1、*工程建筑護欄設計計算書設計 校對 審核 批準xKx二。一三年一月十八日目錄1計算引用的規、標準及資料11.1 幕墻及采光頂相關設計規：11.2 建筑設計規：11.3 玻璃規：11.4 鋼材規：21.5 膠類及密封材料規：21.6 相關物理性能等級測試方法：31.7 建筑結構靜力計算手冊（第二版）31.8 土建圖紙：31.9 參數32.1 欄桿所在地區32.2 地面粗糙度分類等級32.3 抗宸設防33欄桿承受荷載計算43.1 風荷載標準值的計算方法43.2 計算面板材料時的風荷載標準值53.3 垂直于欄桿平面的分布水平地震作用標準值53.4 平行于欄桿平面的集中水平地震作用標準值53.5 作用

2、效應組合54玻璃欄板的計算64.1 玻璃欄板荷載計算64.2 玻璃的最大彎短計算74.3 玻璃強度校核84.4 玻璃最大撓度校核85附錄常用材料的力學及其它物理性能10建筑護欄設計計算書1計算引用的規、標準及資料1.1幕墻及采光頂相關設計規:鋁合金結構設計規玻璃幕墻工程技術規建筑玻璃應用技術規程建筑幕墻建筑玻璃采光頂建筑用玻璃與金屬護欄建筑幕墻工程技術規L 2建筑設計規：地震震級的規定鋼結構設計規高層建筑混凝土結構技術規程高處作業吊藍工程抗震術語標準混凝土結構后錨固技術規程混凝土結構加固設計規混凝土結構設計規混凝土用膨脹型、擴孔型建筑錨栓建筑防火封堵應用技術規程建筑鋼結構焊接技術規程建筑工程抗

3、震設防分類標準建筑結構荷載規建筑結構可靠度設計統一標準建筑抗震設計規建筑設計防火規建筑物防雷設計規冷彎薄壁型鋼結構技術規L 3玻璃規：鍍膜玻璃第1部分：控制鍍膜玻璃鍍膜玻璃第2部分：低輻射鍍膜玻璃防彈玻璃平板玻璃建筑用安全玻璃第3部分：夾層玻璃建筑用安全玻璃第2部分：鋼化玻璃GB50429-2007JGJ102-2003JGJ113-2009GB/T21086-2007JG/T231-2007JG/T342-2012DGJ08-56-2012GB/T17740-1999GB50017-2003JGJ3-2010 GB19155-2003JGJ/T97-2011JGJ145-2004GB5036

4、7-2006GB50010-2010JG160-2004CECS154： 2003JGJ81-2002 GB50223-2008GB50009-2012GB50068-2001GB50011-2010GB50016-2006GB50057-2010GB50018-2002GB/T18915. 1-2002GB/T18915. 2-2002GB17840-1999GB11614-2009GB15763. 3-2009GB15763. 2-2005建筑用安全玻璃防火玻璃GB15763. 1-2009半鋼化玻璃GB/T17841-2008熱彎玻璃JC/T915-2003壓花玻璃JC/T511-200

5、2中空玻璃GB/T11944-2002L 4鋼材規：建筑結構用冷彎矩形鋼管JG/T178-2005不銹鋼棒GB/T1220-2007不銹鋼冷加工鋼棒GB/T4226-2009不銹鋼冷軋鋼板及鋼帶GB/T3280-2007不銹鋼熱軋鋼板及鋼帶GB/T4237-2007不銹鋼絲GB/T4240-2009建筑用不銹鋼絞線JG/T200-2007不銹鋼小直徑無鋼管GB/T3090-2000彩色涂層鋼板和鋼帶GB/T12754-2006低合金鋼焊條GB/T5118-1995低合金高強度結構鋼GB/T1591-2008建筑幕墻用鋼索壓管接頭JG/T201-2007耐候結構鋼GB/T4171-2008高碳輅

6、不銹鋼絲YB/T0961997合金結構鋼GB/T3077-1999金屬覆蓋層鋼鐵制品熱鍍鋅層技術要求GB/T13912-2002冷拔異形鋼管GB/T3094-2000碳鋼焊條GB/T5117-1995碳素結構鋼GB/T700-2006碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋薄鋼板及鋼帶GB/T912-2008碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板及鋼帶GB/T3274-2007優質碳素結構鋼GB/T699-1999L 5膠類及密封材料規：丙烯酸酯建筑密封膏JC484-2006幕墻玻璃接縫用密封膠JC/T882-2001彩色涂層鋼板用建筑密封膠JC/T884-2001丁基橡膠防水密封膠粘帶JC/T942-200

7、4工業用橡膠板GB/T5574-2008混凝土建筑接縫用密封膠JC/T881-2001建筑窗用彈性密封劑JC485-2007建筑密封材料試驗方法GB/T13477. 120-2002建筑用防霉密封膠JC/T885-2001建筑用硅酮結構密封膠GB16776-2005建筑用巖棉、礦渣棉絕熱制品GB/T19686-2005建筑用硬質塑料隔熱條JG/T174-2005聚氨酯建筑密封膠JC/T482-2003聚硫建筑密封膠JC/T483-2006絕熱用巖棉、礦棉及其制品硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定橡膠袖珍硬度計壓入硬度試驗方法修補用天然橡膠膠粘劑中空玻璃用彈性密封膠中空玻璃用丁基熱熔密封膠1.

8、6相關物理性能等級測試方法:玻璃幕墻工程質量檢驗標準玻璃幕墻光學性能彩色涂層鋼板和鋼帶試驗方法鋼結構工程施工質量驗收規混凝土結構工程施工質量驗收規GB/T11835-2007 GB/T529-2008GB/T531-1999 HG/T3318-2002 JC/T486-2001 JC/T914-2003JGJ/T139-2001GB/T18091-2000GB/T13448-2006GB50205-2001GB50204-2002（2011 版）GB/T18244-2000建筑防水材料老化試驗方法 建筑幕墻氣密、水密、抗風壓性能檢測方法GB/T15227-2007 建筑幕墻抗震性能振動臺試驗方

9、法 建筑幕墻平面變形性能檢測方法 建筑裝飾裝修工程質量驗收規金屬材料室溫拉伸試驗方法GB/T18575-2001GB/T18250-2000GB50210-2001GB/T228-2002L 7建筑結構靜力計算手冊(第二版)1.8 土建圖紙:2基本參數2.1欄桿所在地區地區；2. 2地面粗糙度分類等級欄桿屬于外圍護構件，按建筑結構荷載規(GB50009-2012)A類：指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區；B類：指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區；C類：指有密集建筑群的城市市區；D類：指有密集建筑群且房屋較高的城市市區； 依照上面分類標準，本工程按C類地形考慮。2.3抗

10、震設防按建筑工程抗震設防分類標準，建筑工程應分為以下四個抗震設防類別：L特殊設防類：指使用上有特殊設施，涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可 能發生嚴重次生災害等特別重大災害后果，需要進行特殊設防的建筑，簡稱甲類；2 .重點設防類：指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線相關建筑，以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果，需要提高設防標準的建筑，簡稱乙類；3標準設防類：指大量的除1、2、4款以外按標準要求進行設防的建筑，簡稱丙類；4,適度設防類：指使用上人員稀少且震損不致產生次生災害，允許在一定條件下適度 降低要求的建筑，簡稱丁類；在圍護結構抗震設計計算中：L特殊設防類，應按高于本

11、地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施，同 時，應按批準的地震安全性評價的結果且高于本地區抗震設防烈度的要求確定其地震作 用；3 .重點設防類，應按高于本地區抗震設防烈度一度的要求加強其抗震措施，同時，應 按本地區抗震設防烈度確定其地震作用；4 .標準設防類，應按本地區抗震設防烈度確定其抗震措施和地震作用；5 .適度設防類，應按本地區抗震設防烈度確定其抗震措施和地震作用；根據國家規建筑抗震設計規GB50011-2010,地區地震基本烈度為：7度，地震動 峰值加速度為0.lg,由于本工程是標準設防類，因此實際抗震計算中的水平地震影響系數 最大值應按本地區抗震設防烈度選取，也就是取：a ra

12、x=0. 08；3欄桿承受荷載計算3. 1風荷載標準值的計算方法欄桿屬于外圍護構件，按建筑結構荷載規(GB50009-2012)計算: wk= 3 u x u slw0 8.1. l-2GB50009-2012 年版上式中：wu作用在欄桿上的風荷載標準值(YPa)；Z：計算點標高：19.7叫高度z處的陣風系數；根據不同場地類型，按以下公式計算：P,x=l+2gIw(z/10) n 條文說明部分 8.6. lGB50009-2012其中A、B、C、D四類地貌類別截斷高度分別為：5m, 10m, 15m. 30m；A、B、C、D四類地貌類別梯度高度分別為：300叭350叭450m、550m；也就是

13、:對A類場地:對B類場地:對C類場地:對D類場地:當 z>300m 時,當 z>350m 時,當 z>450m 時,當 z>550m 時,取 z=300m,取 z=350m,取 z=450m,取 z=550m,當 z5m 時，取 z=5m；當 z<10m 時，取 z=10m；當 z<15m 時，取 z=15m；當 z30m 時,取 z=30m；g:峰值因子，取2.5；h: 10m高名義湍流度，對應A、B、C、D地面粗糙度，可分別取0.12、0. 14. 0. 23 和 0. 39；a：地面粗糙度指數，對應A、B、C、D地面粗糙度，可分別取0. 12、0. 1

14、5. 0. 22和 0. 30；對于C類地形，19. 7m高度處的陣風系數為：B1+2X2. 5X0. 23X(19. 7/10)-022=1. 9906入：風壓高度變化系數；根據不同場地類型，按建筑結構荷載規條文說明部分8.2.1提供的公式計算:A類場地：u占L 284X (z/10嚴B 類場地：uxB=1.000X (z/lO)030C 類場地:u«c=0. 544X(z/1O)o hD 類場地:uxD=0. 262X(z/lO)o eo公式中的截斷高度和梯度高度與計算陣風系數時相同，也就是：對A類場地：當z>300m時，取z=300m,當z5m時，取z=5m；對B類場地：

15、當z>350m時，取z=350m,當z<10m時，取z=10m；對C類場地：當z>450m時，取z=450m,當z<15m時，取z=15叫對D類場地：當z>550m時，取z=550m,當z30m時，取z=30m；對于C類地形，19. 7m高度處風壓高度變化系數：U z=0. 544X(19. 7/1O)o h=O. 7331Uu：局部風壓體型系數；按建筑結構荷載規GB50009-2012第8. 3.3條：計算圍護結構及其連接的風荷載 時，可按下列規定采用局部體型系數r八：1封閉矩形平面房屋的墻面及屋面可按表&3.3T的規定采用；2檐口、雨篷、遮陽板、邊棱處

16、的裝飾條等突出構件，取-2.0；3其它房屋和構筑物可按本規第&3.1條規定體型系數的1.25倍取值。對于欄桿來說，其取值查表得：Psl(l)=l3. 2計算面板材料時的風荷載標準值Wk 8 Kzl13cti siWo=1. 9906X0. 7331 X1X0. 00055=0. 000803MPa 因為 wk<0. 001 MPa,所以按 JGJ102-2003,取 wk=0. 001 MPao3. 3垂直于欄桿平面的分布水平地震作用標準值qEk= B e a mxGk/A5. 3. 4JGJ102-2003qEk：垂直于欄桿平面的分布水平地震作用標準值(MPa)；Be：動力放大

17、系數，取5.0；。皿：水平地震影響系數最大值，取0.08；Gk：欄桿構件的重力荷載標準值(N)；A：欄桿構件的面積(nun?)；3. 4平行于欄桿平面的集中水平地震作用標準值PEk= Be a mGk5. 3. 5JGJ102-2003PEk：平行于欄桿平面的集中水平地震作用標準值(N)；Be：動力放大系數，取5. 0；a水平地震影響系數最大值，取0.08；或：欄桿構件的重力荷載標準值(N)；按照JGJ102規5.4節條文說明部分的規定，對于豎向欄桿和與水平面夾角大于75 度、小于90度的斜玻璃欄桿，可不考慮豎向地震作用效應的計算和組合。3. 5作用效應組合荷載和作用效應按下式進行組合：S=

18、Y gSgk+ w Y Sx+ 6 e V eSeic 5. 4. 1 JGJ102-20031上式中：S：作用效應組合的設計值；Sc,.：重力荷載作為永久荷載產生的效應標準值；S心sEk：分別為風荷載，地震作用作為可變荷載產生的效應標準值；Yg、r八Ye：各效應的分項系數；3八小E：分別為風荷載，地震作用效應的組合系數。上面的Yg、Y八Ye為分項系數，按5. 4.2、5. 4.3. 5.4.4UGJ102-2003規定如下: 進行欄桿構件強度、連接件和預埋件承載力計算時：重力荷載：Yg： 1.2;風荷載：Yk 1.4;地震作用：Ye： L3;進行撓度計算時；重力荷載：Yg： 1.0;風荷載：

19、Yv： 1.0;地震作用：可不做組合考慮；上式中，風荷載的組合系數歸為L0;地震作用的組合系數%為0.5；4玻璃欄板的計算基本參數：1:計算點標高：19.7叱2：分格尺寸：寬 X 高=KXL=1200nimX1100nini；3：玻璃配置：夾層玻璃，其中單片玻璃厚度12nm1；4：力學模型：帶懸臂的梁；5：欄板用途：住第、宿舍:辦公樓、旅館、醫院、托兒所、幼兒園; 模型簡圖為：全玻璃欄板示意圖4.1玻璃欄板荷載計算(1)風荷載與抗震荷載的計算：t:單片玻璃厚度(mm);w溫作用在玻璃欄板上的風荷載標準值(YPa)；GAk：夾層玻璃單位面積自重標準值(僅指玻璃)(MPa)；夾層玻璃地震作用標準值

20、(MPa);Yx:玻璃的體積密度(N/mn?)；q.-2:分配到單片玻璃上的荷載組合設計值(MPa);G.*k二 Y § X 2 t=0. 0000256X2X12=0. 0006 HMPaqEAk= B i- Q 皿Gax=5X0. 08X0. 000614=0.000246MPaqi.2=0. 5X (1. 4Xwk+0. 5X1. 3XqKAk)=0. 5X (1.4X0. 001+0.5X1.3X0. 000246)=0.00078MPa(2)作用在玻璃頂部的欄桿活荷載取值：建筑結構荷載規GB50009-2012第5. 5. 2條規定：住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫院、托兒所、

21、幼兒園，欄桿頂部的水平荷載應取 1.0KN/m；學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館、體育場，欄桿頂部的水平荷載應 取LOKN/m,豎向荷載應取L2KN/m,水平荷載和豎向荷載應分別考慮(不同時考慮)；由于本計算結構是全玻璃欄板，豎向荷載不必考慮，僅考慮qlk=l. OKN/m的頂部水平 均布荷載即可。4. 2玻璃的最大彎矩計算因為外等片，按6.1,4兀口02-2003規定，兩片強度計算值相同，以下以外片為例進 行受力分析：力學公式參看建筑結構靜力計算手冊第二版P118：(1)頂部均布荷載作用下產生的最大彎矩：q)k：頂部均布荷載標準值(N/mm)；q1：頂部均布荷載設計值(N/mm)

22、；q尸L 4qlk/2=1.4X1/2=0. 7N/mmM,=q,WL=0.7X1200X1100=924000N mm(2)板面均布荷載作用下產生的最大彎矩：M2=qH2WL2/2=0. 00078X1200X110072=566280N mm玻璃欄板的彎矩計算值：考慮到不會出現極限風壓和頂部均布荷載同時作用的情況，所有玻璃欄板最大彎矩 為：M=max (Mj, M2)=924000N mm4. 3玻璃強度校核。：玻璃在組合荷載作用下的板中最大應力設計值(MPa)；Wx：玻璃板抗彎矩(mn?)；t:玻璃厚度(mm)；。=M/WX=M/ (Wt2/6)=6M/ (Wt2) =6X924000/

23、(1200X122)=32. 083MPa32. 083MPaWL=84MPa(鋼化玻璃) 兩片玻璃強度相同，因此欄板玻璃的強度滿足！4. 4玻璃最大撓度校核力學公式參看建筑結構靜力計算手冊第二版PH8：玻璃的等效厚度計算：te：玻璃的等效厚度(mm)；t:單片玻璃厚度(mm)；t=(2t3)1/36. 1. 4-5JGJ102-2003= (2X123)1/3= 15. 119mni(1)在頂部均布荷載作用下玻璃的最大撓度：八：玻璃板撓度計算值(nun);qik：頂部均布荷載標準值(N/mm)；E：玻璃的彈性模量(MPa)；I:玻璃板慣性矩；I=Wte3/12= 1200X15. 11971

24、2二345596. 393mm1dfl=qlkWLm(l+X)/3EI=1 X 1200X11002X 100X (1+1100/100)/3/72000/345596. 393=23. 341mm(2)板面均布荷載作用下玻璃的最大撓度：df2:玻璃板撓度計算值(mm)；E：玻璃的彈性模量(MPa)；wk：作用在幕墻上的風荷載標準值(MPa)；I:玻璃板慣性矩；dr2=wkXWLm(4+3X)/24EI=0. 001 X 1200X1100;,X100X (4+3 X 1100/100) /24/72000/345596. 393二9. 896mm考慮到不會出現極限風壓和頂部均布荷載同時作用的

25、情況，所有玻璃欄板最大撓度為：dt=max(d1HdJ =23. 341mmdf.Hn：最大撓度限制值，對于懸臂玻璃結構,取跨度的1/30=36. 667mm；23. 341mmWd36. 667mm（鋼化玻璃）玻璃撓度能夠滿足要求！5附錄常用材料的力學及其它物理性能一、玻璃的強度設計值fR(MPa)JGJ102-2003 表 5. 2 1種類厚度(mm)大面側面普通玻璃528.019.5浮法玻璃57228.019.515-1924.017.0、2020.014.0鋼化玻璃51284.058.815 1972.050.422059.041.3二、長期荷載作用下玻璃的強度設計值f.(MPa)JG

26、J113-2009 表 4. L 9種類厚度(mm)大面側面平板玻璃5129615-1975、2064半鋼化玻璃512282015 1924172202014半鋼化玻璃512423015 1936262203021三、鋁合金型材的強度設計值(MPa )GB50429-2007 表 4 3 4鋁合金牌號狀態厚度強度設計值(mm)抗拉、抗 壓抗剪6061T4不區分9055T6不區分2001156063T5不區分9055T6不區分150856063AT5W1013575T6W1016090四、鋼材的強度設計值(1-熱軋鋼材)fKMPa)JGJ102-2003 表 5 2 3鋼材牌號厚度或直徑d(mm

27、)抗拉、抗壓、抗 彎抗剪端面承壓Q235dW16215125325Q345dW16310180400五、鋼材的強度設計值（2-冷彎薄壁型鋼）L（MPa）GB50018-2002 表 4 2 1鋼材牌號抗拉、抗壓，抗彎抗剪端面承壓Q235205120310Q345300175400六、材料的彈性模量E(MPa)JGJ102-2003 表 5. 2. 8、JGJ133-2001 表 5. 3. 9材料E材料E玻璃0. 72 X 10s不銹鋼絞線L2X1051.5X105鋁合金、單層鋁板0. 70 X 10s高強鋼絞線1.95X105鋼、不銹鋼2.06X10'鋼絲繩0.8X10s-L0X10

28、s消除應力的高強鋼絲2. 05 X 10s花崗石板0.8X10，蜂窩鋁板10mm0. 35 X 10s鋁塑復合板4mm0.2X10，蜂窩鋁板15mm0. 27 X 10s鋁塑復合板6mm0. 3X10s蜂窩鋁板20mm0.21X105七、材料的泊松比uJGJ102-2003 表 5. 2. 9、JGJ133-2001 表 5. 3.10、GB50429-2007 表 4. 3. 7材料V材料U玻璃0.2鋼、不銹鋼0.3鋁合金0.3(按 GB50429)高強鋼絲、鋼絞線0.3鋁塑復合板0. 25蜂窩鋁板0. 25花崗巖0. 125八、材料的膨脹系數。（1/七）JGJ102-2003 表 5. 2

29、.10. JGJ133-2001 表 5. 3. lh GB50429-2007 表 4. 3. 7材料a材料a玻璃0.8X10s1.0X10不銹鋼板1.80X10 5鋁合金、單層鋁板2.3乂10“按61550429)混凝土1.00X105鋼材1.20X10 5磚砌體0. 50X10 "鋁塑復合板<4. 0X10-5蜂窩鋁板2. 4X10 5花崗巖0.8XW5九、材料的重力密度Yg （KN/n?）JGJ102-2003 表 5. 3.1、GB50429-2007 表 4. 3, 7材料Y«材料普通玻璃、夾層玻璃25. 6礦棉1.21.5鋼化、半鋼化玻璃玻璃棉0. 51

30、.0鋼材78. 5巖棉0. 52.5鋁合金2700kg/m'(按 GB50429)十、板材單位面積重力標準值（MPa）JGJ133-2001 表 5. 2. 2板材厚度 (mm)qk(N/mO板材厚度 (mm)qk (N/m2)螺栓的性能等級錨栓和構件鋼材的牌號普通螺栓錨 栓承壓型連接高強 度螺栓C級螺栓A、B級螺栓抗 拉抗剪承壓抗拉抗 剪承壓抗拉抗 拉抗 剪承 壓針f?針針f?f?f.bfvbfeb普通螺栓4.6、4.8 級1701405.6級一210190一一8.8級一400320一一錨栓Q235 鋼一140一Q345 鋼一一一180承壓型連接高 強度螺栓8.8級40025010.

31、9 級500310構件Q235 鋼305一405470Q345 鋼385510一590Q390 鋼400530一615十一、螺栓連接的強度設計值一 (MPa)十二、 螺栓連接的強度設計值二(MPa)單層鋁板2.53.04.067.581.0112.0不銹 鋼板1.52.02.53.0117.8157.0196.3235.5鋁塑復合板4.06.055.073.6蜂窩鋁板 (鋁箔芯)10.015.020.053.070.074.0花崗 石板20.025.030.0500560625700750840JGJ102-2003 表 B. 0. 1-1GB50429-2007 表 4. 3. 5-1螺栓的

32、材料、性能等級和 構件鋁合金牌號普通螺栓鋁合金不銹鋼抗拉抗剪承壓抗拉抗剪 f?承壓 feb抗拉 ftv抗剪承壓 feh普 通 螺 栓鋁合金2B111701602A90150145不銹鋼A2-50. A4-50200190A2-70. A4-70280265鋼4.6. 4.8級170140構 件6061-T42102102106061-T63053053056063-T51851851856063-T62402402406063A-T52202202206063A-T62552552555083-0/F/H112315315315十三、焊縫的強度設計值(MPa)JGJ102-2003 表 B.

33、0. 1-3焊接方法和焊條型D構件鋼材對接焊縫角焊縫牌號厚度或直徑 d (mm)抗壓 f;抗拉和抗彎受拉仁抗剪 fv"抗拉、抗壓和一級、二級三級抗剪ffw自動焊、半自動焊 和E43型焊條的手 工焊Q235 鋼dW1621521518512516016<d4020520517512016040<d60200200170115160自動焊、半自動焊 和E50型焊條的手 工焊Q345 鋼dW1631031026518020016VdW3529529525017020035VdW50265265225155200自動焊、半自動焊 和E55型焊條的手 工焊Q390 銅dW1635035030020522016VdW3533533528519022035VdW50315315270180220自動焊、半自動焊 和E55型焊條的手 工焊Q420 銅dW1638038