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门窗设计计算书
名人苑二期
门窗设计计算书
设计:
校对:
审核:
批准:
聊城市香华装饰有限公司
2008年07月09日
目录
一、计算引用的规范、标准及资料3
1.幕墙设计规范:
3
2.建筑设计规范:
3
3.铝材规范:
4
4.金属板及石材规范:
4
5.玻璃规范:
4
6.钢材规范:
4
7.胶类及密封材料规范:
5
8.门窗及五金件规范:
5
9.《建筑结构静力计算手册》(第二版)6
10.土建图纸:
6
二、基本参数6
1.门窗所在地区:
6
2.地区粗糙度分类等级:
6
三、门窗承受荷载计算6
1.风荷载标准值计算:
6
四、门窗玻璃的选用与校核7
1.玻璃的强度计算:
7
2.玻璃最大挠度校核:
8
五、门窗竖中挺计算9
1.竖中挺受荷单元分析:
9
2.选用竖中挺型材的截面特性:
10
3.竖中挺的抗弯强度计算:
10
4.竖中挺的挠度计算:
11
5.竖中挺的抗剪计算:
11
六、门窗横中挺计算11
1.横中挺受荷单元分析:
12
2.选用横中挺型材的截面特性:
13
3.横中挺的抗弯强度计算:
13
4.横中挺的挠度计算:
13
5.横中挺的抗剪计算:
14
门窗设计计算书
一、计算引用的规范、标准及资料
1.幕墙设计规范:
《建筑幕墙》JG3035-1996
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001
《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ/CT014-2001
《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2000
《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94
《建筑幕墙空气渗透性能测试方法》GB/T15226-94
《建筑幕墙风压变形性能测试方法》GB/T15227-94
《建筑幕墙雨水渗透性能测试方法》GB/T15228-94
《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》GB/T18250-2000
《建筑幕墙抗震性能振动台试验方法》GB/T18575-2001
《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2001
《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2001
2.建筑设计规范:
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002
《高层民用钢结构技术规程》JGJ99-98
《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001版)
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2001
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95
《中国地震烈度表》GB/T17742-1999
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004
《中国地震动参数区划图》GB18306-2000
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《民用建筑热工设计规范》GB50176-93
《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-2001
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《碳钢焊条》GB/T5117-1995
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000
3.铝材规范:
《铝幕墙板板基》YS/T429.1-2000
《铝幕墙板氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2000
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2000
《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000
《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2004
《建筑铝型材阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2004
《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2004
《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2004
《建筑铝型材氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2004
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-1996
《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000
4.金属板及石材规范:
《天然花岗石荒料》JC/T204-2001
《天然大理石荒料》JC/T202-2001
《天然板石》GB/T18600-2001
《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2001
《天然大理石建筑板材》JC/T79-2001
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-2001
《天然饰面石材术语》GB/T13890-92
《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001
《铝塑复合板》GB/T17748-1999
《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101:
98
《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2000
5.玻璃规范:
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
《普通平板玻璃》GB4871-1995
《浮法玻璃》GB11614-1999
《钢化玻璃》GB/T9963-1998
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB/T17841-1999
《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001
《中空玻璃》GB/T11944-2002
《夹层玻璃》GB9962-1999
《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002
《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002
《热反射玻璃》JC693-1998
《热弯玻璃》JC/T915-2003
6.钢材规范:
《不锈钢棒》GB/T1220-1992
《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984
《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992
《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992
《不锈钢热扎钢带》GB/T5090
《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000
《碳素结构钢》GB/T700-1988
《优质碳素结构钢》GB/T699-1999
《合金结构钢》GB/T3077-1999
《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》GB/T4239-1991
《高耐候结构钢》GB/T4171-2000
《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-1994
《碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989
《碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988
《结构用无缝钢管》JBJ102
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-1992
7.胶类及密封材料规范:
《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2001
《硅酮建筑密封胶》GB/14683-2003
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2003
《聚硫建筑密封胶》JC483-1992
《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-2001
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003
《彩色钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001
《工业用橡胶板》GB/T5574-1994
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-98
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001
《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003
8.门窗及五金件规范:
《铝合金门》GB/T8478-2003
《铝合金窗》GB/T8479-2003
《建筑外窗抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2002
《建筑外窗气密性能分级及检测方法》GB/T7107-2002
《建筑外窗水密性能分级及检测方法》GB/T7108-2002
《建筑外窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2002
《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2002
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002
《地弹簧》GB/T9296-1988
《平开铝合金窗执手》GB/T9298-1988
《铝合金窗不锈钢滑撑》GB/T9300-1988
《铝合金门插销》GB/T9297-1988
《铝合金窗撑挡》GB/T9299-1988
《铝合金门窗拉手》GB/T9301-1988
《铝合金窗锁》GB/T9302-1988
《铝合金门锁》GB/T9303-1988
《闭门器》GB/T9305-1988
《推拉铝合金门窗用滑轮》GB/T9304-1988
《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2000
《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2000
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
9.《建筑结构静力计算手册》(第二版)
10.土建图纸:
二、基本参数
1.门窗所在地区:
北京地区;
2.地区粗糙度分类等级:
按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
A类:
指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;
B类:
指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;
C类:
指有密集建筑群的城市市区;
D类:
指有密集建筑群且房屋较高的城市市区;
依照上面分类标准,本工程按C类地区考虑。
三、门窗承受荷载计算
1.风荷载标准值计算:
按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算:
wk=βgzμzμsw0……7.1.1-2[GB50009-2001]
上式中:
wk:
作用在门窗上的风荷载标准值(MPa);
Z:
计算点标高:
88m;
βgz:
瞬时风压的阵风系数;
根据不同场地类型,按以下公式计算:
βgz=K(1+2μf)
其中K为地区粗糙度调整系数,μf为脉动系数
A类场地:
βgz=0.92*(1+2μf)其中:
μf=0.387*(Z/10)-0.12
B类场地:
βgz=0.89*(1+2μf)其中:
μf=0.5(Z/10)-0.16
C类场地:
βgz=0.85*(1+2μf)其中:
μf=0.734(Z/10)-0.22
D类场地:
βgz=0.80*(1+2μf)其中:
μf=1.2248(Z/10)-0.3
对于C类地区,88m高度处瞬时风压的阵风系数:
βgz=0.85*(1+2*(0.734(Z/10)-0.22))=1.623
μz:
风压高度变化系数;
根据不同场地类型,按以下公式计算:
A类场地:
μz=1.379*(Z/10)0.24
当Z>300m时,取Z=300m,当Z<5m时,取Z=5m;
B类场地:
μz=(Z/10)0.32
当Z>350m时,取Z=350m,当Z<10m时,取Z=10m;
C类场地:
μz=0.616*(Z/10)0.44
当Z>400m时,取Z=400m,当Z<15m时,取Z=15m;
D类场地:
μz=0.318*(Z/10)0.60
当Z>450m时,取Z=450m,当Z<30m时,取Z=30m;
对于C类地区,88m高度处风压高度变化系数:
μz=0.616*(Z/10)0.44=1.604
μs:
风荷载体型系数,根据计算点体型位置取1.2;
w0:
基本风压值(MPa),根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001附表D.4(全国基本风压分布图)中数值采用,按重现期50年,北京地区取0.00045MPa;
wk=βgzμzμsw0
=1.623*1.604*1.2*0.00045
=0.001406MPa
四、门窗玻璃的选用与校核
基本参数:
1:
计算点标高:
88m;
2:
玻璃板尺寸:
宽*高=B*H=1000mm*1280mm;
3:
玻璃配置:
单片玻璃,钢化玻璃:
5mm;;
模型简图为:
1.玻璃的强度计算:
校核依据:
σ≤[fg]
θ:
玻璃的计算参数;
η:
玻璃的折减系数;
wk:
风荷载标准值(MPa);
a:
分格短边长度(mm);
E:
玻璃的弹性模量(MPa);
t:
玻璃厚度(mm);
θ=wka4/Et4……6.1.2-3[JGJ102-2003]
=0.001406*10004/72000/54
=31.244
按系数θ,查表6.1.2-2[JGJ102-2003],η=0.875;
σ:
玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa);
w:
风荷载设计值(MPa);
a:
玻璃短边边长(mm);
b:
玻璃长边边长(mm);
t:
玻璃厚度(mm);
m:
玻璃弯矩系数,按边长比a/b查表6.1.2-1[JGJ102-2003]得m=0.0649;
σ=6mwa2η/t2……6.1.2[JGJ102-2003]
=6*0.0649*1.4*0.001406*10002*0.875/52
=26.827MPa
26.827MPa≤fg=84MPa(钢化玻璃)
玻璃的强度满足要求!
2.玻璃最大挠度校核:
校核依据:
df=ημwka4/D≤df,lim……6.1.3-2[JGJ102-2003]
上面公式中:
df:
玻璃板挠度计算值(mm);
η:
玻璃挠度的折减系数,根据前面的计算,为0.875;
μ:
玻璃挠度系数,按边长比a/b查表6.1.3[JGJ102-2003]得μ=0.00626;
wk:
风荷载标准值(MPa)
a:
玻璃板块短边尺寸(mm);
D:
玻璃的弯曲刚度(N·mm);
df,lim:
许用挠度,取短边长的1/60,为16.667mm;
其中:
D=Et3/(12(1-υ2))……6.1.3-1[JGJ102-2003]
上式中:
E:
玻璃的弹性模量(MPa);
t:
玻璃的厚度(mm);
υ:
玻璃材料泊松比,为0.2;
D=Et3/(12(1-υ2))
=72000*53/(12*(1-0.22))
=781250N·mm
df=ημwka4/D
=0.875*0.00626*0.001406*10004/781250
=9.858mm
9.858mm≤df,lim=16.667mm(钢化玻璃)
玻璃的挠度能满足要求!
五、门窗竖中挺计算
基本参数:
1:
计算点标高:
88m;
2:
力学模型:
单跨简支梁;
3:
竖中挺跨度:
H=1600mm;
4:
竖中挺左受荷单元宽:
W1=600mm;竖中挺右受荷单元宽:
W2=1500mm;
5:
竖中挺材质:
6063-T5;
1.竖中挺受荷单元分析:
(1)竖中挺计算简图的确定:
因为:
W1 W2 所以,左受荷单元作用在竖中挺上是梯形荷载; 右受荷单元作用在竖中挺上是梯形荷载 (2)竖中挺在左受荷单元力作用下的受力分析: wk: 风荷载标准值(MPa); W1: 左受荷单元宽(mm); H: 竖中挺的跨度(mm); qk1: 在左受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(MPa); q1: 在左受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(MPa); qk1=wk*W1/2 =0.001406*600/2 =0.422N/mm q1=1.4*qk1 =1.4*0.422 =0.591N/mm M1: 在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N·mm); M1=q1*H2/24*(3-(W1/H)2) =0.591*16002/24*(3-(600/1600)2) =180255N·mm Vk1: 在左受荷单元力作用下的剪力标准值(N); Vk1=q1H/2*(1-W1/2/H) =0.591*1600/2*(1-600/2/1600) =384.15N V1: 在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N); V1=1.4Vk1 =1.4*384.15 =537.81N (3)竖中挺在右受荷单元力作用下的受力分析: wk: 风荷载标准值(MPa); W2: 右受荷单元宽(mm); H: 竖中挺的跨度(mm); qk2: 在右受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(MPa); q2: 在右受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(MPa); qk2=wk*W2/2 =0.001406*1500/2 =1.054N/mm q2=1.4*qk2 =1.4*1.054 =1.476N/mm M2: 在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N·mm); M2=q2*H2/24*(3-(W2/H)2) =1.476*16002/24*(3-(1500/1600)2) =333945N·mm Vk2: 在右受荷单元力作用下的剪力标准值(N); Vk2=q2H/2*(1-W2/2/H) =1.476*1600/2*(1-1500/2/1600) =627.3N V2: 在右受荷单元力作用下的剪力设计值(N); V2=1.4Vk2 =1.4*627.3 =878.22N 2.选用竖中挺型材的截面特性: 选用型材号: 50系列 型材的抗弯强度设计值: f=85.5MPa 型材的抗剪强度设计值: τ=49.6MPa 型材弹性模量: E=70000MPa 绕X轴惯性矩: Ix=154440mm4 绕Y轴惯性矩: Iy=18930mm4 绕X轴净截面抵抗矩: Wnx1=4013mm3 绕X轴净截面抵抗矩: Wnx2=5824mm3 型材净截面面积: An=385.8mm2 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: t=3mm 型材受力面对中性轴的面积矩: Sx=3299mm3 塑性发展系数: γ=1.05 3.竖中挺的抗弯强度计算: 按下面的公式进行强度校核,应满足: (M1+M2)/γWnx≤f 上式中: M1: 在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N·mm); M2: 在右受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N·mm); Wnx: 在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3); γ: 塑性发展系数,取1.05; f: 型材的抗弯强度设计值,取85.5MPa; 则: (M1+M2)/γWnx=(180255+333945)/1.05/4013 =122.032MPa>85.5MPa 竖中挺抗弯强度不满足要求。 4.竖中挺的挠度计算: (1)竖中挺在左受荷单元力作用下的挠度计算: df1: 竖中挺在左受荷单元力作用下的挠度(mm); df1=qk1H4/240EI*(25/8-5*(W1/2/H)2+2*(W1/2/H)4) =0.422*16004/240/70000/154440*(25/8-5*(600/2/1600)2+2*(600/2/1600)4) =3.146mm (2)竖中挺在右受荷单元力作用下的挠度计算: df2: 竖中挺在右受荷单元力作用下的挠度(mm); df2=qk2H4/240EI*(25/8-5*(W2/2/H)2+2*(W2/2/H)4) =1.054*16004/240/70000/154440*(25/8-5*(1500/2/1600)2+2*(1500/2/1600)4) =5.652mm (3)竖中挺在风荷载作用下的总体挠度: df=df1+df2 =3.146+5.652 =8.798mm 挠度的限值取杆件总长的1/120,即13.333mm,且不应大于20mm。 8.798mm≤13.333mm 8.798mm≤20mm 所以,挠度满足要求! 5.竖中挺的抗剪计算: 校核依据: τmax≤τ=49.6MPa(材料的抗剪强度设计值) 在上面的公式中: τmax: 竖中挺最大剪应力(N); V1: 在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N); V2: 在右受荷单元力作用下的剪力设计值(N); Sx: 竖中挺型材受力面对中性轴的面积矩(mm3); Ix: 竖中挺型材截面惯性矩(mm4); t: 型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm); τmax=(V1+V2)Sx/Ixt =(537.81+878.22)*3299/154440/3 =10.083MPa 10.083MPa≤49.6MPa 竖中挺抗剪强度能满足要求! 六、门窗横中挺计算 基本参数: 1: 计算点标高: 88m; 2: 力学模型: 单跨简支梁; 3: 横中挺跨度: W=1500mm; 4: 横中挺上受荷单元高: H1=400mm;横中挺下受荷单元高: H2=1200mm; 5: 横中挺材质: 6063-T5; 1.横中挺受荷单元分析: (1)横中挺计算简图的确定: 因为: H1 H2 所以,上受荷单元作用在横中挺上是梯形荷载; 下受荷单元作用在横中挺上是梯形荷载 (2)横中挺在上受荷单元力作用下的受力分析: wk: 风荷载标准值(MPa); H1: 上受荷单元高(mm); W: 横中挺的跨度(mm); qk1: 在上受荷单元作用下的风荷载线集度标准值(MPa); q1: 在上受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(MPa); qk1=wk*H1/2 =0.001406*400/2 =0.281N/mm q1=1.4*qk1 =1.4*0.281 =0.393N/mm M1: 在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N·mm); M1=q1*W2/24*(3-(H1/W)2) =0.393*15002/24*(3-(400/1500)2) =107911.25N·mm Vk1: 在上受荷单元力作用下的剪力标准值(N); Vk1=q1W/2*(1-H1/2/W) =0.393*1500/2*(1-400/2/1500) =255.45N V1: 在上受荷单元力作用下的剪力设计值(N); V1=1.4Vk1 =1.4*255.45 =357.63N (3)横中挺在下受荷单元力作用下的受力分析: wk: 风荷载标准值(MPa); H2: 下受荷单元高(mm); W: 横中挺的跨度(mm); qk2: 在下受荷单元作用下的风荷
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