玻璃护栏设计计算书.docx
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玻璃护栏设计计算书
I匕京XX中心
玻璃护栏
设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准:
沈阳YY幕墙装饰工程有限公司
二◦◦九年五月十二日
1计算引用的规范、标准及资料1
1.1幕墙设计规范：
1
1.2建筑设计规范：
1
1.3铝材规范：
2
1.4金属板及石材规范：
2
1.5玻璃规范：
2
1.6钢材规范：
3
1.7胶类及密封材料规范：
3
1.8门窗及五金件规范：
4
1.9相关物理性能等级测试方法：
5
1.10《建筑结构静力计算手册》（第二版）5
1.11土建图纸：
5
2基本参数6
2.1栏杆所在地区：
6
2.2地面粗糙度分类等级：
6
2.3抗震烈度：
.6.
3栏杆承受荷载计算6
3.1风荷载标准值的计算方法：
6
3.2计算支撑结构时的风荷载标准值：
7
3.3计算面板材料时的风荷载标准值：
7.
3.4垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值：
7
3.5作用效应组合：
8
4护栏横杆计算8
4.1护栏横杆荷载计算：
9
4.2护栏横杆强度计算：
9
4.3护栏横杆挠度计算：
10
5护栏立杆计算10
5.1护栏立杆荷载计算：
11
5.2护栏立杆抗弯强度校核：
12
5.3护栏立杆挠度计算：
12
6栏杆玻璃的计算14
6.1玻璃板块荷载计算：
14
6.2玻璃的强度计算：
15
6.3玻璃最大挠度校核：
15
7附录常用材料的力学及其它物理性能17
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》
《玻璃幕墙工程技术规范》
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》
《点支式玻璃幕墙支承装置》
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》
《建筑玻璃应用技术规程》
《建筑瓷板装饰工程技术规范》
《建筑幕墙》
《金属与石材幕墙工程技术规范》
《小单元建筑幕墙》
1.2建筑设计规范：
《地震震级的规定》
《钢结构防火涂料》
《钢结构设计规范》
《高层建筑混凝土结构技术规程》
《高层民用建筑设计防火规范》
《高处作业吊蓝》
《工程抗震术语标准》
《工程网络计划技术规程》
《混凝土结构后锚固技术规程》
《混凝土结构设计规范》
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》
《建筑表面用有机硅防水剂》
《建筑材料放射性核素限量》
《建筑防火圭寸堵应用技术规程》
《建筑钢结构焊接技术规程》
《建筑工程抗震设防分类标准》
《建筑工程预应力施工规程》
《建筑结构荷载规范》
部修订）
《建筑结构可靠度设计统一标准》
《建筑抗震设计规范》
《建筑设计防火规范》
《建筑物防雷设计规范》
GB50429-2007JGJ102-2003CECS127-2001JG138-2001JG139-2001JGJ113-2003CECS101:
98GB/T21086-2007JGJ133-2001JG/T216-2008
GB/T17740-1999
GB14907-2002
GB50017-2003
JGJ3-2002
GB50045-95（2005年版）
GB19155-2003
JGJ/T97-95
JGJ/T121-99
JGJ145-2004
GB50010-2002
JG160-2004
JC/T902-2002
GB6566-2001
CECS1542003
JGJ81-2002
GB50223-2008
CECS1802005
GB50009-2001（2006年版、局
GB50068-2001
GB50011-2001（2008年版）
GB50016-2006
GB50057-94（2000年版）
GB50018-2002
GB50352-2005
JGJ85-2002
JC830.1、2-2005
JC/T872-2000JG/T217-2007JG/T234-2008JC/T994-2006JC/T1049-2007YS/T429.1-2000YS/T429.2-2000GB/T17748-2008YS/T432-2000GB/T18600-2001JC/T202-2001GB/T19766-2005JC/T204-2001GB/T18601-2001GB/T17670-2008GB/T13890-2008
GB/T18915.1-2002
GB/T18915.2-2002
GB17840-1999
GB11614-1999
GB/T9962-1999
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》
《民用建筑设计通则》
《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》
1.3铝材规范：
《变形铝及铝合金化学成份》
《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》《铝合金建筑型材第《铝合金建筑型材第《铝合金建筑型材第《铝合金建筑型材第《铝合金建筑型材第《铝合金建筑型材第《一般工业用铝及铝合金板、带材》
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》
1.4金属板及石材规范:
《干挂饰面石材及其金属挂件》
《建筑装饰用微晶玻璃》
《建筑幕墙用瓷板》
《建筑装饰用搪瓷钢板》
《微晶玻璃陶瓷复合砖》
《超薄天然石材复合板》
《铝幕墙板、板基》
《铝幕墙板、氟碳喷漆铝单板》
《建筑幕墙用铝塑复合板》
《铝塑复合板用铝带》
《天然板石》
《天然大理石荒料》
《天然大理石建筑板材》
《天然花岗石荒料》
《天然花岗石建筑板材》
《天然石材统一编号》
《天然饰面石材术语》
1.5玻璃规范：
《镀膜玻璃第1部分：
阳光控制镀膜玻璃》
《镀膜玻璃第2部分：
低辐射镀膜玻璃》《防弹玻璃》
《浮法玻璃》
《夹层玻璃》
《建筑用安全玻璃第2部分：
钢化玻璃》
《建筑用安全玻璃防火玻璃》
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》
《普通平板玻璃》
《热弯玻璃》
《压花玻璃》
《中空玻璃》
《着色玻璃》
1.6钢材规范：
《建筑结构用冷弯矩形钢管》
《不锈钢棒》
《不锈钢冷加工钢棒》
《不锈钢冷轧钢板及钢带》
《不锈钢热轧钢板及钢带》
《不锈钢丝》
《建筑用不锈钢绞线》
《不锈钢小直径无缝钢管》
《擦窗机》
《彩色涂层钢板和钢带》
《低合金钢焊条》
《低合金高强度结构钢》
《建筑幕墙用钢索压管接头》
《耐候结构钢》
《高碳铬不锈钢丝》
《合金结构钢》
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》
《冷拔异形钢管》
《碳钢焊条》
《碳素结构钢》
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》《优质碳素结构钢》
《预应力筋用锚具、夹具和连接器》
1.7胶类及密封材料规范：
《丙烯酸酯建筑密封膏》
《幕墙玻璃接缝用密封胶》
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》
《丁基橡胶防水密封胶粘带》
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》
《工业用橡胶板》
《混凝土建筑接缝用密封胶》
《建筑窗用弹性密封剂》
GB15763.2-2005GB15763.1-2001GB17841-2008GB4871-1995JC/T915-2003JC/T511-2002GB/T11944-2002GB/T18701-2002
JG/T178-2005
GB/T1220-2007
GB/T4226-1984
GB/T3280-2007
GB/T4237-2007
GB/T4240-93
JG/T200-2007
GB/T3090-2000
GB19154-2003
GB/T12754-2006
GB/T5118-1995
GB/T1591-2008
JG/T201-2007
GB/T4171-2008
YB/T096—1997
GB/T3077-1999
GB/T13912-2002
GB/T3094-2000
GB/T5117-1999
GB/T700-2006
GB/T912-2008
GB/T3274-2007
GB/T699-1999
GB/T14370-2000
JC484-2006
JC/T882-2001
JC/T884-2001
JC/T942-2004
JC887-2001
GB/T5574-1994
JC/T881-2001
JC485-2007
GB/T13477.1〜20-2002
《建筑密封材料试验方法》
《建筑用防霉密封胶》
《建筑用硅酮结构密圭寸胶》
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》
《建筑用硬质塑料隔热条》
《建筑装饰用天然石材防护剂》
《聚氨酯建筑密圭寸胶》
《聚硫建筑密圭寸胶》
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》
《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》
《石材用建筑密圭寸胶》
《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》
《修补用天然橡胶胶粘剂》
《中空玻璃用弹性密封胶》
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》
1.8门窗及五金件规范：
《封闭型沉头抽芯铆钉》
《封闭型平圆头抽芯铆钉》
《紧固件螺栓和螺钉》
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》
《紧固件机械性能不锈钢螺母》
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》
《紧固件机械性能抽芯铆钉》
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》
《紧固件机械性能自攻螺钉》
《紧固件术语盲铆钉》
《铝合金门窗》
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》
《十字槽盘头螺钉》
《地弹簧》
《铝合金门插锁》
《平开铝合金窗把手》
《铝合金撑挡》
《铝合金窗不锈钢滑撑》
《铝合金门窗拉手》
《铝合金窗锁》
《铝合金门锁》
《推拉铝合金门用滑轮》
《闭合器》
《外装门锁》
《弹子插芯门锁》
《叶片门锁》
JC/T885-2001GB16776-2005GB/T19686-2005JG/T174-2005JC/T973-2005
JC/T482-2003
JC/T483-2006GB/T11835-2007GB/T529-1999
JC/T883-2001
GB/T531-1999
HG/T3318-2002
JC/T486-2001
JC/T914-2003
GB/T12616-2004GB/T12615-2004GB/T5277-1985GB/T3103.1-2002GB/T3098.15-2000GB/T3098.6-2000GB/T3098.19-2004GB/T3098.2-2000GB/T3098.4-2000GB/T3098.1-2000GB/T3098.5-2000GB/T3099-2004GB/T8478-2008GB/T16823.1-1997GB/T818-2000QB/T2697-2005QB/T3885-1999QB/T3886-1999QB/T3887-1999QB/T3888-1999QB/T3889-1999QB/T3900-1999QB/T3901-1999QB/T3902-1999QB/T3893-1999QB/T2473-2000GB/T2474-2000QB/T2475-2000QB/T2476-2000
《球型门锁》
1.9相关物理性能等级测试方法:
《玻璃幕墙工程质量检验标准》
《玻璃幕墙光学性能》
《采暖居住建筑节能检验标准》
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》
《钢结构工程施工质量验收规范》
《混凝土结构工程施工质量验收规范》
《建筑防水材料老化试验方法》
《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法》
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》
JGJ/T139-2001
GB/T18091-2000
JGJ132-2001
GB/T13448-2006
GB50205-2001
GB50204-2002
GB/T18244-2000
GB/T15227-2007
GB/T18575-2001
GB/T18250-2000
GB/T8484-2008
《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》
《建筑外窗米光性能分级及检测方法》
《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》
GB/T11976-2002
GB/T8485-2008
《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008
《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》
GB50210-2001
《金属材料室温拉伸试验方法》
GB/T228-2002
1.10《建筑结构静力计算手册》（第二版）
1.11土建图纸:
2基本参数
2.1栏杆所在地区：
北京地区；
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；依照上面分类标准，本工程按C类地形考虑。
2.3抗震烈度：
根据国家规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-20012008版），北京地区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g，水平地震影响系数最大值为：
amax=0.16。
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（GB50009-20012006年版）计
算：
Wk=血尖^Wo••…7.1.1-2[GB50009-20012006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：
60m；
傑：
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）：
帛z=K（1+2pf）
其中K为地面粗糙度调整系数，卩f为脉动系数
A类场地：
帛z=0.92X（1+2pf）
其中:
pf=0.387X（Z/10）-0.12
B类场地：
^z=0.89X（1+2p）
其中：
pf=0.5（Z/10）-0.16
C类场地：
帛z=0.85X（1+2p）
其中：
-022
pf=0.734（Z/10）.
D类场地：
血=0.80X（1+2p）
其中:
pf=1.2248（Z/10）-.
对于C类地形，60m高度处瞬时风压的阵风系数：
-022
血=0.85X（1+2x（0.734（Z/10）.））=1.6913
p:
风压咼度变化系数；
根据不同场地类型，按以下公式计算：
A类场地：
尸1.379X（Z/10）0.24
当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m；B类场地：
p=（Z/10）0.32
当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m;
C类场地：
尸0.616X（Z/10）0'44
当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m;
D类场地：
尸0.318X（Z/10）0.6°
当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m;
对于C类地形，60m高度处风压高度变化系数：
044
尸0.616XZ/10）.=1.3551
⑹：
局部风压体型系数；
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版），本处护栏结构的体型系数g
（1）为1.3。
另注：
上述的局部体型系数卩31
（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ps1（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，局部风压体型系数卩s«A）可按面积的对数线性插值，即：
B1（A）=由1
（1）+［附（10）-附
（1）］logA
在上式中：
当A>10m2时取A=10m2;当A<1m2时取A=1m2;
wo：
基本风压值（MPa），根据现行<<建筑结构荷载规范>>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，北京地区取0.00045MPa；
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：
2
A=1X1.5=1.5m
LogA=0.176
B1（A）=由1
（1）+［®（10）-附
（1）］logA
=1.254
Wk=Rz歩怜1W0
=1.6913X1.3551X1.254X0.00045
=0.001293MPa
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：
2
A=0.6X1.5=0.9m
LogA=0
^1（A）=（j?
1
（1）+［怜1（10）-a
（1）］logA
=1.3
Wk=Rz歩怜1W0
=1.6913X1.3551X1.3X0.00045
=0.001341MPa
3.4垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值：
qEAk=RamaxGk/A5.3.4［JGJ102-2003］
qEAk:
垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值（MPa）;
R:
动力放大系数，取5.0;
amax:
水平地震影响系数最大值，取0.16；
Gk：
栏杆构件的重力荷载标准值（N）;
A:
栏杆构件的面积（mm2）；
3.5作用效应组合：
荷载和作用效应按下式进行组合：
S=Y^SGk+ipwYwSwk+证乎虫…•5.4.1[JGJ102-2003]
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；
Svk、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；y、y、y：
各效应的分项系数；
帙、饪：
分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。
上面的yg、y、Y为分项系数，按542、543、5.4.4[JGJ102-2003]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：
YG：
1.2；
风荷载：
Y：
1.4；
地震作用：
YE：
1.3；
进行挠度计算时；
重力荷载：
YG：
1.0；
风荷载：
Y：
1.0；
地震作用：
可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数书w为1.0；
地震作用的组合系数书E为0.5；
4护栏横杆计算
基本参数:
1：
计算点标高：
60m；
2:
力学模型：
简支梁；
3:
横杆跨度：
W=1500mm；
4:
护栏用途：
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：
Q235；
抗弯强度：
215MPa；
荷载方向（水平）惯性矩：
24000mm4；荷载方向（水平）抵抗矩：
1600mm3；横杆截面面积：
254.5mm2；
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：
样式尺惨敢
上图参数：
A=100mm
B=150mm
C=100mm
D=600mm
E=150mm
L=1000mm
W=1500mm
4.1护栏横杆荷载计算:
按规范GB50189-2001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护栏横杆强度计算:
（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=q1皿8
2
=1.4Xqk1W/8
2
=1.4X0.5X1500/8
=196875Nmm
（2）抗弯强度校核：
按简支梁抗弯强度公式，应满足：
M/YWn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）；丫：
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》GB50429-2007,
取1.00;
此处取：
丫=1.05;
f:
横杆的抗弯强度计算值，取215MPa;
则：
M/YWn=196875/1.05/1600
=117.188MPa<215MPa
横杆的抗弯强度满足要求。
4.3护栏横杆挠度计算:
E:
钢材的弹性模量，为206000mm
qk1:
横杆上作用的均布荷载（N/mm）;
实际挠度计算值为：
4
df=5qk1W/384EI
4
=5>0.5X1500/384/206000/24000=6.666mm
而df,lim=1500/250
=6mm
所以横杆的挠度不满足设计要求!
5护栏立杆计算
基本参数:
1：
计算点标高：
60m;
2:
力学模型：
悬臂梁；
3:
立杆跨度：
L=1000mm;
4:
玻璃连接形式：
四点驳接；
5:
立杆材料及特性：
杆件材料：
Q235
抗弯强度：
215MPa
荷载方向惯性矩：
218000mm4
荷载方向抵抗矩：
7300mm3
立杆截面面积：
537.2mm
本处立杆按悬臂梁力学模型进行设计计算。
5.1护栏立杆荷载计算：
（1）横杆传递的作用力：
P=qiW
=1.4XqkiW
=1.4X0.5X1500
=1050N
（2）玻璃板在风荷载作用下的荷载：
qwk=wkWD
=0.001293X1500X600
=1163.7N
qw=1.4qwk
=1.4X1163.7
=1629.18N
（3）玻璃板在地震作用下的荷载（按矩形分布）：
qEAk:
垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值（MPa）;
缸动力放大系数，取5.0;
amax:
水平地震影响系数最大值，取0.16；
Gk：
玻璃构件的重力荷载标准值（N），按0.0004MPa近似选取；
A:
幕墙构件的面积（mm2）;
qEAk=隹amaxGk/A5.3.4[JGJ102-2003]
=5.0X0.16X0.0004
=0.00032MPa
qEk：
水平地震作用荷载标准值（N/mm）;
W：
横杆跨度（mm）;
qEk=qEAkWD
=0.00032X1500X600
=288N
qE:
水平地震作用荷载计算值（N/mm）;
qE=1.3qEk
=1.3X288
=374.4N
（4）立杆受荷载计算：
用于强度计算时，采用S+0.5Se设计值组合：
…・5.4.1[JGJ102-2003]
q=qw+0.5qe
=1629.18+0.5X374.4
=1816.38N
P1=q/2
=1816.38/2
=908.19N
用于挠度计算时，采用Sw标准值：
••…5.4.1[JGJ102-2003]
qk=qwk
=1163.7N
Pk
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