栏杆计算.docx

1、栏杆计算栏杆计算 作者： 日期： 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二一六年九月二十一日建筑护栏设计计算书11 计算引用的规范、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 DGJ08-56-201211.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-19

2、99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

3、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 GB50018-200211.3 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/

4、T17841-2008热弯玻璃 JC/T915-2003(2014)压花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-201211.4 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彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金钢焊条 GB/T5118-2012低

5、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/T3094-2012碳钢焊条 GB/T5117-2012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/T699-199911.5 胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏

6、 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/T13477.120-2002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

7、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/T529-2008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/T914-201411.6 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彩色涂层钢板和钢带试验方法 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

8、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：指近海海面和海岛、海岸

9、、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

10、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

11、； 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，由于本工程是标准设防类，因此实际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=0.04；13 栏杆承受荷载计算13.1 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(GB50009-2012)计算： wk=gzzs1w0 8.1.1-2GB50009-2012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：高度z处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2g

12、I10(z/10)- 条文说明部分8.6.1GB50009-2012 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； 也就是： 对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，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

13、(10/10)0.30=1 s1：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的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数s1： 1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用； 2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0； 3 其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。 对于栏杆来说，其取值查表得： s1(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的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用： 1

14、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的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，墙面和绝对值大于1.0的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： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 8.3.4GB50009-2012 其中： s1(25)=0.8s1(1)=1.12 计算支撑结构时的构件从属面积： A=1.031.2=1.236m2 LogA=0.092 则计算非直接承受风荷载的支撑结构时

15、的局部风压体型系数为： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 =1.382 而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： s1=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 计算支撑结构时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.711.3820.0003 =0.000705MPa 因为wk0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。13.3 计算面板材料时的风荷载标准值 wk=g

16、zzs1w0 =1.711.40.0003 =0.000714MPa 因为wk0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。13.4 垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值 qEk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：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0.04； Gk：栏杆构件的重力荷载标准值(N)； A：栏杆构件的面积(mm2)；13.5 平行于栏杆平面的集中水平地震作用标准值 PEk=EmaxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于栏杆平面的集

17、中水平地震作用标准值(N)； E：动力放大系数,取5.0； max：水平地震影响系数最大值，取0.04； Gk：栏杆构件的重力荷载标准值(N)； 按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向栏杆和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃栏杆，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。13.6 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

18、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；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、

19、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=1200mm14.1 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

20、杆顶部的水平荷载应取1.0KN/m； 学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆、体育场，栏杆顶部的水平荷载应取1.0KN/m，竖向荷载应取1.2KN/m，水平荷载和竖向荷载应分别考虑(不同时考虑)； 结合本计算的实际情况，只考虑qkh=1.0KN/m的顶部水平均布荷载，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的强度计算(1)横杆在水平荷载作用下的弯矩计算值： My：水平荷载作用下的弯矩计算值(Nmm)； qh：横杆上作用的水平均布荷载设计值(N/mm)； qkh：横杆上作用的水平均布荷载标准值(N/mm)； W：横杆跨度(mm)； My=qhW2/8 =1.4qkhW2

21、/8 =1.41.012002/8 =252000Nmm(2)抗弯强度校核：按简支梁抗弯强度公式,应满足： My/Wyf上式中： My：水平荷载作用下栏杆横杆的弯矩计算值(Nmm)； Wy：横杆在水平荷载作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：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GB 50018-2002，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：=1.00； f：横杆的抗弯强度计算值，取178MPa；则： My/Wy=252000/1.00/

22、5110 =49.315MPa178MPa横杆在水平荷载作用下的抗弯强度满足要求。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：横杆的弹性模量，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 =51.012004/384/206000/102300 =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

23、； 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,60603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 对本计算中的栏杆的立杆来说，主要承受的荷载包括： 1：栏杆相关材料自重荷载传递到立杆上轴向力； 2：栏杆玻璃承受的风荷载与地震荷载组合以集中荷载方式传递到立杆上； 3：横杆在水平荷载作用下传递到立杆上集中荷载； 按建筑结构荷载规范GB50009-2012要求，并结合实际

24、工程情况，可以确定：上述的2、3两项荷载不会同时作用，因此计算立杆的时候需要考虑的以下组合： 1：上述第1项+第2项组合 2：上述第1项+第3项组合 在实际计算中，栏杆立杆为悬臂梁，由于底端固定，因此应该按压弯杆件进行计算。(1)横杆传递的作用力： P：横杆传递到立杆的水平作用力(N)； qh：横杆上作用的均布荷载设计值(N/mm)； qkh：横杆上作用的均布荷载标准值(N/mm)； W：横杆跨度(mm)； P=qhW =1.4qkhW =1.41.01200 =1680N(2)玻璃板在风荷载作用下的荷载： qwk：玻璃板在风荷载作用下的荷载标准值(N)； qw：玻璃板在风荷载作用下的荷载设计

25、值(N)； wk：风荷载标准值(MPa)； W：横杆跨度(mm)； qwk=wkWD =0.0011200780 =936N qw=1.4qwk =1.4936 =1310.4N(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0.04； Gk/A：每平米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=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.040.0005 =0.0001MPa qEk：水平地震作用荷载标准

26、值(N)； W：横杆跨度(mm)； qEk=qEAkWD =0.00011200780 =93.6N qE：水平地震作用荷载计算值(N)； qE=1.3qEk =1.393.6 =121.68N(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：每块玻璃的水平总荷载设计值(N)； q=qw+0.5qE =1310.4+0.5121.68 =1371.24N P1：每块玻璃通过单个驳接点传递给立柱的水平集中荷载设计值(N)； P1=q/2 =1371.24/2 =685.62N用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1J

27、GJ102-2003 qk：每块玻璃的水平总荷载标准值(N)； qk=qwk =936N Pk1：每块玻璃通过单个驳接点传递给立柱的水平集中荷载标准值(N)； Pk1=qk/2 =468N15.2 栏杆弯矩设计值计算(1)横杆力作用下在立杆根部产生的弯矩计算值： Mx1：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)； Mx1=P(C+D+E) =1680(100+780+150) =1730400Nmm(2)玻璃板块传递到立杆上的荷载在根部产生的弯矩计算值： Mx2：节点2处力P1在立杆根部产生的弯矩计算值(Nmm)； Mx2=P1(C+D-A) =685.62(100+780-100) =534783.6Nmm Mx3：节点1处力P1在立杆根部产生的弯矩计算值(Nmm)； Mx3=P1(A+C) =685.62(100+100) =137124Nmm15.3 栏杆立杆抗弯强度校核(1)考虑结构自重荷载以及横杆水平推力作用情况下的立杆强度计算： 按压弯杆件