建筑外窗抗风压性能报告书.docx
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建筑外窗抗风压性能报告书
建筑外窗抗风压性能报告书
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：
甘肃省
2）工程所在城市：
天水市
3）门窗安装最大高度z（m）：
20
4）门窗类型:
推拉窗
5）窗型样式:
6）窗型尺寸:
窗宽W（mm）:
1500
窗高H（mm）:
1500
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=350N/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：
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*（20/10）^（-0.16））*2）
=1.68657
（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：
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。
μZ=（20/10）^0.32
=1.24833
（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
=1.68657*1.24833*1.2*350
=884.266
2风荷载设计值计算：
W（N/m2）=1.4*Wk
=1.4*884.266
=1237.9724
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中横的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“中横”的各受荷单元基本情况如下图：
（此处放置“中横”的风压分析图）
构件“中横”的由以下各型材（衬钢）组合而成，它们共同承担“中横”上的全部荷载：
（1）.塑钢:
中滑
截面参数如下：
惯性矩：
127392.74
抵抗矩：
3698.19
面积矩：
3510.7
截面面积：
512.83
腹板厚度：
1.4
2.1.1中横的刚度计算
1.中滑的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=2200*127392.74=280264028
中滑的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=2060*512.83=1056429.8
2.中横的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=280264028=280264028
中横的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D（N.mm^2）=1056429.8=1056429.8
2.1.2中横的受荷面积计算
1.上亮的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（3000-500）*500/4=312500
2.左扇的受荷面积计算（三角形）
A（mm^2）=（750*750/2）/2=140625
3.右扇的受荷面积计算（三角形）
A（mm^2）=（750*750/2）/2=140625
4.中横的总受荷面积计算
A（mm^2）=312500+140625+140625=593750
2.1.3中横所受均布荷载计算
Q（N）=Wk*A
=884.266*593750/1000000
=525.033
2.1.4中横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.中滑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中滑=Q总*（D中滑/D总）
=525.033*（280264028/280264028）
=525.033
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载
Fmax（mm）=Q*L^3/（76.8*D）
=525.033*1500^3/（76.8*280264028）
=82.33
2.1.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.中滑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中滑=Q总*（D中滑/D总）
=525.033（280264028/280264028）
=525.033
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*525.033
=735.0462
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载
Mmax（N.mm）=Q*L/8
=735.0462*1500/8
=137821.16
2.1.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.中滑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中滑=Q总*（D中滑/D总）
=525.033*（1056429.8/1056429.8）
=525.033
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*525.033
=735.0462
本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载
Qmax（N）=±Q/2
=735.0462/2
=367.52
2.1.5中横在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.1.5.1左扇产生的集中荷载对中横作用生产的挠度、弯矩、剪力计算
1.受荷面积计算
A（mm^2）=（1000*2-750）*750/4
=234375
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
=（884.266*234375）/2/1000000
=103.625
通过右侧杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算
P（N）=（wk*A）/2
=（884.266*234375）/2/1000000
=103.625
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）中滑在集中荷载作用下产生的跨中挠度
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q中滑=Q总*（D中滑/D总）
=103.625*（280264028/280264028）
=103.625
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
Fmax（mm）=P*L^3/（48*D）
=103.625*1500^3/（48*280264028）
=26
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）中滑在集中荷载作用下产生的弯矩
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q中滑=Q总*（D中滑/D总）
=103.625*（280264028/280264028）
=103.625
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*103.625
=145.075
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
=145.075*1500/4
=54403.12
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）中滑在集中荷载作用下产生的总剪力
按剪切刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q中滑=Q总*（D中滑/D总）
=103.625*（1056429.8/1056429.8）
=103.625
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*103.625
=145.075
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
=145.075/2
=72.54
2.1.5.2右扇产生的集中荷载对中横作用生产的挠度、弯矩、剪力计算
1.受荷面积计算
A（mm^2）=（1000*2-750）*750/4
=234375
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
=（884.266*234375）/2/1000000
=103.625
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）中滑在集中荷载作用下产生的跨中挠度
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q中滑=Q总*（D中滑/D总）
=103.625*（280264028/280264028）
=103.625
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
Fmax（mm）=P*L^3/（48*D）
=103.625*1500^3/（48*280264028）
=26
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）中滑在集中荷载作用下产生的弯矩
按弯曲刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q中滑=Q总*（D中滑/D总）
=103.625*（280264028/280264028）
=103.625
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*103.625
=145.075
该分格左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
=145.075*1500/4
=54403.12
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）中滑在集中荷载作用下产生的总剪力
按剪切刚度比例分配荷载
分配荷载:
Q中滑=Q总*（D中滑/D总）
=103.625*（1056429.8/1056429.8）
=103.625
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*103.625
=145.075
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
=145.075/2
=72.54
2.1.6中横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中滑总挠度校核
2.1.6.1.1中滑总变形计算
F总=F均布+ΣF集中
=82.33+52
=134.33
2.1.6.1.2中滑挠跨比计算
挠跨比=F总/L
=134.33/1500
=0.0896
0.0896>1/180
中滑的挠度不符合要求。
2.1.7中横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中滑抗弯曲强度校核
2.1.7.1.1中滑总弯矩计算
M总=M均布+ΣM集中
=137821.16+108806.24
=246627.4
2.1.7.1.2中滑弯曲应力计算
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
=246627.4/3698.19
=66.689
66.689>37
中滑的抗弯强度不满足要求。
2.1.8中横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中滑抗剪切强度校核
2.1.8.1.1中滑总剪力计算
Q总=Q均布+ΣQ集中
=367.52+145.08
=512.6
2.1.8.1.2中滑剪切应力计算
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
=512.6*3510.7/（127392.74*1.4）
=10.09
10.09<=23
中滑的抗剪切能力满足要求。
2.1.9中横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中横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*525.033/4
=183.762（N）
2.1.9.2中横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中横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=1.2
[σc]螺栓承压允许应力:
405（N/mm^2）
Nc（N）=d*Σt*[σc]
=2.5*1.2*405
=1215
按照《钢结构设计规范GB50017-2003》7.2.1-3至7.2.1-4
2.1.9.4中横型材端部单个连接螺栓的抗剪、承压能力校核：
Nc=1215（N）>=p0=183.762（N）
Nv=932.66（N）>=P0=183.762（N）
中横端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。
2.1.9中横综合抗风压能力计算
该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载
根据:
L/180=（q*A）*L^3/（76.8*D）
q（N/mm^2）=76.8*D/（L^2*180*A）
=76.8*280264028/（1500^2*180*593750）*1000
=0.09（kPa）
2.2竖扇的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“竖扇”的各受荷单元基本情况如下图：
构件“竖扇”的由以下各型材（衬钢）组合而成，它们共同承担“竖扇”上的全部荷载：
（1）.铝合金:
勾企
截面参数如下：
惯性矩：
32604.61
抵抗矩：
1806.57
面积矩：
1278.7
截面面积：
235.25
腹板厚度：
1.2
2.2.1竖扇的刚度计算
1.勾企的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=70000*32604.61=2282322700
勾企的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=26000*235.25=6116500
2.竖扇的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=2282322700=2282322700
竖扇的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D（N.mm^2）=6116500=6116500
2.2.2竖扇的受荷面积计算
1.右扇的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（2000-750）*750/4=234375
2.左扇的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（2000-750）*750/4=234375
3.竖扇的总受荷面积计算
A（mm^2）=234375+234375=468750
2.2.3竖扇所受均布荷载计算
Q（N）=Wk*A
=884.266*468750/1000000
=414.5
2.2.4竖扇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.勾企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勾企=Q总*（D勾企/D总）
=414.5*（2282322700/2282322700）
=414.500
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/（61.05*D）
=414.5*1000^3/（61.05*2282322700）
=2.97
2.2.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.勾企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勾企=Q总*（D勾企/D总）
=414.5（2282322700/2282322700）
=414.500
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*414.5
=580.3
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/6.165
=580.3*1000/6.165
=94128.14
2.2.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.勾企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勾企=Q总*（D勾企/D总）
=414.5*（6116500/6116500）
=414.500
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*414.5
=580.3
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
=580.3*（1-0.375）/2
=181.34
2.2.5竖扇在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.2.6竖扇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勾企总挠度校核
2.2.6.1.1勾企总变形计算
F总=F均布+ΣF集中
=2.97
=2.97
2.2.6.1.2勾企挠跨比计算
挠跨比=F总/L
=2.97/1000
=0.003
0.003<=1/180
勾企的挠度符合要求。
2.2.7竖扇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勾企抗弯曲强度校核
2.2.7.1.1勾企总弯矩计算
M总=M均布+ΣM集中
=94128.14
=94128.14
2.2.7.1.2勾企弯曲应力计算
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
=94128.14/1806.57
=52.103
52.103<=85.5
勾企的抗弯强度满足要求。
2.2.8竖扇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勾企抗剪切强度校核
2.2.8.1.1勾企总剪力计算
Q总=Q均布+ΣQ集中
=181.34
=181.34
2.2.8.1.2勾企剪切应力计算
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
=181.34*1278.7/（32604.61*1.2）
=5.927
5.927<=49.6
勾企的抗剪切能力满足要求。
2.2.9竖扇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竖扇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*414.5/4
=145.075（N）
2.2.9.2竖扇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竖扇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=1.2
[σc]螺栓承压允许应力:
405（N/mm^2）
Nc（N）=d*Σt*[σc]
=2.5*1.2*405
=1215
按照《钢结构设计规范GB50017-2003》7.2.1-3至7.2.1-4
2.2.9.4竖扇型材端部单个连接螺栓的抗剪、承压能力校核：
Nc=1215（N）>=p0=145.075（N）
Nv=932.66（N）>=P0=145.075（N）
竖扇端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。
2.2.9竖扇综合抗风压能力计算
该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载
根据:
L/
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