建筑門窗抗風(fēng)壓性能計算書1515(方鋼 修改合格)

1、.建筑門窗抗風(fēng)壓性能計算書I、計算依據(jù)：建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程 JGJ 113-2009鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50017-2003建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級表 GB/T 7106-2008建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB 50009-2001 2006版未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料門 JG/T 180-2005未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗 JG/T 140-2005鋁合金門窗 GB/T 8478-2008建筑門窗術(shù)語 GB/T5823-2008建筑門窗洞口尺寸系列 GB/T5824-2008建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法 GB/T8484-2008建筑外門窗空氣聲隔聲性能分級及檢測方法 GB/T8

2、485-2008鋁合金建筑型材 第一部分：基材 GB5237.1-2008鋁合金建筑型材 第二部分：陽極氧化型材 GB5237.2-2008鋁合金建筑型材 第三部分：電泳涂漆型材 GB5237.3-2008鋁合金建筑型材 第四部分：粉末噴涂型材 GB5237.4-2008鋁合金建筑型材 第五部分：氟碳漆噴涂型材 GB5237.5-2008鋁合金建筑型材 第六部分：隔熱型材 GB5237.6-2008II、詳細(xì)計算一、風(fēng)荷載計算 1)工程所在省市：遼寧 2)工程所在城市：大連 3)門窗安裝最大高度z：90 米 4)門窗系列：中財真彩型材-真彩60內(nèi)平開窗 5)門窗尺寸： 門窗寬度W1500 mm

3、 門窗高度H1500 mm 6)門窗樣式圖：1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算:Wk = gz*S1*Z*W0 (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 2006版 7.1.1-2)1.1 基本風(fēng)壓 W0= 700 N/m2 (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-20012006版規(guī)定,采用50年一遇的風(fēng)壓，但不得小于0.3 KN/m21.2 陣風(fēng)系數(shù)gz 計算: 1)A類地區(qū)：gz=0.92*(1+2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(-0.04)*(z/10)(-0.12),z為安裝高度； 2)B類地區(qū)：gz=0.89*(1+2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(0)*(z/10)(-0.

4、16),z為安裝高度； 3)C類地區(qū)：gz=0.85*(1+2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(0.06)*(z/10)(-0.22),z為安裝高度； 4)D類地區(qū)：gz=0.80*(1+2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(0.14)*(z/10)(-0.30),z為安裝高度； 安裝高度z5米時,按5米時的陣風(fēng)系數(shù)取值。 本工程按： A.近海海面和海島、海岸湖岸及沙漠地區(qū) 取值。 gz=0.92*(1+2f) f=0.5*35(1.8*(-0.04)*(z/10)(-0.12) =0.92*(1+2*(0.5*35(1.8*(-0.04)*(90/10)(-0.12) =1.467

5、 (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 2006版7.5.1規(guī)定) 1.3 風(fēng)壓高度變化系數(shù)z計算: 1)A類地區(qū)：z=1.379 * (z / 10) 0.24,z為安裝高度； 2)B類地區(qū)：z=(z / 10) 0.32,z為安裝高度； 3)C類地區(qū)：z=0.616 * (z / 10) 0.44,z為安裝高度； 4)D類地區(qū)：z=0.318 * (z / 10) 0.6,z為安裝高度； 本工程按： A.近海海面和海島、海岸湖岸及沙漠地區(qū) 取值。 z=1.379 * (90 / 10) 0.24 =2.337 (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 2006版 7.2.1

6、規(guī)定 ) 1.4 局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1的計算： s1：局部風(fēng)壓體型系數(shù)，根據(jù)計算點(diǎn)體型位置取0.8； 按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版)第7.3.3條：驗算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強(qiáng)度時，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1： 外表面 1. 正壓區(qū) 按表7.3.1采用； 2. 負(fù)壓區(qū) - 對墻面， 取-1.0 - 對墻角邊， 取-1.8 內(nèi)表面 對封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2。 另注：上述的局部體型系數(shù)s1(1)是適用于圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A1m2的情況，當(dāng)圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A10m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1(10)可乘以折減系數(shù)0.8，當(dāng)構(gòu)件的從屬面積

7、A10m2而1m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1(A)可按面積的對數(shù)線性插值，即：s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 受力桿件中從屬面積最大的桿件為：豎向桿件中的(豎桿件) 其從屬面積為A=左區(qū)域1：1.350+右區(qū)域2：0.900 =2.250 支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)件從屬面積A10 m2,且A1 m2 LogA=Log(2.250)=0.352 s1(2.250)=s1(1)+s1(10)-s1(1)*logA =0.8+(0.8*0.8-0.8)*0.352 =0.744 s1=s1(2.250)+0.2 =0.744+0.2 =0.944 因此：支撐結(jié)構(gòu)局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1?。?

8、.9441.4.2 面板材料的局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1的計算： 面板材料的局部風(fēng)壓體型系數(shù)按面積最大的玻璃板塊(即：900x1500=1.350 m2)來計算： 面板材料的構(gòu)件從屬面積A10 m2,且A1 m2 LogA=Log(1.350)=0.130 s1(1.350)=s1(1)+s1(10)-s1(1)*logA = 0.8+(0.8*0.8-0.8)*0.130 =0.779 s1=s1(1.350)+0.2 =0.779+0.2 =0.979 因此：面板材料局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1?。?.979 1.5 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算: 1.5.1 支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算: Wk(N/m2)=gz*z

9、*S1*W0 =1.467*2.337*0.944*700 =2265.4731.5.2 面板材料風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算: Wk(N/m2)=gz*z*S1*W0 =1.467*2.337*0.979*700 =2349.468 2 風(fēng)荷載設(shè)計值計算： 2.1 支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計值計算： W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*2265.473 =3171.6622.2 面板結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計值計算： W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*2349.468 =3289.255 二、門窗主要受力桿件的撓度、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力校核: 1 校驗依據(jù)：1.1 撓度校驗依據(jù)： 1)單層玻璃，柔性鑲嵌： 2)雙層

10、玻璃，柔性鑲嵌： 3)單層玻璃，剛性鑲嵌： 其中：fmax:為受力桿件最在變形量(mm) L:為受力桿件長度(mm) 本窗型選用:雙層玻璃，柔性鑲嵌：校核依據(jù) fmax/L 1/150 且 famx 20 mm1.2 彎曲應(yīng)力校驗依據(jù)： max=M/W<= :材料的抗彎曲應(yīng)力(N/mm2) max:計算截面上的最大彎曲應(yīng)力(N/mm2) M:受力桿件承受的最大彎矩(N.mm) W:凈截面抵抗矩(mm3)1.3 剪切應(yīng)力校驗依據(jù)： max=(Q*S)/(I*)<= :材料的抗剪允許應(yīng)力(N/mm2) max:計算截面上的最大剪切應(yīng)力(N/mm2) Q:受力桿件計算截面上所承受的最大剪

11、切力(N) S:材料面積矩(mm3) I:材料慣性矩(mm4) :腹板的厚度(mm) 2 主要受力桿件的撓度、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力計算： 因建筑外窗在風(fēng)荷載作用下，承受的是與外窗垂直的橫向水平力，外窗各框料間構(gòu)成的受荷單元，可視為四邊鉸接的簡支板。在每個受荷單元的四角各作45度斜線，使其與平行于長邊的中線相交。這些線把受荷單元分成4塊，每塊面積所承受的風(fēng)荷載傳遞給其相鄰的構(gòu)件，每個構(gòu)件可近似地簡化為簡支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷載。這樣的近似簡化與精確解相比有足夠的準(zhǔn)確度，結(jié)果偏于安全，可以滿足工程設(shè)計計算和使用的需要。由于窗的四周與墻體相連，作用在玻璃上的風(fēng)荷載由窗框傳遞給墻體，故不作受

12、力桿件考慮，只需對選用的中梃進(jìn)行校核。 2.1 豎桿件的撓度、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力計算: 構(gòu)件【豎桿件】的各受荷區(qū)域基本情況如下圖： 構(gòu)件【豎桿件】的由以下各型材(襯鋼)組合而成，它們共同承擔(dān)【豎桿件】上的全部荷載： (1) 鋼襯 - 中財60扇梃鋼襯 截面參數(shù)如下： 慣性矩：58130 抵抗矩：2584 面積矩：1658 截面面積：232 腹板厚度：1.52.1.1 【豎桿件】的剛度計算 (1) 中財60扇梃鋼襯的彎曲剛度計算 D(N.mm2)=E*I=206000*58130=11974780000 中財60扇梃鋼襯的剪切剛度計算 D(N.mm2)=G*F=79000*232=1832800

13、0 2.【豎桿件】的組合受力桿件的總彎曲剛度計算 D(N.mm2)=11974780000=11974780000 【豎桿件】的組合受力桿件的總剪切剛度計算 D(N.mm2)=18328000=183280002.1.2 【豎桿件】的受荷面積計算 1.左區(qū)域1的受荷面積計算(梯形) A(mm2)=(900/2*900/2)+(1500-900)*900/2=472500 2.右區(qū)域2的受荷面積計算(梯形) A(mm2)=(600/2*600/2)+(1500-600)*600/2=360000 3.【豎桿件】的總受荷面積 A(mm2)=472500+360000=8325002.1.3 【豎桿

14、件】所受均布荷載計算 Q(N)=Wk*A =2265.473*832500/1000000 =1886.0062.1.4 【豎桿件】在均布荷載作用下的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算2.1.4.1 在均布荷載作用下的中點(diǎn)撓度計算 1.中財60扇梃鋼襯在均布荷載作用下的中點(diǎn)撓度計算 按彎曲剛度比例分配荷載 分配荷載:Q中財60扇梃鋼襯=Q總*(D中財60扇梃鋼襯/D總) =1886.006*(11974780000/11974780000) =1886.006 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受梯形均布荷載 Fmid(mm)=Q*L3/(65.5*D) =1886.006*15003/(65.5*1

15、1974780000) =8.1152.1.4.2 在均布荷載作用下的彎矩計算 1.中財60扇梃鋼襯在均布荷載作用下的彎矩計算 按彎曲剛度比例分配荷載 分配荷載:Q中財60扇梃鋼襯=Q總*(D中財60扇梃鋼襯/D總) =1886.006*(11974780000/11974780000) =1886.006 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=1.4*Q =1.4* 1886.006 =2640.408 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受梯形均布荷載 Mmax(N.mm)=Q*L/6.76 =2640.408*1500/6.76 =516040.0002.1.4.3 在均布荷載作用下的剪力計算 1.

16、中財60扇梃鋼襯在均布荷載作用下的剪力計算 按剪切剛度比例分配荷載 分配荷載:Q中財60扇梃鋼襯=Q總*(D中財60扇梃鋼襯/D總) =1886.006*(18328000/18328000) =1886.006 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=1.4*Q =1.4* 1886.006 =2640.408 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受梯形均布荷載 Qmax(N)=±Q*(1-a/L)/2 =2640.408*(1-0.2)/2 =1056.1632.1.5 【豎桿件】 在集中荷載作用下的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算2.1.6 豎桿件在均布荷載和集中荷載共同作用下的中點(diǎn)總撓度校核 2.

17、1.6.1 中財60扇梃鋼襯中點(diǎn)總撓度校核2.1.6.1.1 中財60扇梃鋼襯中點(diǎn)總變形計算 F總=F均布+F集中 =8.115 =8.1152.1.6.1.2 中財60扇梃鋼襯中滑撓跨比計算 撓跨比=F總/L =8.115/1500 =0.005該門窗選用:雙層玻璃，柔性鑲嵌：校核依據(jù) fmax/L 1/150 且 famx 20 mm0.005 1/150 且 8.115 20 mm ，因此: 中財60扇梃鋼襯 的撓度符合要求。 2.1.7 豎桿件在均布荷載和集中荷載共同作用下的抗彎曲強(qiáng)度校核 2.1.7.1 中財60扇梃鋼襯抗彎曲強(qiáng)度校核2.1.7.1.1 中財60扇梃鋼襯總彎矩計算 M

18、總=M均布+M集中 =516040.000 =516040.0002.1.7.1.2 中財60扇梃鋼襯彎曲應(yīng)力計算 max=M/W max:計算截面上的最大彎曲應(yīng)力 M:受力桿件承受的最大彎矩 W:凈截面抵抗矩 max=M/W =516040.000/2584 =199.7199.7 此類型材允許的彎曲應(yīng)力 215 , 因此 抗彎強(qiáng)度滿足要求。 2.1.8 豎桿件在均布荷載和集中荷載共同作用下的抗剪切強(qiáng)度校核 2.1.8.1 中財60扇梃鋼襯抗剪切強(qiáng)度校核2.1.8.1.1 中財60扇梃鋼襯總剪力計算 Q總=Q均布+Q集中 =1056.163 =1056.1632.1.8.1.2 中財60扇梃

19、鋼襯剪切應(yīng)力計算 max=(Q*S)/(I*) max:計算截面上的最大剪切應(yīng)力 Q:受力桿件計算截面上所承受的最大剪切力 S:材料面積矩 I:材料慣性矩 :腹板的厚度矩 max=(Q*S)/(I*) =(1056.163*1658)/(58130*1.5) =20.08320.083 此類型材允許的抗剪切應(yīng)力 125 , 因此 抗剪切能力滿足要求。 2.1.9 豎桿件在均布荷載和集中荷載共同作用下的受力桿件端部連接強(qiáng)度校核 2.1.9.1 豎桿件單端所承受的最大剪切力設(shè)計值 Q=1.4*Q總/2 =1.4*1886.006/2 =1320.2042.1.9.2 豎桿件端部焊縫的剪切應(yīng)力 =(

20、1.5*Q)/(*Lj) :型材端部焊縫的剪切應(yīng)力 Q:受力桿件單端所承受的最大剪切力設(shè)計值 Lj:焊縫計算長度 :連接件中腹板的厚度(2倍型材壁厚)=2*2.5=5 =(1.5*Q)/(*Lj) =(1.5*1320.204)/(5*70) =5.6585.658 此類焊縫端部允許的抗剪切應(yīng)力 35 , 因此 抗剪切能力滿足要求。 2.1.10 豎桿件綜合抗風(fēng)壓能力計算 豎桿件在均布荷載和集中荷載作用下總受荷面積計算： A= 472500+360000 = 832500 mm2 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受梯形均布荷載 L/150=Q*A*L3/(65.5*D) Q=65.5*D/

21、(L2*150*A) =65.5*11974780000/(15002*150*832500)*1000 =2.79 (kPa) 3.整窗抗風(fēng)壓等級計算 通過以上構(gòu)件的綜合抗風(fēng)壓能力計算(如果P31 kpa ，取P31 kpa)，做出如下取值: P3=2.79 (kpa) ，結(jié)合下表，進(jìn)行整窗的抗風(fēng)壓等級計算：建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級表分級代號123456789分級指標(biāo)值P31P31.51.5P322P32.52.5P333P33.53.5P344P34.54.5P35P35.0說明：第9級應(yīng)在分級后同時注明具體檢測壓力差值。通過查詢建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級表,可知該門窗的抗風(fēng)壓性能達(dá)到 4 級全

22、部受力桿的撓度、抗彎能力、抗剪能力校核結(jié)果一覽表桿件長度撓度允許值校核結(jié)果彎曲應(yīng)力許用值校核結(jié)果剪切應(yīng)力許用值校核結(jié)果中財60扇梃鋼襯15000.0050.007是199.7215是20.083125是三、玻璃計算3.1 本門窗中面積最大的玻璃是： 左區(qū)域1 區(qū)域的玻璃 寬度：900 mm 高度：1500 mm 面積：1.350 m2 厚度：5 mm3.2 最大許用面積計算 據(jù)建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JGJ 113-2003 4.2.2 當(dāng)玻璃厚度t 6mm時， 當(dāng)玻璃厚度t 6mm時， 式中 k 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kPa Amax 玻璃的最大許用面積，m2 t 玻璃的厚度，mm； 鋼化、半鋼化、夾絲

23、、壓花玻璃按單片玻璃厚度進(jìn)行計算； 夾層玻璃按總厚度進(jìn)行計算； 中空玻璃按兩單片玻璃中薄片厚度進(jìn)行計算； 抗風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)，由玻璃類型決定取值； 若夾層玻璃工作溫度超過70°C，調(diào)整系數(shù)應(yīng)為0.6； 鋼化玻璃的抗風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)應(yīng)經(jīng)實驗確定，建議取2.0； 組合玻璃的抗風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)應(yīng)采用不同類型玻璃抗風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)的乘積?？癸L(fēng)壓調(diào)整系數(shù)（）玻璃種類普通退火玻璃半鋼化玻璃鋼化玻璃夾層玻璃中空玻璃夾絲玻璃壓花玻璃單片防火玻璃調(diào)整系數(shù)1.001.62.03.00.81.50.50.63.04.5 本門窗選用的玻璃是：浮法玻璃 5-12mm 28 N/mm2 中空玻璃 ,調(diào)整系數(shù) =1.5 因為厚度

24、 5 6mm,故采用 Amax=0.2*1.5*51.8/2.182 =2.491 玻璃最大面積:1.350 玻璃最大許用面積:2.491,故面積滿足要求.3.2 玻璃板塊自重: GAk: 玻璃板塊平均自重(不包括鋁框) 玻璃的體積密度:25.6 kN/m3 t: 玻璃板塊厚度: 5 mm GAk=25.6*t/1000 =25.6*5/1000 =0.128 kN/m23.3 玻璃強(qiáng)度校核 玻璃在垂直于玻璃平面的風(fēng)荷載作用下的最大應(yīng)力計算公式： 式中 w風(fēng)荷載作用下玻璃最大應(yīng)力（N/mm2） 風(fēng)荷載設(shè)計值（N/mm2），取=k a 玻璃短邊邊長（mm）， t 玻璃厚度（mm）， 中空玻璃的厚

25、度取單片外側(cè)玻璃厚度的1.2倍； 夾層玻璃的厚度一般取單片玻璃厚度的1.26倍； 彎曲系數(shù)，可按邊長比a/b由下表用插入法查得（b為長邊邊長）；彎曲系數(shù)表a/b0.000.250.330.400.500.550.600.650.12500.12300.11800.11150.10000.09340.08680.0804a/b0.700.750.800.850.900.951.000.07420.06830.06280.05760.05280.04830.0442 最大面積玻璃短邊 a=900 mm,最大面積玻璃長邊 b=1500 mm 短長邊比a/b=0.60,查表得到彎曲系數(shù)=0.0868 最大應(yīng)力計算:w=(6*a2)/(t2*1000) =(6*0.0868*2.182*9002)/(52*