1、武漢東西湖保稅區國際商品展示交易中心外裝飾幕墻工程建筑護欄設計計算書設計： 校對： 審核： 批準： 武漢創高幕墻裝飾工程有限責任公司二一三年十月十三日目錄1 計算引用的規范、標準及資料11.1 幕墻及采光頂相關設計規范：11.2 建筑設計規范：11.3 玻璃規范：11.4 鋼材規范：21.5 膠類及密封材料規范：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：32 基本參數32.1 欄桿所在地區32.2 地面粗糙度分類等級32.3 抗震設防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

2、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 玻璃的最大彎矩計算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 計算引用的規范、標準及資料1.1 幕墻及采光頂相關設計規范：鋁合金結構設計規范 gb50429-2007玻璃幕墻工程技術規范 jgj102-2003建筑玻璃應用技術規程 jgj113-2009建筑幕墻 gb/t21086-2007建筑玻璃采光頂 jg/t231-2007建筑用玻璃與金屬護欄 jg/t342-2

3、012 建筑幕墻工程技術規范 dgj08-56-20121.2 建筑設計規范：地震震級的規定 gb/t17740-1999鋼結構設計規范 gb50017-2003高層建筑混凝土結構技術規程 jgj3-2010高處作業吊藍 gb19155-2003工程抗震術語標準 jgj/t97-2011混凝土結構后錨固技術規程 jgj145-2013混凝土結構加固設計規范 gb50367-2013混凝土結構設計規范 gb50010-2010混凝土用膨脹型、擴孔型建筑錨栓 jg160-2004建筑防火封堵應用技術規程 cecs154：2003建筑鋼結構焊接技術規程 jgj81-2002建筑工程抗震設防分類標準

4、gb50223-2008建筑結構荷載規范 gb50009-2012建筑結構可靠度設計統一標準 gb50068-2001建筑抗震設計規范 gb50011-2010建筑設計防火規范 gb50016-2006建筑物防雷設計規范 gb50057-2010冷彎薄壁型鋼結構技術規范 gb50018-20021.3 玻璃規范：鍍膜玻璃 第1部分：陽光控制鍍膜玻璃 gb/t18915.1-2013鍍膜玻璃 第2部分：低輻射鍍膜玻璃 gb/t18915.2-2013防彈玻璃 gb17840-1999平板玻璃 gb11614-2009建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃 gb15763.3-2009建筑用安全玻璃

5、第2部分：鋼化玻璃 gb15763.2-2005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/t511-2002中空玻璃 gb/t11944-20121.4 鋼材規范：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不銹鋼小直徑無縫鋼管 gb/t3

6、090-2000彩色涂層鋼板和鋼帶 gb/t12754-2006低合金鋼焊條 gb/t5118-2012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高碳鉻不銹鋼絲 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/t3094-2012碳鋼焊條 gb/t5117-2012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/t

7、3274-2007優質碳素結構鋼 gb/t699-19991.5 膠類及密封材料規范：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/t942-2004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

8、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 gb/t11835-2007硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定 gb/t529-2008橡膠袖珍硬度計壓入硬度試驗方法 gb/t531-1999修補用天然橡膠膠粘劑 hg/t3318-2002中空玻璃用彈性密封膠 jc/t486-2001中空玻璃用丁基熱熔密封膠 jc/t914-20031.6 相關物理性能等級測試方法：玻璃幕墻工程質量檢驗標準 jgj/t139-2001玻璃幕墻光學性能 gb/t18091-2000彩色涂層鋼板和鋼帶試驗方法

9、 gb/t13448-2006鋼結構工程施工質量驗收規范 gb50205-2001混凝土結構工程施工質量驗收規范 gb50204-2002(2011版)建筑防水材料老化試驗方法 gb/t18244-2000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法 gb/t18575-2001建筑幕墻平面內變形性能檢測方法 gb/t18250-2000建筑裝飾裝修工程質量驗收規范 gb50210-2001金屬材料室溫拉伸試驗方法 gb/t228-20021.7 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 武漢地區；2

10、.2 地面粗糙度分類等級 欄桿屬于外圍護構件，按建筑結構荷載規范(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b類地形考慮。2.3 抗震設防 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： 1.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

11、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： 1.特殊設防類，應按高于本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； 2.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； 3.標準

12、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； 4.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； 根據國家規范建筑抗震設計規范gb50011-2010，武漢地區地震基本烈度為：6度，地震動峰值加速度為0.05g，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：max=0.04；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，按建筑結構荷載規范(gb50009-2012)計算： wk=gzzs1w0 8.1.1-2gb50009-2012年版上式中： wk：作用在欄桿上的風荷載標準值(mpa

13、)； z：計算點標高：2m； gz：高度z處的陣風系數； 根據不同場地類型,按以下公式計算： gz=1+2gi10(z/10)- 條文說明部分8.6.1gb50009-2012 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：300m、350m、450m、550m； 也就是： 對a類場地：當z300m時，取z=300m，當z350m時，取z=350m，當z450m時，取z=450m，當z550m時，取z=550m，當z300m時，取z=300m，當z350m時，取z=350m，當z450m時，取z=450m，當z550m時

14、，取z=550m，當z30m時，取z=30m；對于b類地形，2m高度處風壓高度變化系數： z=1.000(10/10)0.30=1 s1：局部風壓體型系數； 按建筑結構荷載規范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s1： 1 封閉矩形平面房屋的墻面及屋面可按表8.3.3-1的規定采用； 2 檐口、雨篷、遮陽板、邊棱處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范第8.3.1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： s1(1)=1.6253.2 計算面板材料時的風荷載標準值 wk=gzzs1w0

15、 =1.711.6250.00035 =0.000967mpa 因為wk0.001mpa，所以按jgj102-2003，取wk=0.001mpa。3.3 垂直于欄桿平面的分布水平地震作用標準值 qek=emaxgk/a 5.3.4jgj102-2003 qek：垂直于欄桿平面的分布水平地震作用標準值(mpa)； e：動力放大系數,取5.0； max：水平地震影響系數最大值，取0.04； gk：欄桿構件的重力荷載標準值(n)； a：欄桿構件的面積(mm2)；3.4 平行于欄桿平面的集中水平地震作用標準值 pek=emaxgk 5.3.5jgj102-2003 pek：平行于欄桿平面的集中水平地震

16、作用標準值(n)； e：動力放大系數,取5.0； max：水平地震影響系數最大值，取0.04； gk：欄桿構件的重力荷載標準值(n)； 按照jgj102規范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=gsgk+wwswk+eesek 5.4.1jgj102-2003上式中： s：作用效應組合的設計值； sgk：重力荷載作為永久荷載產生的效應標準值； swk、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； g、w、e：各效應的分項系數； w、e

17、：分別為風荷載，地震作用效應的組合系數。上面的g、w、e為分項系數，按5.4.2、5.4.3、5.4.4jgj102-2003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：g：1.2； 風 荷 載：w：1.4； 地震作用：e：1.3；進行撓度計算時； 重力荷載：g：1.0； 風 荷 載：w：1.0； 地震作用：可不做組合考慮；上式中，風荷載的組合系數w為1.0； 地震作用的組合系數e為0.5；4 玻璃欄板的計算基本參數： 1：計算點標高：2m； 2：分格尺寸：寬高=wl=2000mm1600mm； 3：玻璃配置：夾層玻璃，其中單片玻璃厚度15mm； 4：力學模型：帶懸臂的

18、梁； 5：欄板用途：住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫院、托兒所、幼兒園；模型簡圖為：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)； wk：作用在玻璃欄板上的風荷載標準值(mpa)； gak：夾層玻璃單位面積自重標準值(僅指玻璃)(mpa)； qeak：夾層玻璃地震作用標準值(mpa)； g：玻璃的體積密度(n/mm3)； q1-2：分配到單片玻璃上的荷載組合設計值(mpa)； gak=g2t =0.0000256215 =0.000768mpa qeak=emaxgak =50.040.000768 =0.000154mpa q1-2=0.5(1.4wk+0.5

19、1.3qeak) =0.5(1.40.001+0.51.30.000154) =0.00075mpa(2)作用在玻璃頂部的欄桿活荷載取值： 建筑結構荷載規范gb50009-2012第5.5.2條規定： 住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫院、托兒所、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1.0kn/m，豎向荷載應取1.2kn/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q1k=1.0kn/m的頂部水平均布荷載即可。4.2 玻璃的最大彎矩計算 因為內外等片，按6

20、.1.4jgj102-2003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： q1k：頂部均布荷載標準值(n/mm)； q1：頂部均布荷載設計值(n/mm)； q1=1.4q1k/2 =1.41/2 =0.7n/mm m1=q1wl =0.720001600 =2240000nmm(2)板面均布荷載作用下產生的最大彎矩： m2=q1-2wl2/2 =0.00075200016002/2 =1920000nmm(3)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

21、欄板最大彎矩為： m=max(m1,m2) =2240000nmm4.3 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(mm3)； t：玻璃厚度(mm)； =m/wx =m/(wt2/6) =6m/(wt2) =62240000/(2000152) =29.867mpa 29.867mpafg=72mpa(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p118：(1)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)； te=(2t3)1/3 6.1.4

22、-5jgj102-2003 =(2153)1/3 =18.899mm(1)在頂部均布荷載作用下玻璃的最大撓度： df1：玻璃板撓度計算值(mm)； q1k：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 =200018.8993/12 =1125032.904mm4 df1=q1kwl2m(1+)/3ei =1200016002200(1+1600/200)/3/72000/1125032.904 =37.925mm(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

23、幕墻上的風荷載標準值(mpa)； i：玻璃板慣性矩； df2=wkwl3m(4+3)/24ei =0.001200016003200(4+31600/200)/24/72000/1125032.904 =23.598mm 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，所有玻璃欄板最大撓度為： df=max(df1,df2) =37.925mm df,lim：最大撓度限制值，對于懸臂玻璃結構，取跨度的1/30=53.333mm； 37.925mmdf,lim=53.333mm(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 fg(mpa)jgj

24、102-2003表5.2.1種類厚度(mm)大面側面普通玻璃528.0 19.5 浮法玻璃51228.0 19.5 151924.0 17.0 2020.0 14.0 鋼化玻璃51284.0 58.8 151972.0 50.4 2059.0 41.3 二、 長期荷載作用下玻璃的強度設計值 fg(mpa)jgj113-2009表4.1.9種類厚度(mm)大面側面平板玻璃5129 615197 5 2064 半鋼化玻璃512282015192417202014鋼化玻璃5124230151936 26203021三、 鋁合金型材的強度設計值 (mpa )gb50429-2007表4.3.4鋁合金牌

25、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150856063at51013575t61016090四、 鋼材的強度設計值(1-熱軋鋼材) fs(mpa)jgj102-2003表5.2.3鋼材牌號厚度或直徑d(mm)抗拉、抗壓、抗彎抗剪端面承壓q235d16215 125 325 q345d16310 180 400 五、 鋼材的強度設計值(2-冷彎薄壁型鋼) fs(mpa)gb50018-2002表4.2.1鋼材牌號抗拉、抗壓、抗彎抗剪端面承壓q235205 120 310 q345 300 175 400 六

26、、 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0.72105不銹鋼絞線1.21051.5105鋁合金、單層鋁板0.70105高強鋼絞線1.95105鋼、不銹鋼2.06105鋼絲繩0.81051.0105消除應力的高強鋼絲2.05105花崗石板0.8105蜂窩鋁板 10mm0.35105鋁塑復合板 4mm0.2105蜂窩鋁板 15mm0.27105鋁塑復合板 6mm0.3105蜂窩鋁板 20mm0.21105七、 材料的泊松比jgj102-2003表5.2.9、jgj133-2001表5.3.10、gb50429-2007表4

27、.3.7材料材料玻璃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/)jgj102-2003表5.2.10、jgj133-2001表5.3.11、gb50429-2007表4.3.7材料材料玻璃0.810-51.010-5不銹鋼板1.8010-5鋁合金、單層鋁板2.310-5(按gb50429)混凝土1.0010-5鋼材1.2010-5磚砌體0.5010-5鋁塑復合板4.010-5蜂窩鋁板2.410-5花崗巖0.810-5九、 材料的重力密度g (kn/m3)jgj102-2003表5.3.

28、1、gb50429-2007表4.3.7材料g材料g普通玻璃、夾層玻璃鋼化、半鋼化玻璃256礦棉1.21.5玻璃棉0.51.0鋼材785巖棉0.52.5鋁合金2700kg/m3(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/m2)板材厚度（mm）qk(n/m2)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20.025.030.05005

29、60625700750840十一、 螺栓連接的強度設計值一(mpa)jgj102-2003表b.0.1-1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ftbfvbfcbftbfvbfcbftbftbfvbfcb普通螺栓4.6、4.8級170140-5.6級-210190-8.8級-400320-錨栓q235鋼-140-q345鋼-180-承壓型連接高強度螺栓8.8級-400250-10.9級-500310-構件q235鋼-305-405-470q345鋼-385-510-590q390鋼-400-530-615

30、十二、 螺栓連接的強度設計值二(mpa)gb50429-2007表4.3.5-1螺栓的材料、性能等級 和構件鋁合金牌號普通螺栓鋁合金不銹鋼鋼抗拉ftv抗剪fvb承壓fcb抗拉ftv抗剪fvb承壓fcb抗拉ftv抗剪fvb承壓fcb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-o

31、/f/h112315315315十三、 焊縫的強度設計值(mpa)jgj102-2003表b.0.1-3焊接方法和焊條型號構件鋼材對接焊縫 角焊縫牌號厚度或直徑d（mm）抗壓fcw抗拉和抗彎受拉ftw抗剪fvw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d1621521518512516016d4020520517512016040d60200200170115160自動焊、半自動焊和e50型焊條的手工焊q345鋼d1631031026518020016d3529529525017020035d50265265225155200自動焊、半自動焊和e55型焊條的手工焊q390鋼d1635035030020522016d3533533528519022035d50315315270180220自動焊、半自動焊和e55型焊條的手工焊q420鋼d1638038032022022016d3536036030521022035