1、北京市金星卓宏幕墙工程有限公司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 JGJ 113-2009钢结构设计规范 GB 50017-2003建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法GB/T7106-2008建筑结构荷载规范 GB 50009-2012 版未增塑聚氯乙烯(PVC-U) 塑料门 JG/T 180-2005未增塑聚氯乙烯(PVC-U) 塑料窗 JG/T 140-2005建筑门窗术语 GB/T5823-2008建筑门窗洞口尺寸系列 GB/T5824-2008建筑外门窗保温性能分级及检测方法 GB/T8484-2008建筑外门窗空气声隔声性能分级及检测方法 GB/T8
2、485-2008铝合金结构设计规范 GB 50429-2007铝合金门窗 GB/T8478-2008铝合金建筑型材 第一部分：基材 GB5237.1-2008铝合金建筑型材 第二部分：阳极氧化型材 GB5237.2-2008铝合金建筑型材 第三部分：电泳涂漆型材 GB5237.3-2008铝合金建筑型材 第四部分：粉末喷涂型材 GB5237.4-2008铝合金建筑型材 第五部分：氟碳漆喷涂型材 GB5237.5-2008铝合金建筑型材 第六部分：隔热型材 GB5237.6-2012聚氯乙烯(PVC-U) 门窗增强型钢 JG/T 131-2000门、窗用未增聚氯乙烯(PVC-U) 型材 GB/T
3、 8814-2004塑料门窗工程技术规程 JGJ103-2008II、设计计算一、风荷载计算1)工程所在省市：北京2)工程所在城市：北京市3)所在地类型：D 类( 有密集建筑群且房屋较高的城市市区)4)门窗安装最大高度 z(m)：85 米5)门窗类型:平开窗6)窗型样式:北京市金星卓宏幕墙工程有限公司7)窗型尺寸 :窗宽 W(mm):2070窗高 H (mm):17201 风荷载标准值计算 Wk = gz*sl*z*W0其中： Wk -风载荷标准值gz- 阵风系数sl -局部风压体形系数z -风压高度变化系数W0-基本风压(按 建筑结构荷载规范GB 50009-2012 版 8.1.1-2)1
4、.1 基本风压W0=0.45kN/m(按 建筑结构荷载规范GB 50009-2012 版规定,采用 50 年一遇的风压，但不得小于0.3KN/m)1.2 阵风系数根据不同场地类型，按以下公式计算：gz=1+2*g*I10*(Z/10)(-)其中 g 为峰值因子取为 2.5，I10 为 10 米高名义湍流度， 为地面粗糙度指数 A 类场地 : I10=0.12 ,=0.12 =1.09B 类场地 : z=0.100(Z/10)0.30) =1.0C 类场地: z=0.544(Z/10)0.44) =0.65D 类场地: z=0.262(Z/10)0.60) =0.51本工程按 85 米高度的 D
5、 类(有密集建筑群且房屋较高的城市市区 )计算:高度变化系数 z =0.262*(85/10)0.6)=0.9461(按 建筑结构荷载规范GB 50009-2012 版 8.2.1 规定)1.4 局部风压体型系数按建筑结构荷载规范GB50009-2012 第 8.3.3 条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数 s1：1 封闭矩形平面房屋的墙面及屋面可按表 8.3.3-1 的规定采用；2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0；3 其它房屋和构筑物可按本规范第 8.3.1 条规定体型系数的 1.25 倍取值。本计算点为墙面位置，按如上说明，查表得：sl
6、(1)=1.0按建筑结构荷载规范GB50009-2012 第 8.3.4 条：计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：1 当从属面积不大于 1m时，折减系数取 1.0；2 当从属面积大于或等于 25m时，对墙面折减系数取 0.8，对局部体型系数绝对值大于 1.0的屋面区域折减系数取 0.6，对其它屋面区域折减系数取 1.0；3 当从属面积大于 1m且小于 25m时，墙面和绝对值大于 1.0 的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/1.4 8.3.4GB500
7、09-2012计算支撑结构时的构件从属面积：A=(左上)1.7399m +(左下 )0.6165m +(右上)0.889m +(右下)0.315m =24.9228m1m=5.0该门窗的综合抗风压等级为:1 级北京市金星卓宏幕墙工程有限公司二、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 荷载计算依据Qk = Wk * A其中：Qk 为受力杆件所承受的总荷载标准值，单位为牛顿（N ）A 为受力杆件所承受的受荷面积，单位为平方米（m ）Wk 施加在受荷面积上的单位风荷载标准值，单位为帕（ Pa）(根据建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方法 JG/T 140-2005、JG/T
8、 180-2005 D.1 取定)1.2 弯矩 M 计算依据均布荷载作用下：受矩形分布荷载时，M=Q*L/8.00受梯形分布荷载时，M=( 3- 4a ) * Q * L / ( 24 - 24a ) 受三角形分布荷载时，M=Q*L/6.00集中荷载作用下：跨中时:M=P*L/4任意点:M=p*L1*L2/L其中：M 为受力杆件受荷载作用下的弯矩Q 为受力杆件所受的荷载设计值L 为受力杆件的长度P 为受力杆件所受的集中荷载和a 为梯形系数 a=/L建筑外窗受力杆件上有均布荷载和集中荷载同时作用时，其弯矩为他们各自产生的弯矩叠加的代数和 (根据铝合金门窗工程技术规范 JGJ 214-2010 B
9、.0.2-1 取定，建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方法 JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 D.4.1 取定)1.3 剪力 Q计算依据均布荷载作用下：受矩形分布荷载时，Q = Q/2受梯形分布荷载时，Q = Q * (1-a/L)/2受三角形形分布荷载时，Q = Q/4集中荷载作用下：跨中时：Q =p/2任意点：Q=p*L2/LQ=p*L1/L北京市金星卓宏幕墙工程有限公司建筑外窗受力杆件上有均布荷载和集中荷载同时作用时，其剪力为他们各自产生的剪力叠加的代数和 (根据建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方法 JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 D.4.3 取定
10、)1.4 弯曲应力计算依据：max=M/W=: 材料的抗弯曲应力(N/mm)max:计算截面上的最大弯曲应力(N/mm )M:受力杆件承受的最大弯矩(N.mm)W:净截面抵抗矩(mm)(根据建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方法 JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 D.4.2 取定)1.5 剪切应力计算依据：max=(Q*S)/(I*)=: 材料的抗剪允许应力(N/mm)max:计算截面上的最大剪切应力(N/mm )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)I:材料惯性矩(mm4):腹板的厚度 (mm)(根据建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方法 JG
11、/T 140-2005、JG/T 180-2005 D.4.4 取定)1.6 挠度计算依据均布荷载作用下：受矩形分布荷载时，u = 5*Qk*L/(384*E*I)受梯形分布荷载时，u = (1.25-a) * Qk *L / 120*(1-a)*E*I 受三角形分布荷载时，u = Qk*L/(60*E*I)集中荷载作用下：跨中点：u = Pk*L/(48*E*I)任意点：u = Pk*L1*L2*(L+L2)*3*L1*(L+L2)0.5/(27*E*I*L)其中：E 为材料弹性模量I 界面的惯性矩u 为受力杆件弯曲挠度值(mm)Qk、Pk 受力杆件受承受的荷载标准值建筑外窗受力杆件上有均布
12、荷载和集中荷载同时作用时，其挠度为他们各自产生的挠度叠加的代数和 (根据铝合金门窗工程技术规范 JGJ 214-2010 B.0.2-1 取定，建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方法 JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 D.4.3 取定)北京市金星卓宏幕墙工程有限公司2 主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算2.1 杆件“中梃 ”的弯曲应力、剪切应力、挠度计算杆件“中梃”的各受荷单元基本情况如下图：杆件“中梃”的由以下各型材组合而成，它们共同承担“中梃”上的全部荷载：2.1.1 杆件“中梃”在均布荷载下参数计算2.1.1.1 杆件 “中梃” 在均布荷载下的荷载面积计算1.
13、荷载施加单元 左上 受荷面积(三角形)计算A(mm) =1270*1270/4=4032252. 荷载施加单元 左下 受荷面积(三角形)计算A(mm) =450*450/4=506253. 荷载施加单元 右上 受荷面积(梯形)计算A(mm)=(2540-700)*700/4=3220004. 荷载施加单元 右下 受荷面积(三角形)计算A(mm) =450*450/4=506252.1.1.2 杆件 “中梃” 在均布荷载下的总荷载标准值计算Qk(N)=Wk * A=0.863021 * 826475/1000=713.26532.1.1.3 杆件 “中梃” 在均布荷载下的总荷载设计值计算Q(N)
14、= W * A=1.208229 * 826475/1000=998.57112.1.1.4 杆件 “中梃” 在均布荷载下的总弯矩计算本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载M(N.mm)=Q*L/8= 998.5711 * 1720/8 北京市金星卓宏幕墙工程有限公司=214692.78652.1.1.5 杆件 “中梃” 在均布荷载下的总剪力计算本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Q(N) = Q/2=998.5711/2=499.28562.1.2 杆件“中梃”( 竖向)在集中荷载下参数计算2.1.2.1 杆件 “中梃” 在集中荷载下的荷载面积计算左部受荷单元 1 受荷面积
15、( 梯形)计算A(mm)=(2740-1270)*1270/4=466725左部受荷单元 2 受荷面积( 梯形)计算A(mm)=(2740-450)*450/4=257625右部受荷单元 1 受荷面积( 三角形)计算A(mm) =700*700/4=122500右部受荷单元 2 受荷面积( 梯形)计算A(mm)=(1400-450)*450/4=1068752.1.2.2 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总荷载标准值计算Pk(N)=Wk * A / 2=0.863021 * 953725 /2000=411.54242.1.2.3 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总荷载设计值计算P(N)=W *
16、A / 2=1.208229 * 953725 /2000=576.15912.1.2.4 杆件 “中梃” 左部在集中荷载下的总弯矩计算M(N.mm)=P*L1*L2/L=576.1591 * 1270 * 450 / 1720=191438.91032.1.2.5 杆件 “中梃” 左部在集中荷载下的总剪力计算Q1(N)=p*L1/L=576.1591 * 1270 / 1720=425.4198Q2(N)=p*L2/L=576.1591 * 450 / 1720=150.7393北京市金星卓宏幕墙工程有限公司取最大值 Q(N) = 425.41982.1.2.6 杆件 “中梃” 右部在集中荷
17、载下的总弯矩计算M(N.mm)=P*L1*L2/L=576.1591 * 1270 * 450 / 1720=191438.91032.1.2.7 杆件 “中梃” 右部在集中荷载下的总剪力计算Q1(N)=p*L1/L=576.1591 * 1270 / 1720=425.4198Q2(N)=p*L2/L=576.1591 * 450 / 1720=150.7393取最大值 Q(N) = 425.41982.1.2.8 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总弯矩取最大值计算M 集中=191438.91032.1.2.9 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总剪力取最大值计算Q 集中 =425.41982.1
18、.3 杆件“中梃”在均布和集中荷载下参数计算2.1.3.1 杆件 “中梃” 总弯矩计算M 总=M 均布+M 集中=214692.7865+191438.9103= 406131.69682.1.3.2 杆件 “中梃” 总剪力计算Q 总=Q 均布+Q 集中= 499.2856 + 425.4198= 924.70542.1.3.3 杆件 “中梃” 弯曲应力、剪切应力、总挠度计算杆件“中梃”的由以下各型材(衬钢)组合而成，它们共同承担“中梃”上的全部荷载(1).衬钢:中梃钢衬截面参数如下：惯性矩：61836.29抵抗矩：5876.76面积矩：505.35截面面积：99.00腹板厚度：1.5北京市金
19、星卓宏幕墙工程有限公司衬钢:中梃钢衬弯曲应力计算：max=M 总/W=406131.6968 / 5876.76=69.1169.11 = 215 衬钢:中梃钢衬的抗弯强度满足要求衬钢:中梃钢衬剪切应力计算：max=(Q总 * S ) / ( I * )=(924.7054 * 505.35 )/( 61836.29 * 1.5)=5.045.04 = 125 衬钢:中梃钢衬的抗剪切能力满足要求衬钢:中梃钢衬 在均布荷载下的挠度计算本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载u 均布(mm) = 5*Qk*L/(384*E*I)=713.2653 * 1720/(76.8 * 206000
20、* 61836.29)=3.71衬钢:中梃钢衬 在集中荷载下的挠度计算u 集中(mm) = Pk*L1*L2*(L+L2)*3*L1*(L+L2)0.5/(27*E*I*L)=411.5424 * 1270 * 450 * 2170 * 2875.3608/ (27*206000 * 61836.29 * 1720)= 2.48 衬钢:中梃钢衬总挠度计算：u 总(mm)=u 均布+u 集中=3.71 + 2.48=6.196.19 = 1720/180=9.5556 衬钢: 中梃钢衬的挠度满足要求(2).塑钢:60 中梃截面参数如下：惯性矩：955984.95抵抗矩：58527.91面积矩：11804.63截面面积：1108.37腹板厚度：2.5塑钢:60 中梃弯曲应力计算：max=M 总/W=406131.6968 / 58527.91=6.94
