铝合金门窗设计计算书.docx

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铝合金门窗设计计算书

XXXX铝合金门窗

设

计

计

算

书

拟制：

日期：

审核：

日期：

批准：

日期：

***市XXXX实业有限公司

***年***月***日

一、计算依据及参考资料

本次设计是以我司提供的《铝合金门窗工程设计图》中的大样分格及相关的规范、标准为基础。

在计算过程中用书的排列序号来代替书名，参考资料的详细内容见后附。

二、风荷载计算

1、风荷载标准值的计算

风荷载标准值ωk=βzμSμZωO（资料③P24式7.1.1-1）

ωk—风荷载设计标准值

βZ—高度Z处的阵风系数，（资料③P44表7.5.1）

μS—风荷载体型系数，取μS=0.8（资料③P27表7.3.1）

ωO—基本风压，取ωO=0.75KPa（资料③全国基本风压分布图）

μz—风压高度变化系数,取μz=1.7（资料③P25表7.2.1）

风荷载标准值计算：

ωk=βzμSμZωO=1.6×0.8×1.7×0.7=1.63KPa

2、风荷载设计值的计算

风荷载设计值ω=ωk×ΥW

ΥW—风荷载分项系数，取ΥW=1.4（资料⑥表5.4.4）

风荷载设计值为：

ω=ωk×ΥW=1.63×1.4=2.28KPa

三、玻璃的选取

LC09235mm普通玻璃校核计算

玻璃最大使用尺寸为:

875×1075mm

玻璃种类为：

普通玻璃

1、校核单元玻璃面积：

B：

玻璃分格宽：

0.875m

H：

玻璃分格高：

1.075m

A：

玻璃板块面积：

A=B×H=0.875×1.075=0.941m2

2、玻璃板块自重：

GAk：

玻璃板块平均自重（不包括铝框）：

t：

玻璃板块厚度：

5mm

玻璃的体积密度,25.6KN/m3

GAk=25.6×t/1000=25.6×5/1000=0.128kN/m2

3、玻璃的强度计算：

校核依据：

σ≤ｆg=28.000N/mm2

q：

玻璃所受荷载：

ωk=1.63kN/m2

a：

玻璃短边边长：

0.875m

b：

玻璃长边边长：

1.075m

t：

玻璃厚度：

5mm

ψ：

玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查出（b为长边边长）

a/b=0.875/1.075=0.814

查资料②表5.4.1得：

ψ=0.0613

σw：

玻璃所受应力：

σw=1.4×6×ψ×q×a2×1000/t2

=1.4×6×0.0613×1.63×0.8752×1000/52

=23.940N/mm2

23.940N/mm2≤ｆg=28.000N/mm2

玻璃的强度满足！

LM10215mm钢化玻璃校核计算

玻璃最大使用尺寸为:

875×1075mm

玻璃种类为：

钢化玻璃

1、校核单元玻璃面积：

B：

玻璃分格宽：

0.875m

H：

玻璃分格高：

1.075m

A：

玻璃板块面积：

A=B×H=0.875×1.075=0.941m2

2、玻璃板块自重：

GAk：

玻璃板块平均自重（不包括铝框）：

t：

玻璃板块厚度：

5mm

玻璃的体积密度,25.6KN/m3

GAk=25.6×t/1000=25.6×5/1000=0.128kN/m2

3、玻璃的强度计算：

校核依据：

σ≤ｆg=84.000N/mm2

q：

玻璃所受荷载：

ωk=1.63kN/m2

a：

玻璃短边边长：

0.875m

b：

玻璃长边边长：

1.075m

t：

玻璃厚度：

5mm

ψ：

玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查出（b为长边边长）

a/b=0.875/1.075=0.814

查资料②表5.4.1得：

ψ=0.0613

σw：

玻璃所受应力：

σw=1.4×6×ψ×q×a2×1000/t2

=1.4×6×0.0613×1.63×0.8752×1000/52

=23.940N/mm2

23.940N/mm2≤ｆg=84.000N/mm2

玻璃的强度满足！

四、门窗主要受力构件计算

LM6519受力构件计算

（1）风荷载作用下受力构件内力的计算

Wk:

风荷载标准值:

q=1.63kN/m2

Mw:

风荷载作用下受力构件的总弯矩标准值（kN·m）

Qw:

风荷载作用下受力构件的总剪力标准值（kN）

L:

受力构件受荷单元跨度:

L=2.250（m）

W1:

受力构件第一受荷单元宽:

W1=1.000（m）

W2:

受力构件第二受荷单元宽:

W2=1.000（m）

M1:

受力构件在第一受荷单元作用下的弯矩（kN·m）

M2:

受力构件在第二受荷单元作用下的弯矩（kN·m）

Q1:

受力构件在第一受荷单元作用下的剪力（kN）

Q2:

受力构件在第二受荷单元作用下的剪力（kN）

受力构件在第一受荷单元作用下的内力计算:

Q1=q×W1×L/4=1.63×1.000×2.250/4=0.917kN.

M1=q×W1×L^2/16=1.63×1.000×2.2502/16=0.516kN.m

受力构件在第二受荷单元作用下的内力计算:

Q2=q×W2×L/4=1.63×1.000×2.250/4=0.917kN.

M2=q×W2×L^2/16=1.63×1.000×2.2502/16=0.516kN.m

受力构件总内力计算:

Qw=Q1＋Q2=0.917＋0.917=1.834kN

Mw=M1+M2=0.516＋0.516=1.032kN.m

（2）杆件抗弯矩预选值的计算（cm3）

W:

杆件抗弯矩预选值（cm3）

W=1.4×Mw×103/84.2=1.4×1.032×103/84.2=17.153cm3

（3）杆件惯性矩预选值的计算（cm3）

根据挠度计算公式：

μmax=5qL4/（384EI）（资料②P494表5-31）

其中线荷载计算值：

qk=（W1+W2）wk/2（资料②P494）

装单层玻璃时，型材允许挠度：

μmax<1/120，且绝对挠度不大于15mm（资料③）

则有：

5awkL4/（2x384EI）

E-铝合金型材的弹性模量，E=0.7×105　

I≥5×120（W1+W2）wkL3/（2×384E）=40.34cm4

（4）选用型材的截面特性:

选用型材截面如图:

铝型材强度设计值:

84.200N/mm2铝型材弹性模量:

E=7.0×10^4N/cm2铝型材的X轴惯性矩:

Ix=28.613cm4

截面面积:

A=4.307cm2

加入71×4的加强钢板

X轴惯性矩:

Ix=11.071cm4

截面面积:

A=2.84cm2

组合后的X轴惯性矩:

Ix=61.826cm4

组合后的X轴抵抗矩:

Wx=17.665cm3型材计算校核处壁厚:

t=2.000mm型材截面面积矩:

Ss=4.792cm3

（5）型材的强度计算:

校核依据:

1.4Mw/W≤ｆa=84.200N/mm^2

σ=1.4×Mw×103/Wx=1.4×0.962×103/17.665=76.24N/mm2

76.24N/mm2≤ｆa=84.200N/mm^2

杆件强度可以满足!

（6）杆件抗剪计算:

校核依据:

τmax≤[τ]=48.900N/mm2

Qw:

风荷载作用下剪力标准值（kN）

Q:

风荷载作用下剪力设计值（kN）

Q=1.4×Qw=1.4×1.834=2.568kN

（7）杆件剪应力:

τ:

杆件剪应力:

Ss:

杆件型材截面面积矩:

4.792cm3

Ix:

杆件型材截面惯性矩:

61.826cm4

t:

杆件壁厚:

2.000mm

τ=Q×Ss×100/Ix/t=2.568×4.792×100/61.826/2.000

=9.952N/mm2

9.952N/mm2≤48.900N/mm2

杆件抗剪强度可以满足!

（8）杆件刚度的计算:

校核依据:

Umax≤[U]=15mm且Umax≤L/120

U:

杆件最大挠度（mm）

U1:

受力构件在第一受荷单元作用下的最大挠度（mm）

U2:

受力构件在第二受荷单元作用下的最大挠度（mm）

U1=5×q×W1×L4×103/（2×384×E×I）

=5×1.63×1.000×2.2504×103/（2×384×0.7×61.826）

=6.117mm

U2=5×q×W1×L4×103/（2×384×E×I）

=5×1.63×1.000×2.2504×103/（2×384×0.7×61.826）

=6.117mm

杆件最大挠度:

U=U1+U2=6.117＋6.117=12.234mm

12.234mm<15mm

Du:

相对挠度值:

杆件长度:

2.250m

Du=U/2.250/1000=12.234/2250=1/185<1/120

挠度满足要求!

附：

参考资料

1、《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2002

2、《玻璃幕墙工程技术规范应用手册》中国建筑工业出版社

3、《建筑结构荷载规范》GB5009-2001

4、《机械设计手册》机械工业出版社

5、《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003

6、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003