不锈钢建筑栏杆设计计算书.docx

1、不锈钢建筑栏杆设计计算书栏杆计算建筑护栏设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 目录1 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： 11.2 建筑设计规范： 11.3 玻璃规范： 11.4 钢材规范： 21.5 胶类及密封材料规范： 21.6 相关物理性能等级测试方法： 31.7 建筑结构静力计算手册(第二版) 31.8 土建图纸： 32 栏杆承受荷载计算 33 栏杆横杆计算 33.1 杆件强度计算 43.2 杆件剪力计算 53.3 杆件刚度计算 64 附录 常用材料的力学及其它物理性能 7 全金属栏杆设计计算书11 计算引用的规范、标准及资料11.1 幕墙及采光顶相关

2、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 JGJ113-2009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/T17740-1999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 JGJ145-2004混

3、凝土结构加固设计规范 GB50367-2006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 GB50016-2006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

4、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/T18915.2-2002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压花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-200211.4 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢棒 GB/T1

5、220-2007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/T5118-1995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

6、锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 GB/T5117-1995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 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

7、 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的测定 GB/T529-2008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/T33

8、18-2002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/T914-200311.6 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 GB50204-2002(2011版)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/T18575-20

9、01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金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228-200211.7 建筑结构静力计算手册(第二版)11.8 土建图纸：12 栏杆承受荷载计算 本处栏杆为全金属杆结构，这种结构自身在风压和地震作用下的荷载非常小，主要承受的是规范GB50009-2012第5.5.2条规定要求的人为荷载，这个荷载是均布在横杆上并由横杆传到竖杆的，规范的要求如下： 住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园，栏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

10、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；结合本计算的实际情况，考虑qk=1.0KN/m的顶部水平均布荷载标准值，忽略风荷载及抗震等其它作用。13 栏杆横杆计算选定杆件材料类别: 不锈钢 选用杆件型材名称: FT80X60X3 型材强度设计值: 180N/mm2 型材弹性模量: E=206000N/mm2 X轴惯性矩: Ix=70.0466cm4 Y轴惯性矩: Iy=44.8908cm4 X轴上部抵抗矩: Wx1=17.5116cm3 X轴下部抵抗矩: Wx2=17.5116cm3 Y轴左部抵抗矩: Wy1=14.9636cm3 Y轴右部抵抗矩

11、: Wy2=14.9636cm3 型材截面积: A=7.80823cm2 型材计算校核处抗剪壁厚: t=3mm 型材截面面积矩: Ss=10.58cm3 塑性发展系数: =1.05 13.1 杆件强度计算(1)荷载线分布最大荷载集度设计值(矩形分布) q: 荷载线分布最大荷载集度设计值(kN/m) q =1kN/m(2)荷载组合 杆件节点及单元编号图如下: 杆件所受组合荷载简图如下: (3)杆件弯矩: 通过有限元分析计算得到杆件的弯矩图如下: 杆件弯矩分布如下表: 列表条目12345678910偏移(m)0.0000.6081.2151.8222.4302.9703.5774.1854.792

12、5.400弯矩(kN.m)2.4300.974-0.112-0.830-1.179-1.179-0.830-0.1120.9742.430 最大弯矩发生在5.4m处 M: 幕墙杆件在组合荷载作用下产生弯矩(kNm) M=2.43kNm 杆件在荷载作用下的支座反力信息如下表: 支座编号X向反力(kN)Y向反力(kN)转角反力(kN.m)N0-0.0002.7002.430N1-0.0002.700-2.430(4)校核依据:a (JGJ102-2003 6.2.4) : 杆件计算强度(N/mm2) A: 杆件型材截面积: 7.80823cm2 Wx: 杆件截面抵抗矩: 17.5116cm3 :

13、塑性发展系数: 1.05 = = =132.157N/mm2 132.157N/mm2 a=180N/mm2 杆件强度满足要求13.2 杆件剪力计算 校核依据: max=105N/mm2 通过有限元分析计算得到杆件的剪力图如下: 杆件剪力分布如下表: 列表条目12345678910偏移(m)0.0000.6081.2151.8222.4302.9703.5774.1854.7925.400剪力(kN)2.7002.0931.4850.8780.270-0.270-0.877-1.485-2.092-2.700 最大剪力发生在0m处 : 杆件剪应力: Q: 杆件最大剪力: 2.7kN Ss: 杆

14、件型材截面面积矩: 10.58cm3 Ix: 杆件型材截面惯性矩: 70.0466cm4 t: 杆件抗剪壁厚: 3mm = = =13.5938N/mm2 13.5938N/mm2105N/mm2 杆件抗剪强度可以满足13.3 杆件刚度计算 校核依据: Umax Dfmax: 杆件最大允许挠度: 通过有限元分析计算得到杆件的挠度图如下: 杆件挠度分布如下表: 列表条目12345678910偏移(m)0.0000.6081.2151.8222.4302.9703.5774.1854.7925.400挠度(mm)0.000-2.448-7.466-12.275-15.040-15.040-12.2

15、75-7.466-2.4480.000 最大挠度发生在2.7m处,最大挠度为15.3458mm Dfmax=1000 =1000 =18mm 杆件最大挠度Umax为: 15.3458mm18mm 挠度满足要求14 附录 常用材料的力学及其它物理性能一、 玻璃的强度设计值 fg(MPa)JGJ102-2003表5.2.1种类厚度(mm)大面侧面普通玻璃528.0 19.5 浮法玻璃51228.0 19.5 151924.0 17.0 2020.0 14.0 钢化玻璃51284.0 58.8 151972.0 50.4 2059.0 41.3 二、 长期荷载作用下玻璃的强度设计值 fg(MPa)J

16、GJ113-2009表4.1.9种类厚度(mm)大面侧面平板玻璃5129 615197 5 2064 半钢化玻璃512282015192417202014半钢化玻璃5124230151936 26203021三、 铝合金型材的强度设计值 (MPa )GB50429-2007表4.3.4铝合金牌号状态厚度强度设计值(mm)抗拉、抗压抗剪6061T4不区分9055T6不区分2001156063T5不区分9055T6不区分150856063AT51013575T61016090四、 钢材的强度设计值(1-热轧钢材) fs(MPa)JGJ102-2003表5.2.3钢材牌号厚度或直径d(mm)抗拉、抗

17、压、抗弯抗剪端面承压Q235d16215 125 325 Q345d16310 180 400 五、 钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢) fs(MPa)GB50018-2002表4.2.1钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205 120 310 Q345 300 175 400 六、 材料的弹性模量E(MPa)JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9材料E材料E玻璃0.72105不锈钢绞线1.21051.5105铝合金、单层铝板0.70105高强钢绞线1.95105钢、不锈钢2.06105钢丝绳0.81051.0105消除应力的高强钢丝2.05105花

18、岗石板0.8105蜂窝铝板 10mm0.35105铝塑复合板 4mm0.2105蜂窝铝板 15mm0.27105铝塑复合板 6mm0.3105蜂窝铝板 20mm0.21105七、 材料的泊松比JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7材料材料玻璃0.2钢、不锈钢0.3铝合金0.3(按GB50429)高强钢丝、钢绞线0.3铝塑复合板0.25蜂窝铝板0.25花岗岩0.125八、 材料的膨胀系数(1/)JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7材料材料玻璃0.81

19、0-51.010-5不锈钢板1.8010-5铝合金、单层铝板2.310-5(按GB50429)混凝土1.0010-5钢材1.2010-5砖砌体0.5010-5铝塑复合板4.010-5蜂窝铝板2.410-5花岗岩0.810-5九、 材料的重力密度g (KN/m3)JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7材料g材料g普通玻璃、夹层玻璃钢化、半钢化玻璃256矿棉1.21.5玻璃棉0.51.0钢材785岩棉0.52.5铝合金2700kg/m3(按GB50429)一十、 板材单位面积重力标准值（MPa）JGJ133-2001表5.2.2板材厚度（mm）qk(N/m2)板材

20、厚度（mm）qk(N/m2)单层铝板2.53.04.067.581.0112.0不锈钢板1.52.02.53.0117.8157.0196.3235.5铝塑复合板4.06.055.073.6蜂窝铝板（铝箔芯）10.015.020.053.070.074.0花岗石板20.025.030.0500560625700750840一十一、 螺栓连接的强度设计值一(MPa)JGJ102-2003表B.0.1-1螺栓的性能等级 锚栓和构件钢材的牌号普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓

21、4.6、4.8级170140-5.6级-210190-8.8级-400320-锚栓Q235钢-140-Q345钢-180-承压型连接高强度螺栓8.8级-400250-10.9级-500310-构件Q235钢-305-405-470Q345钢-385-510-590Q390钢-400-530-615一十二、 螺栓连接的强度设计值二(MPa)GB50429-2007表4.3.5-1螺栓的材料、性能等级 和构件铝合金牌号普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb抗拉ftv抗剪fvb承压fcb普通螺栓铝合金2B111701602A90150145不锈钢A2-50

22、、A4-50200190A2-70、A4-70280265钢4.6、4.8级170140构件6061-T42102102106061-T63053053056063-T51851851856063-T62402402406063A-T52202202206063A-T62552552555083-O/F/H112315315315一十三、 焊缝的强度设计值(MPa)JGJ102-2003表B.0.1-3焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝 角焊缝牌号厚度或直径d（mm）抗压fcw抗拉和抗弯受拉ftw抗剪fvw抗拉、抗压和一级、二级三级抗剪ffw自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235钢d1

23、621521518512516016d4020520517512016040d60200200170115160自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q345钢d1631031026518020016d3529529525017020035d50265265225155200自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390钢d1635035030020522016d3533533528519022035d50315315270180220自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q420钢d1638038032022022016d3536036030521022035d50240240290195220一十四、 不锈钢螺栓连接的强度设计值(MPa)JGJ102-2003表B.0.3类别组别性能等级b抗拉抗剪A(奥氏体)A1、A250500230175A3、A470700320245A580800370280C(马氏体)C150500230175707003202451001000460350C380800370280C45050023017570700320245F(铁素体)F14545021016060600275210一十五、 楼层弹性层间位移角限值GB/T21086-2007表20 建筑高度结构类型建筑高度H（m）H150150H250H250框架