节能铝合金门窗设计与加工制作.docx

节能铝合金门窗设计与加工制作 得力门窗厂.节能铝合金门窗设计与加工制作第一节 影响铝合金门窗性能的几个控制指标一 抗风压性能 按建筑外窗抗风压强度、挠度计算方法确定。 当局部某些构件不满足时，一般考虑型材空腔内加钢芯，但这种做法由于无法保证钢铝之间紧密接触，理论上很难解释清楚；因此最好还是重新开模或采取组合型材的办法，如右图。二 水密性能水密性能一般应由设计计算确定，规范没有对此进行硬性要求，但对门窗特别是高档的节能门窗来讲，无疑是极其重要的，因此这次浙江省的建筑外门窗应用技术规程报批稿明确了水密性能：16层建筑应2级；7层及以上建筑应3级提高水密性能有以下构造措施： 1. 采用等压原理及压力平衡设计门窗的排水系统，确保玻璃镶嵌槽以及框与扇配合空间形成等压腔；空气压差是造成门窗漏水的主要因素，由“1标准大气压=1.013105帕斯卡=760毫米汞柱=10.336米”水柱推导出1pa 的压差所产生0.102mm的水柱，门窗水密性能要达到3级，取300pa，型材要内壁要高外壁3000.10230.6mm。2. 对于不采用等压原理及压力平衡设计的门窗结构，应采取有效的多层密封防水措施和结构防水措施；3. 排水槽的尺寸、数量、分布应保证排水系统的畅通，槽宽宜为5mm，长度宜为2040mm。对有纱轨的推拉窗，内、外排水槽一般宜各开两个（内排水槽在室内侧、外排水槽在室外侧），内、外排水槽应错开设置，分别开在外窗关闭时没有窗扇的扇轨上。无纱轨的推拉窗不可设置内排水槽。面积大于3.5m2的门窗宜适当增加排水槽，并在室外侧配置防风盖；4门窗洞口外墙体应有排水措施，门窗洞口上沿应做滴水线或滴水槽，滴水槽的宽度和深度均不应小于10mm。外窗窗台面应做散水坡度。 三 气密性能气密性能浙江省公共建筑节能设计标准规定不小于4级；浙江省居住建筑节能设计标准规定：16层建筑应3级；7层及以上建筑应4级提高水密性能有以下构造措施： 1. 平开门窗框扇密封胶条应采用三元乙丙橡胶条或硅橡胶条，推拉门窗框扇采用摩擦式密封时，应使用密度较高的硅化密封毛条或采用中间加胶片的硅化密封毛条。2. 密封胶条和密封毛条应保证在门窗四周的连续性，形成封闭的密封结构。3. 平开扇高度大于900mm时, 应采用多点锁，锁点的数量可参考五金配件厂家的相关建议，或按以下经验公式确定：以n=f/a=wks/a来计算。其中：n：锁点的个数。 f：开启扇所受集中力。 a：单个锁点所能承受的允许使用的剪切力； a=0.8/1.4 为单个锁点设计最大剪切破坏力，一般为2300n。 wk：当地风压标准值。 s：开启扇面积。四 保温性能保温性能应按公共建筑节能设计标准和居住建筑节能设计标准规定经计算确定，详下节。第二节 铝合金门窗的节能设计本节通过一个例题来大家共同交流，熟悉节能铝合金门窗设计流程。例：杭州市某住宅小区1#楼，建施图显示：平面为矩形，长20m、宽10m、高50m；主立面为南偏东20，采用55系列外开铝门窗，标准窗型15001800，室外部分外露型材为深灰色，室内部分为白色，透明中空玻璃5+9a+5，无外遮阳。根据门窗表统计，南、北立面门窗面积相同，为350m2，东西立面门窗面积相同，为160m2。根据以上条件，对本幢楼的门窗进行深化设计。一 确定气候分区 查主要城市所处气候分区可知杭州属于夏热冬冷地区。当表中查不到，可查民用建筑热工设计规范gb50176-93的附录八的全国建筑热工设计分区图。 主要城市所处气候分区气候分区代 表 性 城 市严寒地区a区海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达严寒地区b区长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、 本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东寒冷地区兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州夏 热冬冷地区南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、零陵、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳夏热冬暖地区福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州全国建筑热工设计分区图 二 确定适用规范、标准 现行针对夏热冬冷地区及浙江地区的节能设计的规范主要有夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准jgj134-2001、浙江省标准居住建筑节能设计标准db33/1015-2003、公共建筑节能设计标准gb50189-2005和浙江省标准公共建筑节能设计标准db33/1036-2007。由于本工程为住宅小区，所以应适用浙江省标准居住建筑节能设计标准（下简称省标）db33/1015-2003。 公共建筑：是指办公建筑（包括写字楼、政府部门办公楼等），商业建筑（如商场、金融建筑等），旅游建筑（如旅馆饭店、娱乐场所等），科教文卫建筑（包括文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等），通讯建筑（如邮电、通信、广播用房）以及交通用房（如机场、车站建筑等）。需要注意的是，旅馆、招待所、商住楼裙房部位的商铺、古建筑和希望小学等均属于公共建筑，但古建筑的改扩建本着修旧如旧的原则，可以不执行节能设计标准。浙江省公共建筑节能设计标准则对以上公共建筑按照建筑物围能耗占全年建筑能耗的比例特征又划分成甲、乙、丙三类。三 校核体形系数 省标4.1.5条规定：“条式建筑物的体形系数不应超过0.35，点式建筑物的体形系数不应超过0.40。”如超过则不适用本标准的热工指标限值，应由建筑设计单位进行热工权衡判断，重新给出热工性能指标限值。本工程为条式建筑，体形系数（20+10）250+2010）/1020500.320.35，符合要求体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的建筑体积之比。外表面积中不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。建筑体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面面积越大，传热损失就越大。体形系数的确定还与建筑造型、平面布局、采光通风等条件相关。体形系数限值规定过小，将制约建筑师的创造性，可能使建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此，如何合理地确定建筑形状，必须考虑本地区气候条伥，冬、夏季太阳辐射强度、风环境、围护结构构造形式等各方面的因素。应权衡利弊，兼顾不同类型的建筑造型，尽可能减少房间的外围护面积，使体形不要太复杂，凸凹面不要过多，以达到节能的目的。在夏热冬冷和夏热冬暖地区，建筑体形系数对空调和采暖能耗也有一定的影响，但由于室内外的温差远不如严寒和寒冷地区大，尤其是对部分内部发热量很大的商场类建筑，还有个夜间散热问题，所以一般不对体形系数提出具体的要求。浙江省属于夏热冬冷地区，因此公共建筑节能设计标准gb50189-2005对此没有进行限制，但省标有要求。四 确定建筑朝向 本工程平面为矩形，主立面为南偏东20，因此四个立面均位于相应的朝向上。当建筑平面为异形时，可按以下原则确定建筑朝向的范围：。北（偏东60至偏西60）；东、西（东或西偏北30至偏南60）；南（偏东30至偏西30）浙江地区建筑单体的朝向宜采用偏东30至偏西15或当地最佳朝向，主要房间宜避开冬季主导风向的朝向和夏季最大日射的西向。五 确定窗墙面积比 窗墙面积比是指每个朝向外墙面上的窗、阳台门及幕墙的透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面总面积之比。窗墙面积比按不同朝向分别计算；本工程南（北）立面：窗墙面积比350/20500.35东（西）立面：窗墙面积比160/10500.32六 确定传热系数限值 传热系数是指在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量。是围护结构节能设计的主要指标。按每个立面的外墙（包括非透明幕墙）、外窗（包括透明幕墙）、屋面、屋顶透明部分分别计算。同一立面上的同一类型进行加权平均。根据以上的窗墙面积比，查省标的表4.2.1，可得：北立面：传热系数k3.2；东立面：窗墙面积比过大，不符合省标要求，应会同建筑师重新调整立面开窗面积，使得东立面窗墙面积比不大于3.0；或者采取太阳辐射热透过率不大于20%的外遮阳措施，同时传热系数k3.2。西立面：传热系数k2.5；南立面：传热系数k3.2。不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数朝向北（偏东60到偏西60范围）东（偏北30到偏南60范围）西（偏北30到偏南60范围）南（偏东30到偏西30范围）窗外环境条件冬季最冷月室外平均气 温5冬季最冷月室外平均气 温5无外遮阳措施有外遮阳（其太阳辐射透过率20%）无外遮阳措施有外遮阳（其太阳辐射透过率20%）外窗的传热系k【w/(m2k)】窗墙面积比0.254.74.74.74.74.74.74.7窗墙面积比0.25 且0.304.73.23.23.23.23.24.7窗墙面积比0.30 且0.353.23.23.22.53.23.2窗墙面积比0.35 且0.452.52.52.52.52.52.5窗墙面积比0.45 且0.502.52.52.52.5窗墙面积比0.50 且0.552.52.52.5窗墙面积比0.55 且0.602.52.52.5窗墙面积比0.60且0.652.52.52.5窗墙面积比0.65 且0.702.52.5窗墙面积比0.70 且0.752.5窗墙面积比0.75 且0.802.5七 确定遮阳系数限值 现行标准对居住建筑门窗的遮阳系数未作具体要求。八 确定铝门窗系统的型材 1、隔热材料目前节能门窗一般均选用隔热铝型材，中国市场的隔热铝型材有两种形式：1) 穿条式通过开齿、穿条、滚压工序，将条形隔热材料穿入铝合金型材穿条槽内，并使之被铝合金型材牢固咬合的复合方式。几乎所有欧洲门窗系统的隔热铝型材都采用此方式。由于国内的节能门窗系统早期基本上都来自欧洲，因此这种方式在目前市场上是主流。隔热材料采用pa66gf25(聚酰胺6625玻璃纤维)，国内以泰诺风保泰公司的产品为代表。优点是市场占有率高，技术成熟，可方便地做内外双色；缺点是单位门窗铝型材用量偏大。2) 浇注式把液态隔热材料注入铝合金型材浇注槽内并固化，切除铝合金型材浇注槽内的临时连接桥使之断开金属连接，通过隔热材料将铝合金型材断开的两部分结合在一起的复合方式。美国的门窗隔热铝型材主要采用这种方式，隔热材料采用聚氨基甲酸乙酯，国内以亚松公司的产品为代表。优点是经过合理的设计，单位门窗铝型材用量较穿条式少；缺点是目前可选择的系统少，需要门窗设计单位有一定的开发能力，且做成内外双色难度较大。因本工程框料设计要求做成内外双色，故选择穿条式隔热型材。2、表面处理用于门窗的铝合金型材一般采用阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂进行表面处理，应符合现行国家标准gb 5237铝合金建筑型材的质量要求，表面处理层的厚度应满足下表的要求。 铝合金型材表面处理层的厚度品种阳极氧化、着色电泳涂漆粉末喷涂氟碳漆喷涂厚度aa15b级40m120m30m注：有特殊要求的按gb 5237选择。 四种表面处理的比较：耐久性：阳极氧化、电泳涂漆、氟碳漆喷好，粉末喷涂差；色彩：粉末喷涂、氟碳漆喷丰富，阳极氧化、电泳涂漆色彩相对单一（阳极氧化常见的颜色是银灰色和古铜色、电泳涂漆常见的是香槟色和仿不锈钢色）价格：阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂价格相差不大，氟碳漆喷涂较前者高约1/3。因本工程框料灰色和白色，同时考虑造价，故铝型材表面处理选择粉末喷涂。3、窗型选择本工程建筑设计的窗型为55系列外开铝门窗，根据2003年建设部全国民用建筑设计技术措施的规定，高层建筑严禁使用外平开窗，因此建议业主和建筑设计改为内开内倒窗，型式如下：4、受力杆件的结构设计受力构件（指参与受力和传力的杆件）应经计算确定，其未经表面处理的型材最小实测壁厚：窗应1.4mm，组合窗拼樘管应2.0mm ，门应2.0mm。1） 门窗构件的荷载效应计算应根据实际情况选用风荷载、重力荷载和地震作用的最不利组合。2）作用于外门窗上的风荷载标准值，根据现行国家标准gb 50009建筑结构荷载规范的有关规定按下式计算：k=gzszo式中k风荷载标准值（kn/m2）；gz阵风系数，应按现行国家标准gb 50009建筑结构荷载规范的有关规定采用；s风荷载体型系数，应按现行国家标准gb 50009建筑结构荷载规范的有关规定采用；z风压高度变化系数，应按现行国家标准gb 50009建筑结构荷载规范的有关规定采用；o基本风压（kn/m2），参照本规范全省各地50年一遇的基本风压(kn/m2)；3）垂直于门窗平面分布的水平地震作用标准值，可按下式计算：qek=e max gk /a式中qek 垂直于门窗平面分布的水平地震作用标准值（kn/m2）e 动力放大系数，可取5.0；max 水平地震影响系数最大值，抗震设防烈度为6度时取0.04；7度（峰值加速度0.1g）时取0.08；7度（峰值加速度0.15g）时取0.12；8度（峰值加速度0.30g）时取0.24；gk 门窗（包括玻璃和窗框）的重力荷载标准值（kn）a 门窗平面面积（m2）。4）门窗构件应根据受荷情况和支承条件采用结构力学弹性方法计算内力和挠度，并应符合下列规定：1 应力：f 2 挠度：uu且u15mm 式中： 截面最大应力组合设计值；f 材料强度设计值；u 挠度组合设计值；u构件弯曲允许挠度值。当门窗镶嵌单层、夹层玻璃时：u=l/120；当门窗镶嵌中空玻璃时：u=l/180。5）进行门窗构件、连接件承载力计算时应（1）式，门窗构件的挠度验算应按（2）式计算： =1.4wk+1.2gk+1.30.5ek （1）u=uwk （2）式中：、u最大应力组合设计值、挠度组合设计值；wk、uwk风荷载产生的应力标准值、挠度标准值；gk 重力荷载产生的应力标准值；ek 地震荷载产生的应力标准值。注：后两项可根据实际荷载情况进行取或舍。 以上是一个手算的步骤，现在中小企业建议都能购买几套结构计算软件，目前市场上常用的内江“百科”，沈阳“汇宝”，淄博“长风”等软件都可以，只是几乎每种软件的计算过程都有一些小瑕疵，需要手工调整。下面沈阳“汇宝”软件的计算结果：基本参数门窗所在地区： 杭州地区；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b类地形考虑。门窗承受荷载计算计算依据：按建筑结构荷载规范(gb50009-2001)计算： wk=gzzs1w0 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：50m； 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： gz=k(1+2f) 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+2f) 其中：f=0.387(z/10)-0.12 b类场地： gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5(z/10)-0.16 c类场地： gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734(z/10)-0.22 d类场地： gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248(z/10)-0.3对于b类地形，50m高度处瞬时风压的阵风系数： gz=0.89(1+2(0.5(z/10)-0.16)=1.5779 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z30m时，取z=30m；对于b类地形，50m高度处风压高度变化系数： z=1.000(z/10)0.32=1.6737 s1：局部风压体型系数； 按建筑结构荷载规范gb50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： 一、外表面 1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区 对墙面， 取-1.0 对墙角边， 取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 由于大部分门窗都有开启，按5.3.2jgj102-2003条文说明，门窗结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积a小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积a大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(a)可按面积的对数线性插值，即： s1(a)=s1(1)+s1(10)-s1(1)loga w0：基本风压值(mpa)，根据现行gb50009-2001附表d.4(全国基本风压分布图)中数值采用，按重现期50年，杭州地区取0.00045mpa；计算杆件时的风荷载标准值： 计算杆件时的构件从属面积： a=0.751.3=0.975m2 loga=0 s1(a)=s1(1)+s1(10)-s1(1)loga =1 s1=1+0.2 =1.2 wk=gzzs1w0 =1.57791.67371.20.00045 =0.001426mpa 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=1.30.75=0.975m2 loga=0 s1(a)=s1(1)+s1(10)-s1(1)loga =1 s1=1+0.2 =1.2 wk=gzzs1w0 =1.57791.67371.20.00045 =0.001426mpa 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值： qeak=emaxgk/a 5.3.4jgj102-2003 qeak：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(mm2)；作用效应组合：荷载和作用效应按下式进行组合： s=gsgk+wwswk+eesek 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、sek：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； 风 荷 载：w：1.4； 地震作用：e：1.3；进行挠度计算时； 重力荷载：g：1.0； 风 荷 载：w：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；门窗竖中梃计算基本参数： 1：计算点标高：50m； 2：力学模型：单跨简支梁； 3：竖中梃跨度：h=1300mm； 4：竖中梃左受荷单元宽：w1=750mm；竖中梃右受荷单元宽：w2=750mm； 5：竖中梃材质：6063-t5，断热型材；竖中梃受荷单元分析：(1)竖中梃计算简图的确定： 因为：w1h w2h 所以，左受荷单元作用在竖中梃上是梯形荷载； 右受荷单元作用在竖中梃上是梯形荷载；(2)竖中梃在左受荷单元力作用下的受力分析： wwk：风荷载标准值(mpa)； w1：左受荷单元宽(mm)； h：竖中梃的跨度(mm)； qwk1：在左受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(n/mm)； qw1：在左受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(n/mm)； qwk1=wkw1/2 =0.001426750/2 =0.535n/mm qw1=1.4qwk1 =1.40.535 =0.749n/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0.04； 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(mm2)； qeak=emaxgk/a 5.3.4jgj102-2003 =5.00.040.0005 =0.0001mpa qek1：左受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(n/mm)； h：竖中梃的跨度(mm)； w1：左受荷单元宽(mm)； qek=qeakw1/2 =0.0001750/2 =0.038n/mm qe1：左受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(n/mm)； qe1=1.3qek1 =1.30.038 =0.049n/mm qk1：左受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(n/mm)； q1：左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 q1=qw1+0.5qe1 =0.749+0.50.049 =0.774n/mm用于挠度计算时，采用sw标准值： 5.4.1jgj102-2003 qk1=qwk1 =0.535n/mm m1：在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(nmm)； m1=q1h2/24(3-(w1/h)2) =0.77413002/24(3-(750/1300)2) =145366.875nmm v1：在左受荷单元力作用下的剪力设计值(n)； v1=q1h/2(1-w1/2/h) =0.7741300/2(1-750/2/1300) =357.975n(3)竖中梃在右受荷单元力作用下的受力分析： wk：风荷载标准值(mpa)； w2：右受荷单元宽(mm)； h：竖中梃的跨度(mm)； qwk2：在右受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(n/mm)； qw2：在右受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(n/mm)； qwk2=wkw2/2 =0.001426750/2 =0.535n/mm qw2=1.4qwk2 =1.40.535 =0.749n/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0.04； 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(mm2)； qeak=emaxgk/a 5.3.4jgj102-2003 =5.00.040.0005 =0.0001mpa qek2：右受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(n/mm)； w2：左受荷单元宽(mm)； h：竖中梃的跨度(mm)； qek2=qeakw2/2 =0.0001750/2 =0.038n/mm qe2：右受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(n/mm)； qe2=1.3qek2 =1.30.038 =0.049n/mm qk2：右受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(n/mm)； q2：右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 q2=qw2+0.5qe2 =0.749+0.50.049 =0.774n/mm用于挠度计算时，采用sw标准值： 5.4.1jgj102-2003 qk2=qwk2 =0.535n/mm m2：在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(nmm)； m2=q2h2/24(3-(w2/h)2) =0.77413002/24(3-(750/1300)2) =145366.875nmm v2：在右受荷单元力作用下的剪力设计值(n)； v2=q2h/2(1-w2/2/h) =0.7741300/2(1-750/2/1300) =357.975n选用竖中梃型材的截面特性： 选用型材号：pk55-d 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：ix=108040mm4 绕y轴惯性矩：iy=80170mm4 绕x轴净截面抵抗矩：wnx1=4686mm3 绕x轴净截面抵抗矩：wnx2=3382mm3 型材净截面面积：an=424.281mm2 型材截面垂直于x轴腹板的截面总宽度：t=3mm 型材受力面对中性轴的面积矩：sx=3311mm3 塑性发展系数： 对于非铝合金龙骨，参照jgj133或jgj102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，参照最新铝合金结构设计规范gb 50429-2007，取1.00； 此处取：=1.00竖中梃的抗弯强度计算：按下面的公式进行强度校核，应满足： (m1+m2)/wnxf上式中： m1：在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(nmm)； m2：在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(nmm)； wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； ：塑性发展系数，取1.00； f：型材的抗弯强度设计值，取90mpa；则： (m1+m2)/wnx=(145366.875+145366.875)/1.00/3382 =85.965mpa90mpa竖中梃抗弯强度能满足要求。竖中梃的挠度计算：(1)竖中梃在左受荷单元力作用下的挠度计算： df1：竖中梃在左受荷单元力作用下的挠度(mm)； df1=qk1h4/240ei(25/8-5(w1/2/h)2+2(w1/2/h)4) =0.53513004/240/70000/108040(25/8-5(750/2/1300)2+2(750/2/1300)4) =2.292mm(2)竖中梃在右受荷单元力作用下的挠度计算： df2：竖中梃在右受荷单元力作用下的挠度(mm)； df2=qk2h4/240ei(25/8-5(w2/2/h)2+2(w2/2/h)4) =0.53513004/240/70000/108040(25/8-5(750/2/1300)2+2(750/2/1300)4) =2.292mm(3)竖中梃在风荷载作用下的总体挠度： df=df1+df2 =2.292+2.292 =4.584mm挠度的限值取杆件总长的1/180，即7.222mm，且不应大于15mm。 4.584mm7.222mm 4.584mm15mm所以，挠度满足要求！门窗横中梃计算基本参数： 1：计算点标高：50m； 2：力学模型：单跨简支梁； 3：横中梃跨度：w=1500mm； 4：横中梃上受荷单元高：h1=500mm；横中梃下受荷单元高：h2=1300mm； 5：横中梃材质：6063-t5，断热型材；横中梃受荷单元分析：(1)横中梃计算简图的确定： 因为：h1w h2w 所以，上受荷单元作用在横中梃上是梯形荷载； 下受荷单元作用在横中梃上是梯形荷载(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=wwkh1/2 =0.001426500/2 =0.356n/mm qw1=1.4qwk1 =1.40.356 =0.498n/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0.04； 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(mm2)； qeak=emaxgk/a 5.3.4jgj102-2003 =5.00.040.0004 =0.00008mpa qek1：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=qeakh1/2 =0.00008500/2 =0.02n/mm qe1：上受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(n/mm)； qe1=1.3qek1 =1.30.02 =0.026n/mm qk1：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 q1=qw1+0.5qe1 =0.498+0.50.026 =0.511n/mm用于挠度计算时，采用sw标准值： 5.4.1jgj102-2003 qk1=qwk1 =0.356n/mm m1：在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩设计值(nmm)； m1=q1w2/24(3-(h1/w)2) =0.51115002/24(3-(500/1500)2) =138395.833nmm v1：在上受荷单元力作用下的剪力设计值(n)； v1=q1w/2(1-h1/2/w) =0.5111500/2(1-500/2/1500) =319.375n(3)横中梃在下受荷单元水平作用力作用下的受力分析： wwk：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=wwkh2/2 =0.0014261300/2 =0.927n/mm qw2=1.4qwk2 =1.40.927 =1.298n/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0.04； 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(mm2)； qeak=emaxgk/a 5.3.4jgj102-2003 =5.00.040.0004 =0.00008mpa qek2：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 =0.000081300/2 =0.05n/mm qe2：下受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(n/mm)； qe2=1.3qek2 =1.30.05 =0.065n/mm qk2：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： 5.4.1jgj102-2003 q2=qw2+0.5qe2 =1.298+0.50.065 =1.3305n/mm用于挠度计算时，采用sw标准值： 5.4.1jgj102-2003 qk2=qwk2 =0.927n/mm m2：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) =1.330515002/24(3-(1300/1500)2) =280513.75nmm v2：在下受荷单元力作用下的剪力设计值(n)； v2=q2w/2(1-h2/2/w) =1.33051500/2(1-1300/2/1500) =565.462n(4)横中梃在上受荷单元自重作用力作用下的受力分析： gk：横梁自重线荷载标准值(n/mm)； h1：横梁上分格高度(mm)； gk=0.0004h1 =0.0004500 =0.2n/mm g：横梁自重线荷载设计值(n/mm)； g=1.2gk =1.20.2 =0.24n/mm mx：横梁在自重荷载作用下的弯矩设计值(nmm)； w：横梁跨度(mm)； mx=gw2/8 =0.2415002/8 =67500nmm vy：垂直总剪力(n)： vy=1.20.0004wh1/2 =1.20.00041500500/2 =180n选用横中梃型材的截面特性： 选用型材号：pk55-d 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：ix=82260mm4 绕y轴惯性矩：iy=831030mm4 绕x轴净截面抵抗矩：wnx1=2375mm3 绕x轴净截面抵抗矩：wnx2=2326mm3 绕y轴净截面抵抗矩：wny1=11627mm3 绕y轴净截面抵抗矩：wny2=16263mm3 型材净截面面积：an=493.26mm2 横梁截面垂直于x轴腹板的截面总宽度：tx=3mm 横梁截面垂直于y轴腹板的截面总宽度：ty=11.1mm 型材受力面对中性轴的面积矩(绕x轴)：sx=2456mm3 型材受力面对中性轴的面积矩(绕y轴)：sy=11629mm3 塑性发展系数： 对于非铝合金龙骨，参照jgj133或jgj102规范,取1.05； 对于铝合金龙骨，参照最新铝合金结构设计规范gb 50429-2007，取1.00； 此处取：x=y=1.00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，wny：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)； x，y：塑性发展系数，按gb 50429-2007，均取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 =67500/1.00/2326+(138395.833+280513.75)/1.00/11627 =65.049mpa90mpa横中梃抗弯强度能满足要求。横中梃的挠度计算：(1)