商业街门窗工程门窗设计计算书

海阳宝龙城商业街门窗工程门窗设计计算书基本参数:海阳地区门窗所在位置标高=20.000(m)Ⅰ.设计依据《铝合金结构设计规范》GB50429-2007《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2002《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2008《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)《铝合金门窗》GB/T8478-2008《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003《建筑结构静力计算手册(第二版)》Ⅱ.参考资料窗的性能分级表主要依据：《铝合金门窗》GB/T8478-2008《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008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抗风压性能外门窗的抗风压性能分级及指标值P3应符合表8的规定。表8外门窗抗风压性能分级单位为千帕分级12345分级指标值P31.0≤P3＜1.51.5≤P3＜2.02.0≤P3＜2.52.5≤P3＜3.03.0≤P3＜3.5分级6789分级指标值P33.5≤P3＜4.04.0≤P3＜4.54.5≤P3＜5.0P3≥5.0注：第9级应在分级后同时注明具体检测压力差值。外门窗在各性能分级指标值风压作用下，主要受力杆件相对（面法线）挠度应符合表9的规定；风压作用后，门窗不应出现使用功能障碍和损坏。表9门窗主要受力杆件相对面法线挠度要求单位为毫米支承玻璃种类单层玻璃、夹层玻璃中空玻璃相对挠度L/100L/150相对挠度最大值20注：L为主要受力杆件的支承跨距2水密能性外门窗的水密性能分级及指标值应符合表10的规定。表10外门窗水密性能分级单位为帕分级123456分级指标值≥700注：第6级应在分级后同时注明具体检测压力差值。气密性能门窗的气密性能分级及指标绝对值应符合表11的规定。注：门窗的气密性能即单位开启缝长或单位面积空气渗透量可分为正压和负压下测量的正值和负值。表11门窗气密性能分级分级1234单位开启缝长分级指标值q1(m3/(m·h))4.0≥q1＞3.53.5≥q1＞3.03.0≥q1＞2.52.5≥q1＞2.0单位面积分级指标值q2(m3/(m2·h))12≥q2＞10.510.5≥q2＞9.09.0≥q2＞7.57.5≥q2＞6.0分级5678单位开启缝长分级指标值q1(m3/(m·h))2.0≥q1＞1.51.5≥q1＞1.01.0≥q1＞0.5q1≤0.5单位面积分级指标值q2(m3/(m2·h))6.0≥q2＞4.54.5≥q2＞3.03.0≥q2＞1.5q2≤1.5门窗试件在标准状态下，压力差为10Pa时的单位开启缝长空气渗透量q1和单位面积空气渗透量q2不应超过表11中各分级相应的指标值。保温性能门、窗保温性能分级及指标值分别应符合表12的规定。表12门窗保温性能分级单位为瓦每平方米开分级12345分级指标值K≥5.05.0＞K≥4.04.0＞K≥3.53.5＞K≥3.03.0＞K≥2.5分级678910分级指标值2.5＞K≥2.02.0＞K≥1.61.6＞K≥1.31.3＞K≥1.1K＜1.1空气声隔声性能门、窗的空气声隔声性能分级及指标值应符合表13的规定。表13门窗的空气声隔声性能分级单位为分贝分级外门、外窗的分级指标值内门、内窗的分级指标值120≤Rw+Ctr2520≤Rw+C25225≤Rw+Ctr3025≤Rw+C30330≤Rw+Ctr3530≤Rw+C35435≤Rw+Ctr4035≤Rw+C40540≤Rw+Ctr4540≤Rw+C456Rw+Ctr≥45Rw+C≥45注：用于对建筑内机器、设备噪声源隔声的建筑内门窗，对中低频噪声宜用外门窗的指标值进行分级；对中高频噪声仍可采用内门窗的指标值进行分级。采光性能（外窗）外窗采光性能以透光折减系数Tr表示，其分级及指标值应符合表14的规定。表14外窗采光性能分级分级12345分级指标值Tr0.20≤Tr＜0.300.30≤Tr＜0.400.40≤Tr＜0.500.50≤Tr＜0.60Tr≥0.60注：Tr值大于0.60时应给出具体值。有天然采光要求的外窗，其透光折减系数Tr不应小于0.45。同时有遮阳性能要求的外窗，应综合考虑遮阳系数的要求确定。启闭力门、窗应在不超过50N的启、闭力作用下，能灵活开启和关闭。反复启闭性能窗的反复启闭次数应不少于1万次，启闭无异常，使用无障碍。一、门窗承受荷载计算:标高为20.0m处风荷载计算W0:基本风压W0=0.45kN/m2βgz:20.0m高处阵风系数(按B类区计算)βgz=0.89×[1+(Z/10)-0.16]=1.687μz:20.0m高处风压高度变化系数(按B类区计算):(GB50009-2001)(2006年版)μz=(Z/10)0.32=(20.0/10)0.32=1.248μsl:局部风压体型系数(墙面区)1、板块1300.00mm×1500.00mm=1.95m该处从属面积为：1.95mμsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.290}=-0.942μsl=-0.942+(-0.2)=-1.142该处局部风压体型系数μsl=1.142风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.687×1.248×1.142×0.400=0.962kN/m2因为Wk≤1.0kN/m2，取Wk=1.0kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用W=γw×Wk=1.4×1.000=1.400kN/m22、支承结构1950mm×1900mm=3.71m该处从属面积为：3.71mμsl(A)=μsl(1)+[μsl(10)-μsl(1)]×log(A)=-{1.0+[0.8×1.0-1.0]×0.569}=-0.886μsl=-0.886+(-0.2)=-1.086该处局部风压体型系数μsl=1.086风荷载标准值:Wk=βgz×μz×μsl×W0(GB50009-2001)（2006年版）=1.687×1.248×1.086×0.400=0.915kN/m2因为Wk≤1.0kN/m2，取Wk=1.0kN/m2，按JGJ102-2003第5.3.2条采用。风荷载设计值:W:风荷载设计值(kN/m2)γw:风荷载作用效应的分项系数：1.4按《建筑结构荷载规范》GB50009-20013.2.5规定采用W=γw×Wk=1.4×1.000=1.400kN/m2二、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:B:该处玻璃分格宽:1.300mH:该处玻璃分格高:1.500mA:该处玻璃板块面积:A=B×H=1.300×1.500=1.950m2.该处玻璃板块自重:GAK: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)BT_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:5.000(mm)GAK=25.6×(Bt_L+Bt_w)/1000=25.6×(5.000+5.000)/1000=0.256KN/m23.玻璃的强度计算:内侧玻璃校核依据:σ≤ｆg=28.000N/mm2外侧玻璃校核依据:σ≤ｆg=28.000N/mm2Wk:垂直于玻璃平面的风荷载标准值(N/mm2)σWk: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/mm2)θ:参数η:折减系数，可由参数θ按JGJ102-2003表6.1.2-2采用a:玻璃短边边长:1300.0mmb:玻璃长边边长:1500.0mmBT_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:5.000(mm)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=0.0560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/b0.700.750.800.850.900.951.00m0.07420.06830.06280.05760.05280.04830.0442Wk1中空玻璃分配到外侧玻璃的风荷载标准值(N/mm2)Wk2中空玻璃分配到内侧玻璃的风荷载标准值(N/mm2)Wk1=1.1×Wk×BT_w3/(BT_w3+BT_L3)=0.550(kN/m2)Wk2=Wk×BT_L3/(BT_w3+BT_L3)=0.500(kN/m2)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θ=Wk1×a4/(E×t4)=34.91η:折减系数，按θ=34.91查JGJ102-2003表6.1.2-2得:η=0.86表6.1.2-2折减系数ηθ≤5.010.020.040.060.080.0100.0η1.000.960.920.840.780.730.68θ120.0150.0200.0250.0300.0350.0≥400.0η0.650.610.570.540.520.510.50在风荷载作用下外侧玻璃最大应力标准值σWk=6×m×Wk1×a2×η/t2=10.748N/mm2σ:外侧玻璃所受应力:σ=1.4×σWK=1.4×10.748=15.047N/mm2在风荷载作用下内侧玻璃参数θ=Wk2×a4/(E×t4)=31.73η:折减系数，按θ=31.73查JGJ102-2003表6.1.2-2得:η=0.87在风荷载作用下内侧玻璃最大应力标准值σWk=6×m×Wk2×a2×η/t2=9.915N/mm2σ:内侧玻璃所受应力:σ=1.4×σWK=1.4×9.915=13.881N/mm2外侧玻璃最大应力设计值σ=15.047N/mm2<ｆg=28.000N/mm2内侧玻璃最大应力设计值σ=13.881N/mm2<ｆg=28.000N/mm2中空玻璃强度满足要求!4.中空玻璃的挠度计算:df:在风荷载标准值作用下挠度最大值(mm)D:玻璃的刚度(N.mm)te:玻璃等效厚度te=0.95×(Bt_L3+Bt_w3)^(1/3)=6.0mmν:泊松比，按JGJ102-20035.2.9条采用，取值为0.20表5.2.9材料的泊松比υ材料υ材料υ玻璃0.2钢、不锈钢0.3铝合金0.33高强钢丝、钢绞线0.3μ:挠度系数:按边长比a/b查JGJ102-2003表6.1.2-3得:μ=0.00530表6.1.3四边支承板的挠度系数μa/b0.000.200.250.330.50μ0.013020.012970.012820.012230.01013a/b0.550.600.650.700.75μ0.009400.008670.007960.007270.00663a/b0.800.850.900.951.00μ0.006030.005470.004960.004490.00406θ=Wk×a4/(E×te4)=30.92η:折减系数，按θ=30.92查JGJ102-2003表6.1.2-2得:η=0.88D=(E×te3)/12(1-ν2)=1339648.38(N.mm)df=μ×Wk×a4×η/D=9.9(mm)由于玻璃的最大挠度df=9.9mm,小于玻璃短边边长的60分之一21.7(mm)玻璃的挠度满足要求!三、门窗受力构件计算:竖向受力构件强度的计算:(1)风荷载作用下受力构件弯矩的计算Wk:风荷载标准值:1.000kN/m2Mw:风荷载作用下受力构件的总弯矩标准值(kN·m)Hsk:受力构件扇框位置受荷单元高:1.500(m)Wsk1:受力构件扇框位置第一受荷单元宽:0.650(m)Wsk2:受力构件扇框位置第二受荷单元宽:1.300(m)Hsl:受力构件上亮位置受荷单元高:0.400(m)Wsl1:受力构件上亮位置第一受荷单元宽:0.650(m)Wsl2:受力构件上亮位置第二受荷单元宽:1.300(m)qsk1:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度(kN/m)qsk2:受力构件在扇框位置第二受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度(kN/m)qsl1:受力构件在上亮位置第一受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度(kN/m)qsl2:受力构件在上亮位置第二受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度(kN/m)Mw1:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下的弯矩(kN·m)Mw2:受力构件在扇框位置第二受荷单元作用下的弯矩(kN·m)Mw3:受力构件在上亮位置受荷单元作用下的弯矩(kN·m)Mw4:受力构件在上亮位置受荷单元作用下的弯矩(kN·m)Mw5:受力构件受到的集中荷载的弯矩(kN·m)Pw1:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下产生的集中荷载(kN)Pw2:受力构件在扇框位置第二受荷单元作用下产生的集中荷载(kN)Pw3:受力构件在上亮位置第一受荷单元作用下产生的集中荷载(kN)Pw4:受力构件在上亮位置第一受荷单元作用下产生的集中荷载(kN)qsk1=Wk×Wsk1/2=1.000×0.650/2=0.325(kN/m)Ba:中间变量,为受荷单元短边的一半(m)Ba=Wsk1/2=0.325mMw1=(qsk1×(Hsk-Ba)×Hsk×Hsl)/(2×(Hsk+Hsl))=0.060kN·mqsk2=Wk×Wsk2/2=1.000×1.300/2=0.650(kN/m)Ba:中间变量,为受荷单元短边的一半(m)Ba=Wsk2/2=0.650mMw2=(qsk1×(Hsk-Ba)×Hsk×Hsl)/(2×(Hsk+Hsl))=0.044kN·mqsl1=Wk×Hsl/2=1.000×0.400/2=0.200(kN/m)Mw3=(qsl1×Hsl2×Hsk)/(4×(Hsk+Hsl))=0.006kN·mqsl2=Wk×Hsl/2=1.000×0.400/2=0.200(kN/m)Mw4=(qsl2×Hsl2×Hsk)/(4×(Hsk+Hsl))=0.006kN·m求受力构件受到的集中荷载的弯矩Mw5(kN·m)pw1=(qsk1×Wsk1/2)/2=(0.325×0.650/2)/2=0.053pw2=(qsk2×Wsk2/2)/2=(0.650×1.300/2)/2=0.211Ba=Hsl/2=0.200Pw3=qsl1×(Wsl1-Ba)/2=0.200×(0.650-0.200)/2=0.045(kN)Ba=Hsl/2=0.200Pw4=qsl2×(Wsl2-Ba)/2=0.200×(1.300-0.200)/2=0.110(kN)Mw5=(Pw1+Pw2+Pw3+Pw4)×Hsl×Hsk/(Hsl+Hsk)=0.132kN·mMw=Mw1+Mw2+Mw3+Mw4+Mw5=0.248kN.m(2)风荷载作用下受力构件剪力的计算(kN)Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kN)Qw1:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下受到的剪力Qw2:受力构件在扇框位置第二受荷单元作用下受到的剪力Qw3:受力构件在上亮位置第一受荷单元作用下受到的剪力Qw4:受力构件在上亮位置第二受荷单元作用下受到的剪力Qw5:受力构件在集中荷载作用下产生的剪力qsk1=Wk×Wsk1/2=0.325Ba=Wsk1/2=0.325Qw1=qsk1×(Hsk-Ba)/2=0.325×(1.500-0.325)/2=0.191(kN)qsk2=Wk×Hsk/2=0.750Qw2=(qsk2×Hsk)/2/2=(0.750×1.500)/2/2=0.281(kN)qsl1=Wk×Hsl/2=0.200Qw3=(qsl1×Hsl)/2/2=(0.200×0.400)/2/2=0.020(kN)qsl2=Wk×Hsl/2=0.200Qw4=(qsl2×Hsl)/2/2=(0.200×0.400)/2/2=0.020(kN)Qw5=(Pw1