型材计算亚铝.docx

1、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 JGJ 113-2003钢结构设计规范 GB 50017-2003建筑外窗抗风压性能分级表 GB/T7106-2002建筑结构荷载规范 GB 50009-2001未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料门 JG/T 180-2005未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗 JG/T 140-2005铝合金窗 GB/T8479-2003铝合金门 GB/T8478-2003II、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

2、宽W(mm):1600 窗高H(mm):22001 风荷载标准值计算:Wk = gz*S*Z*w0 (按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7.1.1-2)1.1 基本风压 W0=400N/m2 (按建筑结构荷载规范GB 50009-2001规定,采用50年一遇的风压，但不得小于0.3KN/m2)1.2 阵风系数计算: 1)A类地区：gz=0.92*(1+2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(-0.04)*(z/10)(-0.12),z为安装高度； 2)B类地区：gz=0.89*(1+2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(0)*(z/10)(-0.16),z为安装高度； 3)C

3、类地区：gz=0.85*(1+2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(0.06)*(z/10)(-0.22),z为安装高度； 4)D类地区：gz=0.80*(1+2f) 其中：f=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。 gz=0.85*(1+(0.734*(80/10)(-0.22)*2) =1.63971 (按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7.5.1规定)1.3 风压高度变化系数z: 1)A类地区：Z=1.379 * (z / 10) 0.24,z为安

4、装高度； 2)B类地区：Z=(z / 10) 0.32,z为安装高度； 3)C类地区：Z=0.616 * (z / 10) 0.44,z为安装高度； 4)D类地区：Z=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。 Z=0.616*(80/10)0.44 =1.53794 (按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7.2.1规定)1.4 风荷载体型系数:s=1.2 (按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 表7.3.1规定)1.5 风荷载标准值计算: Wk(N/m2)=gz*S*Z*w0 =1.63971*1.53794*1.

5、2*400 =1210.4522 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： max=M/W= :材料的抗弯曲应力(N/mm2) max:计算截面上的最大弯曲应力(N/mm2) M:受力杆件承受的最大弯矩(

6、N.mm) W:净截面抵抗矩(mm3)1.3 剪切应力校验依据： max=(Q*S)/(I*)= :材料的抗剪允许应力(N/mm2) max:计算截面上的最大剪切应力(N/mm2) 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(mm3) I:材料惯性矩(mm4) :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

7、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：1.42.1.1 左

8、横梃的刚度计算 1.右横梃的弯曲刚度计算 D(N.mm2)=E*I=70000*137267.24=9608706800 右横梃的剪切刚度计算 D(N.mm2)=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.mm2)=9608706800=9608706800 左横梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算 D(N.mm2)=12292540=122925402.1.2 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(mm2)=(1000*1000/2)/2=250000 2.左横梃下的受荷面积计算(梯形) A(mm2)=(2000

9、-900)*900/4=247500 3.左横梃的总受荷面积计算 A(mm2)=250000+247500=4975002.1.3 左横梃所受均布荷载计算 Q(N)=Wk*A =1210.452*497500/1000000 =602.22.1.4 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

10、3/(60*D) =602.2*10003/(60*9608706800) =1.042.1.4.2 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 =140513.332.1.4.3 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

11、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 =210.772.1.5 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+F集中 =1.04 =1.042.1.6.1.2 右横梃挠跨比计算

12、 挠跨比=F总/L =1.04/1000 =0.0010.001=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+M集中 =140513.33 =140513.332.1.7.1.2 右横梃弯曲应力计算 max=M/W max: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 =33.11933.119=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

13、.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+Q集中 =210.77 =210.772.1.8.1.2 右横梃剪切应力计算 max=(Q*S)/(I*) max: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 :腹板的厚度 =210.77*3439.14/(137267.24*1.4) =3.7723.772=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

14、为承受三角形均布荷载 根据:L/180=(q*A)*L3/(60.0*D) q(N/mm2)=60.0*D/(L2*180*A) =60.0*9608706800/(10002*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：1.42.2.1 右横梃的刚度计算 1.右

15、横梃的弯曲刚度计算 D(N.mm2)=E*I=70000*137267.24=9608706800 右横梃的剪切刚度计算 D(N.mm2)=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.mm2)=9608706800=9608706800 右横梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算 D(N.mm2)=12292540=122925402.2.2 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(mm2)=(600*600/2)/2=90000 2.右横梃下的受荷面积计算(三角形) A(mm2)=(600*600/2)/2=9000

16、0 3.右横梃的总受荷面积计算 A(mm2)=90000+90000=1800002.2.3 右横梃所受均布荷载计算 Q(N)=Wk*A =1210.452*180000/1000000 =217.8812.2.4 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*L3/(60*D) =217.8

17、81*6003/(60*9608706800) =0.082.2.4.2 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 =30503.342.2.4.3 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

18、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 =76.262.2.5 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+F集中 =0.08 =0.082.2.6.1.2 右横梃挠跨比计算

19、挠跨比=F总/L =0.08/600 =0.00010.0001=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+M集中 =30503.34 =30503.342.2.7.1.2 右横梃弯曲应力计算 max=M/W max: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 =7.197.19=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

20、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+Q集中 =76.26 =76.262.2.8.1.2 右横梃剪切应力计算 max=(Q*S)/(I*) max: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 :腹板的厚度 =76.26*3439.14/(137267.24*1.4) =1.3651.365=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

21、 根据:L/180=(q*A)*L3/(60.0*D) q(N/mm2)=60.0*D/(L2*180*A) =60.0*9608706800/(6002*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：1.42.3.1 加强中梃的刚度计算 1.加强中梃的弯

22、曲刚度计算 D(N.mm2)=E*I=70000*314943.43=22046040100 加强中梃的剪切刚度计算 D(N.mm2)=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.mm2)=22046040100=22046040100 加强中梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算 D(N.mm2)=15443220=154432202.3.2 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(mm2)=(4400-1000)*1000/4=850000 2.竖中梃右的受荷面积计算(梯形) A(mm2)=(4400-600)*

23、600/4=570000 3.加强中梃的总受荷面积计算 A(mm2)=850000+570000=14200002.3.3 加强中梃所受均布荷载计算 Q(N)=Wk*A =1210.452*1420000/1000000 =1718.8422.3.4 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 Fm

24、ax(mm)=Q*L3/(68.544*D) =1718.842*22003/(68.544*22046040100) =12.112.3.4.2 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*2200/7.10

25、56 =745050.862.3.4.3 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 =1039.562.3.5 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+F集中 =12.11 =12.112.3.6.1.2 加强中梃挠跨比计算 挠跨比=F总/L =12.11/2200 =0.00550.0055=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+M集中 =745050.86