建筑外门窗抗风压性能估算报告.docx

1、建筑外门窗抗风压性能估算报告建筑外门窗抗风压性能估算报告I、计算依据建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 2006版铝合金结构设计规范 GB 50429-2007铝合金门窗 GB/T8478-2008铝合金门窗工程技术规范 JGJ214-2010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塑料门窗工程技术规程 JGJ103-2008建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2009钢结构设计规范 GB 50017-2003建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法GB/T7106-2008建筑门窗术语 GB

2、/T5823-2008建筑门窗洞口尺寸系列 GB/T5824-2008建筑外门窗保温性能分级及检测方法 GB/T8484-2008建筑外门窗空气声隔声性能分级及检测方法 GB/T8485-2008铝合金建筑型材 第一部分：基材 GB5237.1-2008铝合金建筑型材 第二部分：阳极氧化型材 GB5237.2-2008铝合金建筑型材 第三部分：电泳涂漆型材 GB5237.3-2008铝合金建筑型材 第四部分：粉末喷涂型材 GB5237.4-2008铝合金建筑型材 第五部分：氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008铝合金建筑型材 第六部分：隔热型材 GB5237.6-2004II、设计计算一、

3、风荷载计算 1)工程所在省市：山东省 2)工程所在城市：邹城 3)门窗安装最大高度z(m)：16 4)门窗类型:平开窗 5)窗型样式: 6)窗型尺寸: 窗宽W(mm):1400 窗高H(mm):22001 风荷载标准值计算:Wk = gz*S1*Z*w0 (按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 2006版 7.1.1-2)1.1 基本风压 W0=400N/m2 (按建筑结构荷载规范GB 50009-20012006版规定,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)*

4、(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：D类 有密集建筑群且房屋较高的城市市区取值。安装高度5米时,按5米时的阵风系数取值。 gz=0.8*(1+(1.2248*(16/10)(-0.3)*

5、2) =2.50196 (按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 2006版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：D类 有密集建筑群且房屋较高的城市市区取值。 Z=0.318*(16/10)0.6 =0.4216 按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 2006版 表7.2.

6、1的规定，Z取最小值0.621.4 局部风压体型系数s1的计算： s1：局部风压体型系数，根据计算点体型位置取0.8； 按建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数s1： 一、外表面 1. 正压区 按表7.3.1采用； 2. 负压区 - 对墙面， 取-1.0 - 对墙角边， 取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 另注：上述的局部体型系数s1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数s1

7、(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数s1(A)可按面积的对数线性插值，即：s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA1.4.1 支撑结构局部风压体型系数s1的计算： 受力杆件中从属面积最大的杆件为：竖向杆件中的 其从属面积为A=左扇:1.12+右固定:1.12=2.24 支撑结构的构件从属面积A1平方米 LogA=Log(2.24)=0.35025 s1(2.24)=s1(1)+s1(10)-s1(1)*logA =0.8+0.8*0.8-0.8*0.35025 =0.74396 s1=s1(2.24)+0.2 =0.7439

8、6+0.2 =0.94396 因此：支撑结构局部风压体型系数s1取：0.943961.4.2 面板材料的局部风压体型系数s1的计算： 面板材料的局部风压体型系数按面积最大的玻璃板块(即：700*1600=1.12平方)来计算： 面板材料的构件从属面积A1平方米 LogA=Log(1.12)=0.04922 s1(1.12)=s1(1)+s1(10)-s1(1)*logA =0.8+0.8*0.8-0.8*0.04922 =0.7921248 s1=s1(1.12)+0.2 =0.7921248+0.2 =0.9921248 因此：面板材料局部风压体型系数s1取：0.99212481.5 风荷载

9、标准值计算:1.5.1 支撑结构风荷载标准值计算: Wk(N/m2)=gz*Z*S1*w0 =2.50196*0.62*0.94396*400 =585.714 Wk(N/m2)1000时，按1000(N/m2)取值。 即：Wk(N/m2)=10001.5.2 面板材料风荷载标准值计算: Wk(N/m2)=gz*Z*S1*w0 =2.50196*0.62*0.9921248*400 =615.6 Wk(N/m2)1000时，按1000(N/m2)取值。 即：Wk(N/m2)=10002 风荷载设计值计算：2.1 支撑结构风荷载设计值计算： W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*1000 =1

10、4002.2 面板结构风荷载设计值计算： W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*1000 =1400二、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=1/100 2)双层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L=1/150 fmax最大值不允许超过20mm 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(N.mm) W:净截面抵抗矩(mm3)1.3

11、剪切应力校验依据： max=(Q*S)/(I*)90中梃的抗弯强度满足要求。2.1.8 竖梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗剪切强度校核2.1.8.1 中梃抗剪切强度校核2.1.8.1.1 中梃总剪力计算 Q总=Q均布+Q集中 =478.363 =478.3632.1.8.1.2 中梃剪切应力计算 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 =478.363*372.75/(3571.72*1.4) =35.65935.659=p0=306.25(N) Nv=2387.62(N)=P0

12、=306.25(N) 竖梃端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。2.1.10 竖梃综合抗风压能力计算 竖梃在均布荷载和集中荷载作用下总受荷面积计算： A=437500+437500 =875000mm2 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/150=(q*A)*L3/(64.992*D) q(N/mm2)=64.992*D/(L2*150*A) =64.992*250020400/(16002*150*875000)*1000 =3.21(kPa)3 该门窗的综合抗风压能力为:Qmax=3.21N/mm2 (按建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法GB/T7

13、106-2008) 建筑外窗抗风压性能分级表 分级代号123456789分级指标1.0=P31.51.5=P32.02.0=P32.52.5=P33.03.0=P33.53.5=P34.04.0=P34.54.5=P3=5.0注：第9级应在分级后同时注明具体检测压力差值。” 该门窗最大抗风压能力5级，可以满足要求。 各受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表名称长度挠跨比允许值校核结果弯曲应力许用值校核结果剪切应力许用值校核结果中梃16000.13790.0067是583.19890是35.65955是三、玻璃强度校核1 风荷载标准值： Wk(N/m2):10002.1 左扇承载力极限状

14、态设计 1)分格宽度:B(mm)=700 2)分格高度:H(mm)=1600 3)玻璃类型:钢化玻璃 4)玻璃强度设计值:fg(N/mm2)=59 5)外层玻璃厚度:5mm 6)内层玻璃厚度:5mm2.2 玻璃板块长宽比b/a系数计算 玻璃板块短边边长a(mm):700 玻璃板块长边边长b(mm):1600 b/a=2.2862.3 四边支承外片玻璃板的风荷载标准值、设计值计算 1)外片玻璃承受的荷载分配系数计算 1=1.1*t13/(t13+t23) (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.4-1) t1(mm):外片玻璃厚度 t2(mm):内片玻璃厚度 =1.1*53/(5

15、3+53) =0.55 2)外片玻璃承受的荷载标准值、设计值计算 Wk(N/m2)=1*Wk (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.2) 1:为外片玻璃荷载分配系数 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 表4.1.4) =0.55*1000 =550 W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*550 =7702.4 外片玻璃承载力极限状态计算 1)按长宽比2.25计算的玻璃最大许用跨度 L(mm)=k1*(W+k2)k3+k4 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.2) 根据玻璃类型:钢化玻璃、玻璃厚度:5、长宽比:2.25,从建筑玻璃应用技术规程J

16、GJ113-2009 附录C中查得： k1:3696 k2:0.684935 k3:-0.7255 k4:4.8 荷载设计值W(KN/mm2):0.77 =3696*(0.77+0.684935)-0.7255+4.8 =2820.517 2)按长宽比3计算的玻璃最大许用跨度 L(mm)=k1*(W+k2)k3+k4 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.2) 根据玻璃类型:钢化玻璃、玻璃厚度:5、长宽比:3,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 附录C中查得： k1:1712.3 k2:-0.1 k3:-0.4881 k4:-14.4 荷载设计值W(KN/mm2):

17、0.77 =1712.3*(0.77-0.1)-0.4881-14.4 =2067.562 3)用插值法计算长宽比为2.286时的玻璃最大许用跨度 L(mm)=2784.375 外片玻璃跨度a:700=外片玻璃最大许用跨度L:2784.375因此，外片玻璃满足承载力极限状态设计要求。2.5 外片玻璃正常使用极限状态L/t计算 1)按长宽比2.25计算的外片玻璃单位厚度跨度限值L/t L/t=k5*(Wk+k6)k7+k8 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.3) 根据玻璃长宽比:2.25,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 附录C中查得： k5:222.19 k6

18、:-0.1 k7:-0.3556 k8:0.29 荷载设计值Wk(KN/m2):0.55 =222.19*(0.55-0.1)-0.3556+0.29 =295.44 2)按长宽比3计算的外片玻璃单位厚度跨度限值L/t L/t=k5*(Wk+k6)k7+k8 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.3) 根据玻璃长宽比:3,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 附录C中查得： k5:204.68 k6:-0.1 k7:-0.3335 k8:-0.05 荷载设计值Wk(KN/m2):0.55 =204.68*(0.55-0.1)-0.3335-0.05 =267.084

19、3)用插值法计算长宽比为2.286时的外片玻璃最大许用跨度 L/t=294.0792.6 外片玻璃实际跨度厚比a/t计算 a/t=700/5 =140 a/t:140=L/t:294.079因此，外片玻璃满足正常使用极限状态设计要求。2.7 四边支承内片玻璃板的风荷载标准值、设计值计算 1)内片玻璃承受的荷载分配系数计算 2=t23/(t13+t23) (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.4-2) t1(mm):外片玻璃厚度 t2(mm):内片玻璃厚度 =53/(53+53) =0.5 2)内片玻璃承受的荷载标准值、设计值计算 Wk(N/m2)=2*Wk (按建筑玻璃应用技

20、术规程JGJ113-2009 5.2.2) 2:为内片玻璃荷载分配系数 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 表4.1.4) =0.5*1000 =500 W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*500 =7002.8 内片玻璃承载力极限状态计算 1)按长宽比2.25计算的内片玻璃最大许用跨度 L(mm)=k1*(W+k2)k3+k4 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 5.2.2) 根据玻璃类型:钢化玻璃、玻璃厚度:5、长宽比:2.25,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009 附录C中查得： k1:3696 k2:0.684935 k3:-0.7255 k4:4.8 荷载设计值W(KN/mm2):0.7 =3696*(0.7+0.684935)-0.7255+4.8 =2923.066 2)按长宽比3计算的内片玻璃最大许用跨度 L(mm)=k1*(W+k2)k3+k4 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-20