建筑外窗抗风压性能计算书

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JGJ113-2003》《钢结构设计规范GB50017-2003》《建筑外窗抗风压性能分级表GB/T7106-2002》《建筑结构荷载规范GB50009-2001》《未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料门JG/T180-2005》《未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗JG/T140-2005》《铝合金窗GB/T8479-2003》《铝合金门GB/T8478-2003》II、设计计算一、风荷载计算1)工程所在省市：山东省2)工程所在城市：兖州3)门窗安装最大高度z(m)：124)门窗类型:推拉窗5)窗型样式:6)窗型尺寸:窗宽W(mm):1800窗高H(mm):18001风荷载标准值计算:Wk=βgz*μS*μZ*w0(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.1.1-2)1.1基本风压W0=400N/m^2(按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001规定,采用50年一遇的风压，但不得小于0.3KN/m^2)1.2阵风系数计算:1)A类地区：βgz=0.92*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(-0.04))*(z/10)^(-0.12),z为安装高度；2)B类地区：βgz=0.89*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0))*(z/10)^(-0.16),z为安装高度；3)C类地区：βgz=0.85*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0.06))*(z/10)^(-0.22),z为安装高度；4)D类地区：βgz=0.80*(1+2μf)其中：μf=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。βgz=0.85*(1+(0.734*(12/10)^(-0.22))*2)=2.04874(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.5.1规定)1.3风压高度变化系数μz:1)A类地区：μZ=1.379*(z/10)^0.24,z为安装高度；2)B类地区：μZ=(z/10)^0.32,z为安装高度；3)C类地区：μZ=0.616*(z/10)^0.44,z为安装高度；4)D类地区：μZ=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。μZ=0.616*(12/10)^0.44=0.66745按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.2.1的规定，μZ取最小值0.741.4风荷载体型系数:μs=1.2(按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001表7.3.1规定)1.5风荷载标准值计算:Wk(N/m^2)=βgz*μS*μZ*w0=2.04874*0.74*1.2*400=727.7122风荷载设计值计算：W(N/m2)=1.4*Wk=1.4*727.712=1018.7968二、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=1/1202)双层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L=1/1803)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：σmax=M/W=[σ][σ]:材料的抗弯曲应力(N/mm^2)σmax:计算截面上的最大弯曲应力(N/mm^2)M:受力杆件承受的最大弯矩(N.mm)W:净截面抵抗矩(mm^3)1.3剪切应力校验依据：τmax=(Q*S)/(I*δ)=[τ][τ]:材料的抗剪允许应力(N/mm^2)τmax:计算截面上的最大剪切应力(N/mm^2)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(mm^3)I:材料惯性矩(mm^4)δ: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中横的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:构件“中横”的各受荷单元基本情况如下图：构件“中横”的由以下各型材(衬钢)组合而成，它们共同承担“中横”上的全部荷载：(1).铝合金:中立(此处放置“中立”的截面图)截面参数如下：惯性矩：35364.15抵抗矩：1360.16面积矩：1485.45截面面积：297.9腹板厚度：1.22.1.1中横的刚度计算1.中立的弯曲刚度计算D(N.mm^2)=E*I=70000*35364.15=2475490500中立的剪切刚度计算D(N.mm^2)=G*F=26000*297.9=77454002.中横的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(N.mm^2)=2475490500=2475490500中横的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mm^2)=7745400=77454002.1.2中横的受荷面积计算1.上左的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(600*600/2)/2=900002.上中的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(600*600/2)/2=900003.上右的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(600*600/2)/2=900004.下左的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(600*600/2)/2=900005.下中的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(600*600/2)/2=900006.下右的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(600*600/2)/2=900007.中横的总受荷面积计算A(mm^2)=90000+90000+90000+90000+90000+90000=5400002.1.3中横所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A=727.712*540000/1000000=392.9642.1.4中横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.中立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中立=Q总*(D中立/D总)=392.964*(2475490500/2475490500)=392.964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*L^3/(76.8*D)=392.964*1800^3/(76.8*2475490500)=12.052.1.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算1.中立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中立=Q总*(D中立/D总)=392.964(2475490500/2475490500)=392.964所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*392.964=550.1496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=550.1496*1800/8=123783.662.1.4.3在均布荷载作用下的剪力计算1.中立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中立=Q总*(D中立/D总)=392.964*(7745400/7745400)=392.964所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*392.964=550.1496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=550.1496/2=275.072.1.5中横在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.1.5.1上左产生的集中荷载对中横作用产生的挠度、弯矩、剪力计算1.受荷面积计算A(mm^2)=(600*600/2)/2=90000=900002.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=(727.712*90000)/2/1000000=32.7473.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度(1)中立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中立=Q总*(D中立/D总)=32.747*(2475490500/2475490500)=32.747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)=32.747*1200*600*(1800*600)*sqrt(3*1200*(1800+600))/(27*2475490500*1800)=1.38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*L^2-4*L2^2)/(48*D)=32.747*600*(3*1800^2+4*600^2)/(48*2475490500)=1.374.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总弯矩(1)中立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中立=Q总*(D中立/D总)=32.747*(2475490500/2475490500)=32.747所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*32.747=45.8458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=45.8458*1200*600/1800=18338.325.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总剪力(1)中立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中立=Q总*(D中立/D总)=32.747*(7745400/7745400)=32.747所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*32.747=45.8458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=45.8458*1200/1800=30.562.1.5.2上中产生的集中荷载对中横作用产生的挠度、弯矩、剪力计算1.受荷面积计算A(mm^2)=(600*600/2)/2=90000=900002.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=(727.712*90000)/2/1000000=32.747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=(727.712*90000)/2/1000000=32.7473.该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度(1)中立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中立=Q总*(D中立/D总)=32.747*(2475490500/2475490500)=32.747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)=32.747*1200*600*(1800*600)*sqrt(3*1200*(1800+600))/(27*2475490500*1800)=1.38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*L^2-4*L2^2)/(48*D)=32.747*600*(3*1800^2+4*600^2)/(48*2475490500)=1.37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)=32.747