建筑外窗抗风压性能计算书普通.docx

1、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 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：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

2、)窗型尺寸: 窗宽W(mm):2200 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=350N/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

3、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：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*(20/10)(-0.22)*2) =1.92132 (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)

4、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：C类 有密集建筑群的城市市区取值。 Z=0.616*(20/10)0.44 =0.83567 (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 =1.92132*0.

5、83567*1.2*350 =674.3482 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： 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

7、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

8、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：502.1.1 横梃的刚度计算 1.中梃的弯曲刚度计算 D(N.mm2)=E*I=70000*116278.09=8139466300 中梃的剪切刚度计算 D(N.mm2)=G*F=26000*72.49=1884740 2.中梃的弯曲刚度计算 D(N.mm2)=E*I=70000*113679.45=7957561500 中梃的剪切刚度计算 D(N.mm2)=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.mm2)=8139

9、466300+7957561500=16097027800 横梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算 D(N.mm2)=1884740+1884740=37694802.1.2 横梃的受荷面积计算 1.上部的受荷面积计算(梯形) A(mm2)=(575*575/2)/2=82656.25 2.上部的受荷面积计算(梯形) A(mm2)=(2300-600)*600/4=255000 3.50中梃2.0厚的总受荷面积计算 A(mm2)=82656.25+255000+82656.25+82656.25+330625+82656.25=9162502.1.3 横梃所受均布荷载计算 Q(N)=Wk*A =6

10、74.348*916250/1000000 =617.8712.1.4 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*L3/(76.8*D) =312.427*23003/(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

11、*(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*L3/(76.8*D) =305.444*23003/(76.8*7957561500) =6.082.1.4.2 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

12、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 =122941.212.1.4.3 在均布荷载作用下的剪力计算 1.中梃在均布荷载作用

13、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 =432.51

14、04 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 =216.262.1.5 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(mm2)=(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

15、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*L2-4*L22)/(4

16、8*D) =15.318*575*(3*23002+4*5752)/(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*2

17、300) =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*L2-4*L22)/(48*D) =14.975*575*(3*23002+4*5752)/(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

18、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

19、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*

20、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 =15.92.1.5.2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(mm2)=(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

21、*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)

22、 =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*L2-4*L22)/(48*D) =15.344*575*(3*23002+4*5752)/(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

23、度计算 Fmax(mm)=P*L2*(3*L2-4*L22)/(48*D) =15.344*575*(3*23002+4*5752)/(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

24、*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*L2-4*L22)/(48*D) =15.002*575*(3*23002+4*5752)/(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*79575615

25、00*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*L2-4*L22)/(48*D) =15.002*575*(3*23002+4*5752)/(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

26、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

27、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

28、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*17

29、25/2300 =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 =15.932.1.5.3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(mm2)=(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