全玻栏杆计算书

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1、武汉东西湖保税区国际商品展示交易中心外装饰幕墙工程建筑护栏设计计算书设计：校对：审核：批准：武汉创高幕墙装饰工程有限责任公司二一三年十月十三日目录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基本参数32.1栏杆所在地区32.2地面粗糙度分类等级32.3抗震设防33栏杆承受荷载计算43.1风荷载标准值的计算方法43.2计算面板材料时的风荷载标准值53.3垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值53.4平

2、行于栏杆平面的集中水平地震作用标准值53.5作用效应组合54玻璃栏板的计算64.1玻璃栏板荷载计算64.2玻璃的最大弯矩计算74.3玻璃强度校核84.4玻璃最大挠度校核85附录常用材料的力学及其它物理性能10建筑护栏设计计算书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玻璃幕墙工程技术规范建筑玻璃应用技术规程建筑幕墙建筑玻璃采光顶建筑用玻璃与金属护栏建筑幕墙工程技术规范1.2建筑设计规范：地震震级的规定钢结构设计规范高层建筑混凝土结构技术规程高处作业吊蓝工程抗震术语标准混凝土结构后锚固技术规程混凝土结构加固设计规范混凝土结构设计规范混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚

3、栓建筑防火圭寸堵应用技术规程建筑钢结构焊接技术规程建筑工程抗震设防分类标准建筑结构荷载规范建筑结构可靠度设计统一标准建筑抗震设计规范建筑设计防火规范建筑物防雷设计规范冷弯薄壁型钢结构技术规范1.3玻璃规范：镀膜玻璃第1部分：阳光控制镀膜玻璃镀膜玻璃第2部分：低辐射镀膜玻璃防弹玻璃平板玻璃建筑用安全玻璃第3部分：夹层玻璃建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃GB50429-2007JGJ102-2003JGJ113-2009GB/T21086-2007JG/T231-2007JG/T342-2012DGJ08-56-2012GB/T17740-1999GB50017-2003JGJ3-2010GB19

4、155-2003JGJ/T97-2011JGJ145-2013GB50367-2013GB50010-2010JG160-2004CECS154:2003JGJ81-2002GB50223-2008GB50009-2012GB50068-2001GB50011-2010GB50016-2006GB50057-2010GB50018-2002GB/T18915.1-2013GB/T18915.2-2013GB17840-1999GB11614-2009GB15763.3-2009GB15763.2-2005GB15763.1-2009GB/T17841-2008JC/T915-2003JC/T5

5、11-2002GB/T11944-2012JG/T178-2005GB/T1220-2007GB/T4226-2009GB/T3280-2007GB/T4237-2007GB/T4240-2009JG/T200-2007GB/T3090-2000GB/T12754-2006GB/T5118-2012GB/T1591-2008JG/T201-2007GB/T4171-2008YB/T0961997GB/T3077-1999GB/T13912-2002GB/T3094-2012GB/T5117-2012GB/T700-2006GB/T912-2008GB/T3274-2007GB/T699-199

6、9JC484-2006JC/T882-2001JC/T884-2001JC/T942-2004GB/T5574-2008JC/T881-2001JC485-2007GB/T13477.120-2002JC/T885-2001GB16776-2005GB/T19686-2005JG/T174-2005JC/T482-2003JC/T483-2006建筑用安全玻璃防火玻璃半钢化玻璃热弯玻璃压花玻璃中空玻璃1.4钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管不锈钢棒不锈钢冷加工钢棒不锈钢冷轧钢板及钢带不锈钢热轧钢板及钢带不锈钢丝建筑用不锈钢绞线不锈钢小直径无缝钢管彩色涂层钢板和钢带低合金钢焊条低合金高强度结构钢建

7、筑幕墙用钢索压管接头耐候结构钢高碳铬不锈钢丝合金结构钢金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求冷拔异形钢管碳钢焊条碳素结构钢碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带优质碳素结构钢1.5胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏幕墙玻璃接缝用密封胶彩色涂层钢板用建筑密封胶丁基橡胶防水密封胶粘带工业用橡胶板混凝土建筑接缝用密封胶建筑窗用弹性密封剂建筑密封材料试验方法建筑用防霉密封胶建筑用硅酮结构密圭寸胶建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品建筑用硬质塑料隔热条聚氨酯建筑密圭寸胶聚硫建筑密圭寸胶绝热用岩棉、矿棉及其制品硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法

8、修补用天然橡胶胶粘剂中空玻璃用弹性密封胶中空玻璃用丁基热熔密封胶1.6相关物理性能等级测试方法:玻璃幕墙工程质量检验标准玻璃幕墙光学性能彩色涂层钢板和钢带试验方法钢结构工程施工质量验收规范混凝土结构工程施工质量验收规范建筑防水材料老化试验方法建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方法建筑幕墙抗震性能振动台试验方法建筑幕墙平面内变形性能检测方法建筑装饰装修工程质量验收规范GB/T11835-2007GB/T529-2008GB/T531-1999HG/T3318-2002JC/T486-2001JC/T914-2003JGJ/T139-2001GB/T18091-2000GB/T13448-2006

9、GB50205-2001GB50204-2002（2011版）GB/T18244-2000GB/T15227-2007GB/T18575-2001GB/T18250-2000GB50210-2001GB/T228-20021.7建筑结构静力计算手册1.8土建图纸：（第二版）金属材料室温拉伸试验方法2基本参数2.1栏杆所在地区武汉地区；2.2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、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

10、城市市区；依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。2.3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

11、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；根据国家规范建筑抗震设计规范GB50011-2010，武汉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

12、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：amax=0.04；3栏杆承受荷载计算3.1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=Bgz卩zs1W08.1.1-2GB50009-2012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：2m；Bgz：高度Z处的阵风系数；根据不同场地类型，按以下公式计算：Bgz=1+2gl10(z/10)-a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

13、：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，2m高度处风压高度变化系数：卩z=1.000X（10/10）0.30=1卩S1：局部风压体型系数；按建筑结构荷载规范GB50009-2012第833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卩s1:1封闭矩形平面房屋的

14、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：卩s1（1）=1.6253.2计算面板材料时的风荷载标准值Wk=Bgz卩zs1W0=1.7X1X1.625X0.00035=0.000967MPa因为wk0.001MPa，所以按JGJ102-2003，取wk=0.001MPa。3.3垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值qEk=BEamaxGk/A5.3.4JGJ102-2003qEk:垂直于栏杆平面的分布水平地震作用标准值（MPa）;BE:动

15、力放大系数，取5.0;amax: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）;3.4平行于栏杆平面的集中水平地震作用标准值PEk=BEamaxGk5.3.5JGJ102-2003PEk:平行于栏杆平面的集中水平地震作用标准值（N）;BE:动力放大系数，取5.0;amax: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。3.5作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：

16、S=YGSGk+书wywSwk+书E丫ESEk5.4.1JGJ102-2003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；丫G、丫w、YE：各效应的分项系数；书w、书E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的丫G、丫W、丫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：丫G：1.2；风荷载：丫w：1.4；地震作用：丫E：1.3；进行挠度计算时；重力荷载：丫G：1.0；风荷载：丫w：1.0；地震作用

17、：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数书w为1.0；地震作用的组合系数书E为0.5；4玻璃栏板的计算基本参数：1：计算点标高：2m；2:分格尺寸：宽X高=WxL=2000mmx1600mm；3:玻璃配置：夹层玻璃，其中单片玻璃厚度15mm；4 :力学模型：带悬臂的梁；5 :栏板用途：住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园;模型简图为：倾娜板示讓4.1玻璃栏板荷载计算(1) 风荷载与抗震荷载的计算:t:单片玻璃厚度(mm)；wk：作用在玻璃栏板上的风荷载标准值(MPa)；GAk:夹层玻璃单位面积自重标准值(仅指玻璃)(MPa)；qEAk:夹层玻璃地震作用标准值(MPa);Yg：玻璃的

18、体积密度(N/mm3)；qi-2:分配到单片玻璃上的荷载组合设计值(MPa);GAk=ygX2t=0.0000256X2X15=0.000768MPaqEAk=BEamaxGAk=5X0.04X0.000768=0.000154MPaq1-2=0.5X(1.4Xwk+0.5X1.3XqEAk)=0.5X(1.4X0.001+0.5X1.3X0.000154)=0.00075MPa(2) 作用在玻璃顶部的栏杆活荷载取值：建筑结构荷载规范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，栏杆顶部的水平荷载应取1.0KN/m;学校、食堂、剧场、电影院、车站、

19、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);由于本计算结构是全玻璃栏板，竖向荷载不必考虑，仅考虑q1k=1.0KN/m的顶部水平均布荷载即可。4.2玻璃的最大弯矩计算因为内外等片，按6.1.4JGJ102-2003规定，两片强度计算值相同，以下以外片为例进行受力分析：力学公式参看建筑结构静力计算手册第二版P118:(1) 顶部均布荷载作用下产生的最大弯矩：q1k：顶部均布荷载标准值(N/mm);q仁顶部均布荷载设计值(N/mm);q1=1.4q1k/2=1.4X1/2=0.7N/mmM1=q1WL=0.7X

20、2000X1600=2240000Nmm(2) 板面均布荷载作用下产生的最大弯矩：2M2=q1-2WL2/22=0.00075X2000X1600/2=1920000Nmm(3) 玻璃栏板的弯矩计算值：考虑到不会出现极限风压和顶部均布荷载同时作用的情况，所有玻璃栏板最大弯矩为：M=max(M1,M2)=2240000Nmm4.3玻璃强度校核(7:玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa);Wx:玻璃板抗弯矩(mm3)；t:玻璃厚度(mm);7=M/Wx2=M/(Wt2/6)2=6M/(Wt2)2=6X2240000/(2000X152)=29.867MPa29.867MPafg=72M

21、Pa(钢化玻璃)两片玻璃强度相同，因此栏板玻璃的强度满足！4.4玻璃最大挠度校核力学公式参看建筑结构静力计算手册第二版P118:(1)玻璃的等效厚度计算：te：玻璃的等效厚度(mm);t:单片玻璃厚度(mm);te=(2t3)6.1.4-5JGJ102-2003=(2X153)1/3=18.899mm在顶部均布荷载作用下玻璃的最大挠度：df1：玻璃板挠度计算值(mm);q1k：顶部均布荷载标准值(N/mm);E:玻璃的弹性模量(MPa);I:玻璃板惯性矩；I=Wte3/123=2000X18.8993/124=1125032.904mm42df1=q1kWL2m(1+入)/3EI=1X2000

22、X16002X200X(1+1600/200)/3/72000/1125032.904=37.925mm板面均布荷载作用下玻璃的最大挠度：df2：玻璃板挠度计算值(mm);E:玻璃的弹性模量(MPa);wk:作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa);I:玻璃板惯性矩；3df2=WkXWL3m(4+3入)/24EI3=0.001X2000X1600X200X(4+3X1600/200)/24/72000/1125032.904=23.598mm考虑到不会出现极限风压和顶部均布荷载同时作用的情况，所有玻璃栏板最大挠度为：df=max(df1,df2)=37.925mm1/30=53.333mm;df,

23、lim:最大挠度限制值，对于悬臂玻璃结构，取跨度的37.925mm2020.014.0钢化玻璃51284.058.8151972.050.42059.041.3F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512961519752064半钢化玻璃512282015192417202014钢化玻璃512423015193626203021长期荷载作用铝合金型材的强度设计值(MPa)GB50429-2007表434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

24、150856063AT5w1013575T6w1016090四、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Q235厚度或直径d(mm)dw16抗拉、抗压、抗弯215抗剪125端面承压325五、钢材的强度设计值（2-冷弯薄壁型钢）fs（MPa）Q345d16310180400GB50018-2002表421钢材牌号抗拉、抗压、抗弯抗剪端面承压Q235205120310Q345300175400六、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0.72X105不锈钢绞线1.2X1051.

25、5X105铝合金、单层铝板0.70X105高强钢绞线51.95X10钢、不锈钢2.06X105钢丝绳0.8X1051.0X105消除应力的高强钢丝2.05X105花岗石板0.8X105蜂窝铝板10mm0.35X105铝塑复合板4mm0.2X105蜂窝铝板15mm0.27X105铝塑复合板6mm50.3X10蜂窝铝板20mm0.21X105七、材料的泊松比UJGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表437材料U材料U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.

26、125八、材料的膨胀系数a(1/C)JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7材料a材料a玻璃0.8X10-51.0X10-5不锈钢板_51.80X105铝合金、单层铝板2.3X10-5(按GB50429)混凝土_51.00X105钢材_51.20X105砖砌体0.50X10-5铝塑复合板250框架1/550一一板柱-剪力墙1/800一一框架-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线性插值框支层1/1000一一多、高层钢结构1/250(GB50011-2010)卜六、十七

27、、十八、十九、部分单层铝合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表532牌号试样状态厚度（mm）抗拉强度fta1抗剪强度fVa12A1T420.5-2.9129.575.112.9/0.0136.579.22A1T420.5-2.9171.599.522.9/0.0185.5107.67A0T620.5-2.9273.0158.442.9/0.0287.0166.57A0T620.5-2.9273.0158.492.9/0.0287.0166.5上海规范表3.2.9【DGJ08-56-2012】铝塑复合板强度设计值（MPa）牌号状态规定非比例延伸应力Sp0.2抗拉强度fta1抗剪强度fV

28、a11060H14、H247054321050H14、H247558341100H14、H249574433003H1412597563003H2411589523004O6047275005H141209354H24、H3411086505052O655029JGJ133-2001表5.3.3蜂窝铝板强度设计值（MPa）板厚t(mm)抗拉强度fta2抗剪强度fVa247020JGJ133-2001表5.3.4不锈钢板强度设计值（MPa）板厚t(mm)抗拉强度fta3抗剪强度fVa32010.51.4JGJ133-2001表5.3.5序号屈服强度标准值60.2抗弯、抗拉强度fts1抗剪强度fVs11170154120220018014032202001554250226176