悦来第二小学外装饰工程栏杆设计计算书

书

［悦来第二小学外装饰工程］

［栏杆］

豪沃克幕墙工程软件XWaI14.4版

设

计

计

算

书

目录

1.工程概况说明..............................................................1

2.设计依据.................................................................1

3.基本计算公式.............................................................2

1.风荷载标准值计算.........................................................3

2.风荷载设计值计算.........................................................4

3.水平地震作用计算.........................................................4

4.荷载组合计算.............................................................4

1.栏杆分析参数说明.........................................................5

2.栏杆分析结果.............................................................8

.第1页.

书

［栏杆］设计计算书

一'计算依据及说明

1.工程概况说明

工程名称:［悦来第二小学外装饰工程］

工程所在城市：

工程建筑物所在地地面粗糙度类别:B类

工程所在地区抗震设防烈度:七度

工程基本风压:0.4kN/m2

2.设计依据

序号标准名称标准号

1《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019

2《建筑玻璃采光顶技术要求》JG/T231-2018

3《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018

4《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2017

5《钢结构设计标准》GB50017-2017

6《混凝土用机械锚栓》JG/T160-2017

7《混凝土接缝用建筑密封胶》JC/T881-2017

8《冷弯型钢通用技术要求》GB/T6725-2017

9《热轧型钢》GB/T706-2016

10《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2016

11《民用建筑热工设计规范》GB50176-2016

12《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2015

13《紧固件机械性能螺母》GB/T3098.2-2015

14《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2014

15《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2014

16《中空玻璃用弹性密封胶》GB/T29755-2013

17《混凝土结构加固设计规范（附条文说明）》GB50367-2013

18《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013

19《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

20《建筑工程用索》JG/T330-2011

21《建筑抗震设计规范》（2016年版）GB50011-2010

22《建筑制图标准》GB/T50104-2010

23《混凝土结构设计规范》（2015版）GB50010-2010

24《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2010

25《建筑抗震加固技术规程》JGJ/T116-2009

26《公共建筑节能改造技术规范》JGJ176-2009

27《耐候结构钢》GB/T4171-2008

28《中国地震烈度表》GB/T17742-2008

29《搪瓷用冷轧低碳钢板及钢带》GB/T13790-2008

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书

30《不锈钢棒》GB/T1220-2007

31《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-2007

32《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005

33《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005

3.基本计算公式

(1).场地类别划分：

根据地面粗糙度，场地可划分为以下类别：

A类近海面，海岛，海岸，湖岸及沙漠地区；

B类指田野，乡村，丛林，丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇；

C类指有密集建筑群的城市市区；

D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；

［工程名称］按B类地区计算风压

(2).风荷载计算:

幕墙属于薄壁外围护构件，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-20128.1.1-2采用

x

风荷载计算公式：Wk=PgzXMS)XUzW0

其中：Wk--作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/n?)

B近一瞬时风压的阵风系数

根据不同场地类型，按以下公式计算:Bgz=l+2glio禽尸

其中g为峰值因子取为2.5,110为10米高名义湍流度,a为地面粗糙度指数

A类场地：Iio=O.12,a=0.12

B类场地：I］o=O.14,a=0.15

C类场地：Iio=O.23,a=0.22

D类场地：Lo=O.39,a=0.30

□z—风压高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定，

根据不同场地类型，按以下公式计算：

A类场地：nz=L284X

B类场地：uz=X(鲁)"°

44

C类场地：Uz=0.544X(鲁)"

D类场地：uz=0.262X

本工程属于B类地区

入「-风荷载体型系数，按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取定

wo—基本风压，按全国基本风压图，重庆市地区取为0.4kN/m2

(3).地震作用计算：

AEAk=|3EXamaxXGAk

其中：qEAk--水平地震作用标准值

BE—动力放大系数，按5.0取定

amax一水平地震影响系数最大值，按相应设防烈度取定：

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书

6度(0.05g):amax=0.04

7度(0.1g):amax=0.08

7度(0.15g):amax=0.12

8度(0.2g):amax=0.16

8度(0.3g):amax=0.24

9度(0.4g):amax=0.32

重庆市地区设防烈度为七度，根据本地区的情况，故取amax=0.08

GAK-幕墙构件的自重(N/n?)

(4).荷载组合：

结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用

最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采用：

YGSG+丫w巾wSw+丫EWESE+YT力TST

各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震

荷载和作用效应组合的分项系数，按以下规定采用：

①对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足：

a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.3

b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；

②可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取L5

二、荷载计算

1.风荷载标准值计算

Wk：作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/n?)

z：计算高度18m

%：18m高处风压高度变化系数(按B类区计算)：(GB50009-2012条文说明8.2.1)

%=1X(存严=1/92839

110:10米高名义湍流度，对应A、B、C、D类地面粗糙度，分别取0.12、0.14、0.23、0.39。

(GB50009-2012条文说明8.4.6)

P2Z：阵风系数：

Bgz=l+2XgXI]oX(%)(力

1Q

=1+2X2.5X0.14X(记(。⑸

=1.640925

□spi：局部正风压体型系数

Usnl：局部负风压体型系数，通过计算确定

%z：建筑物表面正压区体型系数，按照(GB50009-20128.3.3)取1

%f：建筑物表面负压区体型系数，按照(GB50009-2012833-2)取-1

对于封闭式建筑物，考虑内表面压力，取-0.2或0.2

Usa：维护构件面板的局部体型系数

uslz=usz+0.2=1.2

%1产入『。・2=-1・2

按照以上计算得到

对于面板有：

.第3页.

书

Nsp「1，2

“snl=-L2

面板正风压风荷载标准值计算如下

wkp=^OxPgzxpsplxt*zXW0(GB50009-20128.1.1-2)

=1.2X1.640925X1.2X1.192839X0.4

=1.127439kN/m2

面板负风压风荷载标准值计算如下

Wkn=Y()XBgzXAnlXUzXWo(GB50009-20128.1.1-2)

=1.2X1.640925X(-1.2)X1.192839X0.4

=-1.127439kN/m2

当前幕墙抗风压等级为1级

2.风荷载设计值计算

W:风荷载设计值:kN/n?

Yw：风荷载作用效应的分项系数：1.5

面板风荷载作用计算

2

Wp=YwXWkp=1.5X1.127439=1.691158kN/m

2

Wn=丫亚XWkn=1.5X(-1.127439)=-1.691158kN/m

3.水平地震作用计算

GAk:面板平米重量取0.3072kN/m2

amax：水平地震影响系数最大值：0。8

qEk：分布水平地震作用标准值(kN/nf)

2

qEk=y0X3EXamaxXGAk=1.2X5X0.08X0.3072=0.147456kN/m

YE：地震作用分项系数：L3

qEA：分布水平地震作用设计值(kN/n?)

2

qEA=YEXqEk=1-3X0.147456=0.191693kN/m

4.荷载组合计算

幕墙承受的荷载作用组合计算，按照规范，考虑正风压、地震荷载组合：

2

Szkp=Wkp=l.l27439kN/m

Szp=WkpXYw+qEkXYE*3E

=1.127439XI.5+0.147456X1.3X0.5

=1.787004kN/m2

考虑负风压、地震荷载组合：

2

Szkn=Wkn=-1.127439kN/m

Szn=WknX丫w-clEkXYE*3E

=-1.127439X1.5-0.147456X1.3X0.5

=-1.787004kN/m2

综合以上计算，取绝对值最大的荷载进行强度演算

采用面板荷载组合标准值为1.127439kN/m2

面板荷载组合设计值为L787004kN/m2

.第4页.

三、栏杆计算信息

1.栏杆分析参数说明

1）本栏杆采用三维有限元分析模式，具体参数说明如下:

具体计算模型如下图所示：

节点编号图

.第5页.

书

单元编号图

2)栏杆选定杆件截面参数如下:

惯性参数抵抗矩面积矩

名称面积(cm)图样

(cm4)(cm3)(cm3)

11

Wyl=35.0238

Iy=122.87

Wy2=18.927Sy=16.8574

TxingIz=17.5511A=11.72

Wzl=5.01459Sz=4.427

J=140.421

Wz2=5.01459

.第6页.

书

3）本结构杆件材料信息如下:

杆件名称节点信息长度截面名称材料名称

blnl,n20.1Txing钢-Q235冷弯

b2n3,nl1.07Txing钢-Q235冷弯

b3n4,n30.03Txing钢-Q235冷弯

b4n5,n60.1Txing钢-Q235冷弯

b5n7,n51.07Txing钢-Q235冷弯

b6n8,n70.03Txing钢-Q235冷弯

b7n9,nlO0.1Txing钢-Q235冷弯

b8nil,n91.07Txing钢-Q235冷弯

b9nl2,nil0.03Txing钢-Q235冷弯

biOnl3,nl40.1Txing钢-Q235冷弯

bllnl5,nl31.07Txing钢-Q235冷弯

bl2nl6,nl50.03Txing钢-Q235冷弯

bl3nlO,nl41.2GB13793-WC①50X3钢-Q235冷弯

bl4n6,nlO1.2GB13793TC①50X3钢-Q235冷弯

bl5n2,n61.2GB13793-WC①50X3钢-Q235冷弯

bl6n9,nl31.2FT30X30X2.6钢-Q235冷弯

bl7n5,n91.2FT30X30X2.6钢-Q235冷弯

bl8nl,n51.2FT30X30X2.6钢-Q235冷弯

.第7页.

书

bl9nil,nl51.2FT30X30X2.6钢-Q235冷弯

b20n7,nl11.2FT30X30X2.6钢-Q235冷弯

b21n3,n71.2FT30X30X2.6钢-Q235冷弯

4）荷载方向：

面板组合荷载为1.127439kN/m2考虑。

扶手水平活荷载取1.5kN/m

扶手竖向活荷载取1.3kN/m

杆件所受荷载工况组合如下表所示：

序号名称组合信息

1风载设计值组合1.3X重力荷载+1.5X风荷载

2风载标准值组合风荷载+重力荷载

3水平活荷载设计组合1.3X重力荷载+1.5X扶手水平活荷载

4水平活荷载标准组合重力荷载+扶手水平活荷载

5竖向活荷载设计组合1.3X重力荷载+1.5X扶手竖向活荷载

杆件支座约束信息如下表:

编号坐标X约束y约束Z约束yz约束zx约束xy约束

n40.000,0.000,0.000XXXXXX

n81.200,0.000,0.000XXXXXX

nl22.400,0.000,0.000XXXXXX

nl63.600,0.000,0.000XXXXXX

2.栏杆分析结果

栏杆在各种工况组合作用下的有限元分析结果如下:

.第8页.

书

富力荷载

第9页•

书

当前计算共有5种荷载组合

在风载设计值组合作用下

名称类别工况作用体起点终点大小方向系

(m)(m)数

.第10页.

书

1上三角重力b200.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

2均布重力b200.5350.6650.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

3下三角重力b200.6651.2000.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

4上三角重力b80.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

5下三角重力b80.5351.0700.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

6上三角重力bl70.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

7均布重力bl70.5350.6650.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

8下三角重力bl70.6651.2000.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

9上三角重力b50.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

10下三角重力b50.5351.0700.000,-0.126,0,000,0,0,0整体1.3

11上三角重力bl90.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

12均布重力bl90.5350.6650.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

13下三角重力bl90.6651.2000.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

14上三角重力bll0.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

15下三角重力bll0.5351.0700.000,-0.126,0,000,0,0,0整体1.3

16上三角重力bl60.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

17均布重力bl60.5350.6650.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

18下三角重力bl60.6651.2000.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

19上三角重力b80.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

20下三角重力b80.5351.0700.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

21上三角重力b20.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

22下三角重力b20.5351.0700.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

23上三角重力bl80.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

24均布重力bl80.5350.6650.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

25下三角重力bl80.6651.2000.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

26上三角重力b50.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

27下三角重力b50.5351.0700.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

28上三角重力b210.0000.5350.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

29均布重力b210.5350.6650.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

30下三角重力b210.6651.2000.000,-0.126,0.000,0,0,0整体1.3

31均布重力bl0.0000.1000.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

32均布重力b20.0001.0700.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

33均布重力b30.0000.0300.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

34均布重力b40.0000.1000.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

35均布重力b50.0001.0700.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

36均布重力b60.0000.0300.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

37均布重力b70.0000.1000.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

38均布重力b80.0001.0700.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

39均布重力b90.0000.0300.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

40均布重力biO0.0000.1000.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

41均布重力bll0.0001.0700.000,-0.092,0,000,0,0,0整体1.3

42均布重力bl20.0000.0300.000,-0.092,0.000,0,0,0整体1.3

43均布重力bl30.0001.2000.000,-0.035,0.000,0,0,0整体1.3

.第11页.

书

44均布重力bl40.0001.2000.000,-0.035,0.000,0,0,0整体1.3

45均布重力b150.0001.2000.000,-0.035,0.000,0,0,0整体1.3

46均布重力bl60.0001.2000.000,-0.021,0.000,0,0,0整体1.3

47均布重力bl70.0001.2000.000,-0.021,0.000,0,0,0整体1.3

48均布重力bl80.0001.2000.000,-0.021,0.000,0,0,0整体1.3

49均布重力bl90.0001.2000.000,-o.021,0.000,0,0,0整体1.3

50均布重力b200.0001.2000.000,-0.021,0.000,0,0,0整体1.3

51均布重力b210.0001.2000.000,-o.021,0.000,0,0,0整体1.3

52上三角风b200.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

53均布风b200.5350.6650.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

54下三角风b200.6651.2000.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

55上三角风b80.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

56下三角风b80.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

57上三角风bl70.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

58均布风bl70.5350.6650.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

59下三角风bl70.6651.2000.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

60上三角风b50.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

61下三角风b50.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

62上三角风bl90.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

63均布风bl90.5350.6650.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

64下三角风bl90.6651.2000.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

65上三角风bll0.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

66下三角风bll0.5351.0700.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

67上三角风bl60.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

68均布风bl60.5350.6650.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

69下三角风bl60.6651.2000.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

70上三角风b80.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

71下三角风b80.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

72上三角风b20.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

73下三角风b20.5351.0700.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

74上三角风bl80.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

75均布风bl80.5350.6650.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

76下三角风bl80.6651.2000.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

77上三角风b50.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

78下三角风b50.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

79上三角风b210.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1.5

80均布风b210.5350.6650.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

81下三角风b210.6651.2000.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1.5

结构弯矩图示

.第12页.

柏

.第\3页一

书

M3-3弯矩简图(Max=0.018)

.第14页.

书

简图…--c\50

.第\5页-

书

结构轴力图啊力・663)

第\6页•

巧

结构财部”

.第S页•

0.101

.第18页.

书

编号坐标Rx(kN)Ry(kN)Rz(kN)Ryz(kN.m)Rzx(kN.m)Rxy(kN.m)

n40,0,00.0190.3931.Ill0.661-0.1500.011

n81.2,0,0-0.0060.6632.1461.179-0.019-0.000

nl22.4,0,00.0060.6632.1461.1790.0190.000

nl63.6,0,0-0.0190.3931.Ill0.6610.150-0.011

.第19页.

0.2优

-OAfflI自）2

0.

125

结构轴向应力图(Max=O.566)

.第20页.

书

局部2-2轴弯曲应力(3+)图示(Max=35.072)

.第21页.

第22页•

拈

第23页•

书

.第24页.

书

.第25页.

第26页•

书

组合弯曲应力(2-,3+)图示(Max=34.328)

.第27页.

书

第28页.

第29页•

书

.第30页.

书

.第31页.

书

.第32页.

剪应力(T2+T1)图示(Max=2.036)

杆件b6最大应力数据为61.8296N/mm2W2O5N/mm2,满足强度要求!

在风载标准值组合作用下挠度如下

名称类别工况作用体起点终点大小方向系

(m)(m)数

1上三角风b200.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

2均布风b200.5350.6650.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

3下三角风b200.6651.2000.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

4上三角风b80.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

5下三角风b80.5351.0700.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

6上三角风bl70.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

7均布风bl70.5350.6650.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

8下三角风bl70.6651.2000.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

9上三角风b50.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

10下三角风b50.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

11上三角风bl90.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

12均布风bl90.5350.6650.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

13下三角风bl90.6651.2000.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

14上三角风bll0.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

15下三角风bll0.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

.第33页.

书

16上三角风bl60.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

17均布风b160.5350.6650.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

18下三角风bl60.6651.2000.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

19上三角风b80.0000.5350.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

20下三角风b80.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

21上三角风b20.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

22下三角风b20.5351.0700.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

23上三角风bl80.0000.5350.000,0.000,-o.603,0,0,0局部1

24均布风bl80.5350.6650.000,0.000,-0.603,0,0,0局部1

25下三角风bl80.6651.2000.000,0