建筑外门窗抗风压性能估算报告Word文件下载.docx
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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）
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）
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）
μf=0.5*35^（1.8*（0.14））*（z/10）^（-0.30）,z为安装高度；
本工程按：
B类田野、乡村、丛林、丘陵以及房层比较稀疏的乡镇和城市郊区取值。
安装高度<
5米时,按5米时的阵风系数取值。
βgz=0.89*（1+（0.5*（15/10）^（-0.16））*2）
=1.72409
（按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 2006版 7.5.1规定）
1.3风压高度变化系数μz:
μZ=1.379*（z/10）^0.24,z为安装高度；
μZ=（z/10）^0.32,z为安装高度；
μZ=0.616*（z/10）^0.44,z为安装高度；
μZ=0.318*（z/10）^0.6,z为安装高度；
μZ=（15/10）^0.32
=1.13854
（按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 2006版7.2.1规定）
1.4局部风压体型系数μs1的计算：
μs1：
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μs1：
一、外表面
1.正压区按表7.3.1采用；
2.负压区
-对墙面，取-1.0
-对墙角边，取-1.8
二、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。
另注：
上述的局部体型系数μs1
（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1（10）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即：
μs1（A）=μs1
（1）+[μs1（10）-μs1
（1）]logA
1.4.1支撑结构局部风压体型系数μs1的计算：
受力杆件中从属面积最大的杆件为：
横向杆件中的<
上固中滑>
其从属面积为A=上固定:
0.9+左下扇:
0.9+右下扇:
0.9=2.7
支撑结构的构件从属面积A<
10平方米,且>
1平方米
LogA=Log（2.7）=0.43136
μs1（2.7）=μs1
（1）+[μs1（10）-μs1
（1）]*logA
=0.8+[0.8*0.8-0.8]*0.43136
=0.7309824
μs1=μs1（2.7）+0.2
=0.7309824+0.2
=0.9309824
因此：
支撑结构局部风压体型系数μs1取：
0.9309824
1.4.2面板材料的局部风压体型系数μs1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：
1500*600=0.9平方）来计算：
面板材料的构件从属面积A<
=1平方米
μs1（0.9）=0.8
μs1=μs1（0.9）+0.2
=0.8+0.2
=1
面板材料局部风压体型系数μs1取：
1
1.5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/m^2）=βgz*μZ*μS1*w0
=1.72409*1.13854*0.9309824*350
=639.614
1.5.2面板材料风荷载标准值计算:
=1.72409*1.13854*1*350
=687.031
2风荷载设计值计算：
2.1支撑结构风荷载设计值计算：
W（N/m2）=1.4*Wk
=1.4*639.614
=895.4596
2.2面板结构风荷载设计值计算：
=1.4*687.031
=961.8434
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<
=1/100
2）双层玻璃，柔性镶嵌：
=1/150
fmax最大值不允许超过20mm
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上固中滑的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“上固中滑”的各受荷单元基本情况如下图：
构件“上固中滑”的由以下各型材（衬钢）组合而成，它们共同承担“上固中滑”上的全部荷载：
（1）.铝合金:
上固定中
截面参数如下：
惯性矩：
144621.72
抵抗矩：
4199.23
面积矩：
3626.08
截面面积：
542.42
腹板厚度：
1.4
2.1.1上固中滑的刚度计算
1.上固定中的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=70000*144621.72=10123520400
上固定中的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=27000*542.42=14645340
2.上固中滑的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=10123520400=10123520400
上固中滑的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D（N.mm^2）=14645340=14645340
2.1.2上固中滑的受荷面积计算
1.上固定的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（3000-600）*600/4=360000
2.左下扇的受荷面积计算（三角形）
A（mm^2）=（750*750/2）/2=140625
3.右下扇的受荷面积计算（三角形）
4.上固中滑的总受荷面积计算
A（mm^2）=360000+140625+140625=641250
2.1.3上固中滑所受均布荷载计算
Q（N）=Wk*A
=639.614*641250/1000000
=410.152
2.1.4上固中滑在均布荷载作用下的中点挠度、弯矩、剪力计算
2.1.4.1在均布荷载作用下的中点挠度计算
1.上固定中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上固定中=Q总*（D上固定中/D总）
=410.152*（10123520400/10123520400）
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载
Fmid（mm）=Q*L^3/（76.8*D）
=410.152*1500^3/（76.8*10123520400）
=1.78
2.1.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.上固定中在均布荷载作用下的弯矩计算
=410.152（10123520400/10123520400）
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*410.152
=574.2128
Mmax（N.mm）=Q*L/8
=574.2128*1500/8
=107664.9
2.1.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.上固定中在均布荷载作用下的剪力计算
按剪切刚度比例分配荷载
=410.152*（14645340/14645340）
Qmax（N）=±
Q/2
=574.2128/2
=287.106
2.1.5上固中滑在集中荷载作用下的中点挠度、弯矩、剪力计算
2.1.5.1左下扇产生的集中荷载对上固中滑作用产生的中点挠度、弯矩、剪力计算
1.受荷面积计算
A（mm^2）=（1200*2-750）*750/4
=309375
2.该分格传递到主受力杆件上的全部集中荷载
通过左侧杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算
P（N）=（wk*A）/2
=（639.614*309375）/2/1000000
=98.94
通过右侧杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算
3.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度
（1）上固定中在集中荷载作用下产生的跨中挠度
=98.94*（10123520400/10123520400）
=98.940
该分格右侧的跨中集中荷载对受力杆件跨中产生的挠度计算
Fmid（mm）=P*L^3/（48*D）
=98.94*1500^3/（48*10123520400）
=0.687
4.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总弯矩
（1）上固定中在集中荷载作用下产生的弯矩
=1.4*98.94
=138.516
该分格右侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax（N.mm）=P*L/4
=138.516*1500/4
=51943.5
5.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总剪力
（1）上固定中在集中荷载作用下产生的总剪力
=98.94*（14645340/14645340）
该分格右侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P*L/2
=138.516/2
=69.26
2.1.5.2右下扇产生的集中荷载对上固中滑作用产生的中点挠度、弯矩、剪力计算
该分格左侧的跨中集中荷载对受力杆件跨中产生的挠度计算
该分格左侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
该分格左侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P/2
2.1.6上固中滑在均布荷载和集中荷载共同作用下的中点总挠度校核
2.1.6.1上固定中中点总挠度校核
2.1.6.1.1上固定中中点总变形计算
F总=F均布+ΣF集中
=1.78+1.374
=3.154
2.1.6.1.2上固定中挠跨比计算
挠跨比=F总/L
=3.154/1500
=0.0021
0.0021<
=1/150挠跨比符合要求，3.154<
=20挠度绝对值符合要求。
上固定中的挠度符合要求。
2.1.7上固中滑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上固定中抗弯曲强度校核
2.1.7.1.1上固定中总弯矩计算
M总=M均布+ΣM集中
=107664.9+103887
=211551.9
2.1.7.1.2上固定中弯曲应力计算
σmax=M/W
计算截面上的最大弯曲应力
受力杆件承受的最大弯矩
净截面抵抗矩
=211551.9/4199.23
=50.379
50.379<
=90
上固定中的抗弯强度满足要求。
2.1.8上固中滑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上固定中抗剪切强度校核
2.1.8.1.1上固定中总剪力计算
Q总=Q均布+ΣQ集中
=287.106+138.52
=425.626
2.1.8.1.2上固定中剪切应力计算
τmax=（Q*S）/（I*δ）
计算截面上的最大剪切应力
受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力
材料面积矩
材料惯性矩
腹板的厚度
=425.626*3626.08/（144621.72*1.4）
=7.623
7.623<
=55
上固定中的抗剪切能力满足要求。
2.1.9上固中滑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上固中滑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*410.152/4
=143.553（N）
2.1.9.2上固中滑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上固中滑型材端部单个连接螺栓的承压允许承载力
Σt连接件中腹板的厚度=1.4
[σc]螺栓承压允许应力:
405（N/mm^2）
Nc（N）=d*Σt*[σc]
=2.5*1.4*405
=1417.5
按照《钢结构设计规范GB50017-2003》7.2.1-3至7.2.1-4
2.1.9.4上固中滑型材端部单个连接螺栓的抗剪、承压能力校核：
Nc=1417.5（N）>
=p0=143.553（N）
Nv=932.66（N）>
=P0=143.553（N）
上固中滑端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。
2.1.10上固中滑综合抗风压能力计算
上固中滑在均布荷载和集中荷载作用下总受荷面积计算：
A=360000+140625+140625+309375/2+309375/2
=950625mm^2
该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载
根据:
L/150=（q*A）*L^3/（76.8*D）
q（N/mm^2）=76.8*D/（L^2*150*A）
=76.8*10123520400/（1500^2*150*950625）*1000
=2.42（kPa）
3该门窗的综合抗风压能力为:
Qmax=2.42N/mm^2
（按《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008）
建筑外窗抗风压性能分级表
分级
代号
2
3
4
5
6
7
8
9
指标
1.0<
=
P3<
1.5
1.5<
2.0
2.0<
2.5<
3.0
3.0<
3.5
3.5<
4.0
4.0<
4.5
4.5<
5.0
P3>
注：
第9级应在分级后同时注明具体检测压力差值。
”
该门窗最大抗风压能力可达:
3级
各受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表
名称
长度
挠跨比
允许值
校核结果
弯曲应力
许用值
剪切应力
0.0021
0.0067
是
50.379
90
7.623
55
三、玻璃强度校核
1风荷载标准值：
Wk（N/m^2）:
687.031
风荷载标准值：
687.031<
1000N/m^2时,按1000N/m^2计算。
因此，风荷载标准值Wk（N/m^2）取:
1000
根据《建筑玻璃应用技术规程JGJ113-20095.1.2》
2.1上固定承载力极限状态设计
1）分格宽度:
B（mm）=600
2）分格高度:
H（mm）=1500
3）玻璃类型:
普通玻璃
4）玻璃强度设计值:
fg（N/mm^2）=28
5）外层玻璃厚度:
5mm
6）内层玻璃厚度:
2.2玻璃板块长宽比b/a系数计算
玻璃板块短边边长a（mm）:
600
玻璃板块长边边长b（mm）:
b/a=2.5
2.3四边支承外片玻璃板的风荷载标准值、设计值计算
1）外片玻璃承受的荷载分配系数计算
ξ1=1.1*t1^3/（t1^3+t2^3）
（按《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-20095.2.4-1）
t1（mm）:
外片玻璃厚度
t2（mm）:
内片玻璃厚度
=1.1*5^3/（5^3+5^3）
=0.55
2）外片玻璃承受的荷载标准值、设计值计算
Wk（N/m^2）=ξ1*Wk
（按《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-20095.2.2）
ξ1:
为外片玻璃荷载分配系数
（按《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009表4.1.4）
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