12315指揮中心工程工工鋁合金門窗抗風(fēng)壓性能計算書

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 113-2008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/T84

2、85-2008鋁合金建筑型材 第一部分：基材 鋁合金建筑型材 第二部分：陽極氧化型材 鋁合金建筑型材 第三部分：電泳涂漆型材 鋁合金建筑型材 第四部分：粉末噴涂型材 鋁合金建筑型材 第五部分：氟碳漆噴涂型材 鋁合金建筑型材 第六部分：隔熱型材 II、詳細(xì)計算一、風(fēng)荷載計算 1)工程所在省市：江西 2)工程所在城市：贛州 3)門窗安裝最大高度z：40 米 4)門窗系列：江蘇羅普斯金鋁材-8088斷橋隔熱推拉窗 5)門窗尺寸： 門窗寬度W3000 mm 門窗高度H2000 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 2

3、006版 基本風(fēng)壓 W0= 300 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 KN/m2 陣風(fēng)系數(shù)gz 計算: 1)A類地區(qū)：gz=*(1+2f) 其中：f=*35*)*(z/10),z為安裝高度； 2)B類地區(qū)：gz=*(1+2f) 其中：f=*35*(0)*(z/10),z為安裝高度； 3)C類地區(qū)：gz=*(1+2f) 其中：f=*35*)*(z/10),z為安裝高度； 4)D類地區(qū)：gz=*(1+2f) 其中：f=*35*)*(z/10),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： C.有密集建

4、筑群的城市市區(qū) 取值。 gz=*(1+2f) f=*35*)*(z/10) =*(1+2*35*)*(40/10) = (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 2006版規(guī)定) 風(fēng)壓高度變化系數(shù)z計算: 1)A類地區(qū)：z= * (z / 10) ,z為安裝高度； 2)B類地區(qū)：z=(z / 10) ,z為安裝高度； 3)C類地區(qū)：z= * (z / 10) ,z為安裝高度； 4)D類地區(qū)：z= * (z / 10) ,z為安裝高度； 本工程按： C.有密集建筑群的城市市區(qū) 取值。 z= * (40 / 10) = (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 2006版 規(guī)定 ) 局

5、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； 按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版)第條：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) 按表采用； 2. 負(fù)壓區(qū) - 對墻面， 取 - 對墻角邊， 取 內(nèi)表面 對封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取或。 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)，當(dāng)構(gòu)件的從屬面積A10m2 受力桿件中從屬面積最大的桿件為：橫向桿件中的(中橫) 其從屬面積為A=

6、上亮：+左扇：+右扇： = 支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)件從屬面積A10 m2,且A LogA=Log= s1=s1(1)+s1(10)-s1(1)*logA =+* = s1=s1+ =+ = 因此：支撐結(jié)構(gòu)局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1取： 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：1500 x500= m2)來計算： 面板材料的構(gòu)件從屬面積A1 m s1= s1=s1+ =+ = 因此：面板材料局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1?。?風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算: 支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算: Wk(N/m2)=gz*z*S1*W0 =*300 = 面板材料風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算: Wk(N/m2

7、)=gz*z*S1*W0 =*300 = 2 風(fēng)荷載設(shè)計值計算： 支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計值計算： W(N/m2)=*Wk =* = 面板結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計值計算： W(N/m2)=*Wk =* = 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)： 撓度校驗依據(jù)： 1)單層玻璃，柔性鑲嵌： 2)雙層玻璃，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 mm 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

8、: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 W:凈截面抵抗矩(mm3) 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

9、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，故不作受力桿件考慮，只需對選用的中梃進(jìn)行校核。 中橫的撓度、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力計算: 構(gòu)件【中橫】的各受荷區(qū)域基本情況如下圖： 構(gòu)件【中橫】的由以下各型材(襯鋼)組合而成，它們共同承擔(dān)【中橫】上的全部荷載： (1) 鋁合金 - 中腰 截面參數(shù)如下： 慣性矩： 抵抗矩： 面積矩： 截面面積： 腹板厚度： 【中橫】的剛度計算 (1) 中腰的

10、彎曲剛度計算 D=E*I=70000*=00 中腰的剪切剛度計算 D=G*F=26000*= 2.【中橫】的組合受力桿件的總彎曲剛度計算 D=00=00 【中橫】的組合受力桿件的總剪切剛度計算 D= 【中橫】的受荷面積計算 1.上亮的受荷面積計算(梯形) A(mm2)=(500/2*500/2)+(1500-500)*500/2=312500 2.左扇的受荷面積計算(三角形) A(mm2)=(750/2*750)/2=140625 3.右扇的受荷面積計算(三角形) A(mm2)=(750/2*750)/2=140625 4.【中橫】的總受荷面積 A(mm2)=312500+140625+140

11、625=593750 【中橫】所受均布荷載計算 Q(N)=Wk*A =*593750/1000000 = 【中橫】在均布荷載作用下的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算 在均布荷載作用下的中點(diǎn)撓度計算 1.中腰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中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(00/00) = 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受矩形均布荷載 Fmid(mm)=5*Q*L3/(384*D) =5*15003/(384*00) = 在均布荷載作用下的彎矩計算 1.中腰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中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(00

12、/00) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受矩形均布荷載 Mmax=Q*L/8 =*1500/8 = 在均布荷載作用下的剪力計算 1.中腰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中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(/) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受矩形均布荷載 Qmax(N)=Q/2 =2 = 【中橫】 在集中荷載作用下的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算 左扇產(chǎn)生的集中荷載對【中橫】作用產(chǎn)生的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算 1.受荷面積計算: A(mm2)=(750/2*750/

13、2)+(1000-750)*750/2 =234375 2.該分格傳遞到主受力桿件上的全部集中荷載 P(N)=(wk*A)/2 =*234375)/2/1000000 = 3.該分格產(chǎn)生的集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的總撓度 (1)中腰在集中荷載作用下產(chǎn)生的跨中撓度 按彎曲剛度比例分配荷載 分配荷載:Q中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(00/00) = 該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的撓度計算 Fmid(mm)=P*L3/(48*D) =*15003/(48*00) = 4.該分格產(chǎn)生的集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的總彎矩 (1)中腰在集中荷載作用下產(chǎn)生的彎矩 按彎曲剛度比例分配荷載 分

14、配荷載:Q中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(00/00) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的彎矩計算 Mmax=P*L/4 =*1500/4 = 4.該分格產(chǎn)生的集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的總剪力 (1)中腰在集中荷載作用下產(chǎn)生的總剪力 按剪切剛度比例分配荷載 分配荷載:Q中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(/) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的剪力計算 Mmax=P/2 =2 = 右扇產(chǎn)生的集中荷載對【中橫】作用產(chǎn)生的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算 1.受荷面積計算: A(mm2)=(750

15、/2*750/2)+(1000-750)*750/2 =234375 2.該分格傳遞到主受力桿件上的全部集中荷載 P(N)=(wk*A)/2 =*234375)/2/1000000 = 3.該分格產(chǎn)生的集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的總撓度 (1)中腰在集中荷載作用下產(chǎn)生的跨中撓度 按彎曲剛度比例分配荷載 分配荷載:Q中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(00/00) = 該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的撓度計算 Fmid(mm)=P*L3/(48*D) =*15003/(48*00) = 4.該分格產(chǎn)生的集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的總彎矩 (1)中腰在集中荷載作用下產(chǎn)生的彎矩 按彎曲剛度比

16、例分配荷載 分配荷載:Q中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(00/00) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的彎矩計算 Mmax=P*L/4 =*1500/4 = 4.該分格產(chǎn)生的集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的總剪力 (1)中腰在集中荷載作用下產(chǎn)生的總剪力 按剪切剛度比例分配荷載 分配荷載:Q中腰=Q總*(D中腰/D總) =*(/) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產(chǎn)生的剪力計算 Mmax=P/2 =2 = 中橫在均布荷載和集中荷載共同作用下的中點(diǎn)總撓度校核 中腰中點(diǎn)總撓度校核.1 中腰中點(diǎn)總變形計

17、算 F總=F均布+F集中 =+ =.2 中腰中滑撓跨比計算 撓跨比=F總/L =1500 =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 mm 1/150 且 20 mm ，因此: 中腰 的撓度符合要求。 中橫在均布荷載和集中荷載共同作用下的抗彎曲強(qiáng)度校核 中腰抗彎曲強(qiáng)度校核.1 中腰總彎矩計算 M總=M均布+M集中 =+ =.2 中腰彎曲應(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 = = 此類型材允許的彎曲應(yīng)力 , 因此 抗彎強(qiáng)度滿足要求。 中橫在均布荷載和集中荷載共同作用

18、下的抗剪切強(qiáng)度校核 中腰抗剪切強(qiáng)度校核.1 中腰總剪力計算 Q總=Q均布+Q集中 =+ =.2 中腰剪切應(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*) =*/* = 此類型材允許的抗剪切應(yīng)力 , 因此 抗剪切能力滿足要求。 中橫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 中橫單端所承受的最大剪切力設(shè)計值 Q=*Q總/2 =*2 = 中橫端部焊縫的剪切應(yīng)力 =*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

19、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*= =*Q)/(*Lj) =*/*70) = 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。 中橫綜合抗風(fēng)壓能力計算 中橫在均布荷載和集中荷載作用下總受荷面積計算： A= 312500+140625+140625+234375/2+234375/2 = 828125 mm2 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受矩形均布荷載 L/150=5*Q*A*L3/(384*D) Q=*D/(L2*150*A) =*00/(15002*150*828125)*1000 = (kPa) 豎扇的撓度、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力

20、計算: 構(gòu)件【豎扇】的各受荷區(qū)域基本情況如下圖： 構(gòu)件【豎扇】的由以下各型材(襯鋼)組合而成，它們共同承擔(dān)【豎扇】上的全部荷載： (1) 鋁合金 - 勾企 截面參數(shù)如下： 慣性矩： 抵抗矩： 面積矩： 截面面積： 腹板厚度： 【豎扇】的剛度計算 (1) 勾企的彎曲剛度計算 D=E*I=70000*=00 勾企的剪切剛度計算 D=G*F=26000*=6116500 2.【豎扇】的組合受力桿件的總彎曲剛度計算 D=00=00 【豎扇】的組合受力桿件的總剪切剛度計算 D=6116500=6116500 【豎扇】的受荷面積計算 1.左扇的受荷面積計算(梯形) A(mm2)=(750/2*750/2)

21、+(1000-750)*750/2=234375 2.右扇的受荷面積計算(梯形) A(mm2)=(750/2*750/2)+(1000-750)*750/2=234375 3.【豎扇】的總受荷面積 A(mm2)=234375+234375=468750 【豎扇】所受均布荷載計算 Q(N)=Wk*A =*468750/1000000 = 【豎扇】在均布荷載作用下的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算 在均布荷載作用下的中點(diǎn)撓度計算 1.勾企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勾企=Q總*(D勾企/D總) =*(00/00) = 本受力桿件在風(fēng)荷載作用下，可簡化為承受梯形均布荷

22、載 Fmid(mm)=Q*L3/*D) =*10003/*00) = 在均布荷載作用下的彎矩計算 1.勾企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勾企=Q總*(D勾企/D總) =*(00/00) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 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=Q*L/ =*1000/ = 在均布荷載作用下的剪力計算 1.勾企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勾企=Q總*(D勾企/D總) =*(6116500/6116500) = 所受荷載的設(shè)計值計算:Q=*Q =* = 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 =*/2 = 【豎扇】 在集中荷載作用下的中點(diǎn)撓度、彎矩、剪力計算 豎扇在均布荷載和集中荷載共同作用下的中點(diǎn)總撓度校核 勾企中點(diǎn)總撓度校核.1 勾企中點(diǎn)總變形計算 F總=F均布+F集中 = =.2 勾企中滑撓跨比計算 撓跨比=F總/L =1000 =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 mm 1/