玻璃护栏设计计算书.docx

1、玻璃护栏设计计算书北京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玻璃护栏设计计算书11 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙设计规范：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 JGJ113-2003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 JGJ133-20

2、01小单元建筑幕墙 JG/T216-2008 11.2 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/T9

3、02-2002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 GB

4、50352-2005预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ85-200211.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-2008建筑用隔热铝合金型材-穿条式 JG/T175-2005建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-2000铝合金建筑型材第1部分基材 GB5237.1-2008铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材 GB5237.2-2008铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材 GB5237.3-2008铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材 GB5237.4-2008铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008铝合金建筑型材第6部分隔热型材 G

5、B5237.6-2004铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000一般工业用铝及铝合金板、带材 GB/T3880.13-2006铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-2000有色电泳涂漆铝合金建筑型材 YS/T459-200311.4 金属板及石材规范：干挂饰面石材及其金属挂件 JC830.1、2-2005建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-2000建筑幕墙用瓷板 JG/T217-2007建筑装饰用搪瓷钢板 JG/T234-2008微晶玻璃陶瓷复合砖 JC/T994-2006超薄天然石材复合板 JC/T1049-2007铝幕墙板、板基 YS/T429.1-2000铝

6、幕墙板、氟碳喷漆铝单板 YS/T429.2-2000建筑幕墙用铝塑复合板 GB/T17748-2008铝塑复合板用铝带 YS/T432-2000天然板石 GB/T18600-2001天然大理石荒料 JC/T202-2001天然大理石建筑板材 GB/T19766-2005天然花岗石荒料 JC/T204-2001天然花岗石建筑板材 GB/T18601-2001天然石材统一编号 GB/T17670-2008 天然饰面石材术语 GB/T13890-200811.5 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

7、-2002防弹玻璃 GB17840-1999浮法玻璃 GB11614-1999夹层玻璃 GB/T9962-1999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 GB15763.1-2001幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB17841-2008普通平板玻璃 GB4871-1995热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-2002着色玻璃 GB/T18701-200211.6 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/T422

8、6-1984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/T4240-93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/

9、T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 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/T14370-200011.7 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

10、 JC887-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994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

11、橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-1999石材用建筑密封胶 JC/T883-2001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/T914-200311.8 门窗及五金件规范：封闭型沉头抽芯铆钉 GB/T12616-2004封闭型平圆头抽芯铆钉 GB/T12615-2004紧固件螺栓和螺钉 GB/T5277-1985紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母 GB/T3103.1-2002紧固件机械性能不锈钢螺母 GB/T3098.15-2000紧固件机械性能不锈钢螺

12、栓、螺钉、螺柱 GB/T3098.6-2000紧固件机械性能抽芯铆钉 GB/T3098.19-2004紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹 GB/T3098.2-2000紧固件机械性能螺母、细牙螺纹 GB/T3098.4-2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.1-2000紧固件机械性能自攻螺钉 GB/T3098.5-2000紧固件术语盲铆钉 GB/T3099-2004铝合金门窗 GB/T8478-2008螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T16823.1-1997十字槽盘头螺钉 GB/T818-2000地弹簧 QB/T2697-2005铝合金门插锁 QB/T3885-1999

13、平开铝合金窗把手 QB/T3886-1999 铝合金撑挡 QB/T3887-1999 铝合金窗不锈钢滑撑 QB/T3888-1999 铝合金门窗拉手 QB/T3889-1999 铝合金窗锁 QB/T3900-1999 铝合金门锁 QB/T3901-1999 推拉铝合金门用滑轮 QB/T3902-1999 闭合器 QB/T3893-1999 外装门锁 QB/T2473-2000弹子插芯门锁 GB/T2474-2000叶片门锁 QB/T2475-2000球型门锁 QB/T2476-2000铜合金铸件 GB/T13819-1992锌合压铸件 GB/T13821-1992铝合金压铸件 GB/T1511

14、4-1994铸件尺寸公差与机械加工余量 QB/T6414-1999建筑门窗五金件 插销 JG214-2007建筑门窗五金件 传动机构用执手 JG124-2007建筑门窗五金件 旋压执手 JG213-2007建筑门窗五金件 合页（铰链） JG125-2007建筑门窗五金件 传动锁闭器 JG126-2007建筑门窗五金件 滑撑 JG127-2007建筑门窗五金件 滑轮 JG129-2007建筑门窗五金件 多点锁闭器 JG215-2007建筑门窗五金件 撑挡 JG128-2007建筑门窗五金件 通用要求 JG212-2007建筑门窗五金件 单点锁闭器 JG130-2007建筑门窗内平开下悬五金系统

15、JG168-2004钢塑共挤门窗 JG207-2007电动采光排烟窗 JG189-200611.9 相关物理性能等级测试方法：玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T139-2001玻璃幕墙光学性能 GB/T18091-2000采暖居住建筑节能检验标准 JGJ132-2001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 GB50204-2002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/T1

16、8575-2001建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T18250-2000建筑外门窗保温性能分级及检测方法 GB/T8484-2008建筑外窗采光性能分级及检测方法 GB/T11976-2002建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法 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/T228-200211.10 建筑结构静力计算手册(第二版)11.11 土建图纸：12 基本参数12.1 栏杆所在地区： 北京地区；12.2 地面粗糙度分类等级： 栏杆属于外围护

17、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。12.3 抗震烈度： 根据国家规范建筑抗震设计规范(GB50011-2001 2008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：max=0.16。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(GB50009-2001

18、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：60m； 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=0.387(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

19、.80(1+2f) 其中：f=1.2248(Z/10)-0.3对于C类地形，60m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=1.6913 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Z450m时，取Z=450m，当Z30m时，取Z=30m；对于C类地形，60m高度处风压高度变化系数： z=0.616(Z/10)0.44=1.3551 s1：局部风压体型系数； 按建筑结构荷载规范GB5000

20、9-2001(2006年版)，本处护栏结构的体型系数s1(1)为1.3。 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)logA 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0.3K

21、N/m2，按重现期50年，北京地区取0.00045MPa；13.2 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=11.5=1.5m2 LogA=0.176 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1.254 wk=gzzs1w0 =1.69131.35511.2540.00045 =0.001293MPa 13.3 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=0.61.5=0.9m2 LogA=0 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =1.3 wk=gzzs1w0 =1.69131.35511.30.00

22、045 =0.001341MPa 13.4 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0.16； 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 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

23、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 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=1500

24、mm； 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：上图参数： A=100mm B=150mm C=100mm D=600mm E=150mm L=1000mm W=1500mm14.1 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

25、； 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。14.2 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=q1W2/8 =1.4qk1W2/8 =1.40.515002/8 =196875Nmm(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JGJ

26、102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215MPa；则： M/Wn=196875/1.05/1600 =117.188MPa215MPa横杆的抗弯强度满足要求。14.3 护栏横杆挠度计算： I：横杆惯性矩：24000mm4 E：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 =50.515004/384/206000/24000 =6.666mm 而df,lim=1500/250 =6mm

27、所以横杆的挠度不满足设计要求！15 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：537.2mm2本处立杆按悬臂梁力学模型进行设计计算。15.1 护栏立杆荷载计算：(1)横杆传递的作用力： P=q1W =1.4qk1W =1.40.51500 =1050N(2)玻璃板在风荷载作用下的荷载： qwk=wkWD =0.0012931500600 =1163.7N

28、 qw=1.4qwk =1.41163.7 =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)； E：动力放大系数,取5.0； max：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=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 =5.00.160.0004 =0.00032MPa qEk：水平地震作用荷载标准值(N/mm)； W：横杆跨度(mm)； qEk=qEAkWD =0.000321500600 =288N qE：水平地震作用荷载计算值(N/mm)； qE=1.3qEk =1.3288 =374.4N(4)立杆受荷载计算：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.