建筑外门窗抗风压性能估算报告2

建筑外门窗抗风压性能估算报告I、计算依据《建筑结构荷载规范GB50009-20012006版》《铝合金结构设计规范GB50429-2007》《铝合金门窗GB/T8478-2008》《铝合金门窗工程技术规范JGJ214-2010》《未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料门JG/T180-2005》《未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗JG/T140-2005》《塑料门窗工程技术规程JGJ103-2008》《建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009》《钢结构设计规范GB50017-2003》《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/T8485-2008》《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GB5237.6-2004》II、设计计算一、风荷载计算1)工程所在省市：甘肃省2)工程所在城市：兰州市3)门窗安装最大高度z(m)：604)门窗类型:平开窗5)窗型样式:6)窗型尺寸:窗宽W(mm):2840窗高H(mm):20401风荷载标准值计算:Wk=βgz*μS1*μZ*w0(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20012006版7.1.1-2)1.1基本风压W0=300N/m^2(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20012006版规定,采用50年一遇的风压，但不得小于0.3KN/m^2)1.2阵风系数计算:1)A类地区：βgz=0.92*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(-0.04))*(z/10)^(-0.12),z为安装高度；2)B类地区：βgz=0.89*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0))*(z/10)^(-0.16),z为安装高度；3)C类地区：βgz=0.85*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0.06))*(z/10)^(-0.22),z为安装高度；4)D类地区：βgz=0.80*(1+2μf)其中：μf=0.5*35^(1.8*(0.14))*(z/10)^(-0.30),z为安装高度；本工程按：C类有密集建筑群的城市市区取值。安装高度5米时,按5米时的阵风系数取值。βgz=0.85*(1+(0.734*(60/10)^(-0.22))*2)=1.6913(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20012006版7.5.1规定)1.3风压高度变化系数μz:1)A类地区：μZ=1.379*(z/10)^0.24,z为安装高度；2)B类地区：μZ=(z/10)^0.32,z为安装高度；3)C类地区：μZ=0.616*(z/10)^0.44,z为安装高度；4)D类地区：μZ=0.318*(z/10)^0.6,z为安装高度；本工程按：C类有密集建筑群的城市市区取值。μZ=0.616*(60/10)^0.44=1.35509(按《建筑结构荷载规范》GB50009-20012006版7.2.1规定)1.4局部风压体型系数μs1的计算：μs1：局部风压体型系数，根据计算点体型位置取0.8；按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条：验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：一、外表面1.正压区按表7.3.1采用；2.负压区-对墙面，取-1.0-对墙角边，取-1.8二、内表面对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。另注：上述的局部体型系数μs1(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值，即：μs1(A)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]logA1.4.1支撑结构局部风压体型系数μs1的计算：受力杆件中从属面积最大的杆件为：竖向杆件中的竖梁其从属面积为A=左扇:0.744+左固:0.48+右固上:2.0336+右固下:1.312=4.5696支撑结构的构件从属面积A10平方米,且1平方米LogA=Log(4.5696)=0.65988μs1(4.5696)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]*logA=0.8+[0.8*0.8-0.8]*0.65988=0.6944192μs1=μs1(4.5696)+0.2=0.6944192+0.2=0.8944192因此：支撑结构局部风压体型系数μs1取：0.89441921.4.2面板材料的局部风压体型系数μs1的计算：面板材料的局部风压体型系数按面积最大的玻璃板块(即：1640*1240=2.0336平方)来计算：面板材料的构件从属面积A10平方米,且1平方米LogA=Log(2.0336)=0.30827μs1(2.0336)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]*logA=0.8+[0.8*0.8-0.8]*0.30827=0.7506768μs1=μs1(2.0336)+0.2=0.7506768+0.2=0.9506768因此：面板材料局部风压体型系数μs1取：0.95067681.5风荷载标准值计算:1.5.1支撑结构风荷载标准值计算:Wk(N/m^2)=βgz*μZ*μS1*w0=1.6913*1.35509*0.8944192*300=614.966Wk(N/m^2)1000时，按1000(N/m^2)取值。即：Wk(N/m^2)=10001.5.2面板材料风荷载标准值计算:Wk(N/m^2)=βgz*μZ*μS1*w0=1.6913*1.35509*0.9506768*300=653.646Wk(N/m^2)1000时，按1000(N/m^2)取值。即：Wk(N/m^2)=10002风荷载设计值计算：2.1支撑结构风荷载设计值计算：W(N/m2)=1.4*Wk=1.4*1000=14002.2面板结构风荷载设计值计算：W(N/m2)=1.4*Wk=1.4*1000=1400二、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挠度校验依据：1)单层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L=1/1202)双层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L=1/180fmax最大值不允许超过20mm其中：fmax:为受力杆件最在变形量(mm)L:为受力杆件长度(mm)1.2弯曲应力校验依据：σmax=M/W=[σ][σ]:材料的抗弯曲应力(N/mm^2)σmax:计算截面上的最大弯曲应力(N/mm^2)M:受力杆件承受的最大弯矩(N.mm)W:净截面抵抗矩(mm^3)1.3剪切应力校验依据：τmax=(Q*S)/(I*δ)=[τ][τ]:材料的抗剪允许应力(N/mm^2)τmax:计算截面上的最大剪切应力(N/mm^2)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^3)I:材料惯性矩(mm^4)δ:腹板的厚度(mm)2主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算：因建筑外窗在风荷载作用下，承受的是与外窗垂直的横向水平力，外窗各框料间构成的受荷单元，可视为四边铰接的简支板。在每个受荷单元的四角各作45度斜线，使其与平行于长边的中线相交。这些线把受荷单元分成4块，每块面积所承受的风荷载传递给其相邻的构件，每个构件可近似地简化为简支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷载。这样的近似简化与精确解相比有足够的准确度，结果偏于安全，可以满足工程设计计算和使用的需要。由于窗的四周与墙体相连，作用在玻璃上的风荷载由窗框传递给墙体，故不作受力杆件考虑，只需对选用的中梃进行校核。2.1竖梁的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:构件“竖梁”的各受荷单元基本情况如下图：构件“竖梁”的由以下各型材(衬钢)组合而成，它们共同承担“竖梁”上的全部荷载：(1).塑钢:60中梃/UP72NC(此处放置“60中梃/UP72NC”的截面图)截面参数如下：惯性矩：226161.04抵抗矩：6278.78面积矩：5658.88截面面积：763.67腹板厚度：2(2).衬钢:中梃钢衬(此处放置“中梃钢衬”的截面图)截面参数如下：惯性矩：83946.26抵抗矩：29635.08面积矩：1461.92截面面积：206.25腹板厚度：1.52.1.1竖梁的刚度计算1.60中梃/UP72NC的弯曲刚度计算D(N.mm^2)=E*I=2500*226161.04=56540260060中梃/UP72NC的剪切刚度计算D(N.mm^2)=G*F=2060*763.67=1573160.22.中梃钢衬的弯曲刚度计算D(N.mm^2)=E*I=206000*83946.26=17292929560中梃钢衬的剪切刚度计算D(N.mm^2)=G*F=79000*206.25=162937503.竖梁的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(N.mm^2)=565402600+17292929560=17858332160竖梁的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mm^2)=1573160.2+16293750=17866910.22.1.2竖梁的受荷面积计算1.左扇的受荷面积计算(梯形)A(mm^2)=(2480-600)*600/4=2820002.左固的受荷面积计算(梯形)A(mm^2)=(1600-600)*600/4=1500003.右固上的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(1240*1240/2)/2=3844004.右固下的受荷面积计算(三角形)A(mm^2)=(800*800/2)/2=1600005.竖梁的总受荷面积计算A(mm^2)=282000+150000+384400+160000=9764002.1.3竖梁所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A=1000*976400/1000000=976.42.1.4竖梁在均布荷载作用下的中点挠度、弯矩、剪力计算2.1.4.1在均布荷载作用下的中点挠度计算1.60中梃/UP72NC在均布荷载作用下的中点挠度计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q60中梃/UP72NC=Q总*(D60中梃/UP72NC/D总)=976.4*(565402600/17858332160)=30.913本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Fmid(mm)=Q*L^3/(76.8*D)=30.913*2040^3/(76.8*565402600)=6.0442.中梃钢衬在均布荷载作用下的中点挠度计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中梃钢衬=Q总*(D中梃钢衬/D总)=976.4*(17292929560/17858332160)=945.487本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Fmid(mm)=Q*L^3/(76.8*D)=945.487*2040^3/(76.8*17292929560)=6.0442.1.4.2在均布荷载作用下的弯矩计算1.60中梃/UP72NC在均布荷载作用下的弯矩计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q60中梃/UP72NC=Q总*(D60中梃/UP72NC/D总)=976.4(565402600/17858332160)=30.913所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*30.913=43.2782本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Mmax(N.mm)=Q*L/8=43.2782*204