塑钢门窗计算书Word文档格式.docx
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碳素结构钢Q235,强度设计值:
215N/mm,
弹性模量:
E=2.1X105N/mm2
2.竖向及横向杆件截面参数:
见附图
三.竖杆件计算
1.重力荷载
G=B·
L(t1+t2)γ玻·
1.2=(1.3+0.8)/2X4X0.014X25.6X1.2=1.81KN
2.风荷载标准值(依据建筑结构荷载规范GB50009-2001)
Wk=βgz·
μs·
μz·
W0
式中Wk—作用于窗上的风荷载标准值(KN/m2)
βgz—围护结构阵风系数,地面粗糙度按B类,查表得:
60米时βgz=1.56
μs—体型系数,查图取0.8
μz一风压高度变化系数,地面粗糙度按B类,查表得:
60米时μz=1.77
W0一基本风压,取0.55KN/m2(按沈阳地区50年一遇)
3.地震作用
SE=βE·
αmax·
G
式中:
SE—水平地震作用
βE一动力放大系数,取3.0
αmax一地震影响系数最大值,8度设防取0.16
G一结构重量
4.组合效应
荷载组合效应按下式计算
S=γG·
G+ψw·
γw·
Wk+ψE·
γE·
SE
S一荷载效应组合设计值
G一重力荷载产生的效应值
Wk一风荷载(雪荷载)作用效应SE一地震作用效应
γG、γw、γE一分别为重力荷载、风荷载、地震作用的分项系数
ψw、ψE一分别为风荷载、地震作用的组合系数
A强度计算时
分项系数组合系数重力荷载γG取1.2风荷载γw取1.4ψw取1.0地震作用γE取1.3ψE取0.6
B刚度计算时
分项系数组合系数
重力荷载γG取1.0
风荷载γw取1.0ψw取1.0地震作用γE取1.0ψE取0.6
5.材料特性
碳素结构钢Q235
弹性模量E=2.1X105N/mm2
强度设计值fa=215N/mm2
6.荷载计算
6.1风荷载标准值
=1.56×
0.8×
1.77×
0.55=1.21KN/m2
取W2k=1.21KN/m
地震作用取SE=0
6.2竖向杆件强度计算时最大线荷载
工况:
重力荷载+风荷载+地震作用(G+W+S)
qy=(1.4Wk+0.6×
1.3×
0)Bd
Bd-竖中挺受力面积与竖中挺杆件长度之比
Bd=(1.05×
4-0.4×
0.4-0.65×
0.65)/4=0.90m
qy=(1.4×
1.21+0.6×
0)×
0.90=1.52KN/m
按单跨简支梁模型计算,竖框所受的最大弯矩为
Mmax=q2y×
L/8
式中L一竖向杆件长度
Mmax=0.91X42/8=1.82KNm
6.3竖向中挺刚度计算时最大线荷载
qy=(1.0Wk+0.6×
qy=(1.0×
0.90=1.09KN/m
6.4强度校核
竖向杆件为压弯构件,承载力应满足下式要求
N/A+Mmax/(r*W)≤fa
N一竖框所受轴力N,N=γG×
A一竖框截面积mm2
r一塑性发展系数,取1.05
W一当量抵抗矩mm3
fa一Q235钢材的强度设计值,取215.0N/mm2
竖向杆件所受应力
N/A+Mmax/(r*W)
=1.2X1.81X103/1000.16+1.82X106/(1.05X18.48X103)
=95.97N/mm2<fa=215.0N/mm2满足要求
6.5刚度校核
当玻璃采用中空玻璃时受力杆件挠度值<L/180,且最大挠度值不大于20mm
f=5q4yL/384EIx=(5X1.09X44/384X21X104X170.72)X105
=0.010m=10mm<L/180=22mm满足要求
四.横中挺计算
自重+风荷载+地震作用(G+W+S)
门窗按标高30m计算
G=LB(t1+t2)γ玻1.2=1.3×
1.15×
0.014×
25.6×
1.2=0.645KN
2.风荷载标准值
Wk=1.56×
SE=βE×
αmax×
G/A
取SE=0
4.风压力线荷载
qy=(1.4*Wk+0.6*1.3*SE)*Hd
Hd=(1.3×
1.05-0.475×
0.475-0.575×
0.575)/1.3=0.81m
qy=(1.4×
0.81=1.37KN/m
5.最大弯矩
按单跨简支梁计算,横框所受的最大弯矩为
水平My=qy*B2/8
式中B一窗横中挺长度
My=1.37×
1.3/8=0.29KNm
垂直Mx=1/2*G×
a
式中a一玻璃支点到连接点距离
Mx=1/2*0.645×
0.2=0.065KNm
a为玻璃垫安装位置到玻璃边缘的距离,取0.2米
6.强度校核
横中挺的最大应力
My/γWy+Mx/γWx={0.29/(1.05×
1.97)+0.065/(1.05×
2.28)}×
10
=167.35N/mm<fa=215N/mm
7.刚度校核
刚度校核线荷载最大值
水平qy=(1.0WK+0.6SE)*Hd
=(1×
0.812232满足要求
=0.98KN/m
垂直G=LB(t1+t2)γ
=0.645KN
玻1.2=1.3×
1.2
挠度
水平fy=5qyB4/384EIy=(5X0.98X1.34/384X21X104X2.85)X105
=0.006m=6mm
垂直fz=(G/2)B(12a*B-B2-12a2)/48EIy
=((0.645/2)X1.3X(12X0.2X1.3-1.32-12X0.22)/48X21X104X2.85)X105=0.0014m=1.4mm
最大挠度f=√fy2+fz2=√6+1.4=6.2mm<B/180=7.2mm刚度满足要求
五.玻璃面板应力计算
取玻璃分格1.3m*1.15m,采用中空玻璃(5+9A+4+6A+5),见附图
工况G+W+E
1温度应力计算
(1)温差应力计算
由于玻璃中央与边缘存在的温差而产生的温差应力标准值为σt2k=0.74E·
a·
μ1·
μ2·
μ3·
μ4(Tc-Ts)
μ1—阴影系数;
μ2—窗帘系数;
μ3—玻璃面积系数;
μ4—嵌缝材料系数;
Tc—玻璃中央温度(℃)
Ts—玻璃边缘温度(℃)
E—玻璃的弹性模量,取0.72×
10N/mm2
α—玻璃的线膨胀系数,为1.0×
10-5;
玻璃边缘温度为
Ts=0.65t0+0.35ti=0.65×
-19℃+0.35×
26℃=-3.25℃
t0——室外温度(℃)
ti——室内温度(℃)
室外侧玻璃的中央温度为
Tco=42.5Ao+21.5Ai+0.79t0+0.21ti
=42.5×
0.43+21.5×
0.076+0.79×
-19℃+0.21×
26℃=10.36℃
室内侧玻璃的中央温度为
Tci=60.5Ai+21.5Ao+0.61ti+0.4t0
=60.5×
0.076+21.5×
0.43+0.61×
26℃+0.4×
-19℃=22.1℃
Ao——室外侧玻璃的组合吸收率,查表得;
Ai——室内侧玻璃的组合吸收率,查表得;
则室外侧玻璃中央与边缘部的温度差为
Tco-Ts=10.36-(-3.25)=13.61(℃)
则室内侧玻璃中央与边缘部的温度差为
Tci-Ts=22.1-(-3.25)=25.35(℃)
取二者的较大值为25.35(℃)
所以玻璃的温差应力标准值为
σt2k=0.74E·
=0.74×
0.72×
105×
1.0×
10-5×
1.07×
0.55×
25.35
=10.33N/mm2
25mm~12mm钢化玻璃边缘强度设计值为58.8N/mm
玻璃的温差应力设计值为
σt2=1.2·
σt2k=1.2×
10.33=12.4N/mm2<fg=58.8N/mm2满足要求
(2)玻璃挤压应力计算
在年温度变化影响下,玻璃边缘与边框之间挤压时,在玻璃中产生的挤压应力为σt1k=E·
(α·
ΔT-(2C-dc)/b)
式中:
σt1k—挤压应力标准值(N/mm2),当计算值为负值时取零;
C—玻璃边缘与边框之间的空隙,(mm);
dc—施工误差,取为3mm;
b—玻璃的长边尺寸(mm);
ΔT—窗玻璃年温度变化值,取为80℃;
E—玻璃的弹性模量,0.72×
105N/mm2
则σt1k=E·
ΔT-(2C-dc)/b
=0.72×
10×
(1.0×
80-(2×
7-3)/1500)=-470.4<0
可知,在年温度变化影响下,玻璃边缘与边框之间没有挤压产生。
2玻璃强度计算
(1)风荷载作用下应力标准值σWk
σWk=6·
ψ1·
Wk·
a/t
σWk—风荷载作用下的应力标准值;
K—高层建筑取安全系数1.1
a—玻璃短边长度(mm);
t—玻璃的厚度(mm),中空玻璃的厚度取单片外侧玻璃厚度的1.2倍;
ψ1—弯曲系数,按a/b的值查表
Wk=βZ·
μs·
μz·
Wo·
K=1.56×
1.1=1.34KN/m2
则σWk=6·
a2/t2=6×
0.0496×
1.34×
10-3×
13002/62=18.72N/mm
(2)地震作用下应力标准值σEk
水平分布地震作用标准值为
qEk=βE·
25.6·
t·
10取0
σEk=6·
qEk·
a2/t2
考虑铝框,地震作用加大20%
则σEk=1.2×
6·
a2/t2取0
σEk—地震作用下的应力标准值;
(3)玻璃的应力组合设计值为σ
σ=ψW·
γW·
σWk+ψE·
σ=1.0×
1.4×
14.91+0.6×
0Ek-32225-5=20.87N/mm2<fa=84N/mm2满足要求
3玻璃挠度计算
风荷载标准值为
Wk=1.34KN/m
玻璃跨中最大挠度为
μ=ψ2·
qk·
a4/D·
η
玻璃所受的荷载组合值为
qk=1.0WK+0.6qEk=1×
1.34+0.6×
0=1.34KN/m2=1.34×
10N/mm
玻璃板的弯曲刚度
D=Et/(12(1-ν))=0.72×
63/(12(1-0.22))=13.5×
105N·
mm
ν-泊松比,取ν=0.2
E-玻璃弹性模量,取0.72×
105N/mm2
t-玻璃厚度(mm),中空玻璃取外片厚度的1.2倍
则玻璃的挠度
η-345=0.00466×
1300/13.5×
10·
0.74=17.15mm
ψ2-跨中最大挠度系数,由a/b查表
a-玻璃短边长(mm)
η-当玻璃板的挠度大于玻璃板厚度一半时,按小挠度应力计算公式出现偏差,而增加的折减修正系数。
玻璃板对角线长度为
L=√(a2+b2)
b-玻璃长边长(mm)
L=√(13002+11502)=1755mm
μ/L=17.15/1755=0.009<1/100满足要求。
4玻璃面积计算
双层玻璃的最大面积按下式计算:
当t≤6mm时
Amax=0.2at1.8/Wk
Amax—玻璃的允许最大面积m2;
W2k—风荷载标准值KN/m;
t—中空玻璃按两单片中薄片厚度进行计算
α—玻璃的抗风压调整系数,中空玻璃取1.5
则Amax=0.2at1.8/Wk=0.2×
1.5×
51.8/0.92=5.91m2
与最大的分格面积比较,Amax=5.91m2>B×
H=2.1m2
玻璃分格满足要求。
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