。
13.3计算面板材料时得风荷载标准值
wk=βｇzμzμs1w0
=1、7×1×１、４×０、0003
=０、000714MPａ 因为wk〈0、0０1MPa,所以按ＪＧJ102-2０03,取wk=０、001MＰａ。
13.4垂直于栏杆平面得分布水平地震作用标准值
qEk=βEαｍaxGｋ／A ……５、3、4［JＧJ１02—200３]
ｑＥk：
垂直于栏杆平面得分布水平地震作用标准值（MＰa）；
βE:
动力放大系数,取5、0；
αmａx：
水平地震影响系数最大值,取0、0４；
Gk：
栏杆构件得重力荷载标准值（N）;
A：
栏杆构件得面积（ｍｍ2）;
13.5平行于栏杆平面得集中水平地震作用标准值
PEｋ＝βEαｍaｘGk ……5、3、５［JGJ102—2０03］
PEｋ：
平行于栏杆平面得集中水平地震作用标准值（N）;
βE：
动力放大系数,取5、0;
αmax：
水平地震影响系数最大值,取０、04；
Ｇk：
栏杆构件得重力荷载标准值（Ｎ）；
按照ＪＧJ102规范5、4节条文说明部分得规定，对于竖向栏杆与与水平面夹角大于7５度、小于90度得斜玻璃栏杆,可不考虑竖向地震作用效应得计算与组合。
13.6作用效应组合
荷载与作用效应按下式进行组合：
S=γＧSGｋ＋ψwγwSｗk＋ψＥγESEk ……5、４、１［JGＪ102—2003］
上式中:
S：
作用效应组合得设计值；
SＧk:
重力荷载作为永久荷载产生得效应标准值;
Ｓｗk、SEk：
分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生得效应标准值；
γG、γw、γE：
各效应得分项系数;
ψw、ψＥ：
分别为风荷载,地震作用效应得组合系数。
上面得γG、γｗ、γE为分项系数，按５、4、2、5、4、3、5、4、4[JGJ1０2-２０0３］规定如下：
进行栏杆构件强度、连接件与预埋件承载力计算时：
重力荷载：
γG：
1、２;
风 荷载：
γw:
1、4；
地震作用:
γＥ：
1、３；
进行挠度计算时;
重力荷载:
γG：
１、０；
风 荷 载：
γw:
1、0;
地震作用:
可不做组合考虑；
上式中，风荷载得组合系数ψw为1、0；
地震作用得组合系数ψＥ为0、５；
14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:
杆件材料:
不锈钢，钢管；
抗弯强度:
178ＭPa;
荷载方向（水平）惯性矩：
Iy=10２300mm４；
荷载方向（水平）抵抗矩：
Wy=51１0mm３；
荷载方向（垂直）惯性矩：
Ｉx＝193200ｍm4；
荷载方向（垂直）抵抗矩：
Wｘ=64４0mｍ3;
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=１00mｍ
B=1２０ｍm
Ｃ=100mm
D=78０mm
E=１50mm
Ｌ=10３0ｍm
W＝1２00mm
14.1栏杆横杆荷载计算
按规范GB５０00９－201２第5、5、2条规定:
住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，栏杆顶部得水平荷载应取1、0ＫN／m；
学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆、体育场，栏杆顶部得水平荷载应取1、0KN/ｍ,竖向荷载应取1、２KN/m,水平荷载与竖向荷载应分别考虑（不同时考虑）;
结合本计算得实际情况，只考虑qkh=1、０KＮ／m得顶部水平均布荷载,不必考虑顶部垂直均布荷载.
14.2栏杆横杆在水平荷载作用下得强度计算
（1）横杆在水平荷载作用下得弯矩计算值:
Mｙ:
水平荷载作用下得弯矩计算值（Ｎ·mm）；
qh：
横杆上作用得水平均布荷载设计值（N/mm）；
ｑkｈ:
横杆上作用得水平均布荷载标准值（N／mｍ）;
W:
横杆跨度（mm）;
My=qhW2/8
=１、4×qkhＷ2/8
=1、4×1、0×12002／8
=２5２000Ｎ·ｍm
（2）抗弯强度校核：
按简支梁抗弯强度公式，应满足：
Ｍy/γWｙ≤f
上式中：
My：
水平荷载作用下栏杆横杆得弯矩计算值（N·mm）;
Wy：
横杆在水平荷载作用方向得净截面抵抗矩（mm3）；
γ：
塑性发展系数:
对于冷弯薄壁型钢龙骨，按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50０1８－200２，取1、00;
对于热轧型钢龙骨,按JGＪ133或JGJ102规范，取1、05；
对于铝合金龙骨，按最新《铝合金结构设计规范》GB 5０429—2007，取１、0０；
此处取：
γ＝1、0０；
ｆ:
横杆得抗弯强度计算值，取１78ＭＰa；
则:
My／γWｙ＝25200０／1、00/5110
=49、3１5MPa≤17８MPa
横杆在水平荷载作用下得抗弯强度满足要求。
14.3在水平荷载作用下横杆挠度计算
Ｉｙ：
水平荷载作用方向横杆惯性矩:
102300mm4；
E:
横杆得弹性模量，为２06000MＰa;
qkｈ：
横杆水平均布荷载（Ｎ/ｍm）；
W:
横杆跨度（ｍm）；
水平荷载作用下横杆挠度计算值为：
ｄｆｈ=5ｑkhＷ4/３84EIｙ
=5×1、0×１2004/384/2060０0/102300
=１、281mm
而df,lim=12０0／２50
=4、8ｍm
所以，在水平荷载作用下横杆挠度满足设计要求！
15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=１0３０mｍ;
4：
玻璃连接形式：
四点驳接；
5：
立杆材料及特性：
杆件材料:
不锈钢,60×60×3不锈钢管
抗弯强度:
１78ＭPa
荷载方向惯性矩：
Ix=3７1700ｍm4
荷载方向抵抗矩：
Wx=1２380mm3
立杆截面面积:
A=68４mm2
本处立杆按悬臂梁力学模型进行设计计算.
15.1栏杆立杆荷载计算
对本计算中得栏杆得立杆来说，主要承受得荷载包括:
1：
栏杆相关材料自重荷载传递到立杆上轴向力；
2:
栏杆玻璃承受得风荷载与地震
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