栏杆力学计算书

力学计算书Page1of8第一章设计计算依据1、建筑及结构施工图。2、规范:《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003（以下简称规范）《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001《建筑结构载荷规范》GB50009-2001《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《钢结构设计规范》GB50017-2003《建筑设计防火规范》GB50016-2001《高层民用建筑设计防火规范》GB/50045-95《建筑抗震设计规范》GB50011-20013、性能检测标准：《建筑幕墙空气渗透性能检测方法》GB/T15226《建筑幕墙风压变形性能检测方法》GB/T15227《建筑幕墙雨水渗漏性能检测方法》GB/T15228《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》GB7106-864、工程基本条件及设计依据：a、粗糙度类别：C类b、50年一遇的基本风压：0.45(kPa)c、50年一遇的基本雪压：0.4(kPa)d、地震烈度：8度(0.15g)e、年最大温差(℃)：80f、幕墙平面内变形性能：1/267第二章设计载荷确定原则施加于幕墙和采光顶上的荷载和作用主要有风载荷、雪荷载、自重、地震作用和温度变化等，通常风载荷引起的作用效应最大。在进行幕墙构件、连接件和预埋件等的设计计算时，必须考虑各种载荷和作用效应的分项系数，即采用其设计值；在进行位移和挠度设计计算时，各分项系数均取1.0，即采用其标准值。1、风载荷根据规范，垂直于幕墙表面的风载荷标准值可按下式计算，并且不得小于1.0kN/m2：0wwszgzkμμβ式中wk—作用在垂直幕墙上的风载荷标准值(kN/m2)；βgz—阵风风压系数；按《建筑结构载荷规范》GB50009的规定采用；μz—风压高度变化系数，按《建筑结构载荷规范》GB50009的规定采用；μs—大面风载荷体型系数；w0—基本风压(kN/m2)，按《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。根据规范要求，在进行建筑幕墙构件、连接件和锚固件的承载力设计计算时，风载荷的分项系数取γw=1.4，即风载荷的设计值为：力学计算书Page2of8kk2、雪载荷根据规范，玻璃采光顶（或雨篷）水平投影面上的雪荷载标准值可按下式计算：0ssrkμ式中sk—雪载荷标准值(kN/m2)；μr—屋面积雪分布系数；s0—基本雪压(kN/m2)，按《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。根据规范要求，在进行玻璃采光顶（或雨篷）的承载力设计计算时，雪载荷的分项系数取γs=1.4，即雪载荷的设计值为：kkssss4.13、地震作用垂直于幕墙平面水平分布地震作用力标准值可按下式计算：GkEEkqqmaxαβ式中qEk—垂直于幕墙平面水平分布地震作用力标准值(kN/m2)；βE—动力放大系数，可取5.0；αmax—水平地震影响系数最大值；qGk—幕墙构件单位面积的重力荷载标准值(kN/m2)。根据规范要求，地震载荷的分项系数取γE=1.3，即地震作用的设计值为：EkEkEEqqq3.1γ4、幕墙结构重力荷载根据规范，幕墙结构重力荷载的分项系数一般取γG=1.2，当自重荷载的效应对构件有利时，其分项系数的取值不应大于1.0，重力荷载的设计值为：GkGkGGqqq2.1γ5、载荷组合根据规范，幕墙构件按承载力极限状态设计时，其作用效应的组合应符合下式规定：EGqwSS5.00.1式中SG—永久荷载效应设计值(kN/m2)；S—作用效应组合的设计值(kN/m2)。力学计算书Page3of8第三章玻璃围栏计算玻璃栏杆为下部支承，玻璃最大宽度1500mm，玻璃栏杆埋件最大宽度间距1400mm，玻璃可见高度950mm，玻璃采用10+1.52PVB+10mm夹胶钢化玻璃,本计算分别对风荷载和栏杆水平荷载进行校核。§3.1、风荷载校核1、部位基本设计参数玻璃围栏最大标高点为100m。2、风荷载确定根据建筑荷载规范，对于粗糙度为C类地区，该处的风压高度变化系数为μz=1.7，阵风风压系数βz=1.6，风荷载体型系数μs=1.5。根据荷载确定的有关公式可得：0wwszzkμμβ=1.6x1.7x1.5x0.45=1.836(KN/m2)S=1.4x1.836=2.57(KN/m2)3、玻璃围栏的强度计算（a）、1500mm宽，10+1.52+10mm夹胶钢化玻璃的截面参数计算：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003要求，夹胶玻璃应分别校核内、外片玻璃。10mm外片玻璃惯性矩、抗弯截面模量：3121101150I=12.5cm4CIW10=25cm3（b）、风荷载在内、外片玻璃上作用分配：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003要求，夹胶玻璃内、外片玻璃分别承担风荷载的作用为:333211tttSS分=1.285(KN/m2)力学计算书Page4of8（c）、风荷载在玻璃栏杆单片玻璃上产生的弯矩：2HHBSM分S分—风载荷设计值(KN/m2),取1.285；H—玻璃栏杆可见高度(mm)，取950mm；B—玻璃栏杆宽度(mm)，取1500mm；计算结果：M=869.78Nm（d）、玻璃栏杆内、外片强度校核：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003规定（表5.2.1），84(N/mm2)计算式：WM/(N/mm2)10mm外片玻璃强度校核：10/WM=34.79MPa≤综合以上分析可见，玻璃栏杆强度满足设计要求。4、玻璃围栏的刚度计算（a）、1500mm宽，10+1.52+10mm夹胶钢化玻璃刚度校核截面参数计算：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003规定（6.1.4条），10+1.52+10mm夹胶钢化玻璃等效截面：33321ttt=3331010=12.6(mm)12.6mm等效玻璃惯性矩、抗弯截面模量：31211226.1150I=25cm4（b）、玻璃刚度校核：玻璃顶端的挠度由下式计算：IEHBWfMAX84(m)式中W—风载荷标准值(KN/m2),取1.836；H—玻璃栏杆高度，取0.95m；B—玻璃栏杆宽度，取1.5mm；12I--玻璃栏杆抗弯惯性矩力学计算书Page5of8计算结果：MAXf15.5mm1/60H=15.83mm玻璃挠度合格。§3.2、阳台玻璃栏杆水平荷载校核1、栏杆水平荷载按建筑荷载规范，栏杆水平荷载取固定值:P=500N/m2、玻璃围栏的强度计算（a）、1500mm宽，10+1.52+10mm夹胶钢化玻璃的截面参数计算：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003要求，夹胶玻璃应分别校核内、外片玻璃。10mm外片玻璃惯性矩、抗弯截面模量：3121101150I=12.5cm4CIW10=25cm3（b）、水平在内、外片玻璃上作用分配：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003要求，夹胶玻璃内、外片玻璃分别承担风荷载的作用为:333211tttPP分=250(N/m)（c）、水平荷载在玻璃栏杆单片玻璃上产生的弯矩：HBpM分分P—水平载荷,取250(N/m)；H—玻璃栏杆可见高度(mm)，取950mm；B—玻璃栏杆宽度(mm)，取1500mm；计算结果：M=356.25Nm（d）、玻璃栏杆单片玻璃强度校核：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003规定（表5.2.1），84(N/mm2)计算式：WM/(N/mm2)力学计算书Page6of810mm外片玻璃强度校核：10/WM=14.25MPa≤综合以上分析可见，玻璃栏杆强度满足设计要求。4、玻璃围栏的刚度计算（a）、1500mm宽，10+1.52+10mm夹胶钢化玻璃刚度校核截面参数计算：按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003规定（6.1.4条），8+0.76+6mm夹胶钢化玻璃等效截面：33321ttt=3331010=12.6(mm)12.6mm等效玻璃惯性矩、抗弯截面模量：31211226.1150I=25cm4（b）、玻璃刚度校核：玻璃顶端的挠度由下式计算：IEHBPfMAX33(m)式中P—栏杆水平荷载,取500(N/m)；H—玻璃栏杆高度，取0.95m；B—玻璃栏杆宽度，取1.5mm；12I--玻璃栏杆抗弯惯性矩计算结果：MAXf11.9mm1/60H=15.83mm玻璃挠度合格。§3.3、阳台玻璃栏杆根部钢槽连接构件强度校核1、作用于根部钢槽的荷载作用于根部钢槽的最大弯矩为(跨距1400mm)：M=1623Nm作用于根部钢槽的最大水平剪力(跨距1400mm)为：F=3418N2、构成钢槽的角钢L125x125x8强度校核计算式：22FMMPa215力学计算书Page7of8WMM/(N/mm2)式中，M—根部弯距(Nmm)，取1623Nmm；W—1400mm跨距内8mm钢板的截面抵抗矩；31218.0140I=5.97cm4CIW=14.925cm3--塑性发展系数，取1.05计算得：MPaM57.103AFF/(N/mm2)式中，F—水平剪切力(N)，取3418N；A—1400mm跨距内8mm钢板的截面积，A=11200mm2；计算得:MPaF31.0因此，综合以上计算得：MPa57.103角钢强度合格。3、钢槽的根部焊接校核如图纸所示，钢槽的根部同埋板满焊连接，单点焊缝长度不小于400mm，焊缝间隔不大于1400mm，计算焊脚高度不小于8mm。作用于根部焊缝的最大弯矩为：M=1623Nm作用于根部焊缝的最大水平剪力为：F=3418NƒfW=160MPa弯距作用下σf=6MMAX/2he.lW2x1.22剪力作用下σV=FV/he.lWƒfW-----角焊缝的强度设计值；he-----角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf;lW-----角焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度减去；计算结果：σf=44.54（N/mm2）力学计算书Page8of8σV=1.53（N/mm2）综合计算后σ=44.56（N/mm2）≤ƒfW焊缝校验合格。