PVC塑料门窗的风荷载计算

PVC 塑料门窗的风荷载计算塑料门窗的风荷载计算 抗风压性能作为塑料门窗力学性能的一个主要性能 其值对门窗 的安全使用起决定性作用 可通过实验检验确定 但对于实际工程应 用中不可能每种窗形都做实验来验证其抗风压强度 因此 抗风压强 度的计算就变得极为重要 它可以有效的指导生产 对塑料门窗进行 选型 选材等 塑料门窗主要承受风荷载 重力 地震和温度作用等 其中地震 和温度可以通过门窗的柔性连接去预防 而玻璃的重量要比风荷载小 得多了 所以 门窗受力主要考虑风荷载的作用 门窗的风荷载有很多标准规范 这些标准相互间不得混用 这里 主要依据 GB50009 2001 风荷载标准值风荷载标准值 门窗所能承受的风荷载可以通过实验检测 检测中 P3值与风荷载 标准值等同 门窗的风荷载值受很多因素影响 如门窗所处的地区 门窗所在的楼高 门窗的尺寸大小 门窗的窗形结构 玻璃的种类厚 度 增强型钢的厚度等 在进行风压计算前首先要确定垂直于建筑物 表面上的风荷载标准值 风荷载标准值计算公式如下 wk gz s zwo 1 式中 wk 风荷载标准值 KN m2 gz 高度 z 处的阵风系数 s 风荷载体型系数 z 风压高度变化系数 wo 基本风压 KN m2 基本风压应采用 GB50009 2001 标准中给出的 50 年一遇的风压 且不得小于 0 3 KN m2 查表 D4 gz查表 7 5 1 s查表 7 3 3 z查表 7 2 1 非标准型的体型系数可以通过做风洞实验得出 非标准型的高度系数按 7 2 2 考虑修正系数 门窗的承载能力分析门窗的承载能力分析 门窗的承载能力分析包括玻璃的承载能力 构件挠度承载能力 构件的强度承载能力 紧固件的选配与计算 焊接强度的承载能力 一般情况 构件的强度承载能力 剪力 紧固力和焊接强度可以不用计 算 一 荷载分布 参照原一 荷载分布 参照原 GB7106 86 中附录中附录 A 根据建筑外窗的窗形 画出荷载分布图 建筑外窗在风荷载作用 下 承受与外窗平面垂直的横向水平力 外窗各框料间构成的受荷单 元可视为四边铰接的简支板 在每个受荷单元的四角各作 45o斜线 使 其与平行于长边的中线相交 这些线把受荷单元分成 4 块 每块面积 所承受的风荷载传给其相邻的构件 每个构件可近似地简化为简支梁 上呈矩形 梯形或三角形的均布荷载 见图 3 1 建筑外窗在风荷载作用下 受力构件上的总荷载 Q 为该构件 所承受的受荷面积 A 与施加在该面积上的单位风荷载 W 的乘积 按下式计算 Q W A 2 式中 Q 受力构件所承受的总荷载 kgf W 施加在受荷面积上的单位风荷载 kPa A 受力构件所承受的受荷面积 m2 二 受力杆件挠度计算公式 参照原二 受力杆件挠度计算公式 参照原 GB7106 86 中附录中附录 A Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 Q3 Q4Q5 图3 1 在矩形荷载作用下挠度按下式计算 fmax 5QL3 384EI 3 在梯形荷载作用下挠度计算按下表 1 系数K 0K 0 1K 0 2K 0 3K 0 4K 0 5 QL3QL3QL3QL3QL3QL3 fmax 76 8EI70 2EI65 6EI62 4EI60 6EI60EI 在三角形荷载作用下挠度按下式计算 fmax QL3 60EI 4 集中荷载作用于跨中时挠度按下式计算 fmax PL3 48EI 5 集中荷载作用于任意点时挠度按下式计算 fmax PL1L2 L1 L2 6 27EIL L L3L21 其中 fmax 构件在外力作用下产生的最大挠度 cm E 外窗受力构件所用材料的弹性模量 kgf cm2 I 计算截面的惯性矩 cm4 P 受力构件上所受的集中荷载 kgf L 受力构件的总长度 cm 以上公式计算所得值应满足 fmax f 7 f 为构件的允许挠度 当窗为柔性镶嵌单层玻璃时 f L 130 当窗为柔性镶嵌双层玻璃时 f L 180 同时要保证挠度变形 15mm 例如 中空玻璃时 当 L 3000mm 时 f 不能取 L 180 只能取 L 200 三 玻璃风荷载计算 见三 玻璃风荷载计算 见 JGJ113 97 当玻璃厚度 t 6mm 时 Amax 0 2 t1 8 wk 8 当玻璃厚度 t 6mm 时 Amax 0 2t1 6 0 8 wk 9 式中 wk 风荷载标准值 kPa Amax 玻璃的最大许用面积 m2 T 玻璃的厚度 mm 抗风压调整系数 单玻取 1 0 中空玻璃取 1 5 玻璃最怕发生弯曲破坏现象 因此 要防止玻璃表面有细微划痕 切割后应做倒角处理 四 增强型钢惯性矩的计算四 增强型钢惯性矩的计算 由于塑料异型材的弹性模量远小于钢材的弹性模量 整个杆件的 抗弯能力主要取决于增强型钢 因此可将型材的计算忽略 只计算增 强型钢的惯性矩 增强型钢惯性矩的计算主要有两种方法 1 精确计算 增强型钢的截面惯性矩可通过计算机计算 使用 AUTOCAD 软件可对任意形状的截面进行计算 所得结果非常精确 在这里不再详述 2 对于简单的截面 可用下面公式进行粗略的计算 Ix BH3 bh3 12 10 公式中的数值见图 3 2 x y B b H h 图3 2 3 0mm 2 1707 1 0908 0 8812 0 9713 3 7948 3 4085 2 1074 2 4602 11 2864 3 9891 0 9891 1 2302 1 0946 3 9891 1 3287 2 5mm 1 9073 0 9817 0 7953 0 8748 2 6866 3 0301 1 8692 2 1039 9 5596 3 8776 0 8776 1 0870 0 9685 3 8776 1 1980 2 0mm 1 6086 0 8485 0 6832 0 7582 2 1241 2 5380 1 5883 1 7202 7 8040 3 0217 0 7688 0 9189 0 8204 3 0217 1 0060 1 5mm 1 2688 0 6869 0 5604 0 6148 1 6657 1 9969 1 2691 1 3313 5 9687 2 2714 0 6149 0 7324 0 6553 2 3859 0 7937 IY cm4 1 2mm 1 0437 0 5748 0 4698 0 5150 1 3678 1 6409 1 0519 1 0815 4 8220 1 9660 0 5097 0 6059 0 5428 1 9660 0 6579 3 0mm 1 2743 3 5181 1 9268 2 5353 2 9112 3 4696 2 8302 3 3140 8 3675 1 1532 0 1532 0 1985 0 2172 1 1532 0 2475 2 5mm 1 1252 3 0940 1 7110 2 2410 2 5377 1 2481 2 4950 2 8894 7 2203 1 1347 0 1347 0 1737 0 1897 1 1347 0 2180 2 0mm 0 9533 2 6096 1 0602 1 8997 0 5683 1 0602 2 1130 2 4147 6 0098 0 9674 0 1266 0 1442 0 1575 0 9674 0 1787 1 5mm 0 7569 2 0678 1 1658 1 5084 0 4419 0 8474 1 6756 1 8965 4 6720 0 7415 0 1015 0 1156 0 1259 0 7816 0 1409 IX cm4 1 2mm 0 6250 1 7056 0 9675 1 2520 0 3613 0 7027 1 3848 1 5577 3 8157 0 6522 0 0837 0 0955 0 1042 0 6522 0 1167 增强型钢增强型钢 ST27 21 5 ST34 5 17 ST27 5 17 ST30 5 17 ST31 5 20 5 ST34 5 25 ST26 5 27 5 ST28 5 31 ST52 5 34 5 ST34 5 21 ST24 5 12 ST26 13 ST24 5 13 5 ST34 5 21 ST26 14 下表列出实德主要型材增强型钢的惯性距 此表仅作参考 实德主要型材增强型钢惯性矩表实德主要型材增强型钢惯性矩表 型材名称型材名称 BR60 SE76 UP76 SE76N PZ76N FR73 SF78 BR66 FR62 SF106 HS73 SE73 BR73 SF52 ST73 HF80 SE80 SF54 3 0mm 0 9891 1 0946 2 2032 2 6618 1 7052 0 9891 1 0946 2 6618 3 6812 2 2600 25 1252 5 2851 3 9896 14 8948 3 3822 3 2259 2 5mm 0 8776 0 9685 1 9541 2 3506 1 4692 0 8776 0 9685 2 3506 3 2045 1 9751 21 5423 4 6132 3 5135 12 8442 2 9359 2 8158 2 0mm 0 7704 0 8197 1 5263 1 9915 0 9679 0 7688 0 8198 1 9915 2 6727 1 6455 17 5342 3 5342 2 9742 10 4657 2 7352 1 7911 1 5mm 0 6160 0 6547 1 2191 1 5819 0 9679 0 6160 0 6547 1 5561 2 0880 1 2428 14 3264 2 9834 2 3523 8 0765 1 9144 1 4864 IY cm4 1 2mm 0 5213 0 5423 1 0113 1 3082 0 8006 0 5096 0 5424 1 3082 1 7085 1 0450 10 9182 1 9405 1 9872 6 5558 1 5703 1 1618 3 0mm 0 1532 0 2172 0 6221 1 1738 0 2132 0 1532 0 2172 1 1738 3 4267 0 4994 13 8685 9 1534 0 3128 4 6155 1 5803 3 7487 2 5mm 0 1347 0 1897 0 5667 1 0532 0 1827 0 1347 0 1897 1 0532 2 9215 0 4317 11 9641 7 9321 0 2948 4 0442 1 3522 3 1954 2 0mm 0 1264 0 1576 0 4860 0 9053 0 1177 0 1265 0 1579 0 9053 2 3819 0 3639 9 8133 6 8133 0 2658 3 3637 1 2424 2 4942 1 5mm 0 1012 0 1260 0 4009 0 7311 0 1177 0 1012 0 1260 0 7987 1 8229 0 2806 7 5930 5 0380 0 2251 2 6421 0 8525 1 9876 IX cm4 1 2mm 0 8953 0 1038 0 3376 0 6104 0 0980 0 0836 0 1040 0 6104 1 4735 0 2324 6 1797 4 5536 0 1935 2 1692 0 6939 1 5530 增强型钢增强型钢 ST24 5 12 ST24 5 13 5 ST28 16 5 ST29 2