1、12315指揮中心工程鋁合金門窗抗風壓性能計算書i、計算依據：建筑玻璃應用技術規程JGJ 113-2008鋼結構設計規范GB 50017-2003建筑外窗抗風壓性能分級表GB/T 7106-2008建筑結構荷載規范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/T

2、8485-2008鋁合金建筑型材第一部分鋁合金建筑型材第二部分鋁合金建筑型材第三部分鋁合金建筑型材第四部分鋁合金建筑型材第五部分鋁合金建筑型材第六部分II、詳細計算、風荷載計算基材 GB5237.1-2008陽極氧化型材GB5237.2-2008電泳涂漆型材GB5237.3-2008粉末噴涂型材GB5237.4-2008氟碳漆噴涂型材 GB5237.5-2008 隔熱型材 GB5237.6-20081）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 W 3000 mm 門窗高度 H= 20

3、00 mm6）門窗樣式圖：1風荷載標準值計算：W = B gz*卩S1*卩Z*W。（ 按建筑結構荷載規范GB 50009-2001 2006版7.1.1-2）、. 21.1 基本風壓 W0= 300 N/m（ 按建筑結構荷載規范 GB50009-20012006版規定，采用50年一遇的風壓，但不得小于0.3 KN/nf1.2陣風系數B gz計算：1)A類地區：其中：3 gz=0.92*(1+2 y f)y f=0.5*35A(1.8*(-0.04)*(z/10)A(-0.12),z為安裝高度；2)B類地區：3gz=0.89*(1+2 y f)其中：yf=0.5*35A(1.8*(0)*(z/1

4、0)A(-0.16),z 為安裝高度；3)C類地區：3gz=0.85*(1+2 y f)其中：yf=0.5*35A(1.8*(0.06)*(z/10)A(-0.22),z為安裝高度；4)D類地區：3gz=0.80*(1+2 y f)其中：yf=0.5*35A(1.8*(0.14)*(z/10)A(-0.30),z為安裝高度；安裝高度zv 5米時，按5米時的陣風系數取值。本工程按： C. 有密集建筑群的城市市區 取值。3 gz=0.85*(1+2 卩 f) 卩 f=0.5*35A(1.8*(0.06)*(z/10)A(-0.22)=0.85*(1+2*(0.5*35人(1.8*(0.06)*(4

5、0/10)人(-0.22)=1.770( 按建筑結構荷載規范 GB 50009-20012006 版 7.5.1 規定 )1.3風壓高度變化系數 yz計算：1)A類地區：yz=1.379 * (z / 10) A 0.24,z為安裝高度；2)B類地區：yz=(z / 10) A 0.32,z為安裝高度；3)C類地區：yz=0.616 * (z / 10) A 0.44,z為安裝高度；4)D類地區：yz=0.318 * (z / 10) A 0.6,z為安裝高度；本工程按：C.有密集建筑群的城市市區取值。卩 z=0.616 * (40 / 10) A 0.44=1.134( 按建筑結構荷載規范

6、GB 50009-20012006 版 7.2.1 規定 )1.4 局部風壓體型系數 y s1 的計算：y s1 ：局部風壓體型系數，根據計算點體型位置取0.8 ；按建筑結構荷載規范 GB50009-2001(2006 年版)第 7.3.3 條：驗算圍護構件及其連接的強度時，可按 列規定采用局部風壓體型系數 y s1： 外表面按表 7.3.1 采用；取-1.0取-1.81. 正壓區2. 負壓區-對墻面，-對墻角邊， 內表面對封閉式建筑物，按表面風壓的正負情況取 -0.2 或 0.2。另注：上述的局部體型系數卩s1(1)是適用于圍護構件的從屬面積Aw 1m2的情況，當圍護構件的從屬面積A 10m

7、f時，局部風壓體型系數卩s1(10)可乘以折減系數0.8，當構件的從屬面積 Av 10ni而1卅時,局部風壓體型系數卩s1(A)可按面積的對數線性插值，即：卩s1(A)=卩s1(1)+卩s1(10)-卩s1(1)logA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= 上亮：0.750+左扇：0.750+右扇：0.750=2.250支撐結構的構件從屬面積Av 10 m2,且A 1 m2LogA=Log(2.250)=0.352卩 s1(2.250)=卩 s1(1)+卩 s1(10)-卩 s1(1)*logA =0.8+(0.8*0.8-0.8)*0.352=0.744卩

8、 s仁卩 s1(2.250)+0.2=0.744+0.2 =0.944因此：支撐結構局部風壓體型系數卩si取：0.9441.4.2面板材料的局部風壓體型系數卩si的計算：面板材料的局部風壓體型系數按面積最大的玻璃板塊 (即： 1500x500=0.750 m 2)來計算： 面板材料的構件從屬面積AW 1 m2卩 s1(0.750)=0.8卩 s仁卩 s1(0.750)+0.2=0.8+0.2=1.000因此：面板材料局部風壓體型系數卩si取：1.0001.5 風荷載標準值計算 :1.5.1 支撐結構風荷載標準值計算 :2Wk(N/m )= 3 gz* 卩 z* 卩 S1*W0 =1.770*1

9、.134*0.944*300 =568.4331.5.2 面板材料風荷載標準值計算 :2Wk(N/m )= 3 gz* 卩 z* 卩 S1*W0 =1.770*1.134*1.000*300 =602.1542 風荷載設計值計算：2.1 支撐結構風荷載設計值計算：2W(N/m 2)=1.4*Wk =1.4*568.433=795.8072.2 面板結構風荷載設計值計算：2W(N/m 2)=1.4*Wk =1.4*602.154 =843.016二、門窗主要受力桿件的撓度、彎曲應力、剪切應力校核 :1 校驗依據：1.1 撓度校驗依據：1) 單層玻璃，柔性鑲嵌：2) 雙層玻璃，柔性鑲嵌：3) 單層

10、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 fmax/L w 1/150 且famx 20 mm1.2彎曲應力校驗依據：cr max=M/W=2c :材料的抗彎曲應力（N/mm）c max:計算截面上的最大彎曲應力（N/mnf）M:受力桿件承受的最大彎矩 （N.mm）W:凈截面抵抗矩口需）1.3剪切應力校驗依據：t max=（Q*S）/（l* S ）= tt :材料的抗剪允許應力（N/mn?）t max:計算截面上的最大剪切應力（N/mm2）S:材料面積矩（mm3）I:材料慣性矩（mm4）S :腹板

11、的厚度（mm）2主要受力桿件的撓度、彎曲應力、剪切應力計算：因建筑外窗在風荷載作用下，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4塊，每塊面積所承受的風荷載傳遞給其相鄰的構件，每個構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確度，結果偏于安全，可以滿足工程設 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行校核。2.1 中橫的撓度、彎曲應力、剪

12、切應力計算 ：構件【中橫】的各受荷區域基本情況如下圖：構件【中橫】的由以下各型材 （襯鋼）組合而成，它們共同承擔【中橫】上的全部荷載:（1） 鋁合金-中腰80.4截面參數如下：慣性矩：127392.74抵抗矩：3698.19面積矩：3510.7截面面積：512.83腹板厚度：1.22.1.1 【中橫】的剛度計算中腰的彎曲剛度計算2D(N.mm )=E*l=70000*127392.74=8917491800 中腰的剪切剛度計算2D(N.mm )=G*F=26000*512.83=133335802. 【中橫】的組合受力桿件的總彎曲剛度計算D(N.mm2)=8917491800=89174918

13、00【中橫】的組合受力桿件的總剪切剛度計算2D(N.mm )=13333580=133335802.1.2 【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=3125002. 左扇的受荷面積計算(三角形)2A(mm )=(750/2*750)/2=1406253. 右扇的受荷面積計算(三角形)2A(mm )=(750/2*750)/2=1406254. 【中橫】的總受荷面積2A(mm )=312500+140625+140625=5937502.1.3 【中橫】所受均布荷載計算Q(N)=Wk*A=568.433*5

14、93750/1000000=337.5072.1.4 【中橫】在均布荷載作用下的中點撓度、彎矩、剪力計算2.1.4.1 在均布荷載作用下的中點撓度計算1. 中腰在均布荷載作用下的中點撓度計算 按彎曲剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總) =337.507*(8917491800/8917491800) =337.507本受力桿件在風荷載作用下，可簡化為承受 矩形 均布荷載3Fmid(mm)=5*Q*L3/(384*D)=5*337.507*1500人3/(384*8917491800)=1.6632.1.4.2 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

15、按彎曲剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總)=337.507*(8917491800/8917491800)=337.507所受荷載的設計值計算 :Q=1.4*Q=1.4* 337.507=472.510本受力桿件在風荷載作用下，可簡化為承受 矩形 均布荷載Mmax(N.mm)=Q*L/8 =472.510*1500/8 =88595.6302.1.4.3 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=0總*(D中腰/D總)=337.507*(13333580/13333580)=337.507所受荷載的設計值計算 :

16、Q=1.4*Q=1.4* 337.507 =472.510本受力桿件在風荷載作用下，可簡化為承受 矩形 均布荷載Qmax(N)=Q/2 =472.510/2=236.2552.1.5 【中橫】 在集中荷載作用下的中點撓度、彎矩、剪力計算2.1.5.1 左扇產生的集中荷載對【中橫】作用產生的中點撓度、彎矩、剪力計算1. 受荷面積計算 :2A(mm2)=(750/2*750/2)+(1000-750)*750/2=2343752. 該分格傳遞到主受力桿件上的全部集中荷載P(N)=(wk*A)/2 =(568.433*234375)/2/1000000=66.6133. 該分格產生的集中荷載對受力桿

17、件跨中產生的總撓度(1) 中腰在集中荷載作用下產生的跨中撓度 按彎曲剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總) =66.613*(8917491800/8917491800) =66.613該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產生的撓度計算Fmid(mm)=P*L3/(48*D) =66.613*1500人3/(48*8917491800)=0.5254. 該分格產生的集中荷載對受力桿件跨中產生的總彎矩(1) 中腰在集中荷載作用下產生的彎矩 按彎曲剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總)=66.613*(8917491800/8917491800)=66.613所受

18、荷載的設計值計算 :Q=1.4*Q=1.4*66.613 =93.258該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產生的彎矩計算Mmax(N.mm)=P*L/4 =93.258*1500/4 =34971.7504. 該分格產生的集中荷載對受力桿件跨中產生的總剪力(1) 中腰在集中荷載作用下產生的總剪力 按剪切剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總)=66.613*(13333580/13333580)=66.613所受荷載的設計值計算 :Q=1.4*Q=1.4*66.613 =93.258該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產生的剪力計算Mmax(N.mm)=P/2 =93.258/2

19、 =46.6292.1.5.2 右扇產生的集中荷載對【中橫】作用產生的中點撓度、彎矩、剪力計算1. 受荷面積計算 :2A(mm2)=(750/2*750/2)+(1000-750)*750/2=2343752. 該分格傳遞到主受力桿件上的全部集中荷載 P(N)=(wk*A)/2=(568.433*234375)/2/1000000=66.6133. 該分格產生的集中荷載對受力桿件跨中產生的總撓度(1) 中腰在集中荷載作用下產生的跨中撓度 按彎曲剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總)=66.613*(8917491800/8917491800)=66.613 該分格的跨中集中荷

20、載對受力桿件跨中產生的撓度計算Fmid(mm)=P*L3/(48*D)=66.613*1500人3/(48*8917491800)=0.5254. 該分格產生的集中荷載對受力桿件跨中產生的總彎矩(1) 中腰在集中荷載作用下產生的彎矩 按彎曲剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總)=66.613*(8917491800/8917491800)=66.613所受荷載的設計值計算 :Q=1.4*Q=1.4*66.613=93.258該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產生的彎矩計算Mmax(N.mm)=P*L/4=93.258*1500/4=34971.7504. 該分格產生的集中荷載

21、對受力桿件跨中產生的總剪力(1) 中腰在集中荷載作用下產生的總剪力 按剪切剛度比例分配荷載分配荷載:Q中腰=0總*(D中腰/D總)=66.613*(13333580/13333580)=66.613所受荷載的設計值計算 :Q=1.4*Q=1.4*66.613=93.258該分格的跨中集中荷載對受力桿件跨中產生的剪力計算Mmax(N.mm)=P/2=93.258/2=46.6292.1.6 中橫在均布荷載和集中荷載共同作用下的中點總撓度校核2.1.6.1 中腰中點總撓度校核2.1.6.1.1 中腰中點總變形計算F 總=F均布+XF集中=1.663+0.525+0.525=2.7132.1.6.1

22、.2 中腰中滑撓跨比計算撓跨比=F總/L=2.713/1500=0.002該門窗選用：雙層玻璃，柔性鑲嵌：校核依據fmax/L 1/150且famx 20 mm0.002 w 1/150 且 2.713 w 20 mm，因此：中腰的撓度符合要求。2.1.7 中橫在均布荷載和集中荷載共同作用下的抗彎曲強度校核2.1.7.1 中腰抗彎曲強度校核2.1.7.1.1 中腰總彎矩計算M總=皿均布+ XM集中=88595.630+34971.750+34971.750=158539.1002.1.7.1.2 中腰彎曲應力計算er max=M/Wd max:計算截面上的最大彎曲應力M:受力桿件承受的最大彎矩

23、W:凈截面抵抗矩e max=M/W=158539.100/3698.19=42.86942.869 此類型材允許的彎曲應力85.5 , 因此抗彎強度滿足要求。2.1.8 中橫在均布荷載和集中荷載共同作用下的抗剪切強度校核2.1.8.1 中腰抗剪切強度校核2.1.8.1.1 中腰總剪力計算Q 總=Q均布+ SQ集中=236.255+46.629+46.629=329.5132.1.8.1.2 中腰剪切應力計算t max=(Q*S)/(l* 3)t max:計算截面上的最大剪切應力S:材料面積矩I:材料慣性矩3 : 腹板的厚度矩t max=(Q*S)/(I* 3)=(329.513*3510.7)

24、/(127392.74*1.2)=7.5677.567 此類型材允許的抗剪切應力49.6 , 因此抗剪切能力滿足要求。2.1.9 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度校核2.1.9.1 中橫單端所承受的最大剪切力設計值Q=1.4*Q總/2=1.4*337.507/2=236.2552.1.9.2 中橫端部焊縫的剪切應力t =(1.5*Q)/( 3 *Lj)t : 型材端部焊縫的剪切應力Lj:焊縫計算長度3 : 連接件中腹板的厚度 (2 倍型材壁厚 )=2*1.4=2.8t =(1.5*Q)/( 3 *Lj)=(1.5*236.255)/(2.8*70)=1.8081.808

25、 此類焊縫端部允許的抗剪切應力35 ,因此抗剪切能力滿足要求。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+234375/22=828125 mm本受力桿件在風荷載作用下，可簡化為承受矩形均布荷載L/150=5*Q*A*L3/(384*D)2Q=76.8*D/(L*150*A)=76.8*8917491800/(1500A2*150*828125)*1000=2.45 (kPa)2.2 豎扇的撓度、豎扇】構件彎曲應力、剪切應力計算 ： 的各受荷區域基本情況如下圖:構件(1)的由以下各型材【豎扇】鋁合金-勾企(襯鋼)組合而成，它們

26、共同承擔【豎扇】上的全部荷載:土一_1Jn貝-一31一截面參數如下：慣性矩抵抗矩面積矩32604.611806.571278.7截面面積：235.25腹板厚度：1.2【豎扇】的剛度計算勾企的彎曲剛度計算2)=E*I=70000*32604.6 仁2282322700D(N.mm勾企的剪切剛度計算2D(N.mm 2)=G*F=26000*235.25=61165002. 【豎扇】的組合受力桿件的總彎曲剛度計算2D(N.mm2)=2282322700=2282322700【豎扇】的組合受力桿件的總剪切剛度計算2D(N.mm2)=6116500=61165002.2.2 【豎扇】的受荷面積計算1.

27、左扇的受荷面積計算 ( 梯形 )2A(mm2)=(750/2*750/2)+(1000-750)*750/2=2343752. 右扇的受荷面積計算 ( 梯形 )2A(mm2)=(750/2*750/2)+(1000-750)*750/2=2343753. 【豎扇】的總受荷面積2A(mm2)=234375+234375=4687502.2.3 【豎扇】所受均布荷載計算Q(N)=Wk*A=568.433*468750/1000000=266.4532.2.4 【豎扇】在均布荷載作用下的中點撓度、彎矩、剪力計算2.2.4.1 在均布荷載作用下的中點撓度計算1. 勾企在均布荷載作用下的中點撓度計算 按

28、彎曲剛度比例分配荷載分配荷載:Q勾企=0總*(D勾企/D總)=266.453*(2282322700/2282322700)=266.453本受力桿件在風荷載作用下，可簡化為承受 梯形 均布荷載 3Fmid(mm)=Q*L3/(61.05*D)=266.453*1000人3/(61.05*2282322700)=1.9122.2.4.2 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=0總*(D勾企/D總)=266.453*(2282322700/2282322700) =266.453所受荷載的設計值計算 :Q=1.4*Q=1.4* 2

29、66.453=373.034本受力桿件在風荷載作用下，可簡化為承受 梯形 均布荷載Mmax(N.mm)=Q*L/6.165 =373.034*1000/6.165=60508.3602.2.4.3 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=0總*(D勾企/D總)=266.453*(6116500/6116500)=266.453所受荷載的設計值計算 :Q=1.4*Q=1.4* 266.453=373.034 本受力桿件在風荷載作用下，可簡化為承受 梯形 均布荷載 Qmax(N)=Q*(1 -a/L)/2 =373.034*(1-0.375)/2=116.5732.2.5 【豎扇】 在集中荷載作用下的中點撓度、彎矩、剪力計算2.2.6 豎扇在均布荷載和集中荷載共同作用下的中點總撓度校核2.2.6.1 勾企中點總撓度校核2.2.6.1.1 勾企中點總變形計算F 總=F均布+ XF集中=1.912=1.9122.2.6.1.2 勾企中滑撓跨比計算撓跨比=F總/L=1.912/1000 =0.002該門窗選用：雙層玻璃，柔性鑲嵌：校核依據fmax/L 1/150且famx 20 mm0.002 w 1/150 且 1.912 w 20 m