1、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：河南2)工程所在城市：洛阳市3)门窗安装最大高度 z(m)：804)门窗类型:平开窗5)窗型样式:6)窗型尺寸:窗宽 W(mm):1600
2、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=400N/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 为安装高度；3)C类地区：gz=0.85*(1
3、+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=p0=70.257(N)Nv=932.66(N)=P0=70.257(N)左横梃端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。2.1.9 左横梃综合抗风压能力计算该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载根据:L/180=(q*A)*L3/(60.0*D)q(N/mm2)=60.0*D/(L2*180*A)
4、=60.0*9608706800/(10002*180*497500)*1000=6.44(kPa)2.2 右横梃的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:构件“右横梃”的各受荷单元基本情况如下图：构件“右横梃”的由以下各型材(衬钢)组合而成，它们共同承担“右横梃”上的全部荷载：(1).铝合金:右横梃截面参数如下：惯性矩：137267.24抵抗矩：4242.69面积矩：3439.14截面面积：472.79腹板厚度：1.42.2.1 右横梃的刚度计算1.右横梃的弯曲刚度计算D(N.mm2)=E*I=70000*137267.24=9608706800右横梃的剪切刚度计算D(N.mm2)=G*F=26000
5、*472.79=122925402.右横梃的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(N.mm2)=9608706800=9608706800右横梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mm2)=12292540=122925402.2.2 右横梃的受荷面积计算1.右横梃上的受荷面积计算(三角形)A(mm2)=(600*600/2)/2=900002.右横梃下的受荷面积计算(三角形)A(mm2)=(600*600/2)/2=900003.右横梃的总受荷面积计算A(mm2)=90000+90000=1800002.2.3 右横梃所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A=1210.452*180000/10000
6、00=217.8812.2.4 右横梃在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.2.4.1 在均布荷载作用下的挠度计算1.右横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 右横梃=Q 总*(D 右横梃/D 总)=217.881*(9608706800/9608706800)=217.881本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载Fmax(mm)=Q*L3/(60*D)=217.881*6003/(60*9608706800)=0.082.2.4.2 在均布荷载作用下的弯矩计算1.右横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 右横梃=Q 总*(D
7、右横梃/D 总)=217.881(9608706800/9608706800)=217.881所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*217.881=305.0334本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载Mmax(N.mm)=Q*L/6=305.0334*600/6=30503.342.2.4.3 在均布荷载作用下的剪力计算1.右横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 右横梃=Q 总*(D 右横梃/D 总)=217.881*(12292540/12292540)=217.881所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*217.881=305.033
8、4本窗型在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载Qmax(N)=Q/4=305.0334/4=76.262.2.5 右横梃在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.2.6 右横梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的总挠度校核2.2.6.1 右横梃总挠度校核2.2.6.1.1 右横梃总变形计算F总=F 均布+F 集中=0.08=0.082.2.6.1.2 右横梃挠跨比计算挠跨比=F 总/L=0.08/600=0.00010.0001=p0=25.419(N)Nv=932.66(N)=P0=25.419(N)右横梃端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。2.2.9 右横梃综合抗风压能力计算该受力杆
9、件在风荷载作用下，可简化为承受三角形均布荷载根据:L/180=(q*A)*L3/(60.0*D)q(N/mm2)=60.0*D/(L2*180*A)=60.0*9608706800/(6002*180*180000)*1000=49.43(kPa)2.3 加强中梃的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:构件“加强中梃”的各受荷单元基本情况如下图：构件“加强中梃”的由以下各型材(衬钢)组合而成，它们共同承担“加强中梃”上的全部荷载：(1).铝合金:加强中梃截面参数如下：惯性矩：314943.43抵抗矩：7209.81面积矩：5585.6截面面积：593.97腹板厚度：1.42.3.1 加强中梃的刚度计算
10、1.加强中梃的弯曲刚度计算D(N.mm2)=E*I=70000*314943.43=22046040100加强中梃的剪切刚度计算D(N.mm2)=G*F=26000*593.97=154432202.加强中梃的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(N.mm2)=22046040100=22046040100加强中梃的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mm2)=15443220=154432202.3.2 加强中梃的受荷面积计算1.竖中梃左的受荷面积计算(梯形)A(mm2)=(4400-1000)*1000/4=8500002.竖中梃右的受荷面积计算(梯形)A(mm2)=(4400-600)*600
11、/4=5700003.加强中梃的总受荷面积计算A(mm2)=850000+570000=14200002.3.3 加强中梃所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A=1210.452*1420000/1000000=1718.8422.3.4 加强中梃在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.3.4.1 在均布荷载作用下的挠度计算1.加强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 加强中梃=Q 总*(D 加强中梃/D 总)=1718.842*(22046040100/22046040100)=1718.842本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载Fmax(mm)=Q*L3
12、/(68.544*D)=1718.842*22003/(68.544*22046040100)=12.112.3.4.2 在均布荷载作用下的弯矩计算1.加强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 加强中梃=Q 总*(D 加强中梃/D 总)=1718.842(22046040100/22046040100)=1718.842所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*1718.842=2406.3788本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载Mmax(N.mm)=Q*L/7.1056=2406.3788*2200/7.1056=745050.862.3.4.3
13、在均布荷载作用下的剪力计算1.加强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 加强中梃=Q 总*(D 加强中梃/D 总)=1718.842*(15443220/15443220)=1718.842所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*1718.842=2406.3788本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载Qmax(N)=Q*(1-a/L)/2=2406.3788*(1-0.136)/2=1039.562.3.5 加强中梃在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.3.6 加强中梃在均布荷载和集中荷载共同作用下的总挠度校核2.3.6.1 加强中梃总挠度校核2
14、.3.6.1.1 加强中梃总变形计算F总=F 均布+F 集中=12.11=12.112.3.6.1.2 加强中梃挠跨比计算挠跨比=F 总/L=12.11/2200=0.00550.0055=p0=200.532(N)Nv=932.66(N)=P0=200.532(N)加强中梃端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。2.3.9 加强中梃综合抗风压能力计算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/180=(q*A)*L3/(68.544*D)q(N/mm2)=68.544*D/(L2*180*A)=68.544*22046040100/(22002*180*1420000)*1
15、000=1.22(kPa)3 该门窗的综合抗风压能力为:Qmax=1.22N/mm2(按建筑外窗抗风压性能分级表GB/T7106-2002)建筑外窗抗风压性能分级表 分级代号1 2 3 4 5 6 7 8 X.X分级指标1.0=5.0注：表中 X.X表示用=5.0KPa 的具体值，取分组代号。但必须注明“已经超过 8级。 ”综合抗风压等级为:1 级各受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表名称 长度 挠度 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右横梃1000 0.001 0.0056 是 33.119 140 是 3.772 81.2 是右横梃600 0.0001
16、0.0056 是 7.19 140 是 1.365 81.2 是加强中梃2200 0.0055 0.0056 是 103.338 140 是 13.169 81.2 是三、玻璃强度校核1 校验依据：max=6*m*W*a2/t2*即:28.17928玻璃应力满足要求8 竖中梃右玻璃强度校核：8.1 玻璃弯矩系数计算：玻璃短边长度 a(mm):600玻璃长边长度 b(mm):2200玻璃短边/长边 a/b=600/2200=0.27273根据 a/b系数，用插入法查表取得弯矩系数 m=0.121588.2 玻璃折减系数计算：8.2.1 参数计算：玻璃短边长度 a(mm):600风荷载标准值 Wk
17、(N/m2):1210.452玻璃弹性模量 E(N/mm2)=72000=Wk*a4/E/t4=1210.452*6004/72000/64/1000000=1.681188.2.2 折减系数计算：根据 参数，用插入法查表取得折减系数 =18.3 玻璃应力计算：风荷载设计值 w(N/m2):1694.6328内片玻璃厚度 t(mm):5外片玻璃厚度 t(mm):5玻璃计算厚度 t(mm)=1.2*5=6 玻璃应力折减系数:1max=6*m*W*a2/t2*=6*0.12158*1694.6328*6002/62*1/1000000=12.3628.4 玻璃强度校核：max6时，按如下公式计算：
18、Amax=a*(0.2*t1.6+0.8)/WkAmax:最大许用面积(m2)Wk:风荷载标准值(KN/m2)t:玻璃计算厚度(mm)夹层按双片厚度计算，中空按最薄一片的厚度计算a:抗风压调整系数玻璃种类普通 半钢化 钢化 夹层 中空 夹丝 压花 单片防火调整系数 a1.0 1.6 2.0-3.0 0.8 1.5 1.5 0.6 3.0-4.59.2 最大许用面积计算：玻璃类型：中空(普通玻璃)玻璃计算厚度 t(mm)：5玻璃类型调整系数 a：1.5风荷载标准值 Wk(KN/m2):1.21045Amax(m2)=0.2*a*t1.8/Wk=0.2*1.5*51.8/1.21045=4.5该门
19、窗玻璃的弯曲应力、最大面积校核结果一览表名称 短边 长边 最大应力 允许值 校核结果 面积 许用面积左横梃上 1000 1300 17.722 28 是 1.30 4.5左横梃下 900 1000 11.74 28 是 0.90 4.5右横梃上 600 1300 10.617 28 是 0.78 4.5右横梃下 600 900 7.964 28 是 0.54 4.5竖中梃左 1000 2200 28.179 28 否 2.20 4.5竖中梃右 600 2200 12.362 28 是 1.32 4.5四、门窗连接计算门窗连接件主要承受来自于风荷载的剪力，按照材料力学要求需要对每个连接件进行抗剪
20、和承压计算1 风荷载设计值计算：风荷载标准值 Wk(N/m2):1210.452w=1.4*Wk=1694.63282 每个连接件需要承受的最小荷载计算：P0:每个连接件承受荷载的安全值(N)B:门窗宽度(mm):1600H:门窗高度(mm):2200n:连接件总数(个):12W:风荷载设计值(N/m2):1694.6328P0(N)=W*B*H/n=1694.6328*1600*2200/12/1000000=497.093 每个连接件的抗剪能力计算：连接件类型:C 级螺栓(4.6 级、4.8 级)v连接件抗剪设计值(N/mm2)140Jm每个连接件的承剪面(个):1d连接件直径(mm):5
21、 圆周率:3.1416Nv(N)=Jm*d2*v/4=1*3.1416*52*140/4=2748.9按照钢结构设计规范 GB 50017-2003 7.2.1-1 至 7.2.1-24 每个连接件的承压能力计算：c连接件承压设计值(N/mm2):305d连接件直径(mm):5t 腹板厚度(mm):1.5Nc(N)=d*t*c=5*1.5*305=2287.5按照钢结构设计规范 GB 50017-2003 7.2.1-3 至 7.2.1-45 每个连接件的抗剪、承压能力校核：Nc=2287.5(N)=P0=497.09(N)Nv=2748.9(N)=P0=497.09(N)门窗连接件的抗剪和承压能力都能满足要求。
