不锈钢建筑栏杆设计计算书.doc

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/t511-2002中空玻璃 gb/t11944-20021.4 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/t0961997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/t699-19991.5 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 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/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/t914-20031.6 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/t18575-2001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/t228-20021.7 建筑结构静力计算手册(第二版)1.8 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=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: 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 3.1 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(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 : 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3.2 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3.3 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)0.000-2.448-7.466-12.275-15.040-15.040-12.275-7.466-2.4480.000 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4 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)jgj113-2009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0.810-51.010-5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)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、a4-50200190a2-70、a4-70280265钢4.6、4.8级170140构件6061-t42102102106061-t63053053056063-t51851851856063-t62402402406063a-t52202202206063a-t62552552555083-o/f/h112315315315十三、 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d1621521518512516016d4020520517512016040d60200200170115160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)f14545021016060600275210十五、 楼层弹性层间位移角限值gb/t21086-2007