门窗设计计算书样板.doc

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：31.7 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52.1 门窗所在地区52.2 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 风荷载标准值的计算方法53.2 计算支撑结构时的风荷载标准值73.3 计算面板材料时的风荷载标准值73.4 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值73.5 平行于门窗平面的集中水平地震作用标准值83.6 作用效应组合84 门窗竖中梃计算84.1 竖中梃受荷单元分析94.2 选用竖中梃型材的截面特性114.3 竖中梃的抗弯强度计算124.4 竖中梃的挠度计算124.5 竖中梃的抗剪计算125 玻璃板块的选用与校核135.1 玻璃板块荷载计算135.2 玻璃的强度计算145.3 玻璃最大挠度校核146 附录 常用材料的力学及其它物理性能16金地J8门窗设计计算书 深业泰然门窗设计计算书1 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 JGJ103-2008建筑幕墙工程技术规范 DGJ08-56-20121.2 建筑设计规范：地震震级的规定 GB/T17740-1999钢结构设计规范 GB50017-2003高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010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/T97-2011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 GB50009-2012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 GB5237.6-2012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半钢化玻璃 GB/T17841-2008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/T5117-1995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工业用橡胶板 GB/T5574-2008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/T529-2008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/T3099.2-2004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 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锌合金压铸件 GB/T13821-2009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(2011版)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 武汉地区；2.2 地面粗糙度分类等级 门窗属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012) 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； 在围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，武汉地区地震基本烈度为：6度，地震动峰值加速度为0.05g，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=0.04；3 门窗承受荷载计算3.1 风荷载标准值的计算方法 门窗属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)计算： wk=gzs1zw0 8.1.1-2GB50009-2012上式中： wk：作用在门窗上的风荷载标准值(MPa)； z：计算点标高：94.1m； gz：高度z处的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： gz=1+2gI10(z/10)- 条文说明部分8.6.1GB50009-2012 其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为：5m、10m、15m、30m； A、B、C、D四类地貌类别梯度高度分别为：300m、350m、450m、550m； 也就是： 对A类场地：当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z300m时，取z=300m，当z350m时，取z=350m，当z450m时，取z=450m，当z550m时，取z=550m，当z30m时，取z=30m；对于C类地形，94.1m高度处风压高度变化系数： z=0.544(94.1/10)0.44=1.4587 s1：局部风压体型系数； 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.3条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数s1： 1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用； 2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0； 3 其它房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。 本计算点为墙面大面位置，按如上说明，查表得： s1(1)=1 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.4条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用： 1 当从属面积不大于1m2时，折减系数取1.0； 2 当从属面积大于或等于25m2时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其它屋面区域折减系数取1.0； 3 当从属面积大于1m2且小于25m2时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 8.3.4GB50009-2012 其中： s1(25)=0.8s1(1)=0.8 计算支撑结构时的构件从属面积： A=1.051.6=1.68m2 LogA=0.225 则： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 =0.968 按建筑结构荷载规范GB50009-2012第8.3.5条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用： 1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物： 当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4s1； 当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6s1； 当开洞率大于0.30时，取0.8s1； 3 其它情况，应按开放式建筑物的s1取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全部面积之比； 2：s1应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数为0.2(封闭式建筑内表面)； 因此，计算非直接承受风荷载的支撑结构时的局部风压体型系数为： s1=0.968+0.2 =1.168 而对直接承受风压的面板结构来说，其局部风压体型系数为： s1=1+0.2 =1.2 w0：基本风压值(MPa)，根据现行建筑结构荷载规范GB50009-2012附表E.5中数值采用，但不小于0.3KN/m2，按重现期50年，武汉地区取0.00035MPa；3.2 计算支撑结构时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.70231.45871.1680.00035 =0.001015MPa 3.3 计算面板材料时的风荷载标准值 wk=gzzs1w0 =1.70231.45871.20.00035 =0.001043MPa 3.4 垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值 qEk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEk：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，取0.04； Gk：门窗构件的重力荷载标准值(N)； A：门窗构件的面积(mm2)；3.5 平行于门窗平面的集中水平地震作用标准值 PEk=EmaxGk 5.3.5JGJ102-2003 PEk：平行于门窗平面的集中水平地震作用标准值(N)； 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：门窗构件的重力荷载标准值(N)； 按照JGJ102规范5.4节条文说明部分的规定，对于竖向门窗和与水平面夹角大于75度、小于90度的斜玻璃门窗，可不考虑竖向地震作用效应的计算和组合。3.6 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；4 门窗竖中梃计算基本参数： 1：计算点标高：94.1m； 2：力学模型：简支梁； 3：竖中梃跨度：H=1600mm； 4：竖中梃左受荷单元宽：W1=600mm； 竖中梃右受荷单元宽：W2=1500mm； 5：竖中梃材质：6063-T5；4.1 竖中梃受荷单元分析(1)竖中梃计算简图的确定： 因为：W1H W290MPa竖中梃抗弯强度不满足要求。4.4 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) =0.30416004/240/70000/154440(25/8-5(600/2/1600)2+2(600/2/1600)4) =2.266mm(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) =0.76116004/240/70000/154440(25/8-5(1500/2/1600)2+2(1500/2/1600)4) =4.081mm(3)竖中梃在风荷载作用下的总体挠度： df=df1+df2 =2.266+4.081 =6.347mm挠度的限值取杆件总长的1/100，即16mm，且不应大于20mm。 6.347mm16mm 6.347mm20mm所以，挠度满足要求！4.5 竖中梃的抗剪计算校核依据： max=55MPa (材料的抗剪强度设计值)在上面的公式中： max：竖中梃最大剪应力(N)； V1：在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N)； V2：在右受荷单元力作用下的剪力设计值(N)； Sx：竖中梃型材受力面对中性轴的面积矩(mm3)； Ix：竖中梃型材截面惯性矩(mm4)； t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)； max=(V1+V2)Sx/Ixt =(287.3+469.2)3299/154440/3 =5.387MPa 5.387MPa55MPa竖中梃抗剪强度能满足要求!5 玻璃板块的选用与校核基本参数： 1：计算点标高：94.1m； 2：玻璃板尺寸：宽高=BH=1000mm2000mm； 3：玻璃配置：单片玻璃，钢化玻璃4mm；模型简图为：5.1 玻璃板块荷载计算(1)玻璃板块自重： GAk：玻璃板块单位面积自重(仅指玻璃)(MPa)； t：玻璃板块厚度(mm)； g：玻璃的体积密度(N/mm3)； GAk=gt =0.00002564 =0.000102MPa(2)垂直于板块平面的分布水平地震作用： qEAk：垂直于板块平面的分布水平地震作用(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； GAk：玻璃单位面积自重(MPa)； qEAk=EmaxGAk =5.00.040.000102 =0.00002MPa(3)作用在玻璃上的风荷载及地震作用荷载组合：用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： 5.4.1JGJ102-2003 q=1.4wk+0.51.3qEAk =1.40.001043+0.51.30.00002 =0.001473MPaSw+0.5SE标准值组合为： qk=wk+0.5qEAk =0.001043+0.50.00002 =0.001053MPa用于挠度计算时，采用Sw标准值： 5.4.1JGJ102-2003 wk=0.001043MPa5.2 玻璃的强度计算校核依据：fg ：玻璃的计算参数； ：玻璃的折减系数； qk：作用在玻璃上的荷载组合标准值(MPa)； a：分格短边长度(mm)； E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃厚度(mm)； =qka4/Et4 6.1.2-3JGJ102-2003 =0.00105310004/72000/44 =57.129按系数，查表6.1.2-2JGJ102-2003，=0.789； ：玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)； q：作用在板块玻璃上的荷载组合设计值(MPa)； a：玻璃短边边长(mm)； b：玻璃长边边长(mm)； t：玻璃厚度(mm)； m：玻璃弯矩系数， 按边长比a/b查表6.1.2-1JGJ102-2003得m=0.1； =6mqa2/t2 6.1.2JGJ102-2003 =60.10.001473100020.789/42 =43.582MPa 43.582MPafg=84MPa(钢化玻璃)玻璃的强度满足要求!5.3 玻璃最大挠度校核校核依据： df=wka4/Ddf,lim 6.1.3-2JGJ102-2003上面公式中： df：玻璃板挠度计算值(mm)； ：玻璃挠度的折减系数，按=wka4/Et4查表，为0.79； ：玻璃挠度系数，按边长比a/b查表6.1.3JGJ102-2003得=0.01013； wk：风荷载标准值(MPa) a：玻璃板块短边尺寸(mm)； D：玻璃的弯曲刚度(Nmm)； df,lim：许用挠度，取短边长的1/60，为16.667mm；其中： D=Et3/(12(1-2) 6.1.3-1JGJ102-2003上式中： E：玻璃的弹性模量(MPa)； t：玻璃的厚度(mm)； ：玻璃材