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1、目录1计算引用的规范、标准及资料11. 1.围护结构相关设计规范:11.2 建筑结构静力计算手册(第二版)11.3 土建图纸:12栏杆承受荷载计算13栏杆横杆计算13.1 栏杆横杆强度计算23.2 栏杆横杆挠度计算34栏杆立杆计算34.1 栏杆立杆强度计算44.2 栏杆立杆挠度计算51计算引用的规范、标准及资料LI.围护结构相关设计规范:建筑用玻璃与金属护栏JG/T342-2012建筑防护栏杆技术标准JGJ/T470-2019建筑护栏技术标准DBJ50-T-123-20201. 2建筑结构静力计算手册(第二版)L3土建图纸:2栏杆承受荷载计算本处栏杆为全金属杆结构,这种结构自身在风压和地震作用
2、下的荷载非常小,主要承受的是人为活荷载,这个荷载是均布在横杆上并由横杆传到竖杆的,规范的相关要求如下1 .按建筑结构荷载规范GB50009-2012第5.5.2条规定:(1)住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园,栏杆顶部的水平荷载应取I.OKN/m;(2)学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆、体育场,栏杆顶部的水平荷载应取1.0KNm,竖向荷载应取1.2KNm,水平荷载和竖向荷载应分别考虑;2 .按中小学校设计规范GB50099-2011第8.1.6条规定:中小学校防护栏杆最薄弱处承受的最小水平推力应不小于1.5KNm;3 .按建筑防护栏杆技术标准JGJ/T470-2019第
3、4.32应对栏杆受水平集中力作用进行验算,水平集中力宜取L5KN,水平集中力应作用于栏杆中的不利位置,且可与均布荷载不同时作用。本处栏杆用途为:住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园;结合本计算的实际情况,考虑qk=1.0KNm的顶部水平均布荷载标准值,考虑立杆悬臂端或横杆跨中位置1.5KN水平集中力,忽略风荷载及抗震等其它作用。3栏杆横杆计算基本参数:1:计算点标局:100m;2:力学模型:简支梁;3:横杆跨度:W=1200mm;4:横杆材料及特性:杆件材料:Q235(热轧型钢),80x40x3mm钢侧圆管;抗弯强度:215MPa;荷载方向(水平)惯性矩:396190mm4;荷载方向
4、(水平)抵抗矩:9905mm3;本处栏杆结构示意图如下:上图参数:L=1300mmW=1200mm3.1 栏杆横杆强度计算(1)横杆在均布荷载作用下的弯矩设计值:qk:横杆上作用的均布荷载标准值(N/mm);q:横杆上作用的均布荷载设计值(N/mm);q=1.5qk=1.5X1=1.5NmmMi:横杆在水平均布荷载作用下的弯矩设计值(N-mm);q:横杆上作用的均布荷载设计值(N/mm);W:横杆跨度(mm);M=qW28=1.5120028=270000N-mm(2)横杆在跨中集中力作用下的弯矩设计值:Pk:横杆跨中水平集中力标准值(N);P:横杆跨中水平集中力设计值(N);P=1.5Pk=
5、1.5X1500=2250NM2:横杆跨中水平集中力作用下的弯矩设计值(N-mm);P:横杆跨中水平集中力设计值(N);W:横杆跨度(mm);M2=PW4=22501200/4=675000Nmm抗弯强度校核:按简支梁抗弯强度公式,应满足:MWf上式中:M:弯矩设计值(Nmm);W:在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm)Y:塑性发展系数:对于冷弯薄壁型钢龙骨,按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002,取1.00;对于热轧型钢龙骨,按JGJ133或JGJ102规范,取1.05;对于铝合金龙骨,按最新铝合金结构设计规范GB50429-2007,1.00;此处取:=1.05;f:横杆的抗弯强
6、度设计值,取215MPa;则:MW=270000/1.05/9905=25.96lMPa215MPaM2/W=675000/1.05/9905=64.902MPa215MPa横杆的抗弯强度满足要求。3. 2栏杆横杆挠度计算按简支梁挠度计算公式,应满足:dfdf.im代入具体参数进行计算:I:横杆惯性矩:396190mm4E:钢材的弹性模量,为206000MPa;qk:横杆上作用的均布荷载标准值(N/mm);Pk:横杆跨中水平集中力标准值(N);水平均布荷载产生的挠度计算值为:d=5qkW4384EI=5112004384206000396190=0.33Imm水平集中荷载产生的挠度计算值为:d
7、n=PkW348EI=15001200348206000396190=0.662mm而df.iim=1200/250=4.8mm所以横杆的挠度满足设计要求!4栏杆立杆计算基本参数:1:计算点标局:100m;2:力学模型:悬臂梁;3:立杆跨度:L=1300mm;4:立杆材料及特性:杆件材料:Q235(热轧型钢),60x40x5mm矩钢抗弯强度:215MPa荷载方向惯性矩:407500mm4荷载方向抵抗矩:13583mn?本处立杆按悬臂梁力学模型进行设计计算。3.1 栏杆立杆强度计算(1)栏杆立杆荷载设计计算:P:横杆在均布荷载作用下传递到立杆上的集中力设计值(N);q:横杆上作用的均布荷载设计值
8、(N/mm);W:横杆跨度(mm);P=qW=1.51200=1800N(2)横杆在均布荷载作用下在立杆根部产生的弯矩设计值:Mi:横杆力作用下在立杆根部产生的弯矩设计值(N-mm);P:横杆传递的作用力设计值(N);L:立杆跨度(mm);Mi=PL=18001300=2340000Nmm(3)横杆在均布荷载作用下在立杆根部产生的剪力设计值:V,:横杆力作用下在立杆根部产生的剪力设计值(N);P:横杆传递的作用力设计值(N);Vi=P=1800N(4)立杆在顶部水平集中荷载作用下的弯矩设计值:Piu立杆顶部水平集中荷载标准值(N);P2:立杆顶部水平集中荷载设计值(N);P2=1.5Pk=1.
9、5X1500=2250NM2:立杆在顶部水平集中荷载作用下的弯矩设计值(N-mm);P2:立杆顶部水平集中荷载设计值(N);L:立杆跨度(mm);M2=P2L=22501300=2925000Nmm(5)立杆在顶部水平集中荷载作用下的剪力设计值:V2:立杆在顶部水平集中荷载作用下的剪力设计值(N);P2:立杆顶部水平集中荷载设计值(N);V2=P2=2250N(6)栏杆立杆抗弯强度校核栏杆立杆所受轴向荷载非常小,对强度的影响可完全忽略,计算时主要考虑弯矩作用,按抗弯强度公式,应满足:MWf上式中:M:弯矩设计值(Nmm);W:在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mn?);Y:塑性发展系数;f:立杆的
10、抗弯强度设计值,取215MPa;则:MW=2340000/1.05/13583=164.07lMPa215MPaM2/W=2925000/1.05/13583=205.088MPaW215MPa立杆的抗弯强度满足要求。4. 2栏杆立杆挠度计算按悬臂梁挠度计算公式,应满足:dfWdfJim代入具体参数进行计算:Pk:横杆荷载传递到立杆上的集中力标准值(N);qk:横杆上作用的均布荷载标准值(N/mm);W:横杆跨度(mm);Pk=qkW=11200=1200N(横杆均布力作用下在立杆悬臂端产生的集中荷载标准值)JGJ/T470-2019第4.3.2,要求应对栏杆受水平集中力作用进行验算,水平集中
11、力取1.5KN,因为悬臂尺寸相同,所以只取最大集中力计算即可,也就是计算中Pk取1500N。df:横杆力作用下在立杆悬臂端产生的挠度计算值(Nmm);I:立杆惯性矩:407500mm4E:钢材的弹性模量,为206000MPa;df=PkL33EI按DBJ50-T-123-2020第5.2.4条护栏顶点的饶度限值,应满足表5.2.4:两端支撑Lo25O悬臂支撑Lo/125且不大于20mm。代入各参数,得:df=PkL33El=1200130033206000407500=10.4mmdfjim=L/125=1300/125=10.4mm所以立杆的挠度满足设计要求!按JGJ/T470-2019第4.3.4,立柱顶部在设计荷载作用下的位移限值应取30mm。代入各参数,得:d1=PkL33EI=1500130033206000407500=13.086mmdf=13.086mm30mm所以立杆的挠度满足设计要求!