横梁最终计算

扬州品尊国际花园铝合金门窗工程设计计算书设计： 校对： 审核： 批准： 二一一年八月二十一日目 录1 计算引用的规范、标准及资料 11.1 门窗及相关设计规范： .11.2 建筑设计规范： .11.3 铝材规范： .11.4 玻璃规范： .21.5 钢材规范： .21.6 胶类及密封材料规范： .21.7 门窗及五金件规范： .31.8 相关物理性能等级测试方法： .41.9 建筑结构静力计算手册(第二版) .41.10 土建图纸： .42 基本参数 42.1 门窗所在地区 .42.2 地面粗糙度分类等级 .52.3 抗震设防 .53 门窗承受荷载计算 53.1 计算依据 .53.2 计算杆件时的风荷载标准值 .63.3 计算玻璃时的风荷载标准值 .73.4 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值 .73.5 横梁上抗冲击荷载作用标准值 .73.6 作用效应组合 .74 门窗横中梃计算（914mm 跨度） .84.1 横中梃受荷单元分析 .84.2 选用横中梃型材的截面特性 .124.3 横中梃的抗弯强度计算 .124.4 横中梃的挠度计算 .134.5 横中梃的抗剪计算 .135 门窗横中梃计算(1060mm 跨度) 145.1 横中梃受荷单元分析 .145.2 选用横中梃型材的截面特性 .185.3 横中梃的抗弯强度计算 .195.4 横中梃的挠度计算 .195.5 横中梃的抗剪计算 .206 幕墙玻璃的选用与校核 206.1 玻璃板块荷载计算 .216.2 玻璃的强度计算 .236.3 玻璃最大挠度校核 .247 附录 常用材料的力学及其它物理性能 26门窗设计计算书 11 计算引用的规范、标准及资料1.1 门窗及相关设计规范：铝合金结构设计规范 GB50429-2007玻璃幕墙工程技术规范 JGJ102-2003建筑玻璃应用技术规程 JGJ113-2009建筑幕墙 GB/T21086-2007金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ133-2001铝合金门窗工程技术规范 JGJ214-2010铝合金门窗 GB/T8478-2008未增塑聚乙烯(PVC-U)塑料窗 JGT/140-2005塑料门窗工程技术规程 JGJ103-20081.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-1999钢结构防火涂料 GB14907-2002钢结构设计规范 GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95(2005 年版)高处作业吊蓝 GB19155-2003工程抗震术语标准 JGJ/T97-2010混凝土结构后锚固技术规程 JGJ145-2004混凝土结构设计规范 GB50010-2010混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG160-2004建筑表面用有机硅防水剂 JC/T902-2002建筑材料放射性核素限量 GB6566-2010建筑防火封堵应用技术规程 CECS154：2003建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008建筑工程预应力施工规程 CECS180：2005建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006 年版、局部修订)建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001建筑抗震设计规范 GB50011-2010建筑设计防火规范 GB50016-2006建筑物防雷设计规范 GB50057-2010冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002民用建筑设计通则 GB50352-20051.3 铝材规范：变形铝及铝合金化学成份 GB/T3190-2008建筑用隔热铝合金型材 JG175-2011建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JG/T133-2000铝合金建筑型材第 1 部分基材 GB5237.1-2008铝合金建筑型材第 2 部分阳极氧化、着色型材 GB5237.2-2008门窗设计计算书 2铝合金建筑型材第 3 部分电泳涂漆型材 GB5237.3-2008铝合金建筑型材第 4 部分粉末喷涂型材 GB5237.4-2008铝合金建筑型材第 5 部分氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008铝合金建筑型材第 6 部分隔热型材 GB5237.6-2004铝及铝合金彩色涂层板、带材 YS/T431-2000一般工业用铝及铝合金板、带材 GB/T3880.13-2006铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求 YS/T437-2009有色电泳涂漆铝合金建筑型材 YS/T459-20031.4 玻璃规范：镀膜玻璃 第 1 部分：阳光控制镀膜玻璃 GB/T18915.1-2002镀膜玻璃 第 2 部分：低辐射镀膜玻璃 GB/T18915.2-2002防弹玻璃 GB17840-1999平板玻璃 GB11614-2009建筑用安全玻璃 第 3 部分：夹层玻璃 GB15763.3-2009建筑用安全玻璃 第 2 部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB15763.1-2009幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB17841-2008热弯玻璃 JC/T915-2003压花玻璃 JC/T511-2002中空玻璃 GB/T11944-20021.5 钢材规范：建筑结构用冷弯矩形钢管 JG/T178-2005不锈钢小直径无缝钢管 GB/T3090-2000擦窗机 GB19154-2003彩色涂层钢板和钢带 GB/T12754-2006低合金钢焊条 GB/T5118-1995低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008建筑幕墙用钢索压管接头 JG/T201-2007耐候结构钢 GB/T4171-2008高碳铬不锈钢丝 YB/T0961997合金结构钢 GB/T3077-1999金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求 GB/T13912-2002冷拔异形钢管 GB/T3094-2000碳钢焊条 GB/T5117-1999碳素结构钢 GB/T700-2006碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB/T3274-2007优质碳素结构钢 GB/T699-19991.6 胶类及密封材料规范：丙烯酸酯建筑密封膏 JC484-2006幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T882-2001彩色涂层钢板用建筑密封胶 JC/T884-2001丁基橡胶防水密封胶粘带 JC/T942-2004门窗设计计算书 3干挂石材幕墙用环氧胶粘剂 JC887-2001工业用橡胶板 GB/T5574-1994混凝土建筑接缝用密封胶 JC/T881-2001建筑窗用弹性密封剂 JC485-2007建筑密封材料试验方法 GB/T13477.120-2002建筑用防霉密封胶 JC/T885-2001建筑用硅酮结构密封胶 GB16776-2005建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品 GB/T19686-2005建筑用硬质塑料隔热条 JG/T174-2005建筑装饰用天然石材防护剂 JC/T973-2005聚氨酯建筑密封胶 JC/T482-2003聚硫建筑密封胶 JC/T483-2006绝热用岩棉、矿棉及其制品 GB/T11835-2007硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定 GB/T529-1999石材用建筑密封胶 JC/T883-2001橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法 GB/T531-1999修补用天然橡胶胶粘剂 HG/T3318-2002中空玻璃用弹性密封胶 JC/T486-2001中空玻璃用丁基热熔密封胶 JC/T914-20031.7 门窗及五金件规范：封闭型沉头抽芯铆钉 GB/T12616-2004封闭型平圆头抽芯铆钉 GB/T12615-2004紧固件螺栓和螺钉 GB/T5277-1985紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母 GB/T3103.1-2002紧固件机械性能不锈钢螺母 GB/T3098.15-2000紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB/T3098.6-2000紧固件机械性能抽芯铆钉 GB/T3098.19-2004紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹 GB/T3098.2-2000紧固件机械性能螺母、细牙螺纹 GB/T3098.4-2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱 GB/T3098.1-2010紧固件机械性能自攻螺钉 GB/T3098.5-2000紧固件术语盲铆钉 GB/T3099-2004铝合金门窗 GB/T8478-2008螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T16823.1-1997十字槽盘头螺钉 GB/T818-2000地弹簧 QB/T2697-2005铝合金门插锁 QB/T3885-1999 平开铝合金窗把手 QB/T3886-1999 铝合金撑挡 QB/T3887-1999 铝合金窗不锈钢滑撑 QB/T3888-1999 铝合金门窗拉手 QB/T3889-1999 铝合金窗锁 QB/T3900-1999 铝合金门锁 QB/T3901-1999 推拉铝合金门用滑轮 QB/T3902-1999 闭合器 QB/T3893-1999 门窗设计计算书 4外装门锁 QB/T2473-2000弹子插芯门锁 GB/T2474-2000叶片门锁 QB/T2475-2000球型门锁 QB/T2476-2000铜合金铸件 GB/T13819-1992锌合压铸件 GB/T13821-1992铝合金压铸件 GB/T15114-2009铸件尺寸公差与机械加工余量 QB/T6414-1999建筑门窗五金件 插销 JG214-2007建筑门窗五金件 传动机构用执手 JG124-2007建筑门窗五金件 旋压执手 JG213-2007建筑门窗五金件 合页（铰链） JG125-2007建筑门窗五金件 传动锁闭器 JG126-2007建筑门窗五金件 滑撑 JG127-2007建筑门窗五金件 滑轮 JG129-2007建筑门窗五金件 多点锁闭器 JG215-2007建筑门窗五金件 撑挡 JG128-2007建筑门窗五金件 通用要求 JG212-2007建筑门窗五金件 单点锁闭器 JG130-2007建筑门窗内平开下悬五金系统 JG168-2004钢塑共挤门窗 JG207-2007电动采光排烟窗 JG189-20061.8 相关物理性能等级测试方法：彩色涂层钢板和钢带试验方法 GB/T13448-2006钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002建筑防水材料老化试验方法 GB/T18244-2000建筑外门窗保温性能分级及检测方法 GB/T8484-2008建筑外窗采光性能分级及检测方法 GB/T11976-2002建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法 GB/T8485-2008建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法GB/T7106-2008建筑装饰装修工程质量验收规范 GB50210-2001金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228-20021.9 建筑结构静力计算手册(第二版)1.10 土建图纸：2 基本参数2.1 门窗所在地区扬州地区；门窗设计计算书 52.2 地面粗糙度分类等级按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)A 类：指近海海面和海岛、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和城市郊区；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；依照上面分类标准，本工程按 C 类地形考虑。2.3 抗震设防按建筑工程抗震设防分类标准 ，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：1.特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑，简称甲类；2.重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑，简称乙类；3.标准设防类：指大量的除 1、2、4 款以外按标准要求进行设防的建筑，简称丙类；4.适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑，简称丁类；在维护结构抗震设计计算中：1.特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用；2.重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施，同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用；3.标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；4.适度设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用；根据国家规范建筑抗震设计规范GB50011-2010，扬州地区地震基本烈度为：7 度，地震动峰值加速度为 0.15g，由于本工程是标准设防类，因此实际抗震计算中的水平地震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取： max=0.12；3 门窗承受荷载计算3.1 计算依据按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：wk= gz z s1w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006 年版上式中：wk：作用在门窗上的风荷载标准值(MPa)；Z：计算点标高：71.55m； gz：瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足 5m 按 5m 计算)： gz=K(1+2 f)其中 K 为地面粗糙度调整系数， f为脉动系数A 类场地： gz=0.92(1+2 f) 其中： f=0.387(Z/10)-0.12B 类场地： gz=0.89(1+2 f) 其中： f=0.5(Z/10)-0.16C 类场地： gz=0.85(1+2 f) 其中： f=0.734(Z/10)-0.22D 类场地： gz=0.80(1+2 f) 其中： f=1.2248(Z/10)-0.3门窗设计计算书 6对于 C 类地形，71.55m 高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.85(1+2(0.734(Z/10)-0.22)=1.6593 z：风压高度变化系数；根据不同场地类型,按以下公式计算：A 类场地： z=1.379(Z/10)0.24当 Z300m 时，取 Z=300m，当 Z350m 时，取 Z=350m，当 Z400m 时，取 Z=400m，当 Z450m 时，取 Z=450m，当 ZGB50009-2001 附表 D.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期 50 年，扬州地区取 0.00035MPa；3.2 计算杆件时的风荷载标准值计算杆件时的构件从属面积：门窗设计计算书 7A=0.9250.914=0.84545m2LogA=0 s1(A)= s1(1)+ s1(10)- s1(1)logA=1 s1=1+0.2=1.2wk= gz z s1w0=1.65931.46421.20.00035=0.00102MPa 3.3 计算玻璃时的风荷载标准值计算玻璃时的构件从属面积：A=1.40.914=1.2796m2LogA=0.107 s1(A)= s1(1)+ s1(10)- s1(1)logA=0.979 s1=0.979+0.2=1.179wk= gz z s1w0=1.65931.46421.1790.00035=0.001003MPa 3.4 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003qEAk：垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数,取 5.0； max：水平地震影响系数最大值；Gk：门窗构件的重力荷载标准值(N)；A：门窗构件的面积(mm 2)；3.5 横梁上抗冲击荷载作用标准值qck=0.5KN/M 3.6 作用效应组合荷载和作用效应按下式进行组合：S= GSGk+ w wSwk+ E ESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中：S：作用效应组合的设计值；SGk：重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；Swk、S Ek：分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值； G、 w、 E：各效应的分项系数； w、 E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的 G、 w、 E为分项系数，按 5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003规定如下：进行门窗构件强度、连接件和预埋件承载力计算时：重力荷载： G：1.2；门窗设计计算书 8风 荷 载： w：1.4；地震作用： E：1.3；冲击作用： E：1.4；进行挠度计算时；重力荷载： G：1.0；风 荷 载： w：1.0；冲击作用： E：1.0；地震作用：可不做组合考虑；上式中，风荷载的组合系数 w为 1.0；地震作用的组合系数 E为 0.5；4 门窗横中梃计算（914mm 跨度）基本参数：1：计算点标高：71.55m；2：力学模型：简支梁；3：横中梃跨度：W=914mm；4：横中梃上受荷单元高：H 1=1400mm；横中梃下受荷单元高：H 2=450mm；5：横中梃材质：6063-T5；4.1 横中梃受荷单元分析(1)横中梃水平方向计算简图的确定：因为：H 1WH2W所以，上受荷单元作用在横中梃上是三角形荷载；下受荷单元作用在横中梃上是梯形荷载；说明：冲击荷载为线荷载，这里计算中加入在横挺上部荷载中，最后与横挺下部荷载组合校核。受力简图为：qV1+2M(2)横中梃在上受荷单元水平作用力作用下的受力分析：wk：风荷载标准值(MPa)；H1：上受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；门窗设计计算书 9qwk1：在上受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(N/mm)；qw1：在上受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)；qwk1=wkW/2=0.00102914/2=0.466N/mmqw1=1.4qwk1=1.40.466=0.652N/mmqck：垂直于幕墙平面的冲击荷载作用标准值(N/mm)；qck=0.5N/mm qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12；Gk：构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：门窗构件的面积(mm 2)；qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003=5.00.120.0005=0.0003MPaqEk1：上受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；H1：上受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；qEk1=qEAkW/2=0.0003914/2=0.14N/mmqE1：上受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE1=1.3qEk1=1.30.14=0.182N/mmqk1：上受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(N/mm)；q1：上受荷单元受水平作用组合线荷载集度设计值(N/mm)；用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003q1=qw1+0.5qE1=0.652+0.50.182=0.743N/mm由于冲击荷载按均布荷载布置，因此单独列项：q1c=0.71.4qck=0.49mm用于挠度计算时，采用 Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003qk1=qwk1=0.466N/mmqck1=0.7qck=0.35N/mmM1：在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(Nmm)；M1=q1W2/12+q1cW2/8=0.7439142/12+0.499142/8=102892.94Nmm门窗设计计算书 10V1：在上受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V1=q1W/4+q1cW/2=0.743914/4+0.49914/2=393.706N(3)横中梃在下受荷单元水平作用力作用下的受力分析：wk：风荷载标准值(MPa)；H2：下受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；qwk2：在下受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(N/mm)；qw2：在下受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)；qwk2=wkH2/2=0.00102450/2=0.23N/mmqw2=1.4qwk2=1.40.23=0.322N/mmqEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12；Gk：构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：门窗构件的面积(mm 2)；qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003=5.00.120.0005=0.0003MPaqEk2：下受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；H2：下受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；qEk2=qEAkH2/2=0.0003450/2=0.07N/mmqE2：下受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE2=1.3qEk2=1.30.07=0.091N/mmqk2：下受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(N/mm)；q2：下受荷单元受水平作用组合线荷载集度设计值(N/mm)；用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003q2=qw2+0.5qE2=0.322+0.50.091=0.3675N/mm用于挠度计算时，采用 Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003qk2=qwk2=0.23N/mmM2：在下受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(Nmm)；M2=q2W2/24(3-(H2/W)2)=0.36759142/24(3-(450/914)2)门窗设计计算书 11=35275.222NmmV2：在下受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V2=q2W/2(1-H2/2/W)=0.3675914/2(1-450/2/914)=126.604N(4)横中梃在上受荷单元自重作用力作用下的受力分析：玻璃下面通过 2 个垫块向横梃传力，受力简图为：PMVWaG：玻璃在横梃上每个自重受力点的荷载设计值(N)；Gk：玻璃在横梃上每个自重受力点的荷载标准值(N)；H1：横梃上分格高度(mm)；W：横梃跨度(mm)；Gk=0.0005H1W/2=0.00051400914/2=319.9NG=1.2Gk=1.2319.9=383.88NMx：横梃在自重荷载作用下的弯矩设计值(Nmm)；a：垫块中心到横梃端头的距离(mm)；Mx=Ga=383.88250=95970NmmVy：垂直总剪力(N)：Vy=G=383.88N门窗设计计算书 124.2 选用横中梃型材的截面特性选用型材号：hh50型材的抗弯强度设计值：f=90MPa型材的抗剪强度设计值：=55MPa型材弹性模量：E=70000MPa绕 X 轴惯性矩：I x=144270mm4绕 Y 轴惯性矩：I y=83140mm4绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx1=3901mm3绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx2=3795mm3绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny1=2773mm3绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny2=4153mm3型材净截面面积：A n=589.551mm2横梃截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度：t x=3mm横梃截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度：t y=3mm型材受力面对中性轴的面积矩(绕 X 轴)：S x=4036mm3型材受力面对中性轴的面积矩(绕 Y 轴)：S y=4260mm3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GB 50018-2002，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GB 50429-2007，取 1.00；对塑钢型材，参照铝合金龙骨，取 1.00；此处取： x= y=1.00；4.3 横中梃的抗弯强度计算按下面的公式进行强度校核，应满足：Mx/ xWnx+(M1+M2)/ yWnyf上式中：M1：在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；M2：在下受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；Mx：在上受荷单元自重标准值作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；Wnx，W ny：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm 3)； x， y：塑性发展系数，取 1.00；f：型材的抗弯强度设计值，取 90MPa；则：Mx/ xWnx+My/ yWny门窗设计计算书 13=Mx/ xWnx+(M1+M2)/ yWny=95970/1.00/3795+(102892.94+35275.222)/1.00/2773=75.115MPa90MPa横中梃抗弯强度能满足要求。4.4 横中梃的挠度计算(1)横中梃在上受荷单元力作用下的挠度计算：df1：横中梃在上受荷单元力作用下的挠度(mm)；df1=qk1W4/120EIy+5qck1W4/384EIy=0.4669144/120/7000083140+50.359144/384/7000083140=0.466+0.454=0.920mm(2)横中梃在下受荷单元力作用下的挠度计算：df2：横中梃在下受荷单元力作用下的挠度(mm)；df2=qk2W4/240EIy(25/8-5(H2/2/W)2+2(H2/2/W)4)=0.239144/240/70000/83140(25/8-5(450/2/914)2+2(450/2/914)4)=0.325mm(3)横中梃在风荷载标准值作用下的总体挠度：dfy=df1+df2=0.920+0.325=1.245mm挠度的限值取杆件总长的 1/150，即 6.093mm，且不应大于 20mm。1.245mm6.093mm1.245mm20mm所以，在风荷载标准值作用下的总体挠度满足要求！(4)横中梃在自重标准值作用下的挠度：dfx=GkaW2(3-4 2)/24EIx=319.92509142(3-4(250/914)2)/24/70000/144270=0.744mm0.744mm6.093mm0.744mm20mm所以，在自重标准值作用下的挠度满足要求！4.5 横中梃的抗剪计算校核依据： max=55MPa (材料的抗剪强度设计值)(1)水平总剪力计算： maxX：横中梃水平最大剪应力(N)；V1：在上受荷单元水平力作用下的剪力设计值(N)；V2：在下受荷单元水平力作用下的剪力设计值(N)；Sy：横中梃型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)；Iy：横中梃型材截面惯性矩(mm 4)；ty：型材截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度(mm)； maxX=(V1+V2)Sy/Iyty=(393.706+126.604)4260/83140/3=8.887MPa门窗设计计算书 148.887MPa55MPa横中梃水平抗剪强度能满足要求!(2)垂直总剪力计算： maxY：横中梃垂直最大剪应力(N)；Vy：横中挺垂直方向剪力设计值(N)；Sx：横中梃型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)；Ix：横中梃型材截面惯性矩(mm 4)；tx：型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度(mm)； maxY=VySx/Ixtx=383.884036/144270/3=3.58MPa3.58MPa55MPa横中梃垂直方向抗剪强度能满足要求!5 门窗横中梃计算(1060mm 跨度)基本参数：1：计算点标高：71.55m；2：力学模型：水平方向：均布荷载；垂直方向：集中荷载；3：横中梃跨度：W=1060mm；4：横中梃上受荷单元高：H 1=1400mm；横中梃下受荷单元高：H 2=450mm；5：横中梃材质：6063-T5；5.1 横中梃受荷单元分析(1)横中梃水平方向计算简图的确定：因为：H 1WH2W所以，上受荷单元作用在横中梃上是三角形荷载；下受荷单元作用在横中梃上是梯形荷载。说明：冲击荷载为线荷载，这里计算中加入在横挺上部荷载中，最后与横挺下部荷载组合校核。受力简图为：门窗设计计算书 15q1V+2M(2)横中梃在上受荷单元水平作用力作用下的受力分析：wk：风荷载标准值(MPa)；H1：上受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；qwk1：在上受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(N/mm)；qw1：在上受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)；qwk1=wkW/2=0.001021060/2=0.541N/mmqw1=1.4qwk1=1.40.541=0.757N/mmqck：垂直于幕墙平面的冲击荷载作用标准值(N/mm)；qck=0.5N/mm qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12；Gk：构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：门窗构件的面积(mm 2)；qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003=5.00.120.0005=0.0003MPaqEk1：上受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；H1：上受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；qEk1=qEAkW/2=0.00031060/2=0.16N/mmqE1：上受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；qE1=1.3qEk1=1.30.16=0.208N/mmqk1：上受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(N/mm)；q1：上受荷单元受水平作用组合线荷载集度设计值(N/mm)；用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003门窗设计计算书 16q1=qw1+0.5qE1=0.757+0.50.208=0.861N/mm由于冲击荷载按均布荷载布置，因此单独列项：q1c=0.71.4qck=0.49mm用于挠度计算时，采用 Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003qk1=qwk1=0.541N/mmqck1=0.7qck=0.35N/mmM1：在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(Nmm)；M1=q1W2/12+q1cW2/8=0.86110602/12+0.4910602/8=149438.8NmmV1：在上受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V1=q1W/4+q1cW/2=0.8611060/4+0.491060/2=487.865N(3)横中梃在下受荷单元水平作用力作用下的受力分析：wk：风荷载标准值(MPa)；H2：下受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；qwk2：在下受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(N/mm)；qw2：在下受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)；qwk2=wkH2/2=0.00102450/2=0.23N/mmqw2=1.4qwk2=1.40.23=0.322N/mmqEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)； E：动力放大系数，取 5.0； max：水平地震影响系数最大值，取 0.12；Gk：构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；A：门窗构件的面积(mm 2)；qEAk= E maxGk/A 5.3.4JGJ102-2003=5.00.120.0005=0.0003MPaqEk2：下受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；H2：下受荷单元高(mm)；W：横中梃的跨度(mm)；qEk2=qEAkH2/2=0.0003450/2=0.07N/mmqE2：下受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；门窗设计计算书 17qE2=1.3qEk2=1.30.07=0.091N/mmqk2：下受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(N/mm)；q2：下受荷单元受水平作用组合线荷载集度设计值(N/mm)；用于强度计算时，采用 Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003q2=qw2+0.5qE2=0.322+0.50.091=0.3675N/mm用于挠度计算时，采用 Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003qk2=qwk2=0.23N/mmM2：在下受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(Nmm)；M2=q2W2/24(3-(H2/W)2)=0.367510602/24(3-(450/1060)2)=48514.594NmmV2：在下受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；V2=q2W/2(1-H2/2/W)=0.36751060/2(1-450/2/1060)=153.431N(4)横中梃在上受荷单元自重作用力作用下的受力分析：横梃总跨度为 1060mm,但是中间有一个重力作用支撑点，使横梃形成了等跨双跨梁模型，玻璃下面通过 2 个垫块向横梃传力，受力简图为：PMV01LaGk：玻璃在横梃上每个自重受力点的荷载标准值(N)；H1：横梃上分格高度(mm)；W：横梃跨度(mm)；Gk=0.0005H1W/4=0.000514001060/4=185.5NG：玻璃在横梃上每个自重受力点的荷载设计值(N)；G=1.2Gk=1.2185.5=222.6NMx：横梃在自重荷载作用下的弯矩设计值(Nmm)；a：垫块中心到横梃端头的距离(mm)；门窗设计计算书 18按建筑结构静力计算手册推导，可得等跨双跨梁在对称四点集中荷载作用下，最大的弯矩出现在中支座位置，其设计值为：Mx=1.5Ga(1-) =2a/W=1.5222.6250(1-2250/1060)=44100NmmVy：垂直总剪力(N)：按建筑结构静力计算手册推导，可得等跨双跨梁在对称四点集中荷载作用下，最大的剪力出现在中支座位置，其设计值为：Vy=G+2Mx/W=222.6+244100/1060=305.808N5.2 选用横中梃型材的截面特性选用型材号：hh100型材的抗弯强度设计值：f=90MPa型材的抗剪强度设计值：=55MPa型材弹性模量：E=70000MPa绕 X 轴惯性矩：I x=415070mm4绕 Y 轴惯性矩：I y=515670mm4绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx1=10100mm3绕 X 轴净截面抵抗矩：W nx2=10670mm3绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny1=10425mm3绕 Y 轴净截面抵抗矩：W ny2=10204mm3型材净截面面积：A n=976.708mm2横梃截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度：t x=3mm横梃截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度：t y=3mm型材受力面对中性轴的面积矩(绕 X 轴)：S x=8408mm3型材受力面对中性轴的面积矩(绕 Y 轴)：S y=13257mm3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GB 50018-2002，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GB 50429-2007，取 1.00；对塑钢型材，参照铝合金龙骨，取 1.00；此处取： x= y=1.00；门窗设计计算书 195.3 横中梃的抗弯强度计算按下面的公式进行强度校核，应满足：Mx/ xWnx+(M1+M2)/ yWnyf上式中：M1：在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；M2：在下受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；Mx：在上受荷单元自重标准值作用下的跨中最大弯矩(Nmm)；Wnx，W ny：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm 3)； x， y：塑性发展系数，取 1.00；f：型材的抗弯强度设计值，取 90MPa；则：Mx/ xWnx+My/ yWny=Mx/ xWnx+(M1+M2)/ yWny=44100/1.00/10100+(149438.8+48514.594)/1.00/10204=23.766MPa90MPa横中梃抗弯强度能满足要求。5.4 横中梃的挠度计算(1)横中梃在上受荷单元力作用下的挠度计算：df1：横中梃在上受荷单元力作用下的挠度(mm)；df1=qk1W4/120EIy+5qck1W4/384EIy=0.54110604/120/70000515670+50.3510604/384/70000515670=0.158+0.082=0.24mm(2)横中梃在下受荷单元力作用下的挠度计算：df2：横中梃在下受荷单元力作用下的挠度(mm)；df2=qk2W4/240EIy(25/8-5(H2/2/W)2+2(H2/2/W)4)=0.2310604/240/70000/515670(25/8-5(450/2/1060)2+2(450/2/1060)4)=0.097mm(3)横中梃在风荷载标准值作用下的总体挠度：dfy=df1+df2=0.24+0.097=0.337mm挠度的限值取杆件总长的 1/150，即 7.067mm，且不应大于 20mm。0.337mm7.067mm0.337mm20mm所以，在风荷载标准值作用下的总体挠度满足要求！(4)横中梃在自重标准值作用下的挠度：等跨双跨梁在对称四点集中荷载作用下，跨中挠度为：dfx=GkaW2(3-4 2)/96EIx-MxW2/64/1.4/EIx=185.525010602(3-4(250/1060)2)/96/70000/415070-4410010602/64/1.4/70000/415070=0.033mm0.033mm7.067mm0.033mm20mm门窗设计计算书 20所以，在自重标准值作用下的挠度满足要求！5.5 横中梃的抗剪计算校核依据： max=55MPa (材料的抗剪强度设计值)(1)水平总剪力计算： maxX：横中梃水平最大剪应力(N)；V1：在上受荷单元水平力作用下的剪力设计值(N)；V2：在下受荷单元水平力作用下的剪力设计值(N)；Sy：横中梃型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)；Iy：横中梃型材截面惯性矩(mm 4)；ty：型材截面垂直于 Y 轴腹板的截面总宽度(mm)； maxX=(V1+V2)Sy/Iyty=(487.865+153.431)13257/515670/3=5.50MPa5.50MPa55MPa横中梃水平抗剪强度能满足要求!(2)垂直总剪力计算： maxY：横中梃垂直最大剪应力(N)；Vy：横中挺垂直方向剪力设计值(N)；Sx：横中梃型材受力面对中性轴的面积矩(mm 3)；Ix：横中梃型材截面惯性矩(mm 4)；tx：型材截面垂直于 X 轴腹板的截面总宽度(mm)； maxY=VySx/Ixtx=305.8088408/415070/3=2.065MPa2.065MPa55MPa横中梃垂直方向抗剪强度能满足要求!6 幕墙玻璃的选用与校核基本参数：1：计