建筑外窗抗风压性能计算书普通.docx
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建筑外窗抗风压性能计算书普通
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：
湖北
2）工程所在城市：
武汉市
3）门窗安装最大高度z（m）：
20
4）门窗类型:
平开窗
5）窗型样式:
6）窗型尺寸:
窗宽W（mm）:
2200
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=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：
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*（20/10）^（-0.22））*2）
=1.92132
（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*（20/10）^0.44
=0.83567
（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
=1.92132*0.83567*1.2*350
=674.348
2风荷载设计值计算：
W（N/m2）=1.4*Wk
=1.4*674.348
.0871********
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横梃的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:
构件“横梃”的各受荷单元基本情况如下图：
构件“横梃”的由以下各型材（衬钢）组合而成，它们共同承担“横梃”上的全部荷载：
（1）.铝合金:
中梃
截面参数如下：
惯性矩：
116278.09
抵抗矩：
13414.36
面积矩：
302.67
截面面积：
72.49
腹板厚度：
50
（2）.铝合金:
中梃
截面参数如下：
惯性矩：
113679.45
抵抗矩：
13231.41
面积矩：
219.51
截面面积：
72.49
腹板厚度：
50
2.1.1横梃的刚度计算
1.中梃的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=70000*116278.09=8139466300
中梃的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=26000*72.49=1884740
2.中梃的弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=E*I=70000*113679.45=7957561500
中梃的剪切刚度计算
D（N.mm^2）=G*F=26000*72.49=1884740
3.横梃的组合受力杆件的总弯曲刚度计算
D（N.mm^2）=8139466300+7957561500=16097027800
横梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算
D（N.mm^2）=1884740+1884740=3769480
2.1.2横梃的受荷面积计算
1.上部的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（575*575/2）/2=82656.25
2.上部的受荷面积计算（梯形）
A（mm^2）=（2300-600）*600/4=255000
3.50中梃2.0厚的总受荷面积计算
A（mm^2）=82656.25+255000+82656.25+82656.25+330625+82656.25=916250
2.1.3横梃所受均布荷载计算
Q（N）=Wk*A
=674.348*916250/1000000
=617.871
2.1.4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.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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=617.871*（8139466300/16097027800）
=312.427
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）
=312.427*2300^3/（76.8*8139466300）
=6.08
2.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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=617.871*（7957561500/16097027800）
=305.444
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）
=305.444*2300^3/（76.8*7957561500）
=6.08
2.1.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算
1.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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=617.871（8139466300/16097027800）
=312.427
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*312.427
=437.3978
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
=437.3978*2300/8
=125751.87
2.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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=617.871（7957561500/16097027800）
=305.444
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*305.444
=427.6216
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
=427.6216*2300/8
=122941.21
2.1.4.3在均布荷载作用下的剪力计算
1.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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=617.871*（1884740/3769480）
=308.936
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*308.936
=432.5104
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
=432.5104/2
=216.26
2.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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=617.871*（1884740/3769480）
=308.936
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*308.936
=432.5104
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
=432.5104/2
=216.26
2.1.5横梃在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算
2.1.5.1左固定产生的集中荷载对横梃作用产生的挠度、弯矩、剪力计算
1.受荷面积计算
A（mm^2）=（600*2-575）*575/4
=89843.75
2.该分格传递到主受力杆件上的全部集中荷载
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
=（674.348*89843.75）/2/1000000
=30.293
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）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.293*（8139466300/16097027800）
=15.318
该分格右侧的任意点处的集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax（mm）=P*L1*L2*（L+L2）*sqrt（3*L1*（L+L2））/（27*D*L）
=15.318*1725*575*（2300*575）*sqrt（3*1725*（2300+575））/（27*8139466300*2300）
=0.33
该分格右侧的任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度计算
Fmax（mm）=P*L2*（3*L^2-4*L2^2）/（48*D）
=15.318*575*（3*2300^2+4*575^2）/（48*8139466300）
=0.33
（2）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.293*（7957561500/16097027800）
=14.975
该分格右侧的任意点处的集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax（mm）=P*L1*L2*（L+L2）*sqrt（3*L1*（L+L2））/（27*D*L）
=14.975*1725*575*（2300*575）*sqrt（3*1725*（2300+575））/（27*7957561500*2300）
=0.33
该分格右侧的任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度计算
Fmax（mm）=P*L2*（3*L^2-4*L2^2）/（48*D）
=14.975*575*（3*2300^2+4*575^2）/（48*7957561500）
=0.33
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）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.293*（8139466300/16097027800）
=15.318
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*15.318
=21.4452
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax（N.mm）=P*L1*L2/L
=21.4452*1725*575/2300
=9248.24
（2）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.293*（7957561500/16097027800）
=14.975
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*14.975
=20.965
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax（N.mm）=P*L1*L2/L
=20.965*1725*575/2300
=9041.16
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）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.293*（1884740/3769480）
=15.147
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*15.147
=21.2058
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P*L1/L
=21.2058*1725/2300
=15.9
（2）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.293*（1884740/3769480）
=15.147
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*15.147
=21.2058
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P*L1/L
=21.2058*1725/2300
=15.9
2.1.5.2中固定产生的集中荷载对横梃作用产生的挠度、弯矩、剪力计算
1.受荷面积计算
A（mm^2）=（600*600/2）/2=90000
=90000
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
=（674.348*90000）/2/1000000
=30.346
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
=（674.348*90000）/2/1000000
=30.346
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）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.346*（8139466300/16097027800）
=15.344
该分格左侧的任意点处的集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax（mm）=P*L1*L2*（L+L2）*sqrt（3*L1*（L+L2））/（27*D*L）
=15.344*1725*575*（2300*575）*sqrt（3*1725*（2300+575））/（27*8139466300*2300）
=0.33
该分格左侧的任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度计算
Fmax（mm）=P*L2*（3*L^2-4*L2^2）/（48*D）
=15.344*575*（3*2300^2+4*575^2）/（48*8139466300）
=0.33
该分格右侧的任意点处的集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax（mm）=P*L1*L2*（L+L2）*sqrt（3*L1*（L+L2））/（27*D*L）
=15.344*1725*575*（2300*575）*sqrt（3*1725*（2300+575））/（27*8139466300*2300）
=0.33
该分格右侧的任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度计算
Fmax（mm）=P*L2*（3*L^2-4*L2^2）/（48*D）
=15.344*575*（3*2300^2+4*575^2）/（48*8139466300）
=0.33
（2）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.346*（7957561500/16097027800）
=15.002
该分格左侧的任意点处的集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax（mm）=P*L1*L2*（L+L2）*sqrt（3*L1*（L+L2））/（27*D*L）
=15.002*1725*575*（2300*575）*sqrt（3*1725*（2300+575））/（27*7957561500*2300）
=0.33
该分格左侧的任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度计算
Fmax（mm）=P*L2*（3*L^2-4*L2^2）/（48*D）
=15.002*575*（3*2300^2+4*575^2）/（48*7957561500）
=0.33
该分格右侧的任意点处的集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax（mm）=P*L1*L2*（L+L2）*sqrt（3*L1*（L+L2））/（27*D*L）
=15.002*1725*575*（2300*575）*sqrt（3*1725*（2300+575））/（27*7957561500*2300）
=0.33
该分格右侧的任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度计算
Fmax（mm）=P*L2*（3*L^2-4*L2^2）/（48*D）
=15.002*575*（3*2300^2+4*575^2）/（48*7957561500）
=0.33
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）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.346*（8139466300/16097027800）
=15.344
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*15.344
=21.4816
该分格左侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax（N.mm）=P*L1*L2/L
=21.4816*1725*575/2300
=9263.94
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax（N.mm）=P*L1*L2/L
=21.4816*1725*575/2300
=9263.94
（2）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.346*（7957561500/16097027800）
=15.002
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*15.002
=21.0028
该分格左侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax（N.mm）=P*L1*L2/L
=21.0028*1725*575/2300
=9057.46
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算
Mmax（N.mm）=P*L1*L2/L
=21.0028*1725*575/2300
=9057.46
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）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.346*（1884740/3769480）
=15.173
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*15.173
=21.2422
该分格左侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P*L1/L
=21.2422*1725/2300
=15.93
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P*L1/L
=21.2422*1725/2300
=15.93
（2）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.346*（1884740/3769480）
=15.173
所受荷载的设计值计算:
Q=1.4*Q
=1.4*15.173
=21.2422
该分格左侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P*L1/L
=21.2422*1725/2300
=15.93
该分格右侧的任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算
Qmax（N）=P*L1/L
=21.2422*1725/2300
=15.93
2.1.5.3右固定产生的集中荷载对横梃作用产生的挠度、弯矩、剪力计算
1.受荷面积计算
A（mm^2）=（600*2-575）*575/4
=89843.75
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
=（674.348*89843.75）/2/1000000
=30.293
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
=（674.348*89843.75）/2/1000000
=30.293
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）中梃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中梃=Q总*（D中梃/D总）
=30.293*（8139466300/16097027800）
=15.318
该分格左侧的任意点处的集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算
Fmax（mm）=P*L1*L2*（L+L2）*sqrt（3*L1*（L+L2））/（27*D*L）
=15.318*1725*5
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