门窗抗风压与热工计算书国家标准.docx

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门窗抗风压与热工计算书国家标准

（工程名）

门窗计算书

（样例）

计算：

.

校对：

.

审核：

.

公司名称

2010年9月29日

本计算书由《晨光门窗计算书》软件协助计算

引用规范、标准及相关资料

一、门窗设计、检测规范

《建筑门窗术语》

GB/T5823-2008

《铝合金门窗》

GB/T8478-2008

《未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料门》

JG/T140-2005

《未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗》

JG/T180-2005

《推拉不锈钢窗》

JG/T41-1999

《玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）窗》

JG／T186-2006

《钢门窗》

GB/T20909-2007

《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》

GB/T7106-2008

《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/T11976-2002

《未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料门窗力学性能及耐候性试验方法》

GB/T11793-2008

《塑料门窗工程技术规程》

JGJ103-2008

《玻璃幕墙工程技术规范》

JGJ102-2003

《铝合金结构设计规范》

GB50429-2007

注：

由于有些标准正在制定或即将修订，故如“玻璃钢门窗”等相关的门窗标准未列其中，但在最新版的《未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料门》、《未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗》中均明确指出：

“建筑外窗抗风压强度计算方法适用于各种材质的平开式及推拉式建筑外窗的抗风强度计算，也可用于四面支撑的其他开启形式的建筑外门和外窗的抗风压强度的计算。

”故，对于现尚未有标准、规范或标准、规范即将修订的的其他各种形式的门窗，本计算软件同样适用。

二、建筑设计标准、规范

《建筑结构荷载规范》

GB50009-2001

（2006修订版）

《中国地震烈度表》

GB/T17742-2008

《建筑抗震设计规范》

GB50011-2001

（2008修订版）

《建筑结构可靠度设计统一标准》

GB50068-2001

《公共建筑节能设计标准》

GB50189-2005

《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》

JGJ/T151-2008

《建筑门窗工程检测技术规程》

 JGJ/T205-2010

三、材料标准、规范

《铝合金建筑型材》

GB5237-2008

《变形铝及铝合金化学成分》

GB/T3190-2008

《铝及铝合金轧制板材》

GB/T3880-2006

《建筑用隔热铝合金型材》

JG/T175-2005

《建筑用硬质塑料隔热条》

JG/T174-2005

《门、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》

GB/T8814-2004

《门窗用玻璃纤维增强塑料拉挤中空型材》

JC/T941-2004

《平板玻璃》

GB11614-2009

《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》

GB17841-1999

《建筑用安全玻璃》

GB15763-2009

《半钢化玻璃》

GB/T17841-2008

《中空玻璃》

GB/T11944-2002

《真空玻璃》

JC/T1079-2008

《镀膜玻璃》

GB/T18915

《建筑玻璃应用技术规程》

JGJ113-2009

《中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测定》

GB/T22476-2008

《建筑门窗五金件传动机构用执手》

JG/T124-2007

《 建筑门窗五金件合页（铰链）》

JG/T125-2007

《建筑门窗五金件传动锁闭器》

JG/T126-2007

《 建筑门窗五金件滑撑》

JG/T127-2007

《建筑门窗五金件撑挡》

JG/T128-2007

《 建筑门窗五金件滑轮》

JG/T129-2007

《建筑门窗五金件单点锁闭器》

JG/T130-2007

《聚氯烯（PVC）门窗增强型钢》

JG/T131-2000

《聚氯乙烯（PVC）门窗固定片》

JG/T132-2000

《建筑门窗五金件通用要求》

JG/T212-2007

《建筑门窗五金件旋压执手》

JG/T213-2007

《建筑门窗五金件插销》

JG/T214-2007

《建筑门窗五金件多点锁闭器》

JG/T215-2007

《建筑门窗内平开下悬五金系统》

JG/T168-2000

《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量级允许偏差》

GB/T708-2006

《连续热镀锌薄钢板和钢带》

GB/T2518-2008

《碳素结构钢》

GB/T700-2006

《优质碳素结构钢》

GB/T699-1999

《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》

GB/T912-2008

《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》

GB/T3274-2007

《不锈钢冷轧钢板》

GB/T3280-2007

《不锈钢热轧钢带》

YB/T5090-1993

《不锈钢热轧钢板》

GB/T4237-2007

四、相关书籍、资料

1、《建筑结构静力手册》（第二版）

2、《建筑幕墙与采光顶设计施工手册》张芹主编

3、《新编建筑幕墙技术手册》张芹主编

4、《建筑幕墙工程手册》赵西安编著

5、《材料力学》赵志岗等编著

6、其他相关书籍

五、建筑技术文件

建筑图纸

设计变更单

工程联络单

其余甲方及设计院下发的相关技术文件。

计算所需重要规范引述：

六、地区粗糙度分类等级

按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）将地面粗糙度分为四类：

A类：

指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B类：

指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；

C类：

只有密集建筑群的城市市区；

D类：

只有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

七、风荷载标准值计算

按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）7.1.1之2：

Wk=βgz·μsl·μz·Wo…………7.1.1-2[GB50009-2001]

式中符号含义：

Wk：

风荷载标准值；在有特殊要求的情况下Wk不得小于某限值，通常情况下按照《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）5.1.2的要求，Wk不得小于1000Pa的最小限值。

βgz：

高度Z处的阵风系数；

μsl：

局部风荷载体型系数；

μz：

风压高度变化系数；

Wo：

基本风压（Pa或N/m2）。

其中：

βgz=k（1+2μf）…………7.5.1-1[GB50009-2001]

k：

地面粗糙度系数，对A、B、C、D四类地区类型分别取

0.92、0.89、0.85、0.80；

μf：

脉动系数；

μf=0.5×0.381.8（α-0.16）（Z/10）-α……7.5.1-1[GB50009-2001]

α:

地面粗糙度指数，对A、B、C、D四类地区类型分别取

0.12、0.16、0.22、0.30；

μz根据地面粗糙度指数及梯度风高度，A、B、C、D四类地区类型分别

A类：

μz=1.284（Z/10）0.24（当Z<5m时，按5m计算）

B类：

μz=1.000（Z/10）0.30（当Z<10m时，按10m计算）

C类：

μz=0.544（Z/10）0.44（当Z<15m时，按15m计算）

D类：

μz=0.262（Z/10）0.60（当Z<30m时，按30m计算）

μs风荷载体型系数依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）7.3规定，根据建筑物的体型以及门窗所在位置来确定。

Wo基本风压按照要求依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的附录D.4给出的50年一遇或100年一遇的风压采用。

八、地震荷载标准值的计算

根据《铝合金门》（GB/T8478-2008）、《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），一般情况下门窗可不考虑地震的影响，当特殊情况下需要考虑地震对其影响时，可以只考虑垂直于门窗平面分布的水平地震作用。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及参考《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）5.3.4条，垂直于门窗平面的分布的地震作用标准值为：

qEK=βEαmaxGk/A…………5.3.4[JGJ102-2003]

式中：

qEK：

垂直于门窗平面分布的水平地震作用标准值（KN/m2）；

βE：

动力放大系数，可取5.0；

Gk：

门窗构件（包含玻璃和铝框架）的重力和在标准值（KN）；

A：

门窗平面的面积；

αmax：

水平地震影响系数最大值，应按下表取值。

水平地震影响系数最大值αmax

抗震设防烈度

6度

7度

8度

9度

αmax

0.04

0.08（0.12）

0.16（0.24）

0.32

注：

7、8、9度时括号内的数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。

九、永久荷载的计算

作用在门窗上的永久荷载一般情况下只有门窗本身的重力荷载，而在门窗的重力荷载中，又以面板（玻璃）的重力为主。

一十、作用效应组合

参照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）以及《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）的5.4规定，作用效应符合下列规定：

门窗构件承载力极限状态设计时，其作用效应为：

（1）、无地震作用效应组合时，按下式进行：

S=ψWγWSwk+ψWγWSwk

（2）、有地震作用和永久荷载组合时，应按下式进行：

S=γGSGK+ψWγWSwk+ψEγESEK

式中：

S：

作用效应组合的设计值；

SGK：

永久荷载效应标准值；

SWK：

风荷载效应标准值；

SEK：

地震作用效应标准值；

γG：

永久荷载分项系数；

γW：

风荷载分项系数；

γE：

地震作用分项系数；

ψW：

风荷载组合值系数；

ψE：

地震作用的组合值系数。

进行门窗构件承载力设计时，作用分项系数应按下列规定取值：

（1）、一般情况下，永久荷载、风荷载和地震作用分项系数γG、γG、γE应分别取1.2、1.4和1.3。

一般垂直于地面安装的门窗或倾斜角度不大的门窗，计算时若需考虑永久荷载和地震作用绝大部分适用于这种情况；

（2）、当永久荷载的效应起控制作用时，其分项系数γG应取1.35；此时参与组合的可变荷载应仅限于竖向荷载效应；

（3）、当永久荷载的效应对构建有利时，其分项系数γG的取值不应该大于1.0。

可变作用的组合值系数应按下列规定采用：

（1）、一般情况下，风荷载的组合值系数ψW应取1.0，地震作用的组合值系数ψE应取0.5；

（2）、对水平窗及框架，可不考虑地震作用效应的组合，风荷载的组合值系数ψE应取1.0（永久荷载的效应不起控制作用时）或0.6（永久荷载的效应起控制作用时）。

在对门窗构件的挠度验算时，风荷载分项系数γW和永久荷载分项系数γG均应该取1.0，且可不考虑作用效应的组合。

综上，门窗可根据实际情况按如下几种组合选定：

（1）、1.2G+1.0×1.4W+0.5×1.3E…………

（2）、1.35G+0.6×1.4W（风荷载向下）…………

（3）、1.0G+1.6×1.4W（风荷载向上）…………

以上工况中，G、W、E分别代表重力荷载、风荷载、地震作用标准值产生的应力或内力。

一般情况下工况

（1）适合于门窗平面垂直于水平面的情况；

（2）、（3）适合于屋面窗等水平布置的情况。

根据不同的情况还可以对G、W、E进行取舍，以适应不同的组合要求：

如不考虑地震和永久荷载时，可分别将上式中的E、G项取值为0即可。

第二种窗型CG-01的计算

一、基本计算

本工程所在地为沈阳地区，地面粗糙度类别为C类，风荷载重现期为50年，地震设防烈度为7度，本窗位于标高88m处。

本窗的窗型分格图如下图所示：

=====分格图=====

1，局部风荷载标准值的计算

μsl

（1）：

根据本窗在建筑上所处的位置，当从属面积A小于等于1平米时，体型系数取μsl

（1）=1.00

μsl（A）：

计算具体杆件或玻璃时依据其从属面积计算确定的局部风荷载体型系数，取值分别为：

当从属面积A≤1m2时：

μsl（A）=μsl

（1）＋0.2

当从属面积A≥10m2时：

μsl（A）=0.8μsl

（1）＋0.2

当从属面积1m2＜A＜10m2时：

μsl（A）=[1－0.2log（A）]μsl

（1）＋0.2

μZ：

根据高度及粗糙度类别计算μZ=0.616（Z/10）0.44=1.6040

βgzS：

根据高度及粗糙度类别计算βgz=0.85（1+2μf）

其中：

μf=0.5×351.8（α-0.16）×（Z/10）-α

如前述,按地面粗糙度类别α取值为0.22

将α代入上式，计算得：

μf=0.455

故：

βgz=1.623

W0：

基本风压。

按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附表D.4“全国各城市基本风压”选取，重现期为50年时，W0=550Pa。

局部风压标准值的计算公式为：

Wk（A）=βgz·μs1（A）·μZ·W0

后续玻璃及杆件局部风压标准值将据此进行计算，且要求Wk（A）不得小于相关规定的最小限值。

2，地震作用标准值的计算

βE：

动力放大系数，取值为5.0

αmax：

水平地震影响系数最大值。

7度抗震设防、设计基本加速度为0.1g时，取值为0.08。

GK/A：

按前面规范引述中含义可推导出GK/A的含义为单位门窗面积上的重力标准值，可仅取玻璃进行计算。

本窗采用厚度t=5mm的单层玻璃。

玻璃的重力密度为：

γg=25.6KN/m3

GK/A=γg·t

=25.6×5

=128Pa

地震作用的标准值为：

qEK

qEK=βE·αmax·Gk/A

=5×0.08×128

=51.200Pa

二、窗格3玻璃的计算

本工程玻璃按照《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）的规定计算确定。

本窗格选用的玻璃为5mm钢化玻璃。

本窗格的短边为500mm。

本窗格的长边为875mm。

本窗格的（从属）面积为A=短边×长边=0.438m2

按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）之7.3.3

本窗格的从属面积小于等于1m2。

故，从属面积局部风荷载标准值为：

Wk（A）=βgz·μz·μsl（A）·Wo

=βgz·μz·[μsl

（1）+0.2]·Wo

=1.623×1.604×（1.000+0.2）×550.00

=1718.57Pa

因为风荷载最小标准值不得小于1000Pa，故取Wk（A）=1718.57Pa。

1，承载力极限状态的校核

（1）常数k1、k2、k3、k4的计算

长边与短边之比：

b/a=1.750

根据b/a查《建筑玻璃应用技术规程》附录C对应表格，利用插值法得：

k1=4142.50

k2=0.6849350

k3=-0.71120

k4=-21.600

（2）作用效应的组合

考虑地震作用，计算强度时

荷载组合设计值：

W=1.4Wk（A）+1.3×0.5×qEK

=1.4×1718.57+1.3×0.5×51.20

=2439.283Pa

（3）最大许用跨度

L=k1（W+k2）k3+k4

=4142.50×（2439.28/1000+0.6849350）-0.71120+-21.600

=1820.9mm

（4）比较结果

本窗格的短边：

a=500.0mm小于最大许用跨度L=1820.88mm

结论：

本窗格玻璃满足承载力极限状态设计要求。

2，正常使用极限状态的校核

（1）常数k5、k6、k7、k8的计算

长边与短边之比：

b/a=1.750

根据b/a查《玻璃幕墙工程技术规范》附录C之表C.0.5利用插值法得：

k5=291.450

k6=-0.150

k7=-0.41490

k8=0.950

（2）玻璃的单位厚度跨度限值[L/t]

[L/t]=k5（Wk（A）+k6）k7+k8

=291.450×（1718.57/1000+-0.150）-0.41490+0.950

=242.75

（3）比较结果

本窗格的玻璃短边与玻璃厚度之比：

a/t=500.0/5.0

=100.00

a/t小于[L/t]=242.75

结论：

本窗格玻璃满足正常使用极限状态设计要求。

3，防人体冲击玻璃面积的校核

考虑防人体冲击时，玻璃面积的校核按照《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）7.1条执行。

按照表7.1.1-1和表7.1.1-2确定：

本窗格选用的是单层钢化玻璃。

查表得：

Amax=3.000m2

该窗格的实际面积为：

A=窗格长边×窗格短边

=875.0mm×500.0mm

=0.438m2

（1）比较结果

因为A=0.438m2小于Amax=3.000m2

结论：

本窗格玻璃面积满足《建筑玻璃应用技术规程》防人体冲击的要求。

三、窗格2玻璃的计算

本工程玻璃按照《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）的规定计算确定。

本窗格选用的是：

“5钢化+6中空层+5浮法”的中空玻璃。

（由外至内）

本窗格的短边为1000mm。

本窗格的长边为1500mm。

本窗格的（从属）面积为A=短边×长边=1.500m2

按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006版）之7.3.3

本窗格的从属面积介于1―10m2之间。

故，从属面积局部风荷载标准值为：

Wk（A）=βgz·μz·μsl（A）·Wo

=βgz·μz·[（1－0.2·logA）·μsl（A）＋0.2]·Wo

=1.623×1.604×[（1－0.2×log1.500）×1.000+0.2]×550.00

=1668.14Pa

因为风荷载最小标准值不得小于1000Pa，故取Wk（A）=1668.14Pa。

1，风荷载标准值的分配

作用在中空玻璃外片、内片上的风荷载分配系数分别为ξ1、ξ2，则：

ξ1=1.1·t13/（t13+t23）

=1.1×53/（53+53）

=0.550

ξ2=1.0·t23/（t13+t23）

=1.0×53/（53+53）

=0.500

外片玻璃风荷载标准值：

Wk1=ξ1·Wk（A）

=0.550×1668.136

=917.475Pa

内片玻璃风荷载标准值：

Wk2=ξ2·Wk（A）

=0.500×1668.136

=834.068Pa

2，承载力极限状态的校核

（1）常数k1、k2、k3、k4的计算

长边与短边之比：

b/a=1.500

根据b/a查《建筑玻璃应用技术规程》附录C对应表格，利用插值法得外片、内片玻璃的各系数：

外片玻璃：

k1=3826.20

k2=0.4566240

k3=-0.64230

k4=-38.880

内片玻璃：

k1=2124.10

k2=0.1826490

k3=-0.64230

k4=-38.880

（2）作用效应的组合

考虑地震作用，计算强度时

外片荷载组合设计值：

W1=1.4Wk1+1.3×0.5×qEK1

=1.4×917.47+1.3×0.5×51.20

=1317.745Pa

内片荷载组合设计值：

W2=1.4Wk2+1.3×0.5×qEK2

=1.4×834.07+1.3×0.5×51.20

=1200.975Pa

（3）外片、内片玻璃最大许用跨度

外片玻璃最大许用跨度：

L1=k1（W1+k2）k3+k4

=3826.20×（1317.75/1000+0.4566240）-0.64230+-38.880

=2608.4mm

内片玻璃最大许用跨度：

L2=k1（W2+k2）k3+k4

=2124.10×（1200.98/1000+0.1826490）-0.64230+-38.880

=1685.4mm

（4）比较结果

本窗格的短边：

a=1000.0mm

外片：

短边小于外片最大许用跨度L1=2608.44mm

本窗格外片玻璃满足承载力极限状态设计要求。

内片：

短边小于内片最大许用跨度L2=1685.37mm

本窗格内片玻璃满足承载力极限状态设计要求。

3，正常使用极限状态的校核

（1）常数k5、k6、k7、k8的计算

长边与短边之比：

b/a=1.500

根据b/a查《玻璃幕墙工程技术规范》附录C之表C.0.5利用插值法得：

k5=350.140

k6=-0.150

k7=-0.45030

k8=1.290

（2）外片、内片玻璃的单位厚度跨度限值[L/t]分别为：

外片玻璃

[L/t]1=k5（Wk1+k6）k7+k8

=350.140×（917.47/1000+-0.150）-0.45030+1.290

=395.745

内片玻璃

[L/t]2=k5（Wk2+k6）k7+k8

=350.140×（834.07/1000+-0.150）-0.45030+1.290

=416.719

（3）比较结果

外片玻璃：

短边与玻璃厚度之比：

a/t1=1000.0/5.0

=200.00＜[L/t]1=395.74

结论：

本窗格玻璃满足正常使用极限状态设计要求。

内片玻璃：

短边与玻璃厚度之比：

a/t2=1000.0/5.0

=200.00＜[L/t]2=416.72

结论：

本窗格玻璃满足正常使用极限状态设计要求。

4，考虑防人体冲击时玻璃面积的校核

考虑防人体冲击时玻璃面积的校核按照《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）7.1条执行。

按照表7.1.1-1和表7.1.1-2确定。

该窗格的实际面积为：

A=窗格长边×窗格短边

=1500.0mm×1000.0mm

=1.500m2

外片玻璃：

本窗格外片选用的