建筑門窗抗風(fēng)壓性能計(jì)算書

1、建筑門窗抗風(fēng)壓性能計(jì)算書I、計(jì)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(jì)規(guī)范 GB 50017-2003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鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50429-2007建筑門窗術(shù)語(yǔ) GB/T 5823-2008建筑門窗洞口尺寸系列 GB/T 5824-2008建筑外門窗保溫性能分級(jí)及檢測(cè)方法 GB/T 8484-2008建筑外門窗空氣聲隔聲性能分級(jí)及檢測(cè)方法 GB/T 84

2、85-2008建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)方法GB/T 7106-2008鋁合金建筑型材 第一部分：基材 GB 5237.1-2008鋁合金建筑型材 第二部分：陽(yáng)極氧化型材 GB 5237.2-2008鋁合金建筑型材 第三部分：電泳涂漆型材 GB 5237.3-2008鋁合金建筑型材 第四部分：粉末噴涂型材 GB 5237.4-2008鋁合金建筑型材 第五部分：氟碳漆噴涂型材 GB 5237.5-2008鋁合金建筑型材 第六部分：隔熱型材 GB 5237.6-2008II、詳細(xì)計(jì)算一、風(fēng)荷載計(jì)算 1)工程所在省市：安徽 2)工程所在城市：安慶市 3)門窗安裝最大高度z：20 米

3、4)門窗系列：棟梁鋁材-115平開(kāi)窗 5)門窗尺寸： 門窗寬度W6000 mm 門窗高度H5000 mm 6)門窗樣式圖：1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算:Wk = gz*S1*Z*W0 (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 2006版 -2)1.1 基本風(fēng)壓 W0= 400 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(jì)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+

4、2f) 其中：f=0.5*35(1.8*(0)*(z/10)(-0.16),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(shí),按5米時(shí)的陣風(fēng)系數(shù)取值。 本工程按： C.有密集建筑群的城市市區(qū) 取值。 gz=0.85*(1+2f) f=0.5*35(1.8*(0.06)*(z/10)(-0.22) =0.85*(1+2*(0.5*35(1.8*(0

5、.06)*(20/10)(-0.22) =1.921 (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001 2006版規(guī)定) 1.3 風(fēng)壓高度變化系數(shù)z計(jì)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： C.有密集建筑群的城市市區(qū) 取值。 z=0.616 * (20 / 10) 0.44 =0.836 (按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2

6、001 2006版 規(guī)定 ) 1.4 局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1的計(jì)算： s1：局部風(fēng)壓體型系數(shù)，根據(jù)計(jì)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)第條：驗(yàn)算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強(qiáng)度時(shí)，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(duì)墻面， 取-1.0 - 對(duì)墻角邊， 取-1.8 內(nèi)表面 對(duì)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(shí)，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(shí)，局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1(A)可按面積的對(duì)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：橫向桿件中的(C.有密集建筑群的城市市區(qū)) =0.000 支持結(jié)構(gòu)的構(gòu)件從屬面積A1 m2 s1(0.000)=.8 s1=s1(0.000)+0.2 =.8+0.2 =1.000 因此：支撐結(jié)構(gòu)局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1?。?.000 面板材料的局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1的計(jì)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：=0.000 m2)來(lái)計(jì)算： 面板材料的構(gòu)件從屬面積A1 m2 s1(0.000)=.8 s1=s1(0.00

8、0)+0.2 =.8+0.2 =1.000 因此：面板材料局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1?。?.000 1.5 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算: 支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算: Wk(N/m2)=gz*z*S1*W0 =1.921*0.836*1.000*400 =642.382 面板材料風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算: Wk(N/m2)=gz*z*S1*W0 =1.921*0.836*1.000*400 =642.382 2 風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算： 2.1 支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算： W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*642.382 =899.3352.2 面板結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算： W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*642

9、.382 =899.335 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(yàn)依據(jù)：1.1 撓度校驗(yàn)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(zhǎng)度(mm) 本窗型選用:單層玻璃，柔性鑲嵌：校核依據(jù) fmax/L 1/100 且 famx 20 mm1.2 彎曲應(yīng)力校驗(yàn)依據(jù)： max=M/W<= :材料的抗彎曲應(yīng)力(N/mm2) max:計(jì)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(yàn)依據(jù)： max

10、=(Q*S)/(I*)<= :材料的抗剪允許應(yīng)力(N/mm2) max:計(jì)算截面上的最大剪切應(yīng)力(N/mm2) Q:受力桿件計(jì)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(jì)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(jiǎn)支板。在每個(gè)受荷單元的四角各作45度斜線，使其與平行于長(zhǎng)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(gè)構(gòu)件可近似地簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷載。這樣的

11、近似簡(jiǎn)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(jì)計(jì)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(duì)選用的中梃進(jìn)行校核。 3.整窗抗風(fēng)壓等級(jí)計(jì)算 通過(guò)以上構(gòu)件的綜合抗風(fēng)壓能力計(jì)算(如果P31 kpa ，取P31 kpa)，做出如下取值: P3=10000.00 (kpa) ，結(jié)合下表，進(jìn)行整窗的抗風(fēng)壓等級(jí)計(jì)算：建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級(jí)表?xiàng)U件長(zhǎng)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)力許用值分級(jí)指標(biāo)值P31P31.51.5P322P32.52.5P333P33.53.5P344P34.54.5P35P35.0說(shuō)明：第9

12、級(jí)應(yīng)在分級(jí)后同時(shí)注明具體檢測(cè)壓力差值。通過(guò)查詢建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級(jí)表,可知該門窗的抗風(fēng)壓性能達(dá)到 9 (10000.0 kpa ) 級(jí) 全部受力桿的撓度、抗彎能力、抗剪能力校核結(jié)果一覽表三、玻璃計(jì)算3.1 本門窗中面積最大的玻璃是： 區(qū)域的玻璃 寬度：0 mm 高度：0 mm 面積：0.000 m2 厚度：5 mm3.2 最大許用面積計(jì)算 據(jù)建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JGJ 113-2009 當(dāng)玻璃厚度t 6mm時(shí)， 當(dāng)玻璃厚度t 6mm時(shí)， 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、壓花玻璃按單片玻璃厚度進(jìn)行計(jì)算； 夾層玻璃按

13、總厚度進(jìn)行計(jì)算； 中空玻璃按兩單片玻璃中薄片厚度進(jìn)行計(jì)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(guò)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(shí)驗(yàn)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：普通玻璃 5mm 28 N/mm2 ,調(diào)整系數(shù) =1.0 因?yàn)楹穸?5 6mm,故采用 Amax=0.2*1.0*51.8/0.

14、750 =4.832 玻璃最大面積:0.000 玻璃最大許用面積:4.832,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(jì)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(jì)值（N/mm2），取=k a 玻璃短邊邊長(zhǎng)（mm）， t 玻璃厚度（mm）， 中空玻璃的厚度取單片外側(cè)玻璃厚度的1.2倍； 夾層玻璃的厚度一般取單片玻璃

15、厚度的1.26倍； 彎曲系數(shù)，可按邊長(zhǎng)比a/b由下表用插入法查得（b為長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)）；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=0 mm,最大面積玻璃長(zhǎng)邊 b=0 mm 最大應(yīng)力計(jì)算:w=(6*a2)/(t2*1000) =(6*-1.#IND*0.750*02)/(52*1000) =-1.#IN

16、D 經(jīng)校核，玻璃的最大應(yīng)力-1.#IND 玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值28.00，故滿足強(qiáng)度要求。最大面積玻璃的彎曲應(yīng)力、最大面積校核結(jié)果一覽表名稱寬度高度面積許用面積校核結(jié)果最大應(yīng)力許用值校核結(jié)果000.0004.832是-1.#IND28.00是四、連接計(jì)算 門窗連接件主要承受來(lái)自于風(fēng)荷載的剪力 按照材料力學(xué)要求需要對(duì)每個(gè)連接件進(jìn)行抗剪和承壓計(jì)算4.1 風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算： 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk(N/m2):642.382 W=1.4*Wk =1.4*642.382 =899.3354.2 每個(gè)連接件需要承受的最小荷載計(jì)算： P0:每個(gè)連接件承受荷載的安全值(N) W:風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值(N/m2):899.335 B:門窗寬度(mm):6000 H:門窗高度(mm):5000 n:連接件總數(shù)(個(gè)):12 P0=W*B*H/n =899.335*6*5/12 =2248.3374.3 每個(gè)連接件的抗剪能力計(jì)算： 連接件類型:A、B級(jí)螺栓(5.6級(jí)) v連接件抗剪設(shè)計(jì)值(N/mm2):190 Jm每個(gè)連接件的承剪面(個(gè)):1 d連接件直徑(mm):5 圓周率:3.1415926 Nv(N)=Jm*d2*v/4 =1*3.1415926*52*190/4 =3730.641 按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50017-2003