塑鋼門(mén)窗計(jì)算書(shū)01

1、門(mén)窗計(jì)算書(shū)一 工程概況1. 工程名稱：2. 工程工程：塑鋼門(mén)窗3. 受力分析：對(duì)門(mén)窗而言，風(fēng)荷載的力學(xué)傳遞途徑為：玻璃將所受風(fēng)壓傳至門(mén)窗的主受力構(gòu)件， 在由其兩端傳至與建筑物主體相連的窗框， 由具有足夠強(qiáng)度的墻體承受， 所以主受 力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度對(duì)于門(mén)窗能否保證良好功能起決定作用。 由于窗框四邊框與墻 體直接連接而獲得強(qiáng)度， 因而不做計(jì)算， 只有門(mén)窗內(nèi)部豎向或橫向桿件所受的風(fēng)荷 載是由其兩端傳至墻體，是主受力桿件。下面就依據(jù)玻璃幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ102-2003)、建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級(jí)及其檢測(cè)方法GB/T7106-2002,未增塑聚氯乙烯PVC-U塑料窗JG/T140-2005選擇典

2、型窗型做豎向、橫 向桿件及玻璃的校核計(jì)算見(jiàn)附圖，陰影局部為桿件的受力面積 。4. 參數(shù)選擇： 門(mén)窗計(jì)算高度： H=60 米；對(duì)門(mén)窗而言， 抗震設(shè)計(jì)可不考慮； 豎向桿件高度： Hm=4m； 橫向中挺分格寬度：Bm=1.3m沈陽(yáng)地區(qū) 50年一遇根本風(fēng)壓值：W=0.55KN/m2;地面粗糙度：B類；需校核的中空玻璃形式：5+9A+4+6A+5中空玻璃。二計(jì)算桿件幾何數(shù)據(jù) 對(duì)塑鋼門(mén)窗而言，塑料型材其彈性模量可忽略為零，可不做計(jì)算，其強(qiáng)度及剛度的獲得完全 來(lái)自于內(nèi)襯的增強(qiáng)型鋼和增強(qiáng)鋼板。對(duì)本工程，拼樘處鋼板規(guī)格為100mmX10mm。1鋼帶材料：碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：215N/mm2,彈性模量

3、： E=2.1X105N/mm22豎向及橫向桿件截面參數(shù)：見(jiàn)附圖三豎桿件計(jì)算1重力荷載G=B L(ti+t2)y 玻=(1.3+0.8)/2X4X4X25=KN2風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn) GB50009-2001)W k= 3 gz a s z Wo式中 Wk作用于窗上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值KN/m23 gz圍護(hù)結(jié)構(gòu)陣風(fēng)系數(shù),地面粗糙度按 B類，查表得：60 米時(shí) 3 gz=1.56a s 體型系數(shù) , 查圖取a z 一風(fēng)壓高度變化系數(shù) , 地面粗糙度按 B 類，查表得 ：60 米時(shí) a z =1.77Wo一根本風(fēng)壓，取0.55 KN/m 2按沈陽(yáng)地區(qū)50年一遇3地震作用SE= 3 E a

4、max G式中：Se水平地震作用3 E 一動(dòng)力放大系數(shù) ， 取a max一地震影響系數(shù)最大值，8度設(shè)防取0.16G 一結(jié)構(gòu)重量4組合效應(yīng)荷載組合效應(yīng)按下式計(jì)算S= Y G G+ W w y w Wk+ ip E * y E Se式中：S一荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值G一重力荷載產(chǎn)生的效應(yīng)值Wk 一風(fēng)荷載雪荷載作用效應(yīng)SE 一地震作用效應(yīng)Y G、丫 w、丫 E 一分別為重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用的分項(xiàng)系數(shù)P w、" E一分別為風(fēng)荷載、地震作用的組合系數(shù)A強(qiáng)度計(jì)算時(shí)分項(xiàng)系數(shù)組合系數(shù)重力荷載丫 G取1.2風(fēng)荷載丫 w取1.4p w取地震作用丫 E取1.3P E取B剛度計(jì)算時(shí)分項(xiàng)系數(shù)組合系數(shù)重力荷載丫

5、G取風(fēng)荷載丫 w取pw取地震作用丫 E取PE取5材料特性碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235彈性模量E=2.1X105N/mm2強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fa=215N/mm 26荷載計(jì)算Wk= 3 gz a s 匕 z Wo=1.56 XX 1.77 X 0.55=KN/m 2取 Wk=KN/m 2地震作用取 Se=O6.2豎向桿件強(qiáng)度計(jì)算時(shí)最大線荷載工況：重力荷載+風(fēng)荷載+地震作用(G+W+S)qykXX 0) BdBd-豎中挺受力面積與豎中挺桿件長(zhǎng)度之比Bd=5 X 4-0.4 X 0.4-0.65 X 0.65)/4=0.90mqyXXX 0) X 0.90=KN/m按單跨簡(jiǎn)支梁模型計(jì)算，豎框所受的最大彎矩為Mmax

6、=q yX L2/8式中L一豎向桿件長(zhǎng)度Mmax=X4 2/8=KNm6.3豎向中挺剛度計(jì)算時(shí)最大線荷載工況：重力荷載+風(fēng)荷載+地震作用(G+W+S)qy=(1.0W kX 0) Bdqy =(1.0 XX 0) x 0.90=KN/m6.4強(qiáng)度校核豎向桿件為壓彎構(gòu)件，承載力應(yīng)滿足下式要求N/A+Mmax/ r*Ww fa式中：N 豎框所受軸力 N,N= 丫 g X GA 一豎框截面積mm2 r一塑性開(kāi)展系數(shù)，取W 一當(dāng)量抵抗矩mm3fa 一 Q235鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,N/mm 2豎向桿件所受應(yīng)力N/A+Mmax/ r*W=XX10 3/10+X106/(1.05 XX10 3)=N/mm 2

7、v fa=215.0 N/mm 2 滿足要求6.5剛度校核20mm當(dāng)玻璃采用中空玻璃時(shí)受力桿件撓度值vL/180，且最大撓度值不大于f=5qyL4/384Elx=(5XX4 4/384X21X10 4X170.72)X10 5 =10m=10mm v L/180=22mm 滿足要求四橫中挺計(jì)算工況：自重+風(fēng)荷載+地震作用(G+W+S) 門(mén)窗按標(biāo)高30m計(jì)算1. 重力荷載G=LB(t1+t2) 丫玻 1.2=1.3X 1.15X 0.014X 25.6X 1.2 =5KN2. 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=1.56 XX 1.77 X 0.55=KN/m 2取 Wk=KN/m 23. 地震作用Se= 3 e

8、 Xa max X G/A 取 Se =04. 風(fēng)壓力線荷載qy= 1.4*W k+0.6*1.3*S e*H dHd=(1.3 X 1.0575 X 75-0.575 X 0.575)/1.3=0.81mqy=( X +0.6 xx 0) X 0.81=KN/m5. 最大彎矩按單跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算，橫框所受的最大彎矩為水平 My=q y*B 2/8式中 B 一窗橫中挺長(zhǎng)度My= X 1.32/8=KNm 垂直 Mx=1/2*G X a 式中 a 一玻璃支點(diǎn)到連接點(diǎn)距離 Mx=1/2*0.645 X 0.2=65KNma 為玻璃墊安裝位置到玻璃邊緣的距離，取6. 強(qiáng)度校核 橫中挺的最大應(yīng)力My/ y

9、 Wy+ Mx/ 丫 Wx=0.29/( X1.97)+0.065/(X )X 103=1N/mm2v fa=215N/mm 2滿足要求7. 剛度校核 剛度校核線荷載最大值 水平 qyKE)*H d=(1 XX 0)X 0.81=0.98KN/m垂直 G= LB(t1+t2) y 玻1.2=1.3X 1.15X 0.014X25.6X 1.2 =KN撓度 水平 fy=5q yB4/384EIy=(5X0.98X1.3 4/384X21X10 4X)X10 5=06m=6mm垂直 fz=(G/2)B (12a*B-B 2-12a2)/48EIy=(0.645/2)X1.31.3-1.3 2-2)

10、/48X21X10 4X)X105=14m=mm最大撓度f(wàn)= V fy2+fz2=V 622=mm v B/180=7.2mm剛度滿足要求五. 玻璃面板應(yīng)力計(jì)算取玻璃分格 1.3m*1.15m, 采用中空玻璃 5+9A+4+6A+5 ，見(jiàn)附圖 工況 G+W+E1 溫度應(yīng)力計(jì)算(1) 溫差應(yīng)力計(jì)算 由于玻璃中央與邊緣存在的溫差而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為c t2k a 1 2 3 4 Tc-Ts 式中：卩1 陰影系數(shù)；卩2 窗簾系數(shù)；卩3 玻璃面積系數(shù)；卩4 嵌縫材料系數(shù)；Tc玻璃中央溫度CTs 玻璃邊緣溫度CEx 105N / mm2a X 10-5 ;玻璃邊緣溫度為0iX -19CX 26C=C

11、式中：to 室外溫度Cti 室內(nèi)溫度C室外側(cè)玻璃的中央溫度為oioiX oX oX -19CX 26C=C室內(nèi)側(cè)玻璃的中央溫度為oX oX oX 26CX -19 C=C式中： Ao 室外側(cè)玻璃的組合吸收率，查表得； Ai 室內(nèi)側(cè)玻璃的組合吸收率，查表得；那么室外側(cè)玻璃中央與邊緣部的溫度差為T(mén)co-Ts= 10.36-(-3.25) = 13.61C那么室內(nèi)側(cè)玻璃中央與邊緣部的溫度差為T(mén)ci-Ts = 22.1-(-3.25) = 25.35C取二者的較大值為 25.35C所以玻璃的溫差應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為d t2k a 卩 1 卩 2 卩 3 卩 4 Tc-TsXX 105X1.0X10-5X1.0

12、X 1.3XX 0.55X=10.33N/mm25mm12mm 鋼化玻璃邊緣強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 58.8 N/mm2玻璃的溫差應(yīng)力設(shè)計(jì)值為d t2 d t2kX 10.33=12.4 N/mm 2< fg= 58.8 N/mm 2 滿足要求(2)玻璃擠壓應(yīng)力計(jì)算 在年溫度變化影響下，玻璃邊緣與邊框之間擠壓時(shí)，在玻璃中產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力為 d t1k= E T (2C dc)/b式中：dt1k 擠壓應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)，當(dāng)計(jì)算值為負(fù)值時(shí)取零；C玻璃邊緣與邊框之間的空隙，(mm);de施工誤差，取為 3mm;b玻璃的長(zhǎng)邊尺寸(mm); T窗玻璃年溫度變化值，取為80 C；aX 10-5;EX 10

13、5N/mm2貝Ud t1k= E T (2C dc)/bX 105XX 10-5X 80- 2 X 7-3/1500=-470.4 V 0 可知，在年溫度變化影響下，玻璃邊緣與邊框之間沒(méi)有擠壓產(chǎn)生。2 玻璃強(qiáng)度計(jì)算1風(fēng)荷載作用下應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值b Wkd wk= 6 i Wk a2/t21.2倍；式中：d Wk 風(fēng)荷載作用下的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值； K a玻璃短邊長(zhǎng)度 mm； t玻璃的厚度mm，中空玻璃的厚度取單片外側(cè)玻璃厚度的“ 1彎曲系數(shù)，按 a/b的值查表Wk =3 Z s z Wo K= 1.56XX 1.77X 0.55X= KNm2貝Vd Wk = 6 1 Wk a2/t2= 6XXX 10-3X

14、 13002/622 = N/mm2地震作用下應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值dEk水平分布地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為 qEk =3 E a max t 10-3 取 0 d Ek = 6 1 qEk a2/t2考慮鋁框，地震作用加大 20那么 d Ek X 6 1 qEk a2/t2 取 0式中：d Ek 地震作用下的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；3玻璃的應(yīng)力組合設(shè)計(jì)值為dd=W W 丫 W d Wk + e E 丫 E d EkXXXX 02V fa= 84N/mm2 滿足要求3 玻璃撓度計(jì)算 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Wk= KN/m 2玻璃跨中最大撓度為口 =書(shū) 2 qk a4/Dn玻璃所受的荷載組合值為qk= 1.0WKEk=1XX 0= KN /m2=X 10-3N/ mm2玻璃板的彎曲剛度D=E t3/12 1- v 2X 105X 632 X 105n mm式中：v泊松比，取vX 105N/ mm2那么玻璃的撓度口 =書(shū) 2 qk a4/Dn0466 xx 1O-3X 13004x 105 =mm式中2跨中最大撓度系數(shù)，由 a/b查表a玻璃短邊長(zhǎng)mmn-當(dāng)玻璃板的撓度大于玻璃板厚度一半時(shí)，按小撓度應(yīng)力計(jì)算公式出現(xiàn)偏差, 而增加的折減修正系數(shù)。玻璃板對(duì)角線長(zhǎng)度為L(zhǎng) = V (a2 + b2)式中：a玻璃