1、建筑門窗抗風壓性能計算書I、計算依據(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)計規(guī)范 GB 50429-2007建筑門窗術(shù)語 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及檢測方法 GB/T 8484-2008建筑外門窗空氣聲隔聲性能分級及檢測方法 GB/T 84

2、85-2008建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法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、詳細計算一、風荷載計算 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 風荷載標準值計算: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年一遇的風壓，但不得小于0.3 KN/m21.2 陣風系數(shù)gz 計算: 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,按5米時的陣風系數(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 風壓高度變化系數(shù)z計算: 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 局部風壓體型系數(shù)s1的計算： s1：局部風壓體型系數(shù)，根據(jù)計算點體型位置取0.8； 按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版)第條：驗算圍護構(gòu)件及其連接的強度時，可按下列規(guī)定采用局部風壓體型系數(shù)s1： 外表面 1. 正壓區(qū) 按表采用； 2. 負壓區(qū) - 對墻面， 取-1.0 - 對墻角邊， 取-1.8 內(nèi)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(shù)s1(1)是適用于圍護構(gòu)件的從屬面積A1m2的情況，當圍護構(gòu)件的從屬面積A10m2時，局部風壓體型系數(shù)s1(10)可乘以折減系數(shù)0.8，當構(gòu)件的從屬面積

7、A10m2而1m2時，局部風壓體型系數(shù)s1(A)可按面積的對數(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)局部風壓體型系數(shù)s1取：1.000 面板材料的局部風壓體型系數(shù)s1的計算： 面板材料的局部風壓體型系數(shù)按面積最大的玻璃板塊(即：=0.000 m2)來計算： 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：面板材料局部風壓體型系數(shù)s1取：1.000 1.5 風荷載標準值計算: 支撐結(jié)構(gòu)風荷載標準值計算: Wk(N/m2)=gz*z*S1*W0 =1.921*0.836*1.000*400 =642.382 面板材料風荷載標準值計算: Wk(N/m2)=gz*z*S1*W0 =1.921*0.836*1.000*400 =642.382 2 風荷載設(shè)計值計算： 2.1 支撐結(jié)構(gòu)風荷載設(shè)計值計算： W(N/m2)=1.4*Wk =1.4*642.382 =899.3352.2 面板結(jié)構(gòu)風荷載設(shè)計值計算： 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 校驗依據(jù)：1.1 撓度校驗依據(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)力校驗依據(jù)： max=M/W<= :材料的抗彎曲應(yīng)力(N/mm2) max:計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)力校驗依據(jù)： max

10、=(Q*S)/(I*)<= :材料的抗剪允許應(yīng)力(N/mm2) max:計算截面上的最大剪切應(yīng)力(N/mm2) Q:受力桿件計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(gòu)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(gòu)件，每個構(gòu)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

11、近似簡化與精確解相比有足夠的準確度，結(jié)果偏于安全，可以滿足工程設(shè)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。 3.整窗抗風壓等級計算 通過以上構(gòu)件的綜合抗風壓能力計算(如果P31 kpa ，取P31 kpa)，做出如下取值: P3=10000.00 (kpa) ，結(jié)合下表，進行整窗的抗風壓等級計算：建筑外窗抗風壓性能分級表桿件長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)力許用值分級指標值P31P31.51.5P322P32.52.5P333P33.53.5P344P34.54.5P35P35.0說明：第9

12、級應(yīng)在分級后同時注明具體檢測壓力差值。通過查詢建筑外窗抗風壓性能分級表,可知該門窗的抗風壓性能達到 9 (10000.0 kpa ) 級 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 最大許用面積計算 據(jù)建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JGJ 113-2009 當玻璃厚度t 6mm時， 當玻璃厚度t 6mm時， 式中 k 風荷載標準值，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行計算； 夾層玻璃按

13、總厚度進行計算； 中空玻璃按兩單片玻璃中薄片厚度進行計算； 抗風壓調(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70°C，調(diào)整系數(shù)應(yīng)為0.6； 鋼化玻璃的抗風壓調(diào)整系數(shù)應(yīng)經(jīng)實驗確定，建議取2.0； 組合玻璃的抗風壓調(diào)整系數(shù)應(yīng)采用不同類型玻璃抗風壓調(diào)整系數(shù)的乘積。抗風壓調(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 因為厚度 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 玻璃強度校核 玻璃在垂直于玻璃平面的風荷載作用下的最大應(yīng)力計算公式： 式中 w風荷載作用下玻璃最大應(yīng)力（N/mm2） 風荷載設(shè)計值（N/mm2），取=k a 玻璃短邊邊長（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)，可按邊長比a/b由下表用插入法查得（b為長邊邊長）；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,最大面積玻璃長邊 b=0 mm 最大應(yīng)力計算: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 玻璃的強度設(shè)計值28.00，故滿足強度要求。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、連接計算 門窗連接件主要承受來自于風荷載的剪力 按照材料力學要求需要對每個連接件進行抗剪和承壓計算4.1 風荷載設(shè)計值計算： 風荷載標準值Wk(N/m2):642.382 W=1.4*Wk =1.4*642.382 =899.3354.2 每個連接件需要承受的最小荷載計算： P0:每個連接件承受荷載的安全值(N) W:風荷載設(shè)計值(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):12 P0=W*B*H/n =899.335*6*5/12 =2248.3374.3 每個連接件的抗剪能力計算： 連接件類型:A、B級螺栓(5.6級) v連接件抗剪設(shè)計值(N/mm2):190 Jm每個連接件的承剪面(個):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)計規(guī)范 GB 50017-2003