鋁合金窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、鋁合金窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書基本參數(shù)：上海地區(qū)門窗所在位置標(biāo)高二20. 000 （m）i -設(shè)計(jì)依據(jù)建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級及檢測方法gb/t 7106-2002gb/tgb/tgb/t7107- 20027108- 20028484-2002gb/t 8485-200211976-2002建筑外窗氣密性能分級及檢測方法建筑外窗水密性能分級及檢測方法建筑外窗保溫性能分級及檢測方法建筑外窗空氣聲隔聲性能分級及檢測方法 建筑外窗采光性能分級及檢測方法gb/t建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb 50009-2001（2006年版）鋁合金門gb/t 8478-2003鋁合金窗gb/t 8479-2003建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

2、jgj 113-2003 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范jgj 102-2003 建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊（第二版） bkcadpm集成系統(tǒng)（bkcadpm2007版）ii 參考資料窗的性能分級表主要依據(jù)：鋁合金窗 gb/t 8479-2003建筑外窗保溫性能分級及檢測方法gb/t 8484-2002窗的主要性能窗的性能應(yīng)根據(jù)建筑物所在地區(qū)的地理、氣候和周圍環(huán)境以及建筑物的高度、體型、重要性等選定。1抗風(fēng)壓性能 分級指標(biāo)值p3按表7規(guī)定。表7抗風(fēng)壓性能分級單位為千帕分級12345指標(biāo)值1.0機(jī)<151.5切<2.02.0wps<2. 52.5wps<3. 03.()切<3 5分

3、級678x x指標(biāo)值3.5wp3<4.04.owp3v4. 54.5wp3<5.0p325.0注：xx表示用5. okpa的具體的值，取代分級代號。在各分級指標(biāo)值中，窗主要受力構(gòu)件相對撓度單層、夾層玻璃撓度wl/120,中空玻璃撓度wl/180。其絕對 值不應(yīng)超過15伽，取其較小值。2水密能性分級指標(biāo)值ap按表8規(guī)定。表8水密性能分級單位為帕分級12345x x x x指標(biāo)值100wz屮 <150150p<250250p<350350k500500<2<7()0兇$700注：xx xx表示用700pa的具體值取代分級代號，適用于熱帶風(fēng)暴和臺風(fēng)襲擊地區(qū)的

4、建筑。3氣密性能分級指標(biāo)值，q?按表9規(guī)定。表9氣密性能分級分級345單位縫長指標(biāo)值qi/( m 7mh)2.5nqi>l. 51.5mqi>0. 5qwo. 5單位面積指標(biāo)值q2/(m7m2 h)7.5*>4. 54.5*>1.5q21.54保溫性能 分級指標(biāo)值k按表10規(guī)定。表10保溫性能分級單位為瓦每平方米開分級12345指標(biāo)值kn5. 55.5>k25. 05.0>k24. 54.5>k24. 04.0>kn3. 5分級678910指標(biāo)值3.5>k23.03.0>k22. 53.5>k22. 02.0>k21.5k

5、<1. 55空氣聲隔聲性能分級指標(biāo)值rw按表11規(guī)定。表11空氣聲隔聲性能分級單位為分貝分級23456指標(biāo)值25wrw<3030wrw<3535wrw<4040wrw<45rw$456采光性能分級指標(biāo)值1；按表12規(guī)定。表12采光性能分級分級12345指標(biāo)值0.20wt0. 30030wtrv0. 400.40wtrv0. 500.50wtrv0. 60tq0. 607啟閉力啟閉力應(yīng)不大于50n。8反復(fù)啟閉性能反復(fù)啟閉應(yīng)不少于1萬次，啟閉無異常，使用無障礙。一、門窗承受荷載計(jì)算：標(biāo)高為20. 0m處風(fēng)荷載計(jì)算w。:基本風(fēng)壓wo=0. 55 kn/m2bp： 20.

6、 om高處陣風(fēng)系數(shù)(按b類區(qū)計(jì)算)b 滬0 89x l+(z/10)'°-,6=l. 687l.： 20.0m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(按b類區(qū)計(jì)算):(0350009-2001)(2006年版) u.z=(z/10)032= (20. 0/10)0,3 =1.248lf：局部風(fēng)壓體型系數(shù)(墻面區(qū))1、板塊1200. oonini x 1800. 00nun=2. 16m2該處從屬面積為：2. 16m2psi (a) = psi (l)+ usi (10)-usi (1) xlog(a)=-l. 0+0. 8x1. 0-1. 0 x0. 334二-0. 933u si=-0. 9

7、33+(-0. 2)1. 133該處局部風(fēng)壓體型系數(shù)u sl=l. 133風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：wk= pgzx u.x 卩 s1x wo(gb50009-2001) (2006 年版)= 1.687x1.248x1. 133x0. 550=1. 312 kn/m2風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：w:風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(kn/noy.：風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：14按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb50009-2001 3.2.5規(guī)定采用w二 丫 wxwk=l. 4x1. 312=1. 837kn/m22、支承結(jié)構(gòu)2400mmx2600mm二6. 24m2該處從屬面積為：6. 24n?psi (a)二 psi (l) + »s

8、i (10)- u s1 (1) xlog(a)=-1.0+0. 8x1. 0-1.0 x0. 795=-0. 841p si=-0. 841+(0. 2)二1.041該處局部風(fēng)壓體型系數(shù)u s=l. 041風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：wk=pgzx pzx pslxwo(gb50009-2001) (2006 年版)=1.687x1.248x1.041x0. 550=1. 205 kn/m2風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值：w:風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(kn/nf)y”：風(fēng)荷載作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1.4按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb50009-2001 3.2.5規(guī)定采用w二丫vxwk=1.4xl. 205=1. 688kn/m2二、玻璃的選用

9、與校核本處選用玻璃種類為：浮法平板玻璃1. 玻璃面積：b:該處玻璃分格寬:1.200mii：該處玻璃分格高:1.800ma:該處玻璃板塊面積：a二bxh=1.200x 1.800=2. 160m22. 該處玻璃板塊自重：gak：玻璃板塊自重：選擇玻璃是中空玻璃。玻璃的重力密度為：25. 6 (kn/m2)bl l中空玻璃內(nèi)側(cè)玻璃厚度為：5. 000(min)bt,中空玻璃外側(cè)玻璃厚度為：5. 000(min)gak=25.6x (bt l+bt w)/1000=25. 6x(5. 000+5. 000)/1000=0. 256kn/m23. 玻璃的強(qiáng)度計(jì)算：內(nèi)側(cè)玻璃校核依據(jù)：。w f尸28.

10、000 n/nim2外側(cè)玻璃校核依據(jù)：。w f尸2& 000 n/nmfwk:垂直于玻璃平面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(n/mn?)。曲 在垂直于玻璃平面的風(fēng)荷載作用下玻璃截面的最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(n/nun2)e :參數(shù)h :折減系數(shù)，可由參數(shù)e按jgj102-2003表6. 1.2-2采用a:玻璃短邊邊長：1200. 0mmb:玻璃長邊邊長:1800. 0mmbt l中空玻璃內(nèi)側(cè)玻璃厚度為：5. 000(nun)bl w中空玻璃外側(cè)玻璃厚度為：5. 000(min)m:玻璃板的彎矩系數(shù)，按邊長比a/b查jgj102-2003表6. 1.2-1得：m=0. 0783表6.1.2-1四邊支承玻璃板的彎

11、矩系數(shù)ma/b0. 000. 250. 330. 400. 500. 550.600.65m0. 12500. 12300. 11800. 11150. 10000. 09340. 08680. 0804a/b0. 700. 750. 800.850. 900. 951.00m0. 07420. 06830. 06280. 05760. 05280. 04830. 0442wkl中空玻璃分配到外側(cè)玻璃的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(n/inn?)wk2中空玻璃分配到內(nèi)側(cè)玻璃的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(n/im)wkl=l. lxwkxbt_w7(br>bt_l3)=0. 722 (kn/m2)wk2二wk x bt

12、 1.7 (bt j+bt j) =0. 656 (kn/m2)在垂直于玻璃平面的風(fēng)荷載作用下玻璃截面的最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算(n/mm2) 在風(fēng)荷載作用下外側(cè)玻璃參數(shù)e =wklxa7(ext4)二33. 25h :折減系數(shù)，按e =33. 25查 jgj102-2003 表 6. 1. 2-2 得：h =0. 87表6. 1.2-2 折減系數(shù)ii0<5.010.020. 040. 060. 080.0100. 0n1.000. 960. 920. 840. 780. 730. 68()120.0150.0200. 0250.0300. 0350.0>400. 0n0. 650. 6

13、10. 570. 540. 520.510. 50在風(fēng)荷載作用下外側(cè)玻璃最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值。wk=6xmxwklxa2x n /t2 =16.937n/mm2o :外側(cè)玻璃所受應(yīng)力：o =1. 4x 0 wk= 1.4x16. 937=23. 712n/min2在風(fēng)荷載作用下內(nèi)側(cè)玻璃參數(shù)()=wk2xa4/(ext4)=30. 23n :折減系數(shù)，按e =30.23查 jgj102-2003 表 6. 1. 2-2 得：n 二0. 88在風(fēng)荷載作用下內(nèi)側(cè)玻璃最大應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值。呱二6xmxxa2x n /t2=15. 612n/mm2o :內(nèi)側(cè)玻璃所受應(yīng)力：o =1. 4x 0 wk=1. 4x15.

14、 612=21. 857n/mi外側(cè)玻璃最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值o =23. 712n/mm2 < f g=28. ooon/mm2 內(nèi)側(cè)玻璃最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值0=21.857n/mm2 < f g=28. 000n/mm2 中空玻璃強(qiáng)度滿足要求！4. 中空玻璃的撓度計(jì)算：dr：在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下?lián)隙茸畲笾?mm)d:玻璃的剛度(n.mm)te:玻璃等效厚度 te=0. 95 x (b+b打廠(1/3) =6. ommv :泊松比，按jgj 102-2003 5.2.9條釆用，取值為0. 20表5. 2.9材料的泊松比u材料v材料u玻璃0.2鋼、不銹鋼0.3鋁合金0.33高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線0.

15、3u :撓度系數(shù):按邊長比 a/b 查 jgj102-2003 表 6.1.2-3 得：二0.00773表6.1.3四邊支承板的撓度系數(shù)ua/b0. 000. 200. 250. 330. 500.013020.012970.012820.012230.01013a/b0. 550. 600. 650. 700. 75u0. 009400. 008670. 007960. 007270. 00663a/b0. 800. 850. 900.951.000. 006030. 005470. 004960. 004490. 00406e=wkxa4/(extc4)=29. 46 n :折減系數(shù),按0

16、 =29.46查 jgj102-2003 表 6. 1. 2-2 得：n 二0. 88d-(ext/)/12(l-v2)=1339648. 38 (n.mm)df=u xwkxa'x n./d=13. 8 (mm)由于玻璃的最大撓度df二13. 8mm,小于玻璃短邊邊長的60分之一 20. 0 (mm) 玻璃的撓度滿足要求！三、門窗受力構(gòu)件計(jì)算:(1) 風(fēng)荷載和玻璃自重作用下受力構(gòu)件彎矩的計(jì)算%:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:1. 205kn/m2mw：風(fēng)荷載作用下受力構(gòu)件的總彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(knm)hm受力構(gòu)件扇框位置受荷單元高：1. 800 (m)wski :受力構(gòu)件扇框位置受荷單元寬:0. 800

17、(ni)ilsi:受力構(gòu)件上亮位置受荷單元高:0. 800 (ill)wsh:受力構(gòu)件上亮位置受荷單元寬：1. 500 (m)q豁:受力構(gòu)件在扇框位置受荷單元作用下風(fēng)荷載線分布最大荷載集度(kn/m)q汨：受力構(gòu)件在上亮位置受荷單元作用下風(fēng)荷載線分布最大荷載集度(kn/m)md受力構(gòu)件在扇框位置受荷單元作用下的彎矩(knm)此2：受力構(gòu)件在上亮位置受荷單元作用下的彎矩(knm)qski 二 wkxwski/2=1.205x0.800/2 =0. 482 (kn/m)m-d-qski xwskf/12二0. 482x0. 800712 =0. 026kn mqsii=wkxhsl/2=1.205

18、x0. 800/2二0. 482 (kn/m)ek：中間變量，為受荷單元短邊的一半(m)ba=hsl/2=0.400mm”2二(qs! i x ws1i2) x (3-4 x b;17wsli2) /24二(0. 482x 1. 5002) x (3-4x0. 40071. 5002) /24=0> 123kn mmw-mw|+mw2=0. 149kn. m求橫向受力構(gòu)件在玻璃自重作用下產(chǎn)生的彎矩my (knm)m=gxwsn78=0. 246x1.50078二0. 069kn m(2) 風(fēng)荷載作用下受力構(gòu)件剪力的計(jì)算(kn)cu：風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kn)qd受力構(gòu)件在扇框位置受荷

19、單元作用下受到的最大剪力(kn)qq受力構(gòu)件在上亮位置受荷單元作用下受到的最大剪力(kn) qwi 二(qskixw$ki)/ 4= (0.482x0. 800)/4二0. 096kn (線荷載三角形分布)qw2=(qsiix (wsll)/2x (1-ba/wsll)= (0. 482x1. 500)/2x (1-0. 400/1. 500)二0. 265kn (線荷載梯形分布)qwk二qwl+qw2二0. 361(3) 桿件抗彎矩預(yù)選值的計(jì)算(cm3)w:桿件抗彎矩預(yù)選值(ch?)w=1.4xmwx10784.2=1.4x0. 149x10784.2=2. 477cm3(4) 選用型材的截

20、面特性：選用型材號：c1152tt中挺型材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f尸85.5n/mn?型材彈性模量：e=70000n/mm2x 軸慣性矩:ix=15. 813cm4y 軸慣性矩:iy=17. 313cm4x 軸抵抗矩：wx|=4. 511cm3x 軸抵抗矩:wx2=9. 385cm3y 軸抵抗矩:wyl=4. 836cm3y 軸抵抗矩:wy2=4. 836cm3 型材截面積：a二14. 591cn?型材計(jì)算校核處壁厚：t.=1.4mm型材截面面積矩：s,二& 847ci型材計(jì)算用抵抗矩：臉二4. 511ci型材計(jì)算用抵抗矩：wy2=4. 836cm3(5) 型材的強(qiáng)度計(jì)算：校核依據(jù):(1. 4m

21、w/wx2+my/wy2)/l. 05wf尸85. 5n/mm2。二(1. 4xx 10：7wx2h'iyx 10：7wy2)/l. 05= (1.4x0. 149x1074. 5110+0. 069x1074. 8357)/1. 05二57. 654n/mm257. 654n/mm2 < fa=85. 5n/mm2桿件強(qiáng)度可以滿足！(6) 桿件抗剪計(jì)算：校核依據(jù)：t叫w49. 6n/mm'q棟:風(fēng)荷載作用下剪力標(biāo)準(zhǔn)值(kn)q：風(fēng)荷載作用下剪力設(shè)計(jì)值(kn)q二 1.4xq賊=1.4x0. 361=0. 505rn(7) 桿件剪應(yīng)力：t：桿件剪應(yīng)力：ss：桿件型材截面面積矩：8. 847cii、：