型材计算亚铝.docx
《型材计算亚铝.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《型材计算亚铝.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
型材计算亚铝
建筑外窗抗风压性能计算书
I、计算依据
《建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003》
《钢结构设计规范GB50017-2003》
《建筑外窗抗风压性能分级表GB/T7106-2002》
《建筑结构荷载规范GB50009-2001》
《未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料门JG/T180-2005》
《未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗JG/T140-2005》
《铝合金窗GB/T8479-2003》
《铝合金门GB/T8478-2003》
II、设计计算
一、风荷载计算
1）工程所在省市：
河南
2）工程所在城市：
洛阳市
3）门窗安装最大高度z（m）：
80
4）门窗类型:
平开窗
5）窗型样式:
6）窗型尺寸:
窗宽W（mm）:
1600
窗高H（mm）:
2200
1风荷载标准值计算:
Wk=βgz*μS*μZ*w0
（按《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.1.1-2）
1.1基本风压W0=400N/m^2
（按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定,采用50年一遇的风压，但不得小于0.3KN/m^2）
1.2阵风系数计算:
1）A类地区：
βgz=0.92*（1+2μf）
其中：
μf=0.5*35^（1.8*（-0.04））*（z/10）^（-0.12）,z为安装高度；
2）B类地区：
βgz=0.89*（1+2μf）
其中：
μf=0.5*35^（1.8*（0））*（z/10）^（-0.16）,z为安装高度；
3）C类地区：
βgz=0.85*（1+2μf）
其中：
μf=0.5*35^（1.8*（0.06））*（z/10）^（-0.22）,z为安装高度；
4）D类地区：
βgz=0.80*（1+2μf）
其中：
μf=0.5*35^（1.8*（0.14））*（z/10）^（-0.30）,z为安装高度；
本工程按：
C类有密集建筑群的城市市区取值。
安装高度<5米时,按5米时的阵风系数取值。
βgz=0.85*（1+（0.734*（80/10）^（-0.22））*2）
=1.63971
（按《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.5.1规定）
1.3风压高度变化系数μz:
1）A类地区：
μZ=1.379*（z/10）^0.24,z为安装高度；
2）B类地区：
μZ=（z/10）^0.32,z为安装高度；
3）C类地区：
μZ=0.616*（z/10）^0.44,z为安装高度；
4）D类地区：
μZ=0.318*（z/10）^0.6,z为安装高度；
本工程按：
C类有密集建筑群的城市市区取值。
μZ=0.616*（80/10）^0.44
=1.53794
（按《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.2.1规定）
1.4风荷载体型系数:
μs=1.2
（按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.3.1规定）
1.5风荷载标准值计算:
Wk（N/m^2）=βgz*μS*μZ*w0
=1.63971*1.53794*1.2*400
=1210.452
2风荷载设计值计算：
W（N/m2）=1.4*Wk
=1.4*1210.452
=1694.6328
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：
fmax/L<=1/120
2）双层玻璃，柔性镶嵌：
fmax/L<=1/180
3）单层玻璃，刚性镶嵌：
fmax/L<=1/160
其中：
fmax:
为受力杆件最在变形量（mm）
L:
为受力杆件长度（mm）
1.2弯曲应力校验依据：
σmax=M/W<=[σ]
[σ]:
材料的抗弯曲应力（N/mm^2）
σmax:
计算截面上的最大弯曲应力（N/mm^2）
M:
受力杆件承受的最大弯矩（N.mm）
W:
净截面抵抗矩（mm^3）
1.3剪切应力校验依据：
τmax=（Q*S）/（I*δ）<=[τ]
[τ]:
材料的抗剪允许应力（N/mm^2）
τmax:
计算截面上的最大剪切应力（N/mm^2）
Q:
受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力（N）
S:
材料面积矩（mm^3）
I:
材料惯性矩（mm^4）
δ:
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左横梃的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“左横梃”的各受荷单元基本情况如下图：
构件“左横梃”的由以下各型材（衬钢）组合而成，它们共同承担“左横梃”上的全部荷载：
（1）.铝合金:
右横梃
截面参数如下：
惯性矩：
137267.24
抵抗矩：
4242.69
面积矩：
3439.14
截面面积：
472.79
腹板厚度：
1.4
2.1.1左横梃的刚度计算
1.右横梃的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=70000*137267.24=9608706800
右横梃的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=26000*472.79=12292540
2.左横梃的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=9608706800=9608706800
左横梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D（N.mm^2）=12292540=12292540
2.1.2左横梃的受荷面积计算
1.左横梃上的受荷面积计算（三角形）
A（mm^2）=（1000*1000/2）/2=250000
2.左横梃下的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（2000-900）*900/4=247500
3.左横梃的总受荷面积计算
A（mm^2）=250000+247500=497500
2.1.3左横梃所受均布荷载计算
Q（N）=Wk*A
=1210.452*497500/1000000
=602.2
2.1.4左横梃在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.1.4.1在均布荷载作用下的挠度计算
1.右横梃在均布荷载作用下的挠度计算
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q右横梃=Q总*（D右横梃/D总）
=602.2*（9608706800/9608706800）
=602.200
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
Fmax（mm）=Q*L^3/（60*D）
=602.2*1000^3/（60*9608706800）
=1.04
2.1.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.右横梃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右横梃=Q总*（D右横梃/D总）
=602.2（9608706800/9608706800）
=602.200
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*602.2
=843.08
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
Mmax（N.mm）=Q*L/6
=843.08*1000/6
=140513.33
2.1.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.右横梃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右横梃=Q总*（D右横梃/D总）
=602.2*（12292540/12292540）
=602.200
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*602.2
=843.08
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
Qmax（N）=±Q/4
=843.08/4
=210.77
2.1.5左横梃在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.1.6左横梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的总挠度校核
2.1.6.1右横梃总挠度校核
2.1.6.1.1右横梃总变形计算
F总=F均布+ΣF集中
=1.04
=1.04
2.1.6.1.2右横梃挠跨比计算
挠跨比=F总/L
=1.04/1000
=0.001
0.001<=1/180
右横梃的挠度符合要求。
2.1.7左横梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗弯曲强度校核
2.1.7.1右横梃抗弯曲强度校核
2.1.7.1.1右横梃总弯矩计算
M总=M均布+ΣM集中
=140513.33
=140513.33
2.1.7.1.2右横梃弯曲应力计算
σmax=M/W
σmax:
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
=140513.33/4242.69
=33.119
33.119<=140
右横梃的抗弯强度满足要求。
2.1.8左横梃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右横梃抗剪切强度校核
2.1.8.1.1右横梃总剪力计算
Q总=Q均布+ΣQ集中
=210.77
=210.77
2.1.8.1.2右横梃剪切应力计算
τmax=（Q*S）/（I*δ）
τmax:
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
I:
材料惯性矩
δ:
腹板的厚度
=210.77*3439.14/（137267.24*1.4）
=3.772
3.772<=81.2
右横梃的抗剪切能力满足要求。
2.1.9左横梃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左横梃型材端部单个连接螺栓所承受的最大荷载设计值
p0=1.4*Q总/n
n:
型材两端连接螺栓总个数
=1.4*602.2/12
=70.257（N）
2.1.9.2左横梃型材端部单个连接螺栓的抗剪允许承载力
Jm每个连接件的承剪面（个）:
1个
d连接螺栓螺纹处的外径（mm）:
2.5
π圆周率:
3.1416
[σv]螺栓抗剪允许应力:
190（N/mm^2）
Nv（N）=Jm*π*d^2*[σv]/4
=1**3.1416*2.5^2*190/4
=932.66
按照《钢结构设计规范GB50017-2003》7.2.1-1至7.2.1-2
2.1.9.3左横梃型材端部单个连接螺栓的承压允许承载力
d连接螺栓螺纹处的外径（mm）:
2.5
Σt连接件中腹板的厚度=1.5
[σc]螺栓承压允许应力:
405（N/mm^2）
Nc（N）=d*Σt*[σc]
=2.5*1.5*405
=1518.75
按照《钢结构设计规范GB50017-2003》7.2.1-3至7.2.1-4
2.1.9.4左横梃型材端部单个连接螺栓的抗剪、承压能力校核：
Nc=1518.75（N）>=p0=70.257（N）
Nv=932.66（N）>=P0=70.257（N）
左横梃端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。
2.1.9左横梃综合抗风压能力计算
该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
根据:
L/180=（q*A）*L^3/（60.0*D）
q（N/mm^2）=60.0*D/（L^2*180*A）
=60.0*9608706800/（1000^2*180*497500）*1000
=6.44（kPa）
2.2右横梃的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“右横梃”的各受荷单元基本情况如下图：
构件“右横梃”的由以下各型材（衬钢）组合而成，它们共同承担“右横梃”上的全部荷载：
（1）.铝合金:
右横梃
截面参数如下：
惯性矩：
137267.24
抵抗矩：
4242.69
面积矩：
3439.14
截面面积：
472.79
腹板厚度：
1.4
2.2.1右横梃的刚度计算
1.右横梃的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=70000*137267.24=9608706800
右横梃的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=26000*472.79=12292540
2.右横梃的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=9608706800=9608706800
右横梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D（N.mm^2）=12292540=12292540
2.2.2右横梃的受荷面积计算
1.右横梃上的受荷面积计算（三角形）
A（mm^2）=（600*600/2）/2=90000
2.右横梃下的受荷面积计算（三角形）
A（mm^2）=（600*600/2）/2=90000
3.右横梃的总受荷面积计算
A（mm^2）=90000+90000=180000
2.2.3右横梃所受均布荷载计算
Q（N）=Wk*A
=1210.452*180000/1000000
=217.881
2.2.4右横梃在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.2.4.1在均布荷载作用下的挠度计算
1.右横梃在均布荷载作用下的挠度计算
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q右横梃=Q总*（D右横梃/D总）
=217.881*（9608706800/9608706800）
=217.881
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
Fmax（mm）=Q*L^3/（60*D）
=217.881*600^3/（60*9608706800）
=0.08
2.2.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.右横梃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右横梃=Q总*（D右横梃/D总）
=217.881（9608706800/9608706800）
=217.881
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*217.881
=305.0334
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
Mmax（N.mm）=Q*L/6
=305.0334*600/6
=30503.34
2.2.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.右横梃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右横梃=Q总*（D右横梃/D总）
=217.881*（12292540/12292540）
=217.881
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*217.881
=305.0334
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
Qmax（N）=±Q/4
=305.0334/4
=76.26
2.2.5右横梃在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.2.6右横梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的总挠度校核
2.2.6.1右横梃总挠度校核
2.2.6.1.1右横梃总变形计算
F总=F均布+ΣF集中
=0.08
=0.08
2.2.6.1.2右横梃挠跨比计算
挠跨比=F总/L
=0.08/600
=0.0001
0.0001<=1/180
右横梃的挠度符合要求。
2.2.7右横梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗弯曲强度校核
2.2.7.1右横梃抗弯曲强度校核
2.2.7.1.1右横梃总弯矩计算
M总=M均布+ΣM集中
=30503.34
=30503.34
2.2.7.1.2右横梃弯曲应力计算
σmax=M/W
σmax:
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
=30503.34/4242.69
=7.19
7.19<=140
右横梃的抗弯强度满足要求。
2.2.8右横梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗剪切强度校核
2.2.8.1右横梃抗剪切强度校核
2.2.8.1.1右横梃总剪力计算
Q总=Q均布+ΣQ集中
=76.26
=76.26
2.2.8.1.2右横梃剪切应力计算
τmax=（Q*S）/（I*δ）
τmax:
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
I:
材料惯性矩
δ:
腹板的厚度
=76.26*3439.14/（137267.24*1.4）
=1.365
1.365<=81.2
右横梃的抗剪切能力满足要求。
2.2.9右横梃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
2.2.9.1右横梃型材端部单个连接螺栓所承受的最大荷载设计值
p0=1.4*Q总/n
n:
型材两端连接螺栓总个数
=1.4*217.881/12
=25.419（N）
2.2.9.2右横梃型材端部单个连接螺栓的抗剪允许承载力
Jm每个连接件的承剪面（个）:
1个
d连接螺栓螺纹处的外径（mm）:
2.5
π圆周率:
3.1416
[σv]螺栓抗剪允许应力:
190（N/mm^2）
Nv（N）=Jm*π*d^2*[σv]/4
=1**3.1416*2.5^2*190/4
=932.66
按照《钢结构设计规范GB50017-2003》7.2.1-1至7.2.1-2
2.2.9.3右横梃型材端部单个连接螺栓的承压允许承载力
d连接螺栓螺纹处的外径（mm）:
2.5
Σt连接件中腹板的厚度=1.5
[σc]螺栓承压允许应力:
405（N/mm^2）
Nc（N）=d*Σt*[σc]
=2.5*1.5*405
=1518.75
按照《钢结构设计规范GB50017-2003》7.2.1-3至7.2.1-4
2.2.9.4右横梃型材端部单个连接螺栓的抗剪、承压能力校核：
Nc=1518.75（N）>=p0=25.419（N）
Nv=932.66（N）>=P0=25.419（N）
右横梃端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。
2.2.9右横梃综合抗风压能力计算
该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载
根据:
L/180=（q*A）*L^3/（60.0*D）
q（N/mm^2）=60.0*D/（L^2*180*A）
=60.0*9608706800/（600^2*180*180000）*1000
=49.43（kPa）
2.3加强中梃的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“加强中梃”的各受荷单元基本情况如下图：
构件“加强中梃”的由以下各型材（衬钢）组合而成，它们共同承担“加强中梃”上的全部荷载：
（1）.铝合金:
加强中梃
截面参数如下：
惯性矩：
314943.43
抵抗矩：
7209.81
面积矩：
5585.6
截面面积：
593.97
腹板厚度：
1.4
2.3.1加强中梃的刚度计算
1.加强中梃的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=70000*314943.43=22046040100
加强中梃的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=26000*593.97=15443220
2.加强中梃的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=22046040100=22046040100
加强中梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D（N.mm^2）=15443220=15443220
2.3.2加强中梃的受荷面积计算
1.竖中梃左的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（4400-1000）*1000/4=850000
2.竖中梃右的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（4400-600）*600/4=570000
3.加强中梃的总受荷面积计算
A（mm^2）=850000+570000=1420000
2.3.3加强中梃所受均布荷载计算
Q（N）=Wk*A
=1210.452*1420000/1000000
=1718.842
2.3.4加强中梃在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.3.4.1在均布荷载作用下的挠度计算
1.加强中梃在均布荷载作用下的挠度计算
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q加强中梃=Q总*（D加强中梃/D总）
=1718.842*（22046040100/22046040100）
=1718.842
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载
Fmax（mm）=Q*L^3/（68.544*D）
=1718.842*2200^3/（68.544*22046040100）
=12.11
2.3.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.加强中梃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加强中梃=Q总*（D加强中梃/D总）
=1718.842（22046040100/22046040100）
=1718.842
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*1718.842
=2406.3788
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载
Mmax（N.mm）=Q*L/7.1056
=2406.3788*2200/7.1056
=745050.86
2.3.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.加强中梃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加强中梃=Q总*（D加强中梃/D总）
=1718.842*（15443220/15443220）
=1718.842
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*1718.842
=2406.3788
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载
Qmax（N）=±Q*（1-a/L）/2
=2406.3788*（1-0.136）/2
=1039.56
2.3.5加强中梃在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.3.6加强中梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的总挠度校核
2.3.6.1加强中梃总挠度校核
2.3.6.1.1加强中梃总变形计算
F总=F均布+ΣF集中
=12.11
=12.11
2.3.6.1.2加强中梃挠跨比计算
挠跨比=F总/L
=12.11/2200
=0.0055
0.0055<=1/180
加强中梃的挠度符合要求。
2.3.7加强中梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗弯曲强度校核
2.3.7.1加强中梃抗弯曲强度校核
2.3.7.1.1加强中梃总弯矩计算
M总=M均布+ΣM集中
=745050.86
升级会员 