铝合金窗结构设计计算书

1、铝合金窗结构设计计算书基本参数：上海地区门窗所在位置标高=20.000(m)在各分级指标值中，窗主要受力构件相对挠度单层、夹层玻璃挠度w 值不应超过15mm取其较小值。2水密能性分级指标值 P按表8规定。L/120，中空玻璃挠度w L/180。其绝对第10页共5页GB/T 7106-2002GB/T 7107-2002GB/T 7108-2002GB/T 8484-2002分级12345xxxx指标值100CAPV150150APv250250 700注：xxxx表示用 700Pa的具体值取代分级代号，适用于热带风暴和台风袭击地区的建筑。表8水密性能分级单位为帕3 气密性能 分级指标值q1,

2、q2按表9规定。建筑外窗抗风压性能分级及检测方法 建筑外窗气密性能分级及检测方法 建筑外窗水密性能分级及检测方法 建筑外窗保温性能分级及检测方法建筑外窗空气声隔声性能分级及检测方法GB/T 8485-2002建筑外窗采光性能分级及检测方法GB/T 11976-2002建筑结构荷载规范GB 50009-2001(2006 年版)铝合金门 GB/T 8478-2003铝合金窗 GB/T 8479-2003建筑玻璃应用技术规程JGJ 113-2003玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003建筑结构静力计算手册(第二版)BKCADP集成系统(BKCADPM200版)n.参考资料窗的性能分级表主要依

3、据：铝合金窗 GB/T 8479-2003建筑外窗保温性能分级及检测方法GB/T 8484-2002窗的主要性能窗的性能应根据建筑物所在地区的地理、气候和周围环境以及建筑物的高度、体型、重要性等选定。 1抗风压性能分级指标值P3按表7规定。表9气密性能分级分级345单位缝长指标值q1/( m3/m - h)2.5q1 1.51.5q1 0.5qF 0.5单位面积指标值q2/( m3/ m 2 -h)7.5q2 4.54.5q2 1.5q?w 1.54 保温性能分级指标值K按表10规定。表10保温性能分级单位为瓦每平方米开分级12345指标值K5.55.5 K5.05.0 K4.54.5 K4.

4、04.0 K3.5分级678910指标值3.5K3.03.0 K2.53.5 K2.02.0 K1.5K v 1.55空气声隔声性能分级指标值Rw按表11规定。表7 抗风压性能分级单位为千帕分级12345指标值1.0w P3 v 1.51.5w P3V 2.02.0W P3V 2.52.5W P3V 3.03.0 w P3V 3.5分级678指标值3.5w P3 v 4.04.0W P3V 4.54.5W P3V 5.0甘5.0注：xx表示用 5.0kPa的具体的值，取代分级代号。表11空气声隔声性能分级单位为分贝分级23456指标值25 w RW v 3030 w RW v 3535 w R

5、Wv 4040w RWv 45RW456 采光性能分级指标值Tr按表12规定。表12采光性能分级分级12345指标值0.20 TrV 0.300.30 0.607 启闭力启闭力应不大于 50N。8 反复启闭性能反复启闭应不少于1万次，启闭无异常，使用无障碍。该处局部风压体型系数1 sl =1.041风荷载标准值：W k=3 gzX i zX i sl X W(GB50009-2001)=1.687 X 1.248 X 1.041 X 0.5502=1.205 kN/m(2006年版)一、门窗承受荷载计算标高为20.0m处风荷载计算W o：基本风压W o=O.55 kN/m风荷载设计值：W:风荷

6、载设计值(kN/m2)Y w：风荷载作用效应的分项系数：1.4按建筑结构荷载规范GB50009-2001 3.2.5 规定采用W= y wX W=1.4 X 1.205=1.688kN/m 23 gz： 20.0m高处阵风系数(按B类区计算)3 gz=0.89 X 1+(Z/10) -0.16 =1.687卩z： 20.0m高处风压高度变化系数(按 B类区计算):(GB50009-2001)(2006年版)卩 z=(Z/10)0.32=(20.0/10)0.32=1.248卩sl :局部风压体型系数(墙面区) 1、板块21200.00mm X 1800.00mm=2.16m该处从属面积为：2.

7、16m2B:该处玻璃分格宽：1.200mH:该处玻璃分格高：1.800mA:该处玻璃板块面积A=BX H=1.200 X 1.8002=2.160m二、玻璃的选用与校核本处选用玻璃种类为：浮法平板玻璃1.玻璃面积：sl (A)= sl (1)+ sl (10)- sl (1) X log(A)=-1.0+0.8 X 1.0-1.0 X 0.334=-0.9331 sl =-0.933+(-0.2)=-1.133该处局部风压体型系数i sl=1.133风荷载标准值：W k= 3 gzX i zX i sl X W0(GB50009-2001)=1.687 X 1.248 X 1.133 X 0.

8、550=1.312 kN/m 2风荷载设计值：W:风荷载设计值(kN/m2)丫 w:风荷载作用效应的分项系数：1.4按建筑结构荷载规范GB50009-2001 3.2.5规定采用2W= 丫 wX W=1.4 X 1.312=1.837kN/m(2006年版)2. 该处玻璃板块自重：G AK： 玻璃板块自重：选择玻璃是中空玻璃。玻璃的重力密度为：25.6(KN/m3)B t_l中空玻璃内侧玻璃厚度为：5.000(mm)B t_w中空玻璃外侧玻璃厚度为：5.000(mm)G ak=25.6 X (Btj_+B_w)/1000=25.6 X (5.000+5.000)/1000=0.256KN/m2

9、3. 玻璃的强度计算：2内侧玻璃校核依据：bWf g=28.000 N/mm22、支承结构22400mm X 2600mm=6.24m该处从属面积为：6.24m21 sl (A)= i sl (1)+ i sl (10)- i sl (1) X log(A)=-1.0+0.8 X 1.0-1.0 X 0.795=-0.8411 sl =-0.841+(-0.2)=-1.041n :折减系数，可由参数 0按JGJ102-2003表6.1.2-2 采用a:玻璃短边边长:1200.0mmb:玻璃长边边长:1800.0mmBT_L中空玻璃内侧玻璃厚度为:5.000(mm)BT_w中空玻璃外侧玻璃厚度为

10、:5.000(mm)外侧玻璃校核依据：bWf g=28.000 N/mmW k：垂直于玻璃平面的风荷载标准值(N/mnf)d w：在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值(N/mnf)0 :参数m:玻璃板的弯矩系数，按边长比a/b查JGJ102-2003表6.1.2-1 得：m=0.0783表6.1.2-1四边支承玻璃板的弯矩系数ma/b0.000.250.330.400.500.550.600.65m0.12500.12300.11800.11150.10000.09340.08680.0804a/b0.700.750.800.850.900.951.00m0.07420.06

11、830.06280.05760.05280.04830.0442W ki中空玻璃分配到外侧玻璃的风荷载标准值(N/mm2)2W k2中空玻璃分配到内侧玻璃的风荷载标准值(N/mm)3332W ki=1.1 X WX B_w/(B t_w+Bt_l)=0.722 (kN/m )3332W k2=WX B_l /(B T_w +Bt_l )=0.656 (kN/m )在垂直于玻璃平面的风荷载作用下玻璃截面的最大应力标准值计算(N/mm2)在风荷载作用下外侧玻璃参数0 =Wi X a4/(E X t4)=33.25n :折减系数，按0 =33.25查 JGJ102-2003 表 6.1.2-2 得:

12、n =0.87表6.1.2-2 折减系数n0w 5.010.020.040.060.080.0100.0n1.000.960.920.840.780.730.680120.0150.0200.0250.0300.0350.0 400.0n0.650.610.570.540.520.510.504.中空玻璃的挠度计算：d f：在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm)D:玻璃的刚度(N.mm)t e：玻璃等效厚度 te=0.95 X (Bt_L +Bt_w)A(1 =6.0mmv :泊松比，按 JGJ 102-2003 5.2.9条采用，取值为 0.20表5.2.9 材料的泊松比u材料u材料u玻璃0

13、.2钢、不锈钢0.3铝合金0.33高强钢丝、钢绞线0.3卩:挠度系数：按边长比a/b查JGJ102-2003表6.1.2-3 得：卩=0.00773表6.1.3四边支承板的挠度系数卩a/b0.000.200.250.330.500.013020.012970.012820.012230.01013a/b0.550.600.650.700.750.009400.008670.007960.007270.00663a/b0.800.850.900.951.000.006030.005470.004960.004490.00406在风荷载作用下外侧玻璃最大应力标准值=16.937N/mmd :外侧玻

14、璃所受应力：2d w=6 X mXX a Xn /td =1 .4 X d WK=1.4 X 16.937 =23.712N/mm2在风荷载作用下内侧玻璃参数=30.23440 =W2x a /(E X t )n :折减系数，按0 =30.230 =WX a4/(E x t e4)=29.46n :折减系数，按0 =29.46查 JGJ102-2003 表 6.1.2-2 得：n =0.8832D=(E X te )/12(1- V )=1339648.38 (N.mm)4d f= x Wkx a Xn /D=13.8 (mm)由于玻璃的最大挠度df=13.8mm,小于玻璃短边边长的60分之一

15、 20.0 (mm)玻璃的挠度满足要求！查 JGJ102-2003 表 6.1.2-2 得：n =0.88在风荷载作用下内侧玻璃最大应力标准值2d w=6 X mXX a Xn /t=15.612N/mm、门窗受力构件计算d:内侧玻璃所受应力d =1.4 X d wk=1.4 X 15.6122=21.857N/mm222外侧玻璃最大应力设计值 d =23.712N/mm f g=28.000N/mm 内侧玻璃最大应力设计值 d =21.857N/mm2 f g=28.000N/mm2 中空玻璃强度满足要求！OJHSH(1)风荷载和玻璃自重作用下受力构件弯矩的计算W k：风荷载标准值：1.20

16、5kN/m 2M w：风荷载作用下受力构件的总弯矩标准值(kN m)H sk：受力构件扇框位置受荷单元高：1.800(m)Wski:受力构件扇框位置受荷单元宽：0.800(m)H si：受力构件上亮位置受荷单元高：0.800(m)Wsii :受力构件上亮位置受荷单元宽：1.500(m)q ski：受力构件在扇框位置受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度 q sii：受力构件在上亮位置受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度 M wi受力构件在扇框位置受荷单元作用下的弯矩(kN m)M w2：受力构件在上亮位置受荷单元作用下的弯矩(kN m)q ski =VVX Wki/2=1.205 X 0.8

17、00/2=0.482(kN/m)2M w=qsk1 X Wk1 /122=0.482 X 0.800 /12=0.026kN mq sl1 =WX Hsl /2=1.205 X 0.800/2=0.482(kN/m)B a：中间变量，为受荷单元短边的一半(m)B a = Hl/2=0.400m2 2 2M w2=(q sl1 X W1 ) X (3-4 X Ba /Wsl1 )/242 2 2=(0.482 X 1.500 ) X (3-4 X 0.400 /1.500 )/24=0.123kN mM w=M/1+Mv2(kN/m)(kN/m)=0.149kN.m求横向受力构件在玻璃自重作用下

18、产生的弯矩2M y=GX Wl1 /8=0.246 X 1.500 2/8My(kN m)=0.069kN m(2)风荷载作用下受力构件剪力的计算(kN)Q wk：风荷载作用下剪力标准值(kN)Q w1：受力构件在扇框位置受荷单元作用下受到的最大剪力(kN)Q w2：受力构件在上亮位置受荷单元作用下受到的最大剪力(kN)Q w1=(q sk1 X Wk1)/4=(0.482 X 0.800)/4=0.096kN (线荷载三角形分布)Q w2=(q sl1 X (W;l1 )/2 X (1-B a/Wd1 )=(0.482 X 1.500)/2 X (1-0.400/1.500)=0.265kN

19、 (线荷载梯形分布)Q wk=Q/+Qv2=0.3613(3)杆件抗弯矩预选值的计算(cm )W:杆件抗弯矩预选值(cm3)W=1.4 X MX 103/84.23=1.4 X 0.149 X 10/84.23=2.477cm(4)选用型材的截面特性：选用型材号:C1152TT中挺 型材强度设计值：f a=85.5N/mm2 型材弹性模量：E=70000N/mm2X 轴惯性矩:I x=15.813cm4Y 轴惯性矩:I y=17.313cm43X 轴抵抗矩：Wx1=4.511cmX 轴抵抗矩：Wx2=9.385cm33Y 轴抵抗矩：Wy1=4.836cm3Y 轴抵抗矩：Wy2=4.836cm

20、型材截面积:A=14.591cm 2型材计算校核处壁厚：t=1.4mm型材截面面积矩：S s=8.847cm3型材计算用抵抗矩：Wx2=4.511cm3型材计算用抵抗矩：Wy2=4.836cm3(5)型材的强度计算：校核依据：(1.4M JW2+M/W/2)/1.05 f a=85.5N/mm2 (T =(1.4 X MX 103/w2+mx 103/弘)/1.05=(1.4 X 0.149 X 103/4.5110+0.069 X 103/4.8357)/1.052=57.654N/mm2 257.654N/mm f a=85.5N/mm杆件强度可以满足！(6)杆件抗剪计算：校核依据：t max 49.6N/mmQ wk：风荷载作用下剪力标准值(kN)Q:风荷载作用下剪力设计值(kN)Q=1.4X Qvk=1.4X 0.361=0.505kN(7)杆件剪应力：T :杆件剪应力：S s：杆件型材截面面积矩I x：杆件型材截面惯性矩 t:杆件壁厚：1.4mmt =QX SsX 1