栏杆计算书(共18页)

1、栏 杆 计 算 书基本参数:重庆地区基本风压m2抗震7度设防建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001建筑结构荷载规范 GB 50009-2001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 JGJ 102-2003浮法玻璃 GB 11614-1999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：标高为处风荷

2、载,按维护结构计算,按C类区计算风压W(J):基本风压W(J)=: 高处阵风系数(按C类区计算)=高处风压高度变化系数(按C类计算):(GB50009-2001)=+×6/10=(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(T)=W(J)=×(B)×(T)×W(J) =××× = (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： 按该工程设计要求总则中的规定取W=× =(3)、地震作用计算E(K)=×a×G:动力放大系数,

3、取a:水平地震影响系数最大值,取G:幕墙构件的自重,故E(K)= 玻璃的选用校核本处选用玻璃种类为:钢化夹胶玻璃、玻璃面积: B:该处玻璃栏杆分格宽: H:该处玻璃栏杆公格高: A:该处玻璃板块面积: A×B×H =×=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:玻璃的重力密度为: G=×t/1000 =×12/1000 =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：垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN）E=(E)×E(K) =×E(K) =× =1.2.4作

4、用于楼面与栏杆顶之间的均匀分布荷载1kN/:设计值q(L)=×1=m作用于栏杆顶的均匀分布线荷载设计值q(L)=×=1.2.5荷载组合参照建筑结构荷载规范2009-2001，用于强度计算时采用以下组合：(L)+××W(k)(k)+××q(L)(K)+××W(k)+××q(L)综合以上荷载的大小，本处强度计算可仅考试组合(k)+××q(L)=1.2.6玻璃的强度、扰度计算：校核依据：of(g)=mW(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

5、标准值（/m）q(L):作用于楼面与标杆顶之间的均匀分布荷载（/m）(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（/m）(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（/m）：参数折减系数,可由参数按表采用a：玻璃短边边长：mmb:玻璃长边边长mmt1,t2：玻璃的厚度：t1t2=m:玻璃板的弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1得：m=+×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（/m）（k）+×q(EK)×a4/(E×t4) =：折减系数，按0查表得：100风荷载作用应力：(k）=2(Wk)=6

6、×m×W(k)×a2×/t2 = 6××2.8/2/103×8952×62 =m活荷载作用应力：1(EK)= 2(Ek)=6×m×E(K)×a2×/t2 =6××1/2/103×9302×62 =m玻璃最大应力设计值：采用组合：（k）+××q(L) =(Wk)+××1(Wk)=m<f(g)=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（·mm）

7、Te:玻璃等效厚度：te=（t13+t23）=V:泊松比，按JGJ102-2003 5.2.9条采用,取值为u: 扰度系数:：D=(E×te3)/12(1-v2) =(N·m)D(f)=u×(W(k)+×q(L)×a4×/D =(mm)由于玻璃的最大扰度d(f)=,小于玻璃短边边长的60分一(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（）扶手栏杆采用××镀锌矩开管组合而成，其截面特性如下：284Ix=29604m

8、m4,Iy=9079mm4Wx=,Wy=(2)作用有均匀分布活荷载q（L）:分布活荷载标准值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（）（kN·m）M(L)=·m(4)扶手栏强度计算活载沿竖向：/r/Wx =×106/2368 =mm2<215N/mm2 活载沿水平方向：（）6.3.76.3.875/=查表得NE = ××105×1000/×+1420/×1000)+×106/×8333&#

9、215;×)=mm2<215N/mm2剪力作用下：V/A =mm2<215N/mm2 弯剪共同作用下：（2+2）1/2 =mm2<215N/mm2 强度满足要求！（）竖边框扰度计算U(max):竖边<9mm <2714/250=扰度可以满足要求！（）边框焊缝又验算焊缝抵抗矩：w=×12-2×503/12/2)= 焊缝面积：w=××50= 栏杆条端部焊缝承受弯矩：·m剪力：采用角焊缝，宽4mm，在弯矩作用下其最大应力为/w=mm2>160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2/w=mm2<160

10、N/mm2 弯剪共同作用下应力为（12+22）1/2/mm2160/mm2 故焊缝无法满足要求，换成mm后的焊缝重新计算焊缝抵抗矩：w=×12-20×503/12)/2)=焊缝面积：Aw=××50= 在弯矩作用下其最大应力为w=mm2<160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为V/Aw=mm2<160N/mm2 弯剪共同作用下应力为(12+22）1/2=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 ××= 螺栓承载剪力为

11、：V=Afv= ××42/4×2= 故螺栓满足要求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+35 M12，监测得其极限拉力值约为36kN，剪力按Q235钢计算得125××122/ 4 =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13.3.21c=aN 混凝土采用30，故基材混凝强度等级对锚固承载力的影响系数a=,混凝土立方体抗压强度标准 =,有效锚固深度hef=70mm N=,N/Ac,N0s,N=e,N=1/1+(2eN/Scr,N)Scr,N=3×hef=210mmeN=0e,N=1参与受拉螺栓为

12、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：c,N=65100mm2Ac,N0=44100mm2 所以，×1×65100/44100=故N1c=a =×××× =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：c,N=48050mm2 Ac,N0=44100mm2所以故1c=aN=×××× = 混凝土的受剪承载力设计值为c=V 平行于剪力方向的边距1=50mm锚栓外径d0=1

13、2mm有效锚固深度hef=70mm=1=1=1=1=×C12= 所以v=h,vAcy0 =1×1×1×1×4=4Vc=v=×4× ×××= 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/=<混凝土锚固能力满足其所受剪力为<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=2=<Nrk,s/ms=36/=30kN单个膨胀螺丝爱到的剪力为:1.538/2/4=<Vrk,s/ms=帮侧面的膨胀螺丝满足要求对于底面竖边框

14、的预理件,其混凝土受拉部分所受拉力为$M/=>,混凝土锚固能力无法满足$其所受剪力为V=<单个膨胀螺丝受到拉力为:M/d=2=<Nrk,s/ms=36/=30kN单个膨胀螺丝受到的拉力为2.795/2/4=< Vrk,s/ms=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.玻璃的选用与校核本处选用玻璃种类为:钢化夹胶玻璃、玻璃面积: B:该处玻璃栏杆分格宽: H:该处玻璃栏杆公格高: A:该处玻璃板块面积: A×B×H =×=1.2.2、该处玻

15、璃板块自重:G玻璃板块自重T:玻璃板块厚度:玻璃的重力密度为: G=×t/1000 =×12/1000 =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：垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN）E=(E)×E(K) =×E(K) =× =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=m作用于栏杆顶的均匀分布线荷载设计值q(L)=×=1.2.5荷载组合参照建筑结构荷载规范2009-2001，用于强度计算时采用以下组合：(L)+××W(k)(k)

16、+××q(L)(K)+××W(k)+××q(L)综合以上荷载的大小，本处强度计算可仅考试组合(k)+××q(L)=1.2.6玻璃的强度、扰度计算：校核依据：of(g)=mW(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（/m）q(L):作用于楼面与标杆顶之间的均匀分布荷载（/m）(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（/m）(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（/m）：参数折减系数,可由参数按表采用a：玻璃短边边长：mmb:玻

17、璃长边边长mmt1,t2：玻璃的厚度：t1t2=m:玻璃板的弯矩系数，按边长比a/b查表6.1.2-1得：m=+×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（/m）（k）+×q(EK)×a4/(E×t4) =：折减系数，按0查表得：100风荷载作用应力：(k）=2(Wk)=6×m×W(k)×a2×/t2 = 6××2.8/2/103×8952×62 =m活荷载作用应力：1(EK)= 2(Ek)=6×m×E(K)×a2×/

18、t2 =6××1/2/103×9302×62 =m玻璃最大应力设计值：采用组合：（k）+××q(L) =(Wk)+××1(Wk)=m<f(g)=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（·mm）Te:玻璃等效厚度：te=（t13+t23）=V:泊松比，按JGJ102-2003 5.2.9条采用,取值为u: 扰度系数:：D=(E×te3)/12(1-v2) =(N·m)D(f)=u×(W(k)+×q(L)×a4

19、×/D =(mm)由于玻璃的最大扰度d(f)=,小于玻璃短边边长的60分一(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（）扶手栏杆采用××镀锌矩开管组合而成，其截面特性如下：284Ix=29604mm4,Iy=9079mm4Wx=,Wy=(2)作用有均匀分布活荷载q（L）:分布活荷载标准值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（）（kN·m）M(L)=

20、·m(4)扶手栏强度计算活载沿竖向：/r/Wx =×106/2368 =mm2<215N/mm2 活载沿水平方向：（）6.3.76.3.875/=查表得NE = ××105×1000/×+1420/×1000)+×106/×8333××)=mm2<215N/mm2剪力作用下：V/A =mm2<215N/mm2 弯剪共同作用下：（2+2）1/2 =mm2<215N/mm2 强度满足要求！（）竖边框扰度计算U(max):竖边<9mm <2714/250=

21、扰度可以满足要求！（）边框焊缝又验算焊缝抵抗矩：w=×12-2×503/12/2)= 焊缝面积：w=××50= 栏杆条端部焊缝承受弯矩：·m剪力：采用角焊缝，宽4mm，在弯矩作用下其最大应力为/w=mm2>160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2/w=mm2<160N/mm2 弯剪共同作用下应力为（12+22）1/2/mm2160/mm2 故焊缝无法满足要求，换成mm后的焊缝重新计算焊缝抵抗矩：w=×12-20×503/12)/2)=焊缝面积：Aw=××50= 在弯矩作用下其最大应力为w=

22、mm2<160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为V/Aw=mm2<160N/mm2 弯剪共同作用下应力为(12+22）1/2=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 ××= 螺栓承载剪力为：V=Afv= ××42/4×2= 故螺栓满足要求竖边框剪力:V:荷载作用产生弯矩(kN·m)V= kN(3)横边框强度计算弯矩作用下:=M/w =mm2 < 215 N/mm2 剪力作用下:=V/A = N/mm2 &l

23、t; 215 N/mm2 弯剪满足要求预埋件计算对于侧面扶手栏的预埋件,其混凝土受拉部分所爱拉力为M/=< kN< kN,混凝土锚固能力满足其所受剪力为V=< kN拉剪复合作用下混凝土承载力验算:(N)2+(V)2 <13.3728.682+0.855.632=0.17<1 单个膨胀螺丝受到拉力为:M/d=2= kN< Nrk, s/ms=36/=30kN单个膨胀螺丝受到的剪力为:0.749/2/4= kN< Vrk,s/ms=故侧面的膨胀螺丝满足要求对于底面竖边框的预埋的件,其混凝土受拉部分所受拉力为M/=<,混凝土锚固能力满足其所受剪力为V=

24、<拉剪复合作用下混凝土承载力验算:(N)2+(V)2 <16.186.412+0.705.632=0.94<1 单个膨胀螺丝受到拉力为:M/d=2=<Nrk, s/ms=36/=30kN单个膨胀螺丝受到拉力为:0.704/2/4=<Vrk, s/ms=故底面的螺丝满足要求3TA-WL23V=<单个膨胀螺丝受到拉力为:M/d=2=<Nrk, s/ms=36/=30kN单个膨胀螺丝受到剪力为:2.34/2/4=<Vrk, s/ms=故底面的螺丝满足要求百页栏杆计算:4TA-ML10每榀宽1750mm,高1800mm构件截面钢材为Q235;截面为:25

25、×100×3钜形管;25×50×2矩形管;50×10扁铁;荷载计算栏杆标高为,近似取标高为处风荷载计算(1).风荷载标准值计算:W(J):基本风压W(J)=m2 :高处阵风系数(按C类区计算)=(B):高处风压高度系数(按C类区计算)LGB50009-2001)=(T):风荷载体型系数= W(k)= ×(B) ××W(J) = ××× =m2 挡风系数=An/A栏杆条宽度:10mm栏杆条间距:50mm=10/50=< W(k)= ×=mm2 (2).风荷载设计值:W:风

26、荷载设计值(kN/m2)(W):风荷载作用效应的分项系数:按该工程设计要求总则中规定取W=×= kN/m2 (3)地震作用计算E(K)= ××G:动力放大系数,取：水平地震影响系数最大值，计算模型如下图G：百叶构件的自重，m2 故E kN/m2 以下利用有限元软件sap进行计算，计算模型如下图竖边框计算：对于楼面对栏杆部分区域，其上主要作用为：风荷载：W kN/m2 地震作用：E（K） kN/m2 活载：q(L)= kN/m2 参照建筑结构荷载规范GB20092001，用于强度计算时采用以下组合：(L)+××W(k)(K)+×

27、5;q(L)(K)+××W(k)+××q(L)综合以上荷载的大小，本处强度计算可仅考虑组合Q(L)+××W(k)= kN/m2 用于挠度计算时，荷载取为Q（k）= q(L)+×W(k)= kN/m2 (1) 竖这框由25×60×3矩开钢管组合而成，其截面特性如：A=284mm2 I=90000 mm4W=3630mm3 i=根据JGJ102说明，矩形钢管厚度应大于3mm，故建议为25×50×3，其截面特性如下：A=414mm2 I=125542mm4W= i=(2) 栏杆条线分布荷载设

28、计值（矩形分布）Q（1）：线分布荷载设计值B：栏杆条间距：Q（1）Q×B kN/m2 (3) 竖边框弯矩和剪力：竖边框底部弯矩和剪力均最大，其值为M kN·mV kNN×× kN (7)若改为可拆卸栏杆,计算如下:焊接计算:采用角焊疑缝,宽4mm焊缝抵抗矩:WW=×12-10×403/12)/2)=6580mm3焊缝面积:AW=××40=372mm2焊缝承受弯矩:M= kN·m剪力:V= kN在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=mm2<160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/Aw=mm2

29、<160N/mm2 弯剪共同作用下应力为=（12+22）1/2=mm2 <160N/mm2故焊缝满足要求.20×40×2矩形管强度计算:A=224 mm2 I=533504 mm4 W= mm3 在弯剪力作用下:1=M/WW=mm2<215N/mm2 强度要求!螺丝计算:竖向作用力:N=两螺丝受弯矩产生的剪力:×103/50= kN所以一个螺丝的剪力为:+1/2=螺丝计算:竖向作用力:N=两螺丝承受弯矩产生的剪力:×103/50= kN所以一个螺丝承受的剪力为:+1/2= kN螺丝截面: 剪力作用下的剪应力: =V/AW=mm2 栏杆条

30、计算:(1)栏杆条由50×10扁铁组合而成,其截面特性如下:A=500mm2 I= W=4170mm3 (2)荷载线分布荷载设计值同前(3)栏杆条弯矩:M= kN·m(4)栏杆条挠度计算 =M/w =mm2<215N/mm2 强度满足要求.(5)栏杆条挠条焊缝验算U(max):栏杆条最大挠度U(max)=<9mm <1800/250=挠度可以满足要求！(6)拦杆条焊缝验算焊缝抵抗矩:WW=×12-10×503/12)/2)= 焊缝面积：AW=××50= 栏杆条端部焊缝承受弯矩：M kN·m剪力：V kN采用

31、角焊缝，宽4mm,在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=mm2<160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/AW=mm2<160N/mm2 弯剪共同作用下应力为=（12+22）1/2=mm2<160N/mm2 故焊缝满足要求。扶手栏杆计算(1)扶手栏杆采用50×100×3镀锌矩形管组合而成，其截面特性如下：A714mm2 Ix=76480mm3Iy=768242mm3Wx=6118mm3 Wy=15365mm3(2)作用有均匀分布活荷载q(L):活荷载分布标准值m（3）扶手拦框弯矩荷载在扶手拦中部产生弯矩M（L）（kN·m）M（L） kN&

32、#183;m（4）扶手栏强度计算活载沿竖向 =M/Wx =×106/6118 =mm2<215 N/mm2活载沿水平方向：=M/Wy = N/mm2<215 N/mm2强度满足要求（5）扶手栏杆挠度计算仅计算活荷载沿竖向U(max):扶手栏沿竖向最大挠度U(max)=<9mm <3400/250挠度满足要求（6）扶手栏焊缝验算焊缝抵抗矩：WW（×12-10×503/12）/（2） 焊缝面积：AW××50= mm2焊缝承受弯矩：M= kN·m剪力：V kN采用角焊缝，宽4mm，在弯矩作用下其最大应力为1=M/WW=mm2<160N/mm2 在剪力作用下其最大应力为2=V/AW=4N/mm2<160N/mm2 弯剪共同作用下就力为=（12+22）1/2=mm2<160N/mm2 故焊缝满足要求。连接件焊缝计算（1）连接件由50×10扁铁组合而成，其截面特性如下：A=500mm2 I=104200mm4 W=4170mm3 (2)连接件受到的弯矩：M（kN·m）M= kN·m剪力：V= kN（3）连接件强计算=M/w =mm2<215N/mm2 (4) 焊缝验算焊缝抵抗矩：WW=（×12-10&