栏杆结构设计

栏杆结构设计计算书

一、工程概况

1、工程名称：

2、工程地点：

3、工程内容：

4、建设单位：

5、施工单位：

二、计算参考规范、标准及资料

1、建筑设计规范

《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 (2006年版) 《建筑装饰工程施工质量验收规范》 GB50210-2001

《建筑钢结构焊接规程》 GB/T8162

《碳钢焊条》 GB/T5117-1995

2、锌钢规范

……

3、玻璃规范

《建筑玻璃应用技术规程》 JGJ113-2003

《浮法玻璃》 GB11614-1999

《钢化玻璃》 GB/T9963-1998

《夹层玻璃》 GB9962-1999

4、钢材规范

《碳素结构钢》 GB/T700-1988

《优质碳素结构钢》 GB/T699

《不锈钢和耐热钢冷轧带钢》 GB/T4239

《高耐候结构钢》 GB/T4171-2000

《焊接结构用耐候钢》 GB/T4172-2000

《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》 GB/T13912-1992

5、胶类及密封材料规范

《混凝土接缝用密封胶》 JC/T881-2001

《硅酮建筑密封胶》 GB/14683-2003

《工业用橡胶板》 GB/T5574-1994

6、五金件规范 GB/T9304

《紧固件 螺栓和螺钉》 GB/T5277

《十字槽盘头螺钉》 GB/T818

《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》 GB3098.1-2000 《紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹》 GB3098.2-2000 《紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹》 GB3098.4-2000 《紧固件机械性能 自攻螺钉》 GB3098.6-2000 《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》 GB3098.15-2000 《紧固件机械性能 不锈钢、螺母》 GB/T16823.1-1997

7、《建筑结构静力计算手册》 第二版

8、木工程建筑与结构施工图纸

三、栏杆承受何种计算

1、水平荷载值：

按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 (2006年版) 第4.5.2条规定

住宅阳台栏杆顶部水平荷载取q=0.5kN/m。

2、栏杆顶部到阳台地坪面高度为1250mm ，栏杆靠阳台踢脚线内表面安装，锌钢栏杆净高度为L=650mm，立杆分格间距l=650mm。

3、栏杆选用立杆型材的截面特性

栏杆立杆采用锌钢栏杆 型材：

型材的抗弯强度设计值：f a =215N/mm2

型材的抗剪强度设计值：τa =125N/mm2

型材弹性模量：E=2.06×105 N/m2

惯性矩：I x = 65510mm4，I y = 172950mm4

净截面抵抗矩：W x1= 3276mm3，W x2= 4346mm3

型材净截面面积：A=244.3mm2

型材线密度：ρ=N/mm

塑性发展系数：γ=

4、立杆顶部受水平力

F=q·l=0.5kN/m×0.65m=0.325kN

5、立杆所受的弯矩为

M max =F·L=0.325kN×0.65m=0.21 kN·m

6、锌钢立杆强度验算：

弯矩产生的应力：

σ1= Mmax / Wx1=0.325×106/3.276×103=99.21 N/mm2

水平作用力产生的剪应力：

τ=F/A=325/244.3=1.33 N/mm2

应力组合：

σ=(2σ1+3τ)/2=(99.21×2+3×1.33)=101.21 N/mm2

锌钢立杆强度满足设计要求。

四、玻璃承受荷载计算

1、玻璃块规格：

分格尺寸为高700mm ×宽740mm 。玻璃采用6+0.76+6夹胶钢化玻璃。

2、玻璃有效厚度：

t e =(t13+t23)l/3

=(125+125)l/3

=6.30mm

3、玻璃板块挠度值计算：

住宅阳台栏杆顶部水平荷载取q=0.5kN/m。

F=q·l=0.5kN/m×0.65m=0.325kN=325N

根据锌钢立杆挠度计算：

d=Fh3/3EI

=325×7003/(3×2.06×105×65510)

=2.8mm

4、玻璃板块的弯曲刚度：

D=E te 3/(12(1-u2))

=2.06×105×6.303/(12×(1-0.22))

=4471327N·mm

5、玻璃强度验算：

η玻璃折减系数：取η=0.7；

μ玻璃挠度系数：按边长比a/b查《玻璃幕墙工程技术规范》[JGJ102-2003]表6.1.3得μ=0.00449；

m 玻璃弯矩系数：按边长比a/b查《玻璃幕墙工程技术规范》[JGJ102-2003]表6.1.2得m=0.0483；

由挠度公式：d=ημqa 4/D

q=Dd/(ημqa 4)

=4471327×2.8/(0.7×0.00449×7004)

=0.0165

玻璃由立杆挠度弯曲产生应力：

σ=6mqa2η/t2 ……6.1.2[JGJ102-2003]

=6×0.0483×0.0165×7002×0.7/6.32+

=41.32 N/mm2

玻璃强度满足设计要求。

五、栏杆立杆与建筑主体结构连接强度验算

锌钢立杆采用2个ST4.8×10不锈钢沉头螺钉与钢连接件固定连接，钢连接件采用4个M8×100不锈钢螺栓与建筑主体结构连接固定；钢连接件采用110×110×6mm 镀锌钢板。

1、 连接处水平剪切力设计值：

N= F=q·l=0.5kN/m×0.65m=0.325kN=325N

2、 立杆型材壁抗承压能力计算：

Nc 1：立柱型材壁抗承压能力（N ）：

Nnum 1：连接处螺钉个数；2个

d 1：螺钉公称直接：4.8mm ；

t 1：连接部位立柱壁厚：1.2mm ；

fc 1：型材的局部承压强度设计值， 6063-T5取120 N/mm2；

Nc 1= Nnum1×d 1×t 1×fc 1

=2×4.8×1.2×120

=1383N>325N

立杆型材壁抗承压强度可以满足要求。

3、 螺钉承载力计算：

Nv 2：螺钉受剪承载能力设计值（N ）

nv 2：剪切面数：取1；

d 2：螺钉公称直径：4.8mm ；（计算值取3.8mm ）

fv 2：螺钉连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（C50）取175 N/mm2；

Nv 2= nv2×π×d 22×fv 2/4

=1×3.14×14.44×175/4

=1984N

Nnum 2：螺钉个数：

Nnum 2=N/ Nv2

=325/1984

=0.16个 实际取2个

4、 钢连接件6mm 厚钢板抗承压能力计算：

Nc 3：钢角码型材壁抗承压能力（N ）：

Nnum 3：连接处螺栓个数；4个

D 3：连接螺栓公称直接：8mm ；

t 3：钢连接件钢板壁厚：6mm ；

fc 3：型材的局部承压强度设计值， 对Q235取215 N/mm2；

Nc 3= Nnum3×d 3×t 3×fc 3

=4×8×6×215

=41280N>325N

钢连接件强度满足要求。

5、 不锈钢螺栓抗剪承力计算：

Nv 4：螺栓受剪承载能力设计值（N ）

nv 4：剪切面数：取1；

d 4：螺栓公称直径：8mm ；

fv 4：螺栓连接的抗剪强度设计值，对Q235取125 N/mm2；

Nv 4= nv4×π×d 42×fv 4/4

=1×3.14×64×125/4

=6280N

Nnum 2：螺栓个数：

Nnum 2=N/ Nv2

=325/6280

=0.05个 实际取4个

不锈钢螺栓抗剪强度满足要求。

六、栏杆扶手与建筑主体结构连接强度验算

栏杆扶手与建筑主体结构连接强度验算主要考虑为侧向抗剪受力，其受力力臂长度简约计算为1000mm ，其水平荷载取q=0.5kN/m。

扶手采用2个ST4.8×10不锈钢沉头螺钉与63×40×5镀锌角码固定连接，镀锌角码采用1个M8×100不锈钢螺栓与建筑主体结构连接固定。

1、扶手水平力

F=q·l=0.5kN/m×1m=0.5kN

M max =F·L=0.5kN×1m=0.5 kN·m

连接处水平剪切力值：

N= F=q·l=0.5kN/m×1m=0.5kN=500N

2、扶手型材壁抗承压能力计算：

Nc 1：立柱型材壁抗承压能力（N ）：

Nnum 1：连接处螺钉个数；2个

d 1：螺钉公称直接：4.8mm ；

t 1：连接部位立柱壁厚：1.2mm ；

fc 1：型材的局部承压强度设计值， 6063-T5取120 N/mm2； Nc 1= Nnum1×d 1×t 1×fc 1

=2×4.8×1.2×120

=1383N>325N

扶手型材壁抗承压强度可以满足要求。

3、螺钉承载力计算：

Nv 2：螺钉受剪承载能力设计值（N ）

nv 2：剪切面数：取1；

d 2：螺钉公称直径：4.8mm ；（计算值取3.8mm ） fv 2：螺钉连接的抗剪强度设计值，对奥氏体不锈钢（C50）取175 N/mm2；

2Nv 2= nv2×π×d 2×fv 2/4

=1×3.14×14.44×175/4

=1984N

Nnum 2：螺钉个数：

Nnum 2=N/ Nv2

=325/1984

=0.16个 实际取2个

4、镀锌角码抗承压能力计算：

Nc 3：镀锌角码型材壁抗承压能力（N ）：

Nnum 3：连接处螺栓个数；2个

D 3：连接螺栓公称直接：8mm ；

t 3： 镀锌角码壁厚：5mm ；

fc 3：镀锌角码的局部承压强度设计值， 对Q235取215 N/mm2； Nc 3= Nnum3×d 3×t 3×fc 3

=2×8×5×215

=17200N>325N

镀锌角码强度满足要求。

5、扶手处不锈钢螺栓抗剪承载力计算：

Nv 4：螺栓受剪承载能力设计值（N ）

nv 4：剪切面数：取1；

d 4：螺栓公称直径：8mm ；

fv 4：螺栓连接的抗剪强度设计值，对Q235取125 N/mm2；

Nv 4= nv4×π×d 42×fv 4/4

=1×3.14×64×125/4

=6280N

Nnum 2：螺栓个数：

Nnum 2=N/ Nv2

=325/6280

=0.05个 实际取1个 扶手处不锈钢螺栓抗剪强度满足要求。

6、扶手处不锈钢螺栓抗拉承载力计算：

f ：不锈钢螺栓受拉承载能力设计值（N ）； f t ：混凝土轴心受拉强度设计值，按C25取1.27N/mm2;

l a ：不锈钢螺栓锚固长度：100mm ；

β：不锈钢螺栓的外形系数：取0.14；

f= ft ×l a /β

=1.27×100/0.14

=907N

扶手受拉力F= q·l=0.5kN/m×1m=0.5kN=500N