建筑门窗抗风压性能计算书1515方钢修改合格

1、建筑门窗抗风压性能计算书I、计算依据：建筑玻璃应用技术规程JGJ 113-2009钢结构设计规范GB 50017-2003建筑外窗抗风压性能分级表GB/T 7106-2008建筑结构荷载规范GB 50009-2001 2006 版未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料门JG/T 180-2005未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗JG/T 140-2005铝合金门窗GB/T 8478-2008建筑门窗术语 GB/T5823-2008 »建筑门窗洞口尺寸系列GB/T5824-2008 »建筑外门窗保温性能分级及检测方法GB/T8484-2008 »铝合金建筑型材第一部分 铝

2、合金建筑型材第二部分 铝合金建筑型材第三部分 铝合金建筑型材第四部分 铝合金建筑型材第五部分 铝合金建筑型材第六部分建筑外门窗空气声隔声性能分级及检测方法GB/T8485-2008 »基材 GB5237.1-2008 »阳极氧化型材GB5237.2-2008»电泳涂漆型材GB5237.3-2008»粉末喷涂型材GB5237.4-2008»氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008 »隔热型材 GB5237.6-2008 »II、详细计算一、风荷载计算1）工程所在省市：辽宁2）工程所在城市：大连3） 门窗安装最大高度 z： 9

3、0米4）门窗系列：中财真彩型材-真彩60内平开窗5） 门窗尺寸：门窗宽度 W= 1500 mm门窗高度 H= 1500 mm6）门窗样式图：科 S1* 科 Z*W0GB 50009-2001 2006 版 7.1.1-2)1 风荷载标准值计算W = 3gz*（ 按建筑结构荷载规范1.1 基本风压 Wo= 700 N/m 2GB50009-20012006版规定，采用50年一遇的风压，但（ 按建筑结构荷载规范不得小于0.3 KN/m1.2 阵风系数3 gz计算:1)A类地区：3gz=0.92*(1+2f)其中：W f=0.5*35A(1.8*(-0.04)*(z/10)A(-0.12),z为安装

4、高度;2)B类地区：3gz=0.89*(1+2f)其中：W f=0.5*35A(1.8*(0)*(z/10)A(-0.16),z为安装高度；3)C类地区：3gz=0.85*(1+2f)其中：W f=0.5*35A(1.8*(0.06)*(z/10)A(-0.22),z为安装高度；4)D类地区：3gz=0.80*(1+2f)其中：W f=0.5*35A(1.8*(0.14)*(z/10)A(-0.30),z为安装高度；安装高度z<5米时，按5米时的阵风系数取值。本工程按：A. 近海海面和海岛、海岸湖岸及沙漠地区取值。3 gz=0.92*(1+2 f) W f=0.5*35A(1.8*(-0

5、.04)*(z/10)A(-0.12)=0.92*(1+2*(0.5*35A(1.8*(-0.04)*(90/10)A(-0.12)=1.467( 按建筑结构荷载规范GB 50009-20012006 版 7.5.1 规定 )1.3 风压高度变化系数科z计算:1)A 类地区：2)B 类地区：3)C 类地区：4)D 类地区：z=1.379 * (z / 10) A 0.24,z 为安装高度；z=(z / 10) A 0.32,z 为安装高度；z=0.616 * (z / 10) A 0.44,z 为安装高度；z=0.318 * (z / 10) A 0.6,z 为安装高度；本工程按：A. 近海海

6、面和海岛、海岸湖岸及沙漠地区取值。z=1.379 * (90 / 10) A 0.24=2.337( 按建筑结构荷载规范GB 50009-20012006 版 7.2.1 规定 )1.4 局部风压体型系数 s1的计算:科si :局部风压体型系数，根据计算点体型位置取0.8 ;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科si : 外表面1. 正压区2. 负压区-对墙面，-对墙角边，按表 7.3.1 采用；取 -1.0取 -1.8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 。

7、另注：上述的局部体型系数ws1(1)是适用于围护构彳的从属面积Aw 1m2的情况，当围护构件的从属面积A> 10宿时，局部风压体型系数 科s1(10)可乘以折减系数 0.8,当构件的从属面积 Av 10m2而> 1m2时，局部风压体型系数 科s1(A)可按面积的对数线性插值，即:s1(A尸 s1(1)+ ws1(10)- s1(1)logA受力杆件中从属面积最大的杆件为：竖向杆件中的( 竖杆件 )其从属面积为 A幺区域1: 1.350+右区域2: 0.900=2.250支撑结构的构件从属面积Av 10 m2,且A> 1 m2LogA=Log(2.250)=0.352科 s1(

8、2.250)=科 s1(1)+科 s1(10)-科 s1(1)*logA=0.8+(0.8*0.8-0.8)*0.352=0.744科 s1=科 s1(2.250)+0.2=0.744+0.2=0.944因此：支撑结构局部风压体型系数s1取：0.9441.4.2面板材料的局部风压体型系数科s1的计算：面板材料的局部风压体型系数按面积最大的玻璃板块( 即： 900x1500=1.350 m 2) 来计算：面板材料的构件从属面积Av 10 m2,且A> 1 m2LogA=Log(1.350)=0.130科 s1(1.350)=科 s1(1)+科 s1(10)-科 s1(1)*logA= 0.

9、8+(0.8*0.8-0.8)*0.130=0.779科 s1=科 s1(1.350)+0.2=0.779+0.2=0.979因此：面板材料局部风压体型系数s1取：0.9791.5 风荷载标准值计算:1.5.1 支撑结构风荷载标准值计算:Wk(N/m2)= 3 gz* w z* W S1*W0=1.467*2.337*0.944*700=2265.4731.5.2 面板材料风荷载标准值计算:Wk(N/m2)= 3 gz* w z* W S1*W0=1.467*2.337*0.979*700=2349.4682 风荷载设计值计算：2.1 支撑结构风荷载设计值计算：W(N/m 2)=1.4*Wk=

10、1.4*2265.473=3171.6622.2 面板结构风荷载设计值计算：W(N/m 2)=1.4*Wk =1.4*2349.468 =3289.255二、门窗主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力校核1 校验依据：1.1 挠度校验依据：1) 单层玻璃，柔性镶嵌：2) 双层玻璃，柔性镶嵌：3) 单层玻璃，刚性镶嵌：其中： fmax: 为受力杆件最在变形量(mm)L:为受力杆件长度(mm)fmax/L < 1/150 且 famx < 20 mm(N)本窗型选用: 双层玻璃，柔性镶嵌：校核依据1.2 弯曲应力校验依据：o- max=M/W<=o-2(T :材料的抗弯曲应力(N

11、/mm)(T max:计算截面上的最大弯曲应力(N/mm2)M: 受力杆件承受的最大弯矩(N.mm)W: 净截面抵抗矩(mm3)1.3 剪切应力校验依据：t max=(Q*S)/(I* 8 )<= t t :材料的抗剪允许应力(N/mm2)t max:计算截面上的最大剪切应力(N/mm2)Q: 受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力S: 材料面积矩(mm3)4I:材料惯性矩(mm)8 :腹板的厚度(mm)2 主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算：因建筑外窗在风荷载作用下，承受的是与外窗垂直的横向水平力，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45

12、度斜线，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递给其相邻的构件， 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。这样的近似简化与精确解相比有足够的准确度，结果偏于安全，可以满足工程设计计算和使用的需要。由于窗的四周与墙体相连，作用在玻璃上的风荷载由窗框传递给墙体，故不作受力杆件考虑，只需对选用的中梃进行校核。2.1 竖杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:构件【竖杆件】的各受荷区域基本情况如下图：构件【竖杆件】的由以下各型材(衬钢)组合而成，它们共同承担【竖杆件】上的全部荷载：(1) 钢衬-中财60扇梃钢衬截面参数如下：惯性矩：5813

13、0抵抗矩：2584面积矩：1658截面面积：232腹板厚度：1.51.1.1 【竖杆件】的刚度计算1) ) 中财60扇梃钢衬的弯曲刚度计算D(N.mm j=E*I=206000*58130=11974780000中财60扇梃钢衬的剪切刚度计算D(N.mm 2)=G*F=79000*232=183280002) 【竖杆件】的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(N.mm2)=11974780000=11974780000【竖杆件】的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mm2)=18328000=183280001.1.2 【竖杆件】的受荷面积计算1. 左区域1的受荷面积计算(梯形)A(mm2)=(90

14、0/2*900/2)+(1500-900)*900/2=4725002. 右区域2的受荷面积计算(梯形)A(mm2)=(600/2*600/2)+(1500-600)*600/2=3600003. 【竖杆件】的总受荷面积A(mm2)=472500+360000=8325001.1.3 【竖杆件】所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A=2265.473*832500/1000000=1886.0061.1.4 【竖杆件】在均布荷载作用下的中点挠度、弯矩、剪力计算1.1.4.1 在均布荷载作用下的中点挠度计算1. 中财60扇梃钢衬在均布荷载作用下的中点挠度计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中财60

15、扇梃钢衬=Q总*(D中财60扇梃钢衬/D总) =1886.006*(11974780000/11974780000)=1886.006本受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受梯形 均布荷载Fmid(mm)=Q*L3/(65.5*D)=1886.006*1500A3/(65.5*11974780000)=8.1151.1.4.2 在均布荷载作用下的弯矩计算1. 中财 60 扇梃钢衬在均布荷载作用下的弯矩计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载：Q中财60扇梃钢衬=Q总*(D中财60扇梃钢衬/D总) =1886.006*(11974780000/11974780000) =1886.006所受荷载的设计值

16、计算:Q=1.4*Q=1.4* 1886.006 =2640.408本受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受梯形 均布荷载Mmax(N.mm)=Q*L/6.76 =2640.408*1500/6.76 =516040.000 2.1.4.3 在均布荷载作用下的剪力计算 1. 中财 60 扇梃钢衬在均布荷载作用下的剪力计算按剪切刚度比例分配荷载分配荷载:Q中财60扇梃钢衬=Q总*(D中财60扇梃钢衬/D总) =1886.006*(18328000/18328000) =1886.006所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4* 1886.006 =2640.408本受力杆件在风荷载作用下，可简

17、化为承受梯形 均布荷载Qmax(N)= ± Q*(1-a/L)/2 =2640.408*(1-0.2)/2 =1056.1631.1.5 【竖杆件】在集中荷载作用下的中点挠度、弯矩、剪力计算1.1.6 竖杆件在均布荷载和集中荷载共同作用下的中点总挠度校核1.1.6.1 中财 60 扇梃钢衬中点总挠度校核1.1.6.1.1 中财 60扇梃钢衬中点总变形计算F 总=5均布+ 2 5集中 =8.115=8.1151.1.6.1.2 中财 60扇梃钢衬中滑挠跨比计算挠跨比 =F 总 /L =8.115/1500 =0.005该门窗选用：双层玻璃，柔性镶嵌：校核依据 fmax/L < 1

18、/150 且famx < 20 mm 0.005 & 1/150 且8.115 w 20 mm ,因此：中财60扇梃钢衬 的挠度符合要求。1.1.7 竖杆件在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗弯曲强度校核1.1.7.1 中财 60 扇梃钢衬抗弯曲强度校核1.1.7.1.1 中财 60扇梃钢衬总弯矩计算M总=”均布+ 2”集中=516040.000 =516040.0001.1.7.1.2 中财 60扇梃钢衬弯曲应力计算 o- max=M/W(T max:计算截面上的最大弯曲应力M:受力杆件承受的最大弯矩W:净截面抵抗矩o- max=M/W =516040.000/2584 =199

19、.7199.7 V此类型材允许的弯曲应力215 ,因此 抗弯强度满足要求。2.1.8 竖杆件在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗剪切强度校核2.1.8.1 中财 60 扇梃钢衬抗剪切强度校核2.1.8.1.1 中财 60扇梃钢衬总剪力计算Q总=Q均布 + NQ集中=1056.163 =1056.163 2.1.8.1.2 中财 60扇梃钢衬剪切应力计算t max=(Q*S)/(I* 8 )t max:计算截面上的最大剪切应力Q:受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力S:材料面积矩1: 材料惯性矩8:腹板的厚度矩t max=(Q*S)/(I* 8 ) =(1056.163*1658)/(58130*

20、1.5) =20.08320.083 W此类型材允许的抗剪切应力125 ,因此抗剪切能力满足要求。2.1.9 竖杆件在均布荷载和集中荷载共同作用下的受力杆件端部连接强度校核2.1.9.1 竖杆件单端所承受的最大剪切力设计值Q=1.4*Q 总 /2 =1.4*1886.006/2 =1320.2042.1.9.2 竖杆件端部焊缝的剪切应力t =(1.5*Q)/(8 *Lj)Q:T：型材端部焊缝的剪切应力 受力杆件单端所承受的最大剪切力设计值Lj：焊缝计算长度8 :连接件中腹板的厚度(2倍型材壁厚)=2*2.5=5t =(1.5*Q)/(8 *Lj)=(1.5*1320.204)/(5*70)=5

21、.6585.658 此类焊缝端部允许的抗剪切应力35 ,因此抗剪切能力满足要求。2.1.10 竖杆件综合抗风压能力计算竖杆件在均布荷载和集中荷载作用下总受荷面积计算：A= 472500+360000=832500 mm 2本受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载L/150=Q*A*L3/(65.5*D)Q=65.5*D/(L2*150*A)=65.5*11974780000/(1500A2*150*832500)*1000=2.79 (kPa)3 .整窗抗风压等级计算通过以上构件的综合抗风压能力计算(如果P3V 1 kpa ,取P3= 1 kpa),做出如下取值P3=2.79 (kp

22、a),结合下表，进行整窗的抗风压等级计算：建筑外窗抗风压性能分级表分级代 号123456789分级指 标值P3K P3<1.51.5 <P3V 22& P3<2.52.5 <P3V 33< P3<3.53.5 &P3V 44< P3<4.54.5 &P3V 5P3>5.0说明：第9级应在分级后同时注明具体检测压力差值。通过查询建筑外窗抗风压性能分级表，可知该门窗的抗风压性能达到4级全部受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表杆件长度挠度允许 值校核 结果弯曲 应力许用 值校核 结果剪切应 力许用 值校核 结果中

23、财60扇 梃钢 衬15000.0050.007是199.7215是20.083125是三、玻璃计算3.1 本门窗中面积最大的玻璃是：左区域1区域的玻璃宽度：900 mm7高度 面积 厚度3.2 最大许用面积计算据建筑玻璃应用技术规程1500 mm21.350 m5 mmJGJ 113-2003 4.2.2ma工OS"'当玻璃厚度t w6mmW,当玻璃厚度t >6mmW,i4(0.2 产6+0.8)4 =“ 1119 工k式中 w k 风荷载标准值，kPa2Amax一玻璃的取大许用面积，mt玻璃的厚度，mm钢化、半钢化、夹丝、压花玻璃按单片玻璃厚度进行计算；夹层玻璃按总厚

24、度进行计算；中空玻璃按两单片玻璃中薄片厚度进行计算；a一抗风压调整系数，由玻璃类型决定取值；若夹层玻璃工作温度超过 70° C,调整系数应为0.6 ;钢化玻璃的抗风压调整系数应经实验确定，建议取2.0 ;组合玻璃的抗风压调整系数应采用不同类型玻璃抗风压调整系数的乘积。抗风压调整系数(a )玻璃种 类普通退 火玻璃半钢化 玻璃钢化玻 璃夹层玻 璃中空玻 璃夹丝玻 璃压在坡 璃单片防 火玻璃调整系 数a1.001.62.03.00.81.50.50.63.04.5本门窗选用的玻璃是：浮法玻璃5-12mm 28 N/mmA2中空玻璃，调整系数 a =1.5因为厚度5 & 6mm,故

25、采用4* maxAmax=0.2*1.5*5A1.8/2.182玻璃最大面积：1.350 & 玻璃最大许用面积：2.491,故面积满足要求3.2 玻璃板块自重：GAk:玻璃板块平均自重（不包括铝框）玻璃的体积密度：25.6 kN/m 3t： 玻璃板块厚度：5 mmGAk=25.6*t/1000=25.6*5/1000 2=0.128 kN/m3.3 玻璃强度校核玻璃在垂直于玻璃平面的风荷载作用下的最大应力计算公式:62产 X 1000式中（TW风荷载作用下玻璃最大应力（N/mmA2）3 风荷载设计值（N/mmA2）,取co=coka一玻璃短边边长（mn）,t玻璃厚度（mm,中空玻璃的厚

26、度取单片外侧玻璃厚度的1.2倍；夹层玻璃的厚度一般取单片玻璃厚度的1.26倍；小一弯曲系数，可按边长比 a/b由下表用插入法查得（b为长边边长）；小弯曲系数表a/b0.000.250.330.400.500.550.600.6500.12500.12300.11800.11150.10000.09340.08680.0804a/b0.700.750.800.850.900.951.0000.07420.06830.06280.05760.05280.04830.0442最大面积玻璃短边 a=900 mm,最大面积玻璃长边 b=1500 mm短长边比a/b=0.60,查表得到弯曲系数少=0.0868最大应力计算：d w=（6* 4 * 3 *aA2）/（tA2*1000）=（6*0.086