建筑外窗抗风压性能计算书塑钢.doc

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 113-2003》
《钢结构设计规范 GB 50017-2003》
《建筑外窗抗风压性能分级表 GB/T7106-2002》
《建筑结构荷载规范 GB 50009-2001》
《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》
《铝合金窗 GB/T8479-2003》
《铝合金门 GB/T8478-2003》

II、设计计算
一、风荷载计算
1)工程所在省市：江苏省
2)工程所在城市：南京市
3)门窗安装最大高度z(m)：20
4)门窗类型:塑料推拉窗
5)窗型样式:

6)窗型尺寸:
窗宽W(mm):10730
窗高H(mm):1850
1 风荷载标准值计算:Wk = βgz*μS*μZ*w0
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 7.1.1-2)
1.1 基本风压 W0=400N/m^2
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001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*(20/10)^(-0.22))*2)
=1.92132
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 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*(20/10)^0.44
=0.83567
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 7.2.1规定)
1.4 风荷载体型系数:μs=1.2
(按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 表7.3.1规定)
1.5 风荷载标准值计算:
Wk(N/m^2)=βgz*μS*μZ*w0
=1.92132*0.83567*1.2*400
=770.683
2 风荷载设计值计算：
W(N/m2)=1.4*Wk
=1.4*770.683
=1078.9562

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<=1/120
2)双层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L<=1/180
3)单层玻璃，刚性镶嵌：fmax/L<=1/160
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。
3 该门窗的综合抗风压能力为:Qmax=999999999N/mm^2
(按《建筑外窗抗风压性能分级表》GB/T7106-2002)
建筑外窗抗风压性能分级表
分级
代号
1
2
3
4
5
6
7
8
X.X
分级
指标
1.0<=
P3<1.5
1.5<=
P3<2.0
2.0<=
P3<2.5
2.5<=
P3<3.0
3.0<=
P3<3.5
3.5<=
P3<4.0
4.0<=
P3<4.5
4.5<=
P3<5.0
P3>=
5.0

注：表中X.X表示用>=5.0KPa的具体值，取分组代号。但必须注明“已经超过8级。”

综合抗风压能力超过8级，等级为:999999999.00级
(根据GB/T7106-2002的规定，综合抗风压能力>=5.0KPa时，以实际的风压值X.X取代分级号)

各受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表
名称
长度
挠度
允许值
校核结果
弯曲应力
许用值
校核结果
剪切应力
许用值
校核结果

三、玻璃强度校核
1 校验依据：
σmax=6*m*W*a^2/t^2*μ<=[σ]
[σ]:玻璃的允许应力(N/mm^2)
σmax:玻璃板块所承最大应力(N/mm^2)
m:玻璃弯曲系数
a:玻璃短边尺寸(mm)
W:风荷载设计值(N/m^2)
t:玻璃厚度(mm)
2 风荷载设计值计算：
w=1.4*Wk
风荷载标准值Wk(N/m^2):770.683
风荷载标准值<0.75KN/m^2时,按0.75KN/m^2计算。
根据《建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2003》
=1.4*770.683
=1078.9562
3 玻璃最大许用面积计算：
3.1 校核依据：
玻璃厚度t(mm)<=6时，按如下公式计算：
Amax=0.2*a*t^1.8/Wk
玻璃厚度t(mm)>6时，按如下公式计算：
Amax=a*(0.2*t^1.6+0.8)/Wk
Amax:最大许用面积(m^2)
Wk:风荷载标准值(KN/m^2)
t:玻璃计算厚度(mm)
夹层按双片厚度计算，中空按最薄一片的厚度计算
a:抗风压调整系数
玻璃种类
普通
半钢化
钢化
夹层
中空
夹丝
压花
单片防火
调整系数a
1.0
1.6
2.0-3.0
0.8
1.5
1.5
0.6
3.0-4.5

3.2 最大许用面积计算：
玻璃类型：单层(浮法玻璃)
玻璃计算厚度t(mm)：12
玻璃类型调整系数a：1
风荷载标准值Wk(KN/m^2):0.77068
Amax(m^2)=a*(0.2*t^1.6+0.8)/Wk
=1*(0.2*12^1.6+0.8)/0.77068
=14.9

该门窗玻璃的弯曲应力、最大面积校核结果一览表
名称
短边
长边
最大应力
允许值
校核结果
面积
许用面积

四、门窗连接计算
门窗连接件主要承受来自于风荷载的剪力，
按照《材料力学》要求需要对每个连接件进行抗剪和承压计算
1 风荷载设计值计算：
风荷载标准值Wk(N/m^2):770.683
w=1.4*Wk
=1078.9562
2 每个连接件需要承受的最小荷载计算：
P0:每个连接件承受荷载的安全值(N)
B:门窗宽度(mm):1000
H:门窗高度(mm):1000
n:连接件总数(个):12
W:风荷载设计值(N/m^2):1078.9562
P0(N)=W*B*H/n
=1078.9562*1000*1000/12/1000000
=89.91
3 每个连接件的抗剪能力计算：
连接件类型:C级螺栓(4.6级、4.8级)
[σv]连接件抗剪设计值(N/mm^2)140
Jm每个连接件的承剪面(个):1
d连接件直径(mm):5
π圆周率:3.1416
Nv(N)=Jm*π*d^2*[σv]/4
=1*3.1416*5^2*140/4
=2748.9
按照《钢结构设计规范 GB 50017-2003》 7.2.1-1至7.2.1-2
4 每个连接件的承压能力计算：
[σc]连接件承压设计值(N/mm^2):305
d连接件直径(mm):5
Σt腹板厚度(mm):1.5
Nc(N)=d*Σt*[σc]
=5*1.5*305
=2287.5
按照《钢结构设计规范 GB 50017-2003》 7.2.1-3至7.2.1-4
5 每个连接件的抗剪、承压能力校核：
Nc=2287.5(N)>=P0=89.91(N)
Nv=2748.9(N)>=P0=89.91(N)
门窗连接件的抗剪和承压能力都能满足要求。