建筑外窗抗风压性能计算书5146089.docx

1、建筑外窗抗风压性能计算书5146089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(PYC-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：内蒙古2)工程所在城市：呼和浩特3)门窗安装最大髙度z(m)： 354)门窗类型:平开窗5)窗型样式：6)窗

2、型尺寸：窗宽 WGnm) :2370窗髙 H(mm) :24701风荷载标准值计算:Wk二P gz* n S* u Z*wO(按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7. 1. 1-2)1.1 基本风压 W0二550N/nT2(按建筑结构荷载规范GB 50009-2001规泄，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：Pgz=0. 92*(l+2uf)其中:u f=0. 5*35* (1. 8*(-0. 04)*(z/10厂(-0. 12), z 为安装高度;2)B 类地区：Pgz=0. 89*(l+2uf)其中：u f=0. 5*35 (

3、1. 8*(0)*(z/10) (-0. 16), z 为安装高度:3)C 类地区：Pgz=0. 85*(l+2uf)其中：u f=0. 5*35“ (1. 8*(0. 06)*(z/10厂(-0. 22), z 为安装髙度：4)D 类地区：Pgz=0. 80*(l+2uf)其中:u 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。B gz=O. 85* (1+(0. 734*(35/10)* (-0. 22) )*2)=1.79722(按建筑结构荷载规范GB

4、50009-2001 7. 5. 1规迫)1.3风压高度变化系数uz：1)A 类地区：uZ二 1.379 * (z / 10) 0.24, z 为安装高度；2)B类地区：uZ=(z / 10) * 0. 32, z为安装高度;3)C 类地区：uZ二0.616 * (z / 10) 0. 44, z 为安装高度;4)D 类地区：uZ二0.318 * (z / 10) “ 0. 6, z 为安装髙度；本工程按：C类有密集建筑群的城市市区取值。nZ=O. 616*(35/10)*0. 44=1. 06898(按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7. 2. 1规泄)1.4风荷载体型系数：u

5、s=l. 2(按建筑结构荷载规范GB 50009-2001表7. 3. 1规迫)1.5风荷载标准值计算：Wk (N/nT2) = B gz* u S* U Z*wO=1.79722*1. 06898*1. 2*550=1267.9872风荷载设计值计算：W(N/m2)=1.4*Wk=1. 4*1267. 987=1775. 1818二、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=l/1202)双层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L=l/1803)单层玻璃，刚性镶嵌：fmax/L=l/160北中：fmax：为受力杆件最在变形量

6、(mm)L：为受力杆件长度(mm)1.2弯曲应力校验依据： max=M/W= o Q ：材料的抗弯曲应力(N/mm*2)o max:计算截面上的最大弯曲应力(N/mnT2)H：受力杆件承受的最大弯矩(N. mm)W:净截而抵抗矩(mnT3)1.3剪切应力校验依据：t max二(Q*S)/(I* 6)=tt ：材料的抗剪允许应力(N/rnmT)Tmax：计算截面上的最大剪切应力(N/mm*2)Q：受力杆件计算截而上所承受的最大剪切力(N)S:材料而积矩(皿3)I：材料惯性矩(皿“4)S :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

7、直的横向水平力，外窗各框料间构成的受荷单元，可视为四边钱接的简支板。 在每个受荷单元的四角各作45度斜线，使苴与平行于长边的中线相交。这些线把受荷单元分成4块，每块而积所承受的风荷载传递 给苴相邻的构件，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，可以满足工程设汁计算和使用的需要。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竖料的挠度、弯曲应力、剪切应力计算：构件竖料”的各受荷单元基本情况如下图：1A构件“竖料”的由以下各型材(衬钢)组合而成.它们

8、共同承担“竖料上的全部荷载:(1).铝合金:加強中梃/GR6310/GR6310(此处放置“加強中梃/GR6310/GR6310”的截而图)截而参数如下：惯性矩：528197. 66抵抗矩：10068. 12面积矩：7802. 43截面而积:706. 09腹板厚度：1.42.1.1竖料的刚度计算1.加強中梃/GR6310/GR6310的弯曲刚度计算D(N. mm2)=E*I=70000*528197. 66=36973836200加強中梃/GR6310/GR6310的剪切刚度计算D(N. mnf2)二G*F二26000*706. 09=183583402.竖料的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(

9、N. mnT 2)二36973836200二36973836200竖料的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mnT 2)=18358340=183583402.1.2竖料的受荷面积计算1的受荷而积计算(梯形)A(mnT 2)二(2860-600)*600/4二3390002.的受荷而积计算(三角形)A(mnT 2) = (500*500/2)/2=625003的受荷而积汁算(梯形)A(mnT 2) = (3860-1200)*1200/4=7980004.竖料的总受荷而积计算A(mnT 2)=339000+62500+798000=11995002.1.3竖料所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A

10、=1267. 987*1199500/1000000=1520.952.1.4竖料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.加強中梃/GR6310/GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=1520.95* (36973836200/36973836200)=1520.950本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Fmax (mm)二Q*I/3/(76 8*D)=1520. 95*19303/(76. 8*3697383

11、6200)=3. 852. 1.4. 2在均布荷载作用下的弯矩计算1.加強中梃/GR6310/GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=1520. 95 (36973836200/36973836200)=1520. 950所受荷载的设计值计算:Q二1.4*Q=1. 4*1520. 95=2129.33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)二Q*L/8=2129. 33*1930/8=513700. 862.1. 4. 3在均布荷载作用下的

12、剪力计算1.加強中梃/GR6310/GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=1520.95*(18358340/18358340)=1520.950所受荷载的设计值计算:Q二1.4*Q=1. 4*1520. 95=2129.33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=2129. 33/2=1064. 672.1.5竖料在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.1. 5.1产生的集中荷载对竖料作用产生的挠度、弯矩、剪力计算1.受荷而积计

13、算A(mnT 2)=(600*600/2)/2二90000二900002.该分格传递到主受力杆件上的全部集中荷载通过下边杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算P(N)二(wk*A) /2= (1267. 987*90000)/2/1000000=57. 0593该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度加強中梃/GR6310/GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=57.059*(36973836200/36973836200)=57. 059该分格下部任意点处的

14、集中荷载，在该任意点处产生的最大挠度计算Fmax(mm)二P*L1*L2*(L+L2)*sqrt(3*L1*(L+L2)/(27*D*L)=57. 059*1430*500*(1930*500)*sqrt(3*1430*(1930500)/(27*36973836200*1930) =0. 17该分格下部任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度il算Fmax (mm) =P*L2* (3*1/2-4札22)/ (48*D)=57. 059*500*(3*1930*2+4*5002)/(48*36973836200)=0. 164.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总弯矩(1)加強中梃/GR63

15、10/GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=57.059*(36973836200/36973836200)=57. 059所受荷载的设计值计算:Q二1.4*Q=1. 4*57. 059=79.8826该分格下部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=79. 8826*1430*500/1930=29593. 815.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总剪力(1)加強中梃/GR6310/GR6310在集中荷载作用下产生的

16、总剪力按剪切刚度比例分配荷载分配荷载:Q加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总) =57.059*(18358340/18358340)=57. 059所受荷载的设计值计算:Q二1.4*Q=1. 4*57. 059=79.8826该分格下部任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力讣算Qmax(N)二P*L1/L=79.8826*1430/1930=59.192. 1.5.2产生的集中荷载对竖料作用产生的挠度、弯矩、剪力计算1.受荷而积计算AW2)=(600*2 - 500)*500/4=875002.该分格传递到主受力杆件上的全部集中荷载通过上边杆

17、件传递到主受力杆件上的集中荷载汁算P (N)二(wk*A) /2= (1267. 987*87500)/2/1000000=55. 474通过下边杆件传递到主受力杆件上的集中荷载汁算P (N) = (wk*A) /2= (1267. 987*87500)/2/1000000=55. 4743.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度(1)加強中梃/GR6310/GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=55.474*(36973836200/3697383620

18、0)=55. 474该分格上部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)=55. 474*1430*500* (1930*500)*sqrt(3*1430*(1930+500)/(27*36973836200*1930) =0. 16该分格上部任意点处的集中荷载，产生的跨中挠度计算Fmax(ran)=P*L2*(3*L“ 2-4*L2 2)/(48*D)=55. 474*500*(3*19302+4*5002)/(48*36973836200)=0. 164.该分格产生的集中荷载对受力杆件

19、跨中产生的总弯矩(1)加強中梃/GR6310/GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=55.474*(36973836200/36973836200)=55. 474所受荷载的设计值计算：Q=1.4*Q=1.4*55.474=77.6636该分格上部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=77. 6636*1430*500/1930=28771.755.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总剪力(1)加強中梃/GR6310/

20、GR6310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加強中梃/GR6310/GR6310二Q总*(D加強中梃/GR6310/GR6310/D总)=55. 474*(18358340/18358340)=55. 474所受荷载的设计值计算:Q二1. 4*Q=1. 4*55. 474=77.6636该分格上部任意点集中荷载对受力杆件产生的剪力计算 Qmax(N)=P*Ll/L=77.6636*1430/1930=57. 542.1.6竖料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加強中梃/GR6310/GR6310总挠度校核2. 1. 6.1.1加強中梃/G

21、R6310/GR6310总变形计算F总二F均布+EF集中=3. 85+0. 32=4.172. 1. 6. 1. 2 加強中梃/GR6310/GR6310挠跨比计算挠跨比二F总/L=4.17/1930=0. 00220.0022=1/180加強中梃/GR6310/GR6310的挠度符合要求。2. 1. 7竖料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加強中梃/GR6310/GR6310抗弯曲强度校核2. 1. 7.1.1加強中梃/GR6310/GR6310总弯矩计算M总二H均布+SM集中=513700. 86+58365. 56=572066. 422. 1. 7.1.

22、2加強中梃/GR6310/GR6310弯曲应力计算。max=M/WO max:计算截面上的最大弯曲应力H：受力杆件承受的最大弯矩W:净截而抵抗矩=572066.42/10068. 12=56. 8256. 82=85. 5加強中梃/GR6310/GR6310的抗弯强度满足要求。2.1.8竖料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加強中梃/GR6310/GR6310抗剪切强度校核2. 1. 8.1.1加強中梃/GR6310/GR6310总剪力计算Q总二Q均布+2Q集中=1064.67+116. 73=1181.42. 1. 8.1. 2加強中梃/GR6310/GR6310剪

23、切应力计算t max=(Q*S)/(I* )t max:计算截面上的最大剪切应力Q：受力杆件计算截而上所承受的最大剪切力S:材料而积矩I：材料惯性矩6 :腹板的厚度=1181. 4*7802. 43/(528197. 66*1. 4)=12.46512. 465=p0=532. 333 (N)Nv二932. 66 (N) =P0=532. 333 (N)竖料端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。2. 1. 9竖料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)*LM3/(76. 8*D)q(N/mnT2)=76 8*D/(L2*180*A)=

24、76. 8*36973836200/(19302*180*1199500)*1000=3. 53 (kPa)3 该门窗的综合抗风压能力为:Qmax二3. 53N/mm*2(按建筑外窗抗风压性能分级表GB./T7106-2002) 建筑外窗抗风压性能分级表分级 代号12345678X.X分级1. 0=1. 5二2. 0=2. 5=3. 0二3. 5=4. 0=4. 5=指标P31. 5P32. 0P32. 5P33. 0P33. 5P34. 0P34. 5P3=5. OKPa的具体值，取分组代号。但必须注明“已经超过8级。”综合抗风压等级为：6级各受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表名

25、称长度挠度允许值校 核果弯曲 应力许用 值校核果剪切应 力许用 值校 核 结 果加強中梃/GR6310/GR6310三、玻璃强度校核1 校验依据：o max=6*m*W*a2/t2* P =c 。：玻璃的允许应力(N/mm2)o max：玻璃板块所承最大应力(N/mm*2) m:玻璃弯曲系数a:玻璃短边尺寸(mm)W:风荷载设计值(N/m2)t：玻璃厚度(mm)19300. 00220. 0056足56. 8285.512. 46519. 6是2 风荷载设计值计算：w二 1. 4*Wk风荷载标准值Wk(N/m2) : 1267. 987 风荷载标准值0. 75KN/m2时，按0. 75KNAT

26、2 计算。根据建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2003=1.4*1267. 987=1775.18183玻璃强度校核：3.1玻璃弯矩系数计算：玻璃短边长度a (mm): 600玻璃长边长度b (mm): 1430玻璃短边/长边 a/b=600/1430=0. 41958 根据a/b系数，用插入法查表取得弯矩 系数 m=0. 109253.2玻璃折减系数计算：3.2.1 0参数讼算：玻璃短边长度a (mm) ：600风荷载标准值Wk(N/nf 2): 1267. 987 玻璃弹性模量E(N/mnf2)二72000 0 二Wk*4/E/4=1267.987*600*4/72000/6*4/100

27、0000=1.761093.2.2折减系数计算：根据0参数，用插入法查表取得折减系数u=l3.3 玻璃应力计算：风荷载设计值w(N/m*2):1775. 1818 内片玻璃厚度t(nun):5外片玻璃厚度t(mm)：5 玻璃计算厚度t (mm)=l. 2*5=6 u玻璃应力折减系数:1 0 max=6*m*W*aM 2/t *2* M=6*0. 10925*1775.1818*6002/6*2*1/10000 00=11.6363.4 玻璃强度校核： o max=o 即:11.636=24 玻璃应力满足要求。4玻璃强度校核：4.1玻璃弯矩系数计算： 玻璃短边长度a (mm)： 500 玻璃长边长度b (mm): 600 玻璃短边/长边 a/b=500/600=0. 83333 根据a/b系数，用插入法査表取得弯矩 系数 m=0. 059334.2玻璃折减系数计算：4.2.1 ()参数计算：玻璃短边长度a (nun)： 500 风荷载标准值Wk(N/nT2): 1267. 987 玻璃弹性模量E(N/mm2)二72000 0 二Wk*4/E/4=1267.987*5004/72