不锈钢建筑栏杆设计计算书 14页

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 栏杆计算·建筑护栏设计计算书全金属栏杆设计计算书1计算引用的规范、标准及资料1.1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》JGJ113-2009《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》DGJ08-56-20121.2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》GB50018-20021.3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/T18915.2-2002《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/T511-200212 栏杆计算·建筑护栏设计计算书《中空玻璃》GB/T11944-20021.1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/T5118-1995《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/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/T3094-2000《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/T699-19991.2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/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/T914-200312 栏杆计算·建筑护栏设计计算书1.1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/T18575-2001《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《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-20021.2《建筑结构静力计算手册》(第二版)1.3土建图纸：2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。3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=N/mm2X轴惯性矩:Ix=70.0466cm4Y轴惯性矩:Iy=44.8908cm4X轴上部抵抗矩:Wx1=17.5116cm3X轴下部抵抗矩:Wx2=17.5116cm3Y轴左部抵抗矩:Wy1=14.9636cm3Y轴右部抵抗矩: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:γ=1.0512 栏杆计算·建筑护栏设计计算书1.1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)0.0000.6081.2151.8222.4302.9703.5774.1854.7925.400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(kN·m)M=2.43kN·m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:≤ｆa(JGJ102-20036.2.4)σ:杆件计算强度(N/mm2)12 栏杆计算·建筑护栏设计计算书A:杆件型材截面积:7.80823cm2Wx:杆件截面抵抗矩:17.5116cm3γ:塑性发展系数:1.05σ===132.157N/mm2132.157N/mm2≤ｆa=180N/mm2杆件强度满足要求1.1杆件剪力计算校核依据:τmax≤[τ]=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τ:杆件剪应力:Q:杆件最大剪力:2.7kNSs:杆件型材截面面积矩:10.58cm3Ix:杆件型材截面惯性矩:70.0466cm4t:杆件抗剪壁厚:3mmτ===13.5938N/mm213.5938N/mm2≤105N/mm2杆件抗剪强度可以满足12 栏杆计算·建筑护栏设计计算书1.1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)0.000-2.448-7.466-12.275-15.040-15.040-12.275-7.466-2.4480.000最大挠度发生在2.7m处,最大挠度为15.3458mmDfmax=×1000=×1000=18mm杆件最大挠度Umax为:15.3458mm≤18mm挠度满足要求12 栏杆计算·建筑护栏设计计算书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528.019.5浮法玻璃5～1228.019.515～1924.017.0≥2020.014.0钢化玻璃5～1284.058.815～1972.050.4≥2059.041.3二、长期荷载作用下玻璃的强度设计值fg(MPa)JGJ113-2009表4.1.9种类厚度(mm)大面侧面平板玻璃5～129615～1975≥2064半钢化玻璃5～12282015～192417≥202014半钢化玻璃5～12423015～193626≥203021三、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150856063AT5≤1013575T6≤1016090四、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、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d≤16215125325Q345d≤1631018040012 栏杆计算·建筑护栏设计计算书一、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Q235205120310Q345300175400二、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0.72×105不锈钢绞线1.2×105～1.5×105铝合金、单层铝板0.70×105高强钢绞线1.95×105钢、不锈钢2.06×105钢丝绳0.8×105～1.0×105消除应力的高强钢丝2.05×105花岗石板0.8×105蜂窝铝板10mm0.35×105铝塑复合板4mm0.2×105蜂窝铝板15mm0.27×105铝塑复合板6mm0.3×105蜂窝铝板20mm0.21×105　三、材料的泊松比υJGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7材料υ材料υ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0.125四、材料的膨胀系数α(1/℃)JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7材料α材料α玻璃0.8×10-5～1.0×10-5不锈钢板1.80×10-5铝合金、单层铝板2.3×10-5(按GB50429)混凝土1.00×10-5钢材1.20×10-5砖砌体0.50×10-5铝塑复合板≤4.0×10-5蜂窝铝板2.4×10-5花岗岩0.8×10-5五、材料的重力密度γg(KN/m3)JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7材料γg材料γg普通玻璃、夹层玻璃钢化、半钢化玻璃25．6矿棉1.2～1.5玻璃棉0.5～1.0钢材78．5岩棉0.5～2.5铝合金2700kg/m3(按GB50429)六、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)板材厚度（mm）qk(N/m2)12 栏杆计算·建筑护栏设计计算书单层铝板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20.025.030.0500～560625～700750～840一、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2B11170160———————2A90150145———————不锈钢A2-50、A4-50———200190————A2-70、A4-70———280265————钢4.6、4.8级——————170140—构件6061-T4——210——210——2106061-T6——305——305——3056063-T5——185——185——1856063-T6——240——240——2406063A-T5——220——220——2206063A-T6——255——255——25512 栏杆计算·建筑护栏设计计算书5083-O/F/H112——315——315——315一、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d≤1621521518512516016＜d≤4020520517512016040＜d≤60200200170115160自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q345钢d≤1631031026518020016＜d≤3529529525017020035＜d≤50265265225155200自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q390钢d≤1635035030020522016＜d≤3533533528519022035＜d≤50315315270180220自动焊、半自动焊和E55型焊条的手工焊Q420钢d≤1638038032022022016＜d≤3536036030521022035＜d≤50240240290195220二、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σb抗拉抗剪A(奥氏体)A1、A250500230175A3、A470700320245A580800370280C(马氏体)C150500230175707003202451001000460350C380800370280C45050023017570700320245F(铁素体)F14545021016060600275210三、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）H≤150150＜H≤250H＞250框架1/550——板柱-剪力墙1/800——框架-剪力墙、框架-核心筒1/800线性插值筒中筒1/1000线性插值1/500剪力墙1/1000线性插值12 栏杆计算·建筑护栏设计计算书框支层1/1000——多、高层钢结构1/250（GB50011-2010）一、部分单层铝合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.2牌号试样状态厚度（mm）抗拉强度fta1抗剪强度fva12A11T420.5～2.9129.575.1＞2.9～10.0136.579.22A12T420.5～2.9171.599.5＞2.9～10.0185.5107.67A04T620.5～2.9273.0158.4＞2.9～10.0287.0166.57A09T620.5～2.9273.0158.4＞2.9～10.0287.0166.5上海规范表3.2.9【DGJ08-56-2012】牌号状态规定非比例延伸应力δp0.2抗拉强度fta1抗剪强度fva11060H14、H247054321050H14、H247558341100H14、H249574433003H1412597563003H2411589523004O6047275005H141209354H24、H3411086505052O655029二、铝塑复合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.3板厚t(mm)抗拉强度fta2抗剪强度fva247020三、蜂窝铝板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.4板厚t(mm)抗拉强度fta3抗剪强度fva32010.51.4四、不锈钢板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.5序号屈服强度标准值σ0.2抗弯、抗拉强度fts1抗剪强度fvs1117015412022001801403220200155425022617612 栏杆计算·建筑护栏设计计算书12