玻璃阳台栏杆设计计算书Calculatingreport.doc 12页

玻璃阳台栏杆设计计算书1计算引用的规范、标准及资料依据:1.1建筑设计规范：GB17740-1999地震震级的规定GB50009-2001（2006版）建筑结构荷载规范GB50010-2002混凝土结构设计规范GB50011-2001建筑抗震设计规范GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范GB50045-1995高层民用建筑设计防火规范GB50057-1994建筑物防雷设计规范（2000年版）GB50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准GB50176-1993民用建筑热工设计规范GB50189-2005公共建筑节能设计标准GB50222-1995建筑内部装修设计防火规范GB50223-2004建筑工程抗震设防分类标准GB50352-2005民用建筑设计通则GB/T17742-1999中国地震烈度表GB/T18229-2000CAD工程制图规则GB/T18622-2002温室结构设计荷载GB/T18883-2002室内空气质量标准GB/T50001-2001房屋建筑制图统一标准GB/T50103-2001总图制图标准GB/T50104-2001建筑制图标准GB/T50105-2001建筑结构制图标准GBJ16-87建筑设计防火规范JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程JGJ101-96建筑抗震试验方法规程JGJ26-95民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范JGJ/T97-95工程抗震术语标准建筑结构静力计算手册（第2版）1.2钢结构规范：GB14907-2002钢结构防火涂料GB50017-2003钢结构设计规范GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程JGJ82-91钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程JGJ99-98高层民用建筑钢结构技术规程CECS77∶96钢结构加固技术规范CECS80∶96塔桅钢结构施工及验收规程CECS102∶98门式钢架轻型房屋钢结构技术规程CECS133∶2002包覆不饱和聚酯树脂复合材料的钢结构第12页，共12页 CECS148∶2003户外广告设施钢结构技术规程YB9257-96钢结构检测评定及加固技术规程01SG519多高层民用建筑钢结构节点构造详图1.4玻璃规范：GB4871-95普通平板玻璃GB9962-99夹层玻璃GB9963-98钢化玻璃GB11614-99浮法玻璃GB15763.1-2001建筑用安全玻璃、防火玻璃GB17840-99防弹玻璃GB17841-99幕墙用钢化玻璃与半刚化玻璃GB/T2680-94建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定GB/T11944-2002中空玻璃GB/T7697-1996玻璃马赛克JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规程GB/T18915-2002镀膜玻璃JC433-96夹丝玻璃JC/T511-2002压花玻璃1.5密封材料规范：GB14683—2003*硅酮建筑密封胶JC/T881—2001混凝土接缝用密封胶JC/T882—2001幕墙玻璃接缝用密封胶JC/T883—2001石材用建筑密封胶JC/T884—2001彩色钢板用建筑密封胶C/T885—2001建筑用防霉密封胶JC/T486—2001中空玻璃用弹性密封胶1.6幕墙规范：JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范JGJ133-2001金属与石材幕墙工程技术规范CECS127:2001点支式玻璃幕墙工程技术规范GB/T21086-2007建筑幕墙JGJ113-2009建筑玻璃应用技术规范JG138-2001点支式玻璃幕墙支承装置JGJ/139-2001玻璃幕墙工程质量检验标准GB/T15227-2007建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法GB/T18091-2000玻璃幕墙光学性能GB/T18250-2000建筑幕墙平面内变形性能检测方法GB/T18575-2001建筑幕墙抗震性能振动台试验方法DBJ/CT014-2001全玻璃幕墙工程技术规程1.7紧固件规范：GB3098.1-2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB3098.2-2000紧固件机械性能螺母粗牙螺纹GB3098.5-2000紧固件机械性能自攻螺钉第12页，共12页 GB3098.6-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱GB3098.15-2000紧固件机械性能不锈钢螺母2基本参数依据2.1栏杆所在地区Thebalconyprojectsarea海岛地区。(Islandarea)2.2地面粗糙度(Grandroughness)地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：--A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；A.island,landthatnearsea,ordesert--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。本工程按A类地区计算。ThiscalculatingwillbeusingdataofA.2.3抗震烈度本工程为7(0.15g)度3栏杆载荷计算3.1风载荷标准值计算方法风荷载计算:阳台栏杆属于外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)规定采用，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：1当计算主要承重结构时Wk=βzμsμzW0（GB500097.1.1-1）2当计算围护结构时Wk=βgzμs1μzW0（GB500097.1.1-2）式中：其中:Wk---垂直作用在栏杆玻璃表面上的风荷载标准值(kN/m2)；βgz---高度Z处的阵风系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.5.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:βgz=K(1+2μf)其中K为地区粗糙度调整系数，μf为脉动系数。经化简，得：A类场地:βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]B类场地:βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]C类场地:βgz=0.85×[1+350.108×(Z/10)-0.22]D类场地:βgz=0.80×[1+350.252×(Z/10)-0.30]μz---风压高度变化系数,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.2.1条取定。根据不同场地类型,按以下公式计算:A类场地:μz=1.379×(Z/10)0.24B类场地:μz=1.000×(Z/10)0.32C类场地:μz=0.616×(Z/10)0.44D类场地:μz=0.318×(Z/10)0.60按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：一、外表面第12页，共12页 1.正压区按表7.3.1采用；2.负压区—对墙面，取-1.0—对墙角边，取-1.8一、内表面对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。注：上述的局部体型系数μs1（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μs1（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μs1（A）可按面积的对数线性插值，即μs1（A）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）]logA本工程属于A类地区,故μz=1.379×(Z/10)0.24W0---基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2，175mph的抗风强度相当于1.25N/m2175mphwindloadingequales1.25N/m2(3).地震作用计算:qEAk=βE×αmax×GAK其中:qEAk---水平地震作用标准值βE---动力放大系数,按5.0取定αmax---水平地震影响系数最大值，按相应抗震设防烈度和设计基本地震加速度取定:αmax选择可按JGJ102-2003中的表5.3.4进行。表5.3.4水平地震影响系数最大值αmax抗震设防烈度6度7度8度αmax0.040.08(0.12)0.16(0.24)注:7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震速度为0.15g和0.30g的地区。设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度6度：αmax=0.04设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防烈度7度：αmax=0.08设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度7度：αmax=0.12设计基本地震加速度为0.20g，抗震设防烈度8度：αmax=0.16设计基本地震加速度为0.30g，抗震设防烈度8度：αmax=0.24设计基本地震加速度为0.40g，抗震设防烈度9度：αmax=0.32厦门设计基本地震加速度为0.15g，抗震设防烈度为7度，故取αmax=0.12GAK---幕墙构件的自重(N/m2)(4).作用效应组合:一般规定，幕墙结构构件应按下列规定验算承载力和挠度：a.无地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：γ0S≤Rb.有地震作用效应组合时，承载力应符合下式要求：SE≤R/γRE式中S---荷载效应按基本组合的设计值；SE---地震作用效应和其他荷载效应按基本组合的设计值；第12页，共12页 R---构件抗力设计值；γ0----结构构件重要性系数，应取不小于1.0；γRE----结构构件承载力抗震调整系数，应取1.0；c.挠度应符合下式要求：df≤df,limdf---构件在风荷载标准值或永久荷载标准值作用下产生的挠度值；df,lim---构件挠度限值；d.双向受弯的杆件，两个方向的挠度应分别符合df≤df,lim的规定。幕墙构件承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下列规定：1有地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+γwψwSWK+γEψESEK2无地震作用效应组合时，应按下式进行：S=γGSGK+ψwγwSWKS---作用效应组合的设计值；SGk---永久荷载效应标准值；SWk---风荷载效应标准值；SEk---地震作用效应标准值；γG---永久荷载分项系数；γW---风荷载分项系数；γE---地震作用分项系数；ψW---风荷载的组合值系数；ψE---地震作用的组合值系数；进行幕墙构件的承载力设计时，作用分项系数，按下列规定取值：①一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用的分项系数γG、γW、γE应分别取1.2、1.4和1.3；②当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时，参与组合的可变荷载效应仅限于竖向荷载效应；③当永久荷载的效应对构件利时，其分项系数γG的取值不应大于1.0。可变作用的组合系数应按下列规定采用：①一般情况下，风荷载的组合系数ψW应取1.0，地震作用于的组合系数ψE应取0.5。②对水平倒挂玻璃及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合系数ψW应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6(永久荷载的效应起控制作用时)。幕墙构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数均应取1.0，且可不考虑作用效应的组合。Ⅲ.材料力学性能:材料力学性能，主要参考JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》。(1).玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。表5.2.1玻璃的强度设计值fg(N/mm2)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第12页，共12页 ≧2020.014.0钢化玻璃temperedglass5～1284.058.815～1972.050.4≧2059.041.3注：1.夹层玻璃和中空玻璃的强度设计值可按所采用的玻璃类型确定；2.当钢化玻璃的强度标准达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时，表中数值应根据实测结果予于调整；3.半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。当半钢化玻璃的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的2倍时，其设计值应根据实测结果予于调整；4.侧面玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃厚度。(2).铝合金型材的强度设计值应按表5.2.2的规定采用。表5.2.2铝合金型材的强度设计值fa（N/mm2）铝合金牌号状态壁厚（mm）强度设计值fa抗拉、抗压抗剪局部承压6061T4不区分85.549.6133.0T6不区分190.5110.5199.06063T5不区分85.549.6120.0T6不区分140.081.2161.06063AT5≦10124.472.2150.0〉10116.667.6141.5T6≦10147.785.7172.0〉10140.081.2163.0(3).热轧钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017-2003的规定采用，也可按表5.2.3a采用。表5.2.3a热轧钢材的强度设计值fs（N/mm2）钢材牌号厚度或直径d（mm）抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235d≤1621512532516＜d≤40205120第12页，共12页 40＜d≤60200115Q345d≤1631018040016＜d≤3529517035＜d≤50265155注：表中厚度是指计算点的钢材厚度；对轴心受力杆件是指截面中较厚钢板的厚度.(4).冷成型薄壁型钢的钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50018-2002的规定，可按表5.2.3b采用。表5.2.3b冷成型薄壁型钢的强度设计值钢材牌号抗拉、抗压、抗弯fts抗剪fvs端面承压（磨平顶紧）fcsQ235205120310Q345300175400(5).不锈钢型材和棒材的强度设计值可按表5.2.3c采用。表5.2.3c不锈钢型材和棒材的强度设计值牌号σ0.2抗拉强度fts1抗剪强度fvs1端面承压强度fcs10Cr18Ni93042051781042470Cr19Ni9N304N27523913931600Cr19Ni10304L1771548922100Cr18Ni10N304LN2452131242820Cr17Ni12Mo23162051781042470Cr17Ni12Mo2N316N27523913931600Cr17Ni14Mo2316L1771548922100Cr17Ni13Mo2N316LN245213124282(6).玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。表5.2.8材料的弹性模量E（N/mm2）材料E玻璃0.72ｘ105铝合金0.70ｘ105钢、不锈钢2.06ｘ105消除应力的高强钢丝2.05ｘ105不锈钢绞线1.20ｘ105～1.50ｘ105高强钢绞线1.95ｘ105第12页，共12页 钢丝绳0.80ｘ105～1.00ｘ105注：钢绞线弹性模量可按实测值采用。(7).玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。表5.2.9材料的泊松比υ材料υ材料υ玻璃0.20钢、不锈钢0.30铝合金0.33高强钢丝、钢绞线0.30(8).玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。表5.2.10材料的线膨胀系数α(1/℃)材料α材料α玻璃0.80×10-5～1.00×10-5不锈钢板1.80×10-5钢材1.20×10-5混凝土1.00×10-5铝材2.35×10-5砌砖体0.50×10-5(9).玻璃栏杆材料的重力密度标准值可按表5.3.1的规定采用。表5.3.1材料的重力密度γg（kN/m3)材料γg材料γg普通玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、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28.0　　3.2计算栏杆的风荷载标准值标高为90.0m处风荷载计算W0:基本风压W0=1.25kN/m2βgz:90.0m高处阵风系数(按A类区计算)βgz=0.92×[1+35-0.072×(Z/10)-0.12]=1.467μz:90.0m高处风压高度变化系数(按A类区计算):(GB50009-2001)(2006年版)μz=1.379×(Z/10)0.24=1.379×(90.0/10)0.24=2.337μsl:局部风压体型系数(墙面区)板块（第1处）970.00mm×800.00mm=0.776m2该处从属面积为：0.776m2该处局部风压体型系数μsl=1.200第12页，共12页 风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.467×2.337×1.200×1.200=4.9365kN/m2风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用W=γw×Wk=1.4×4.9365=6.911kN/m2支承结构（第1处）1020mm×1066mm=1.09m2该处从属面积为：1.09m2μsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.037}=-0.993μsl=-0.993+(-0.2)=-1.193该处局部风压体型系数μsl=1.193风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.467×2.337×1.193×1.250=5.113kN/m2风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用W=γw×Wk=1.4×3.225=4.515kN/m23.3玻璃计算glasscalculating1.本处采用单层玻璃(hereusingsingledeckerglass)GAK:玻璃板块自重:(theglassweight)玻璃的重力密度为:(densityofglass)25.6(KN/m3)BT_w玻璃厚度为:8.0(mm)(glassthickness)GAK=25.6×Bt_L/1000=25.6×8.0/1000=0.205kN/m22.该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用:(earthquakeactionanalysis)αmax:水平地震影响系数最大值:0.120(thehorizonaction)qEAk:垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m2)qEAk=5×αmax×GAK=5×0.120×0.205第12页，共12页 =0.123kN/m2γE:地震作用分项系数:1.3qEA:垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m2)qEA=rE×qEAk=1.3×qEAK=1.3×0.123=0.160kN/m23.玻璃的强度计算:(thestrengthcalculating)玻璃校核依据:σ≤ｆg=84.000N/mm2Wk:垂直于玻璃平面的风荷载标准值(KN/m2)qEAk:垂直于玻璃平面的地震作用标准值(KN/m2)σWk:在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2)σEk:在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mm2)θ:参数η:折减系数，可由参数θ按JGJ102-2003表6.1.2-2采用表6.1.2-2折减系数reductioncoefficientηθ≤5.010.020.040.060.080.0100.0η1.000.960.920.840.780.730.68θ120.0150.0200.0250.0300.0350.0≥400.0η0.650.610.570.540.520.510.50a:玻璃短边边长:800.0mmb:玻璃长边边长:970.0mmBT_L玻璃厚度为:8.0(mm)m:玻璃板的弯矩系数,按边长比a/b查JGJ102-2003表6.1.2-1得:0.0794表6.1.2-1四边支承玻璃板的弯矩系数bendingmomentma/b0.000.250.330.400.500.550.600.65m0.12500.12300.11800.11150.10000.09340.08680.0804a/b0.700.750.800.850.900.951.00m0.07420.06830.06280.05760.05280.04830.0442Wk1玻璃的风荷载标准值(KN/m2)Wk=4.9365kN/m2qEk1玻璃的地震作用标准值(KN/m2)qEk1=0.246(kN/m2)在垂直于玻璃平面的风荷载和地震作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm2)在风荷载作用下玻璃参数θ=(Wk1+0.5×qEK1)×a4/(E×t4)=7.02η:折减系数，按θ=7.02查6.1.2-2表得:η=0.984在风荷载作用下玻璃最大应力标准值σWk=6×m×Wk1×a2×η/t2第12页，共12页 =17.543N/mm2在地震作用下外侧玻璃参数θ=(Wk1+0.5×qEK1)×a4/(E×t4)=7.02η:折减系数reductioncoefficient，按θ=7.02查6.1.2-2表得:η=0.984在地震作用下外侧玻璃最大应力标准值σEk=6×m×qEk1×a2×η/t2=0.874N/mm2σ:玻璃所受应力:Theforcethattheglasswillstand:采用SW+0.5SE组合:σ=1.4×σWK+0.5×1.3×σEK=1.4×17.543+0.5×1.3×0.874=25.696N/mm2玻璃最大应力设计值σ=25.696N/mm2<ｆg=84.000N/mm2玻璃强度满足要求!Theglasscouldstandtheforce.4.玻璃的挠度计算:(deflectioncalculating)df:在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm)maxdeflectionunderthewindloadingD:玻璃的刚度(N.mm)rigidityofglasste:玻璃等效厚度(Bt_L3+Bt_w3)^(1/3)=10.1mm(equivalencethicknessofglass)ν:泊松比，按JGJ102-20035.2.9条采用，取值为0.20(PoissonratioPoissonratioPoissonratio)表5.2.9材料的泊松比Poissonratioofmaterial材料materialυ材料υ玻璃glass0.20钢、不锈钢0.30铝合金0.33高强钢丝、钢绞线0.30μ:挠度系数:deflectioncoefficient按JGJ102-2003表6.1.3采用μ=0.00784表6.1.3四边支承板的挠度系数μa/b0.000.200.250.330.50μ0.013020.012970.012820.012230.01013a/b0.550.600.650.700.75μ0.009400.008670.007960.007270.00663a/b0.800.850.900.951.00μ0.006030.005470.004960.004490.00406θ=Wk×a4/(E×te4)=1.72η:折减系数reductioncoefficient，按θ=1.72查JGJ102-20036.1.2-2表得:η=1.00第12页，共12页 D=(E×te3)/12(1-ν2)=6399999.81(N.mm)df=μ×Wk×a4×η/D=1.6(mm)df/a<1/60玻璃的挠度满足!Todeflectioncoefficient,theglassalsoworkable.第12页，共12页