欄桿力學(xué)計(jì)算書(shū)

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1、第一章 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù) 1、建筑及結(jié)構(gòu)施工圖。 2、規(guī)范:《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)范） 《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001 《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》GB50009-2001 《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2001 《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB/50045-95

2、 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001 3、性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)： 《建筑幕墻空氣滲透性能檢測(cè)方法》GB/T15226 《建筑幕墻風(fēng)壓變形性能檢測(cè)方法》GB/T15227 《建筑幕墻雨水滲漏性能檢測(cè)方法》GB/T15228 《建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》GB7106-86 4、工程基本條件及設(shè)計(jì)依據(jù)： a、粗糙度類(lèi)別：C類(lèi) b、50年一遇的基本風(fēng)壓：0.45(kPa) c、50年一遇的基本雪壓：0.4(kPa) d、地震烈度：

3、8度(0.15g) e、年最大溫差(℃)：80 f、幕墻平面內(nèi)變形性能：1/267 第二章 設(shè)計(jì)載荷確定原則 施加于幕墻和采光頂上的荷載和作用主要有風(fēng)載荷、雪荷載、自重、地震作用和溫度變化等，通常風(fēng)載荷引起的作用效應(yīng)最大。 在進(jìn)行幕墻構(gòu)件、連接件和預(yù)埋件等的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必須考慮各種載荷和作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，即采用其設(shè)計(jì)值；在進(jìn)行位移和撓度設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，各分項(xiàng)系數(shù)均取1.0，即采用其標(biāo)準(zhǔn)值。 1、風(fēng)載荷 根據(jù)規(guī)范，垂直于幕墻表面的風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算，并且不得小于1.0kN/m2：

4、 式中 wk—作用在垂直幕墻上的風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)； βgz—陣風(fēng)風(fēng)壓系數(shù)；按《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用； μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用； μs—大面風(fēng)載荷體型系數(shù)； w0—基本風(fēng)壓(kN/m2)，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用。 根據(jù)規(guī)范要求，在進(jìn)行建筑幕墻構(gòu)件、連接件和錨固件的承載力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，風(fēng)載荷的分項(xiàng)系數(shù)取γw=1.4，即風(fēng)載荷的設(shè)計(jì)值為：

5、 2、雪載荷 根據(jù)規(guī)范，玻璃采光頂（或雨篷）水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算： 式中 sk—雪載荷標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)； μr—屋面積雪分布系數(shù)； s0—基本雪壓(kN/m2)，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用。 根據(jù)規(guī)范要求，在進(jìn)行玻璃采光頂（或雨篷）的承載力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，雪載荷的分項(xiàng)系數(shù)取γs=1.4，即雪載荷的設(shè)計(jì)值為： 3、地震作用 垂直于幕墻平面水平分布地

6、震作用力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算： 式中 qEk—垂直于幕墻平面水平分布地震作用力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)； βE—?jiǎng)恿Ψ糯笙禂?shù)，可取5.0； αmax—水平地震影響系數(shù)最大值； q Gk—幕墻構(gòu)件單位面積的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)。 根據(jù)規(guī)范要求，地震載荷的分項(xiàng)系數(shù)取γE=1.3，即地震作用的設(shè)計(jì)值為： 4、幕墻結(jié)構(gòu)重力荷載 根據(jù)規(guī)范，幕墻結(jié)構(gòu)重力荷載的分項(xiàng)系數(shù)一般取γG =1.2，當(dāng)自重荷載的效應(yīng)對(duì)構(gòu)件有利時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)的取值不應(yīng)大于1.0，重力荷載的設(shè)

7、計(jì)值為： 5、載荷組合 根據(jù)規(guī)范，幕墻構(gòu)件按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，其作用效應(yīng)的組合應(yīng)符合下式規(guī)定： 式中 SG —永久荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值(kN/m2)； S —作用效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值(kN/m2)。 第三章 玻璃圍欄計(jì)算 玻璃欄桿為下部支承，玻璃最大寬度1500mm，玻璃欄桿埋件最大寬度間距1400mm，玻璃可見(jiàn)高度950mm，玻璃采用10+1.52PVB+10mm夾膠鋼化玻璃,本計(jì)算分別對(duì)風(fēng)荷載和欄桿水平荷載進(jìn)行校核。 3.1、風(fēng)荷載校核 1、部位基本設(shè)計(jì)參數(shù) 玻

8、璃圍欄最大標(biāo)高點(diǎn)為100m。 2、風(fēng)荷載確定 根據(jù)建筑荷載規(guī)范，對(duì)于粗糙度為C類(lèi)地區(qū)，該處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)為μz =1.7，陣風(fēng)風(fēng)壓系數(shù)βz =1.6，風(fēng)荷載體型系數(shù)μs =1.5 。 根據(jù)荷載確定的有關(guān)公式可得： = 1.6 x 1.7 x 1.5 x 0.45 = 1.836 (KN/ m2) S = 1.4 x 1.836 = 2.57 (KN/ m2) 3、玻璃圍欄的強(qiáng)度計(jì)算 （a）、150

9、0mm寬，10+1.52+10mm夾膠鋼化玻璃的截面參數(shù)計(jì)算： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003要求，夾膠玻璃應(yīng)分別校核內(nèi)、外片玻璃。 10mm外片玻璃慣性矩、抗彎截面模量： = 12.5 cm4 = 25 cm3 （b）、風(fēng)荷載在內(nèi)、外片玻璃上作用分配： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003要求，夾膠玻璃內(nèi)、外片玻璃分別承擔(dān)風(fēng)荷載的作用為: =1.285(KN/ m2) （c）、風(fēng)荷載在玻璃欄桿單片玻璃上產(chǎn)生的彎矩： S分—

10、風(fēng)載荷設(shè)計(jì)值(KN/m2),取1.285； H —玻璃欄桿可見(jiàn)高度(mm)，取950mm； B —玻璃欄桿寬度(mm)，取1500mm； 計(jì)算結(jié)果： M = 869.78 Nm （d）、玻璃欄桿內(nèi)、外片強(qiáng)度校核： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003規(guī)定（表5.2.1），(N/ mm2) 計(jì)算式： (N/ mm2) 10mm外片玻璃強(qiáng)度校核： = 34.79MPa ≤ 綜合以上分析可見(jiàn)，玻璃欄桿強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 4、玻璃圍欄的剛度計(jì)算 （a）、1500mm寬，10+1.52+10mm夾膠鋼化玻璃剛度校核截面參數(shù)計(jì)算

11、： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003規(guī)定（6.1.4條），10+1.52+10mm夾膠鋼化玻璃等效截面： = =12.6 (mm) 12.6mm等效玻璃慣性矩、抗彎截面模量： = 25 cm4 （b）、玻璃剛度校核： 玻璃頂端的撓度由下式計(jì)算： (m) 式中 W —風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2),取1.836； H —玻璃欄桿高度，取0.95m； B —玻璃欄桿寬度，取1.5mm； -- 玻璃欄桿抗彎慣性矩 計(jì)算結(jié)果： 15.5mm < 1/60H = 15.83mm 玻璃撓度合格。 3.2、陽(yáng)臺(tái)玻璃欄桿水

12、平荷載校核 1、欄桿水平荷載 按建筑荷載規(guī)范，欄桿水平荷載取固定值: P=500 N/m 2、玻璃圍欄的強(qiáng)度計(jì)算 （a）、1500mm寬，10+1.52+10mm夾膠鋼化玻璃的截面參數(shù)計(jì)算： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003要求，夾膠玻璃應(yīng)分別校核內(nèi)、外片玻璃。 10mm外片玻璃慣性矩、抗彎截面模量： = 12.5 cm4 = 25 cm3 （b）、水平在內(nèi)、外片玻璃上作用分配： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003要求，夾膠玻璃內(nèi)、外片玻璃分別承擔(dān)風(fēng)荷載的作用為

13、: =250(N/ m) （c）、水平荷載在玻璃欄桿單片玻璃上產(chǎn)生的彎矩： —水平載荷,取250(N/ m)； H —玻璃欄桿可見(jiàn)高度(mm)，取950mm； B —玻璃欄桿寬度(mm)，取1500mm； 計(jì)算結(jié)果： M = 356.25 Nm （d）、玻璃欄桿單片玻璃強(qiáng)度校核： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003規(guī)定（表5.2.1），(N/ mm2) 計(jì)算式： (N/ mm2) 10mm外片玻璃強(qiáng)度校核： = 14.25MPa ≤ 綜合以上分析可見(jiàn)，玻璃欄桿強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要

14、求。 4、玻璃圍欄的剛度計(jì)算 （a）、1500mm寬，10+1.52+10mm夾膠鋼化玻璃剛度校核截面參數(shù)計(jì)算： 按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003規(guī)定（6.1.4條），8+0.76+6mm夾膠鋼化玻璃等效截面： = =12.6 (mm) 12.6mm等效玻璃慣性矩、抗彎截面模量： = 25 cm4 （b）、玻璃剛度校核： 玻璃頂端的撓度由下式計(jì)算： (m) 式中 P — 欄桿水平荷載,取500(N/ m)； H —玻璃欄桿高度，取0.95m； B —玻璃欄桿寬度，取1.5mm； -- 玻璃欄桿抗彎慣性矩

15、計(jì)算結(jié)果： 11.9mm < 1/60H = 15.83mm 玻璃撓度合格。 3.3、陽(yáng)臺(tái)玻璃欄桿根部鋼槽連接構(gòu)件強(qiáng)度校核 1、 作用于根部鋼槽的荷載 作用于根部鋼槽的最大彎矩為(跨距1400mm)： M = 1623 Nm 作用于根部鋼槽的最大水平剪力(跨距1400mm)為： F = 3418 N 2、 構(gòu)成鋼槽的角鋼L125x125x8強(qiáng)度校核 計(jì)算式： (N/ mm2) 式中，M—根部彎距(Nmm)，取1623Nmm； W — 1400mm跨距內(nèi)8mm鋼板的截面抵抗矩； =

16、5.97cm4 = 14.925 cm3 -- 塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05 計(jì)算得： (N/ mm2) 式中，F(xiàn)—水平剪切力(N)，取3418 N； A — 1400mm跨距內(nèi)8mm鋼板的截面積，A=11200mm2； 計(jì)算得: 因此，綜合以上計(jì)算得： 角鋼強(qiáng)度合格。 3、 鋼槽的根部焊接校核 如圖紙所示，鋼槽的根部同埋板滿(mǎn)焊連接，單點(diǎn)焊縫長(zhǎng)度不小于400mm，焊縫間隔不大于1400mm，計(jì)算焊腳高度不小于8mm。 作用于根部焊縫的最大彎矩為： M = 1623 Nm

17、作用于根部焊縫的最大水平剪力為： F =3418 N ?fW = 160 MPa 彎距作用下 σf = 6 MMAX / 2he.lW2 x 1.22 剪力作用下 σV = FV / he.lW ?fW ----- 角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； he ----- 角焊縫的計(jì)算厚度，對(duì)直角角焊縫等于0.7 hf; lW ----- 角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)每條焊縫取其實(shí)際長(zhǎng)度減去； 計(jì)算結(jié)果： σf = 44.54 （N/mm2） σV = 1.53 （N/mm2） 綜合計(jì)算后 σ= 44.56 （N/mm2） ≤ ?fW 焊縫校驗(yàn)合格。 力學(xué)計(jì)算書(shū) Page 8 of 8