1、建筑外窗抗风压性能计算书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 113-2020钢结构设计标准 GB 50017-2003建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方式GB/T7106-2020建筑结构荷载标准 GB 50009-2021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/T5823-2020建筑门窗洞口尺寸系列 GB/T5824-2020建筑外门窗保温性能分级及检测方式 GB/T8484-2020建筑外门窗空气声隔声性能分级及检测方式 GB/T8485-20
2、20铝合金结构设计标准 GB 50429-2007铝合金门窗 GB/T8478-2020铝合金建筑型材 第一部份：基材 铝合金建筑型材 第二部份：阳极氧化型材 铝合金建筑型材 第三部份：电泳涂漆型材 铝合金建筑型材 第四部份：粉末喷涂型材 铝合金建筑型材 第五部份：氟碳漆喷涂型材 铝合金建筑型材 第六部份：隔热型材 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 8814-2004塑料门窗工程技术规程 JGJ103-2020II、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
3、建筑群且衡宇较高的城市市区) 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: 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 -风压高度转变系数 W0-大体风压 (按建筑结构荷载标准GB 50009-2021版 大体风压 W0=m (按建筑结构荷载标准GB 50009-2021版规定,采纳50年一遇的风压，但不得小于m) 阵风系数 依照不同场地类型，按以下公式计算：gz=1+2*g*I10*(Z/10)(-) 其中g为
4、峰值因子取为，I10为10米高名义湍流度，为地面粗糙度指数 A类场地: I10= ,= = B类场地: I10= ,= = C类场地: I10= ,= = D类场地: I10= ,= = B类场地: z=(Z/10) = C类场地: z=(Z/10) = D类场地: z=(Z/10) = 本工程按85米高度的D类(有密集建筑群且衡宇较高的城市市区)计算: 高度转变系数z =*(85/10)= (按建筑结构荷载标准GB 50009-2021版 规定) 局部风压体型系数 按建筑结构荷载标准GB50009-2021第条：计算围护结构及其连接的风荷载时，可按以下规定采纳局部体型系数s1： 1 封锁矩形
5、平面衡宇的墙面及屋面可按表的规定采纳； 2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取； 3 其它衡宇和构筑物可按本标准第条规定体型系数的倍取值。 本计算点为墙面位置，按如上说明，查表得： sl(1)= 按建筑结构荷载标准GB50009-2021第条：计算非直接经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，折减系数按以下规定采纳： 1 当从属面积不大于1m时，折减系数取； 2 当从属面积大于或等于25m时，对墙面折减系数取，对局部体型系数绝对值大于的屋面区域折减系数取，对其它屋面区域折减系数取； 3 当从属面积大于1m且小于25m时，墙面和绝对值大于的屋面局部体型系数
6、可采纳对数插值，即按下式计算局部体型系数： s1(A)=s1(1)+s1(25)-s1(1)logA/ 计算支撑结构时的构件从属面积： A=(左上) +(左下) +(右上) +(右下) = 1mA25m,sl(A)=sl(1)+sl(25)-sl(1)logA/= 按建筑结构荷载标准GB50009-2021第条：计算围护结构风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按以下规定采纳： 1 封锁式建筑物，按其外表面风压的正负情形取或； 2 仅一面墙有主导洞口的建筑物： 当开洞率大于且小于或等于时，取sl； 当开洞率大于且小于或等于时，取sl； 当开洞率大于时，取sl； 3 其它情形，应按开放式建筑物
7、的sl取值； 注：1：主导洞口的开洞率是指单个主导洞口与该墙面全数面积之比； 2：s1应取主导洞口对应位置的值； 本计算中建筑物内部压力的局部体型系数采纳： 封锁式建筑物，按其外表面风压的正负情形取或。 要紧受力杆件局部风压体型系数sl的计算: sl=+= 面板等其他构件的局部风压体型系数sl的计算： sl=1+= 风荷载标准值计算 要紧受力杆件的风荷载标准值计算 Wk = gz*sl*z*W0 =* = kPa 面板等其他构件的风荷载标准值计算 Wk = gz*sl*z*W0 =* = kPa2 风荷载设计值计算 按建筑结构荷载标准GB 50009-2021版 分项系数一样情形下取,对标准值
8、大于4kN/m的工业衡宇楼面结构的活荷载取 要紧受力杆件的风荷载设计值计算： W=* = KPa 面板等其他构件的风荷载设计值计算： W=* = kPa3 该门窗抗风压品级 按建筑门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方式GB/T7106-2020 表3建筑外窗抗风压性能分级表分级代号123456789分级指标P3=P3=P3=P3=P3=P3=P3=P3=P3= 该门窗的综合抗风压品级为:1级二、门窗要紧受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力校核:1 校验依据： 荷载计算依据 Qk = Wk * A 其中：Qk为受力杆件所经受的总荷载标准值，单位为牛顿（N） A为受力杆件所经受的受荷面积，单位为平
9、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） (依照建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方式JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 取定) 弯矩M计算依据 均布荷载作用下： 受矩形散布荷载时，M=Q*L/ 受梯形散布荷载时，M=( 3- 4a ) * Q * L / ( 24 - 24a ) 受三角形散布荷载时，M=Q*L/ 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
10、荷载和集中荷载同时作历时，其弯矩为他们各自产生的弯矩叠加的代数和 (依照铝合金门窗工程技术标准 JGJ 214-2020 取定， 建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方式JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 取定) 剪力Q计算依据 均布荷载作用下： 受矩形散布荷载时，Q = Q/2 受梯形散布荷载时，Q = Q * (1-a/L)/2 受三角形形散布荷载时，Q = Q/4 集中荷载作用下： 跨中时：Q =p/2 任意点：Q=p*L2/L Q=p*L1/L 建筑外窗受力杆件上有均布荷载和集中荷载同时作历时，其剪力为他们各自产生的剪力叠加的代数和 (依照建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方
11、式JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 取定) 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:受力杆件经受的最大弯矩 W:净截面抗击矩(mm) (依照建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方式JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 取定) 剪切应力计算依据： max=(Q*S)/(I*)= :材料的抗剪许诺应力(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经受的最大剪切力(N) S:材料面积矩(mm) I:材料惯性矩(mm4) :腹板的厚度(mm) (依照建
12、筑外门窗坑风压强度、挠度计算方式JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 取定) 挠度计算依据 均布荷载作用下： 受矩形散布荷载时，u = 5*Qk*L/(384*E*I) 受梯形散布荷载时，u = ) * Qk *L / 120*(1-a)*E*I 受三角形散布荷载时，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)(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受力杆件受经受的荷载标准值 建筑外窗受力杆
13、件上有均布荷载和集中荷载同时作历时，其挠度为他们各自产生的挠度叠加的代数和 (依照铝合金门窗工程技术标准 JGJ 214-2020 取定， 建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方式JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 取定)2 要紧受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算 杆件“中梃”的弯曲应力、剪切应力、挠度计算 杆件“中梃”的各受荷单元大体情形如以下图： 杆件“中梃”的由以下各型材组合而成，它们一起承担“中梃”上的全数荷载： 杆件“中梃”在均布荷载下参数计算 杆件 “中梃” 在均布荷载下的荷载面积计算 1. 荷载施加单元 左上 受荷面积(三角形)计算 A(mm) =1270*12
14、70/4=403225 2. 荷载施加单元 左下 受荷面积(三角形)计算 A(mm) =450*450/4=50625 3. 荷载施加单元 右上 受荷面积(梯形)计算 A(mm)=(2540-700)*700/4=322000 4. 荷载施加单元 右下 受荷面积(三角形)计算 A(mm) =450*450/4=50625 杆件 “中梃” 在均布荷载下的总荷载标准值计算 Qk(N)=Wk * A = * 826475/1000 = 杆件 “中梃” 在均布荷载下的总荷载设计值计算 Q(N)= W * A = * 826475/1000 = 杆件 “中梃” 在均布荷载下的总弯矩计算 本窗型在风荷载作
15、用下，可简化为经受矩形均布荷载 M=Q*L/8 = * 1720/8 = 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，可简化为经受矩形均布荷载 Q(N) = Q/2 =2 = 杆件“中梃”(竖向)在集中荷载下参数计算 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(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
16、A(mm)=(1400-450)*450/4=106875 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总荷载标准值计算 Pk(N)=Wk * A / 2 = * 953725 /2000 = 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总荷载设计值计算 P(N)=W * A / 2 = * 953725 /2000 = 杆件 “中梃” 左部在集中荷载下的总弯矩计算 M=P*L1*L2/L = * 1270 * 450 / 1720 = 杆件 “中梃” 左部在集中荷载下的总剪力计算 Q1(N)=p*L1/L = * 1270 / 1720 = Q2(N)=p*L2/L = * 450 / 1720 = 取最大值Q(N)
17、= 杆件 “中梃” 右部在集中荷载下的总弯矩计算 M=P*L1*L2/L = * 1270 * 450 / 1720 = 杆件 “中梃” 右部在集中荷载下的总剪力计算 Q1(N)=p*L1/L = * 1270 / 1720 = Q2(N)=p*L2/L = * 450 / 1720 = 取最大值Q(N) = 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总弯矩取最大值计算 M集中= 杆件 “中梃” 在集中荷载下的总剪力取最大值计算 Q集中= 杆件“中梃”在均布和集中荷载下参数计算 杆件 “中梃” 总弯矩计算 M总=M均布+M集中 =+ = 杆件 “中梃” 总剪力计算 Q总=Q均布+Q集中 = + = 杆件
18、“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，它们一起承担“中梃”上的全数荷载 (1).衬钢:中梃钢衬 截面参数如下： 惯性矩： 抗击矩： 面积矩： 截面面积： 腹板厚度： 衬钢:中梃钢衬弯曲应力计算： max=M总/W = / = = 215 衬钢:中梃钢衬的抗弯强度知足要求 衬钢:中梃钢衬剪切应力计算： max=(Q总 * S ) / ( I * ) = * )/( * = = 125 衬钢:中梃钢衬的抗剪切能力知足要求 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，可简化为经受矩形均布荷载 u均布(mm) = 5*Qk*L/(384
19、*E*I) = * 1720/ * 206000 * = 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)(27*E*I*L) = * 1270 * 450 * 2170 * (27*206000 * * 1720) = 衬钢:中梃钢衬总挠度计算： u总(mm)=u均布+u集中 = + = = 1720/180= 衬钢:中梃钢衬的挠度知足要求 (2).塑钢:60中梃 截面参数如下： 惯性矩： 抗击矩： 面积矩： 截面面积： 腹板厚度： 塑钢:60中梃弯曲应力计算： max=M总/W = / = = 37 塑钢:60中梃的抗弯强度
20、知足要求 塑钢:60中梃剪切应力计算： max=(Q总 * S ) / ( I * ) = * )/( * = = 23 塑钢:60中梃的抗剪切能力知足要求 塑钢:60中梃 在均布荷载下的挠度计算 本窗型在风荷载作用下，可简化为经受矩形均布荷载 u均布(mm) = 5*Qk*L/(384*E*I) = * 1720/ * 2200 * = 塑钢:60中梃 在集中荷载下的挠度计算 u集中(mm) = Pk*L1*L2*(L+L2)*3*L1*(L+L2)(27*E*I*L) = * 1270 * 450 * 2170 * (27*2200 * * 1720) = 塑钢:60中梃总挠度计算： u总
21、(mm)=u均布+u集中 = + = = 1720/180= 塑钢:60中梃的挠度知足要求 杆件“中梃”的端部联接计算 本窗型受力杆件与窗框采纳焊接 端部焊缝处的剪切应力计算 =*Q)/(*Lj) 其中：为型材端部焊缝的剪切应力 Q为作用于联接处的剪力 Lj为焊缝计算长度 为连接件中腹板的厚度 (建筑外门窗坑风压强度、挠度计算方式JG/T 140-2005、JG/T 180-2005 取定) =* / * 70) = = 35 中梃的端部焊缝抗剪切能力知足要求。各受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表杆件长度组成挠度允许值校核结果弯曲应力允许值校核结果剪切应力允许值校核结果中梃1720
22、中梃钢衬满足215满足125满足中梃172060中梃满足37满足23满足三、玻璃强度校核1 风荷载取值： 风载荷标准值Wk(kPa): (依照本计算书第一部份 风荷载计算 取定） 风载荷设计值W(kPa): (依照本计算书第一部份 风荷载计算 2 取定)2 各受力单元玻璃的抗风压设计计算 1 单元中玻璃的抗风压设计 1)玻璃板块短边:B(mm)=1270 2)玻璃板块长边:H(mm)=1370 3)玻璃镶嵌方式: 中空 4)玻璃种类:钢化玻璃 5)玻璃总厚度:25mm 6)玻璃板块长宽比b/a系数计算 玻璃板块短边边长a(mm):1270 玻璃板块长边边长b(mm):1370 b/a= 7)中
23、空玻璃经受的风荷载标准值、设计值计算 1 直接经受风荷载作用的单片玻璃(外片) 1=*t1/(t1+t2) (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 其中：t1(mm):外片玻璃厚度 t2(mm):内片玻璃厚度 1= * 5 / (5 + 5) = 外片玻璃经受的荷载标准值、设计值计算 Wk(N/m)=1*Wk = W(N/m)=*Wk = 2 不直接经受风荷载作用的单片玻璃(内片) 2=t2/(t1+t2) (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 其中：t1(mm):外片玻璃厚度 t2(mm):内片玻璃厚度 2=5 / (5 + 5) = 内片玻璃经受的荷载标准值、设计值计算
24、Wk(N/m)=1*Wk = W(N/m)=*Wk = 8)中空玻璃最大许用跨度计算 1 外片玻璃最大许用跨度计算 L(mm)=k1*(W+k2)k3+k4 按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 依照玻璃类型: 中空钢化玻璃、玻璃厚度:5mm、长宽比:,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 附录C中查得： 该玻璃的长宽比不包括在附录C中,可先别离就算玻璃相邻俩长宽比条件下的最大许用挠度，在采纳线性插值法计算器其最大许用挠度。 在长宽比1条件下： k1: k2: k3: k4: L1(mm)= * + + = 在长宽比条件下： k1: k2: k3: k4: L2(mm)= *
25、+ + = 该外片玻璃的最大许用跨度计算 L(mm)=L1+a(L2-L1) = 2 内片玻璃最大许用跨度计算 L(mm)=k1*(W+k2)k3+k4 按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 依照玻璃类型: 中空钢化玻璃、玻璃厚度:5mm、长宽比:,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 附录C中查得： 该玻璃的长宽比不包括在附录C中,可先别离就算玻璃相邻俩长宽比条件下的最大许用挠度，在采纳线性插值法计算器其最大许用挠度。 在长宽比1条件下： k1: k2: k3: k4: L1(mm)= * + + = 在长宽比条件下： k1: k2: k3: k4: L2(mm)= * +
26、+ = 该内片玻璃的最大许用跨度计算 L(mm)=L1+a(L2-L1) = 9)中空玻璃正常利用极限状态L/t计算 1 外片玻璃正常利用极限状态L/t计算 L/t=k5*(Wk+k6)k7+k8 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 依照玻璃长宽比,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 附录C中查得： 该玻璃的长宽比不包括在附录C中,可先别离就算玻璃相邻俩长宽比条件下的厚度跨度限值，在采纳线性插值法计算器其厚度跨度限值。 在长宽比1条件下： k5: k6: k7: k8: L/t1= * + + = 在长宽比条件下： k5: k6: k7: k8: L/t2= * + +
27、= 该外片玻璃的正常利用极限状态计算 L/t=L/t1+a(L/t2-L/t1) = 2 内片玻璃正常利用极限状态L/t计算 L/t=k5*(Wk+k6)k7+k8 (按建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 依照玻璃长宽比,从建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2020 附录C中查得： 该玻璃的长宽比不包括在附录C中,可先别离就算玻璃相邻俩长宽比条件下的厚度跨度限值，在采纳线性插值法计算器其厚度跨度限值。 在长宽比1条件下： k5: k6: k7: k8: L/t1= * + + = 在长宽比条件下： k5: k6: k7: k8: L/t2= * + + = 该内片玻璃的正常利用极限状态计算 L/t=L/t1+a(L/t2-L/t1) = 10)中空玻璃实际跨度厚比a/t计算 1 外片玻璃实际跨度厚比a/t计算 a/t=1270 / 5 =254 254 = 单元 的外片玻璃知足正常利用极限状态设计要求。 2 内片玻璃实际跨度厚比a/t计算 a/t=1270 / 5 =254 254 = 单元
