栏杆计算书123精编版.docx

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栏杆计算书123精编版

栏杆计算书

基本参数:

重庆地区基本风压0.300kN/m2

抗震7度（0.10g）设防

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

《浮法玻璃》GB11614-1999

《钢化玻璃》GB/T9963-1998

《建筑结构静力计算手册》

《本工程设计要求总则》

《混凝土结构加固设计规范》

玻璃栏杆计算

1TA-WL19

假设共有10榀,则每榀宽1357mm,高975mm.

1.1、荷载计算

（1）、风荷载标准计算：

标高为96.0m处风荷载,按维护结构计算,按C类区计算风压

W（J）:

基本风压

W（J）=0.55kN/㎡

β:

96.0m高处阵风系数（按C类区计算）

β=1.60-0.02X4/10=1.608

μ（B）:

96.0m高处风压高度变化系数（按C类计算）:

（GB50009-2001）

μ=1.62+0.08×6/10=1.668

μ（T）:

风荷载载体型系数

按《建筑结构荷载规范》GB2009-2001第7.3.3条取μ（T）=-1.20

W（J）=β×μ（B）×μ（T）×W（J）

=1.608×1.668×1.2×0.550

=1.770kN/㎡

（2）、风荷载设计值：

W：

风荷载设计值（kN/㎡）

（W）：

风荷载作用效应的分项系数：

1.4

按该工程《设计要求总》则中的规定取

W=1.4×2.80

=3.92kN/㎡

（3）、地震作用计算

E（K）=β×a×G

β:

动力放大系数,取5.0

a:

水平地震影响系数最大值,取0.08

G:

幕墙构件的自重,0.307kN/㎡

故E（K）=0.123kN/㎡

1.2玻璃的选用校核

本处选用玻璃种类为:

钢化夹胶玻璃

1.21、玻璃面积:

B:

该处玻璃栏杆分格宽:

1.267m

H:

该处玻璃栏杆公格高:

0.895m

A:

该处玻璃板块面积:

A×B×H

=1.267×0.895

=1.134㎡

1.2.2、该处玻璃板块自重:

G玻璃板块自重

T:

玻璃板块厚度:

12.0㎡

玻璃的重力密度为:

25.6KN/㎡

G=25.6×t/1000

=25.6×12/1000

=0.307kN/㎡

1.2.3该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用：

（E）:

地震作用分项系数：

1.3

Ｅ：

垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN／㎡）

E=γ（E）×E（K）

=1.3×E（K）

=1.3×0.123

=0.160kN/㎡

1.2.4作用于楼面与栏杆顶之间的均匀分布荷载1kN/㎡:

设计值q（L）=1.4×1=1.4kN/m

作用于栏杆顶的均匀分布线荷载0.75kN/㎡

设计值q（L）=1.4×0.75=1.05kM/㎡

1.2.5荷载组合

参照《建筑结构荷载规范》ＧＢ2009-2001，用于强度计算时采用以下组合：

1.4q（L）+0.6×1.4×W（k）

1.4W（k）+0.6×1.4×q（L）

1.3E（K）+0.2×1.4×W（k）+0.5×1.4×q（L）

综合以上荷载的大小，本处强度计算可仅考试组合

Ｑ＝1.4W（k）+0.6×1.4×q（L）=4.76kN/㎡

1.2.6玻璃的强度、扰度计算：

校核依据：

o≤f（g）=84.000N/m㎡

W（k）:

垂直于玻璃平面的风荷载标准值（M/m㎡）

E（k）:

垂直于玻璃平面的地震作用标准值（Ｎ/m㎡）

q（L）:

作用于楼面与标杆顶之间的均匀分布荷载（Ｎ/m㎡）

σ（WK）:

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/m㎡）

σ（EK）:

在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截的最大应力标准值（Ｎ/m㎡）

θ：

参数

η折减系数,可由参数θ按表６．１．２－２采用

a：

玻璃短边边长：

８９５mm

b:

玻璃长边边长１２６７mm

t1,t2：

玻璃的厚度：

t1＝t2=6.0mm

m:

玻璃板的弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1得：

　　m=0.0742+0.064/0.05×（0.0683-0.0742）=0.0734

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计算（Ｎ/m㎡）

　　　θ＝（Ｗ（k）+0.5×q（EK））×a4/（E×t4）

=2.13

η：

折减系数，按0＝2.13

查表得：

100

风荷载作用应力：

　　　σ（Ｗk）=σ2（Wk）=6×m×W（k）×a2×η/t2

=6×0.0734×2.8/2/103×8952×1.00/62

=13.72N/m㎡

活荷载作用应力：

σ1（EK）=σ2（Ek）=6×m×E（K）×a2×η/t2

=6×0.0734×1/2/103×9302×1.00/62

=4.9N/m㎡

玻璃最大应力设计值：

采用组合：

1.4Ｗ（k）+0.6×1.4×q（L）

σ=1.4σ（Wk）+0.6×1.4×σ1（Wk）=23.32N/m㎡

玻璃强度满足要求！

　　　D（f）:

在风荷载标准值作用下扰度最大值（mm）

D:

玻璃的刚度（Ｎ·mm）

Te:

玻璃等效厚度：

te=（t13+t23）=7.56mm

V:

泊松比，按JGJ102-20035.2.9条采用,取值为0.20

u:

扰度系数:

0.0073

η：

1.00

D=（E×te3）/12（1-v2）

=2700.5（N·m）

D（f）=u×（W（k）+0.6×q（L）×a4×η/D

=5.82（mm）

由于玻璃的最大扰度d（f）=5.82mm,小于玻璃短边边长的60分一12.917（mm）

玻璃的扰度满足要求!

以下利用有限元软件sap进行计算,计算模型如下图

1.3无玻璃扶手栏杆计算

对强度和跨中扰度按照横边框两端固接计算，故两端弯矩最大

（１）扶手栏杆采用２５×５０×２镀锌矩开管组合而成，其截面特性如下：

Ａ＝284㎡

Ix=29604mm4,Iy=9079mm4

Wx=2368.293mm3,Wy=3603.147mm3

（2）作用有均匀分布活荷载

q（L）:

分布活荷载标准值0.75kN/m活荷载作用方向分沿竖向和水平方向

（3）扶手栏框弯矩（剪力产生作用较小，可忽略）由于打手栏长度较大，在与墙嵌固外弯矩最大荷载在端部产生弯矩Ｍ（Ｌ）（kN·m）

M（L）=0.254N·m

（4）扶手栏强度计算

活载沿竖向：

σ＝Ｍ/r/Wx

=0.254×106/1.05/2368

=79.5N/mm2<215N/mm2

活载沿水平方向：

σ＝Ｍ（Ｌ）//Ｗy

=0.318×106/1.05/3603+0.004×106/1.05/2368

强度满足要求

（５）扶手栏扰度计算

仅计算活荷载沿竖向：

Ｕ（max）:

扶手栏杆沿竖向最大扰度

　　　　　　　　U（max）=4.0mm<9mm

<2714/250=10.9mm

扰度满足要求

（６）扶手扶手栏焊缝抵抗矩：

Ｗw=（15.66×55.663/12-10×503/12）/（55.66/2）=17603.1mm3

焊缝承受弯矩：

　　　　Ｍ＝0.254kN·m

剪力：

　　　　Ｖ＝0.825kN

采用角焊缝，宽4mm，在弯矩作用下其最大应力为

　　σ1＝Ｍ/Ｗw=58.5N/mm2<160N/mm2　

在剪力作用下其最大应力为

　　σ2＝V/Aw=2.2N/m㎡<160/m㎡

弯剪共同作用下应力为

σ＝σ12+σ222）1/2=58.6N/m㎡<160N/m㎡

故焊缝满足要求．

1．4玻璃横边框计算：

　强度和跨中扰度按照横边框两端固接计算，故两端弯矩最大

（1）横边框采用两根50×10方铁拼成，故其截面特性如下：

　　　　　　　　　Ａ=1000m㎡

I=208333m㎡

　W=8333㎜2

（2）横边框弯矩：

Ｍ：

荷载作用在跨中产生弯矩最大（kＮ·m）

M=0.285kN·m

（3）横边框强度计算

　　　　　σ＝Ｍ/γ/w

==34.2N/mm<215N/mm2

强度满足要求！

（４）横边框扰度计算

Ｕ（max）:

横边框最大扰度

　　Ｕ（max）=Q

（1）4/384/E/1

=5.66mm<10.9mm

<2714/250=10.9mm

扰度可以满足要求！

（５）边框焊缝验算

焊缝抵抗矩：

Ww=（25.66×55.663/12-20×503/12）/（55.66/2）=5759.8mm3

焊缝面积：

Ａw=25.66×55.66-20×50=428.0mm2

栏杆条端部焊缝承受弯矩：

Ｍ＝0.105kN·m

剪力：

　　　Ｖ＝0.878kN

采用角焊缝，宽4kN,在弯矩作用下其最大应力为

σ　＝Ｍ/Ｗw=18.2N/mm2<160N/mm2

在剪力作用下其最大应力为

σ2=V/Aw=2.1N/mm2<160Nmm2

弯剪共同作用下应力为

　　σ＝（σ12＋σ22）1/2＝18.3Ｎ/2　

故焊缝满足要求．

1.5玻璃竖边框计算：

（1）竖边框采用两块50×10的扁铁在一起，其截面特性如下：

　　　Ａ＝1000mm2

I=208333mm4

W=8333mm3

i=

=14.4mm

（2）竖边框弯矩：

Ｍ：

荷载作用产生剪力（kN·m）

M=1.312kN·m

V:

荷载作用产生弯矩（kN）

V=1.312kN·m

N:

活载作用下的竖向力：

　Ｎ＝0.75×1.4×1.357＝1.42kN

（3）竖边框强度计算

强度计算：

根据JGJ102-20036.3.7

得到竖边框在压弯作用下的强度计算公式为

＋

≤∮

1.42×1000/1000+1.312×106/（1.05×8333）=151.4N/mm2<215/mm2

稳定计算：

根据ＪＧＪ１０２－２００３　6.3.8-1,得到竖边框在压弯作用下的承载力计算公式为

+

≤f,NE=

长细比λ＝２×０.975/0.0144=135.4

查表得ψ＝０．３７

λ＝1.05

NE=3.14×2.06×105×1000/（1.1×135.42）32.08kN

+

＝1420/（0.37×1000）+1.312×106/（1.05×8333×1-0.8×1.42/32.08））=159.3N/mm2<215N/mm2

剪力作用下：

τ＝V/A

=1.31N/mm2<215N/mm2

弯剪共同作用下：

　σ＝（τ2+σ2）1/2

=159.3N/mm2<215N/mm2

强度满足要求！

（４）竖边框扰度计算

U（max）:

竖边＝5.4mm<9mm

<2714/250=10.9mm

扰度可以满足要求！

（５）边框焊缝又验算

焊缝抵抗矩：

Ｗw=25.66×55.663/12-2×503/12/（55.66/2）=5759.8mm3

焊缝面积：

Ａw=25.66×55.66-20×50=428.0mm2

栏杆条端部焊缝承受弯矩：

Ｍ＝1.312kN·m

剪力：

　Ｖ＝2.8kN

采用角焊缝，宽4mm，在弯矩作用下其最大应力为

σ＝Ｍ/Ｗw=227.8N/mm2>160N/mm2

在剪力作用下其最大应力为

σ2＝Ｖ/Ａw=6.5N/mm2<160N/mm2

弯剪共同作用下应力为

σ（σ12+σ22）1/2＝281.7Ｎ/mm2＞160Ｎ/mm2

故焊缝无法满足要求，换成８mm后的焊缝重新计算．

焊缝抵抗矩：

Ｗw=（31.31×61.313/12-20×503/12）/（61.31/2）=12824.3mm3

焊缝面积：

Aw=（31.31×63.31-20×50=920.0mm2

在弯矩作用下其最大应力为

σ＝Ｍ／Ｗw=102.4N/mm2<160N/mm2

在剪力作用下其最大应力为

σ＝V/Aw=3.0N/mm2<160N/mm2

弯剪共同作用下应力为

σ＝（σ12+σ22）1/2=102.4N/mm2<160N/mm2

（6）边框内六角螺栓的连接验算

取螺栓直径4mm，已知螺栓每隔300mm布置一只，故300mm内两只螺栓的需抵抗的力为

4.76×0.3×1.267=1.81kN

螺栓承载剪力为：

V=Afv=1.40×π×42/4×2=3.52kN〉1.81kN

故螺栓满足要求

1.6预埋件计算

预埋件采用膨胀螺栓固定，膨胀螺栓取慧鱼FBN12/15+35M12，监测得其极限拉力值约为36kN，剪力按Q235钢计算得125×π×122/4=14.1kN锚固区域的混凝土计算承载力为：

根据《混凝土加固设计规范》13.3.2

Ｎ1c=2.8ψaψN

混凝土采用Ｃ30，故基材混凝强度等级对锚固承载力的影响系数

ψa=1.0,

混凝土立方体抗压强度标准fcu.k=20.1MPa,

有效锚固深度hef=70mm

ψN=ψs.Nψe.NAc,N/Ac,N0

ψs,N=0.8

ψe,N=1/[1+（2eN/Scr,N）]

Scr,N=3×hef=210mm

eN=0

ψe,N=1

参与受拉螺栓为2根

对该工程中的螺栓锚固端的混凝土情况，大致可分为两类：

水平栏杆锚固和竖直栏杆锚固对于水平栏杆锚固，有效混凝土的投影面积分布如下图所示

其有效面积为：

Ａc,N=65100mm2

Ac,N0=44100mm2

所以ψＮ＝ψＳ，ＮψＥ，ＮＡＣ，Ｎ／ＡＣ，Ｎ０＝0.8×1×65100/44100=1.181

故N1c=2.8ψaψ

=2.8×1.0×1.181×

×701.5

=8682.3N=8.68kN

对于竖直栏杆锚固，有效混凝土的投影面积分布如下图所示

其有效面积为：

　Ａc,N=48050mm2

Ac,N0=44100mm2

所以ψＮ＝ψs.Nψe.NAc.N/Ac.N0=0.8×1×648050/44100=0.872

故Ｎ1c=2.8ψaψN

=2.8×1.0×1.181×

×701.5=6410.9N=6.14kN

混凝土的受剪承载力设计值为

Ｖc=0.18ψV

平行于剪力方向的边距Ｃ1=50mm

锚栓外径d0=12mm

有效锚固深度hef=70mm

Ψs.y=1

Ψh.y=1

Ψa.y=1

Ψu.y=1

Ac.y0=4.5×C12

Ac.y=4Ac.y0

所以ψv=ψs.vψh,vψa.vψe.vψu.v/Acy0=1×1×1×1×4=4

Vc=0.18Ψv

=0.18×4×

×501.5×120.3×700.2=5.63kN

以上计算了锚固混凝土的抗拉强度和抗剪强度　对于侧面扶手栏的预埋件，其混凝土受拉部分所受拉力为

M/0.1=5.74kN<8.68kＮ

混凝土锚固能力满足其所受剪力为

Ｖ＝1.538kN<5.63kN

拉剪复合作用下混凝土承载力验算：

单个膨胀螺丝拉力为:

M/d=0.574/0.1/2=2.87kN

单个膨胀螺丝爱到的剪力为:

1.538/2/4=0.192kN

帮侧面的膨胀螺丝满足要求

对于底面竖边框的预理件,其混凝土受拉部分所受拉力为

$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

M/0.1=13.12kN>6.41kN,混凝土锚固能力无法满足

$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

其所受剪力为

V=2.80kN<5.63kN

单个膨胀螺丝受到拉力为:

M/d=1.312/0.1/2=5.56kN

单个膨胀螺丝受到的拉力为

2.795/2/4=0.349kN

故底面的螺丝满足要求

2TA-WL24

计算选取洞宽尺寸为16800mm内的扶手栏杆作为对象,假设共有10榀,则每榀宽1675mm,高1025mm.

2.1玻璃的选用与校核

本处选用玻璃种类为:

钢化夹胶玻璃

1.21、玻璃面积:

B:

该处玻璃栏杆分格宽:

1.267m

H:

该处玻璃栏杆公格高:

0.895m

A:

该处玻璃板块面积:

A×B×H

=1.267×0.895

=1.134㎡

1.2.2、该处玻璃板块自重:

G玻璃板块自重

T:

玻璃板块厚度:

12.0㎡

玻璃的重力密度为:

25.6KN/㎡

G=25.6×t/1000

=25.6×12/1000

=0.307kN/㎡

1.2.3该处垂直于玻璃平面的分布水平地震作用：

（E）:

地震作用分项系数：

1.3

Ｅ：

垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN／㎡）

E=γ（E）×E（K）

=1.3×E（K）

=1.3×0.123

=0.160kN/㎡

1.2.4作用于楼面与栏杆顶之间的均匀分布荷载1kN/㎡:

设计值q（L）=1.4×1=1.4kN/m

作用于栏杆顶的均匀分布线荷载0.75kN/㎡

设计值q（L）=1.4×0.75=1.05kM/㎡

1.2.5荷载组合

参照《建筑结构荷载规范》ＧＢ2009-2001，用于强度计算时采用以下组合：

1.4q（L）+0.6×1.4×W（k）

1.4W（k）+0.6×1.4×q（L）

1.3E（K）+0.2×1.4×W（k）+0.5×1.4×q（L）

综合以上荷载的大小，本处强度计算可仅考试组合

Ｑ＝1.4W（k）+0.6×1.4×q（L）=4.76kN/㎡

1.2.6玻璃的强度、扰度计算：

校核依据：

o≤f（g）=84.000N/m㎡

W（k）:

垂直于玻璃平面的风荷载标准值（M/m㎡）

E（k）:

垂直于玻璃平面的地震作用标准值（Ｎ/m㎡）

q（L）:

作用于楼面与标杆顶之间的均匀分布荷载（Ｎ/m㎡）

σ（WK）:

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/m㎡）

σ（EK）:

在垂直于玻璃平面的地震作用下玻璃截的最大应力标准值（Ｎ/m㎡）

θ：

参数

η折减系数,可由参数θ按表６．１．２－２采用

a：

玻璃短边边长：

８９５mm

b:

玻璃长边边长１２６７mm

t1,t2：

玻璃的厚度：

t1＝t2=6.0mm

m:

玻璃板的弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1得：

　　m=0.0742+0.064/0.05×（0.0683-0.0742）=0.0734

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计算（Ｎ/m㎡）

　　　θ＝（Ｗ（k）+0.5×q（EK））×a4/（E×t4）

=2.13

η：

折减系数，按0＝2.13

查表得：

100

风荷载作用应力：

　　　σ（Ｗk）=σ2（Wk）=6×m×W（k）×a2×η/t2

=6×0.0734×2.8/2/103×8952×1.00/62

=13.72N/m㎡

活荷载作用应力：

σ1（EK）=σ2（Ek）=6×m×E（K）×a2×η/t2

=6×0.0734×1/2/103×9302×1.00/62

=4.9N/m㎡

玻璃最大应力设计值：

采用组合：

1.4Ｗ（k）+0.6×1.4×q（L）

σ=1.4σ（Wk）+0.6×1.4×σ1（Wk）=23.32N/m㎡

玻璃强度满足要求！

　　　D（f）:

在风荷载标准值作用下扰度最大值（mm）

D:

玻璃的刚度（Ｎ·mm）

Te:

玻璃等效厚度：

te=（t13+t23）=7.56mm

V:

泊松比，按JGJ102-20035.2.9条采用,取值为0.20

u:

扰度系数:

0.0073

η：

1.00

D=（E×te3）/12（1-v2）

=2700.5（N·m）

D（f）=u×（W（k）+0.6×q（L）×a4×η/D

=5.82（mm）

由于玻璃的最大扰度d（f）=5.82mm,小于玻璃短边边长的60分一12.917（mm）

玻璃的扰度满足要求!

以下利用有限元软件sap进行计算,计算模型如下图

1.3无玻璃扶手栏杆计算

对强度和跨中扰度按照横边框两端固接计算，故两端弯矩最大

（１）扶手栏杆采用２５×５０×２镀锌矩开管组合而成，其截面特性如下：

Ａ＝284㎡

Ix=29604mm4,Iy=9079mm4

Wx=2368.293mm3,Wy=3603.147mm3

（2）作用有均匀分布活荷载

q（L）:

分布活荷载标准值0.75kN/m活荷载作用方向分沿竖向和水平方向

（3）扶手栏框弯矩（剪力产生作用较小，可忽略）由于打手栏长度较大，在与墙嵌固外弯矩最大荷载在端部产生弯矩Ｍ（Ｌ）（kN·m）

M（L）=0.254N·m

（4）扶手栏强度计算

活载沿竖向：

σ＝Ｍ/r/Wx

=0.254×106/1.05/2368

=79.5N/mm2<215N/mm2

活载沿水平方向：

σ＝Ｍ（Ｌ）//Ｗy

=0.318×106/1.05/3603+0.004×106/1.05/2368

强度满足要求

（５）扶手栏扰度计算

仅计算活荷载沿竖向：

Ｕ（max）:

扶手栏杆沿竖向最大扰度

　　　　　　　　U（max）=4.0mm<9mm

<2714/250=10.9mm

扰度满足要求

（６）扶手扶手栏焊缝抵抗矩：

Ｗw=（15.66×55.663/12-10×503/12）/（55.66/2）=17603.1mm3

焊缝承受弯矩：

　　　　Ｍ＝0.254kN·m

剪力：

　　　　Ｖ＝0.825kN

采用角焊缝，宽4mm，在弯矩作用下其最大应力为

　　σ1＝Ｍ/Ｗw=58.5N/mm2<160N/mm2　

在剪力作用下其最大应力为

　　σ2＝V/Aw=2.2N/m㎡<160/m㎡

弯剪共同作用下应力为

σ＝σ12+σ222）1/2=58.6N/m㎡<160N/m㎡

故焊缝满足要求．

1．4玻璃横边框计算：

　强度和跨中扰度按照横边框两端固接计算，故两端弯矩最大

（2）横边框采用两根50×10方铁拼成，故其截面特性如下：

　　　　　　　　　Ａ=1000m㎡

I=208333m㎡

　W=8333㎜2

（2）横边框弯矩：

Ｍ：

荷载作用在跨中产生弯矩最大（kＮ·m）

M=0.285kN·m

（3）横边框强度计算

　　　　　σ＝Ｍ/γ/w

==34.2N/mm<215N/mm2

强度满足要求！

（４）横边框扰度计算

Ｕ（max）:

横边框最大扰度

　　Ｕ（max）=Q

（1）4/384/E/1

=5.66mm<10.9mm

<2714/250=10.9mm

扰度可以满足要求！

（５）边框焊缝验算

焊缝抵抗矩：

Ww=（25.66×55.663/12-20×503/12）/（55.66/2）=5759.8mm3

焊缝面积：

Ａw=25.66×55.66-20×50=428.0mm2

栏杆条端部焊缝承受弯矩：

Ｍ＝0.105kN·m

剪力：

　　　Ｖ＝0.878kN

采用角焊缝，宽4kN,在弯矩