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门窗幕墙设计计算书

门窗幕墙工程

设

计

计

算

书

计算:

校核:

幕墙公司名称

目录

一、风荷载计算1

1.风荷载标准值:

1

2.风荷载设计值:

1

二、玻璃计算1

1.玻璃面积:

1

2.玻璃板块自重:

1

3.分布水平地震作用计算:

2

4.玻璃强度计算:

2

5.玻璃跨中挠度计算:

3

三、窗扇立料计算3

1.扇框荷载计算:

3

2.扇框型材特性:

4

3.扇框强度计算:

4

4.扇框剪切强度计算:

4

5.扇框刚度计算:

5

四、门窗立挺计算5

1.立梃荷载计算:

5

2.立梃型材特性:

6

3.立梃强度计算:

7

4.立梃剪切强度计算:

7

5.立梃刚度计算:

8

五、门窗横挺计算9

1.横梃荷载计算:

9

2.横梃型材特性:

10

3.横梃强度计算:

11

4.横梃剪切强度计算:

11

5.横梃刚度计算:

12

北立面10米处50门窗设计计算书

一、风荷载计算

1.风荷载标准值:

Wk:

作用在门窗上的风荷载标准值（kN/m2）

μz:

10m高处风压高度变化系数（按C类区计算）:

（GB50009-20017.2.1）

μz=0.616×（z/10）0.44=0.616由于0.616<0.74,取μz=0.74

μf:

脉动系数:

（GB50009-20017.4.2-8）

μf=0.5×35（1.8×（0.22-0.16））×（z/10）-0.22=0.734056

βgz:

阵风系数:

（GB50009-20017.5.1-1）

βgz=к×（1+2×μf）=2.0979

Wk=βgz×μz×μs×W0（JGJ102-20035.3.2）

=2.0979×0.74×0.8×0.45

=0.558879kN/m2

Wk<0.75kN/m2,取Wk=0.75kN/m2

2.风荷载设计值:

W:

风荷载设计值:

kN/m2

rw:

风荷载作用效应的分项系数：

1.4

按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-20035.1.6条规定采用

W=rw×Wk=1.4×0.75=1.05kN/m2

二、玻璃计算

1.玻璃面积:

B:

该处门窗分格宽:

1.2m

H:

该处门窗分格高:

1.4m

A:

该处玻璃板块面积:

A=B×H

=1.2×1.4

=1.68m2

2.玻璃板块自重:

GAK:

玻璃板块平均自重（不包括铝框）:

玻璃的体积密度为:

25.6（kN/m3）（JGJ102-20035.3.1）

BT_L:

中空玻璃内侧玻璃厚度为:

6（mm）

BT_w:

中空玻璃外侧玻璃厚度为:

6（mm）

GAK=25.6×（Bt_L+Bt_w）/1000

=25.6×（6+6）/1000

=0.3072kN/m2

3.分布水平地震作用计算:

αmax:

水平地震影响系数最大值:

0.16

qEAk:

垂直于玻璃平面的分布水平地震作用（kN/m2）

qEAk=βE×αmax×GAK（JGJ102-20035.3.4）

=5×0.16×0.3072

=0.24576kN/m2

rE:

地震作用分项系数:

1.3

qEA:

垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值（kN/m2）

qEA=rE×qEAk

=1.3×0.24576

=0.319488kN/m2

4.玻璃强度计算:

选定面板材料为:

6（浮法）+9+6（浮法）中空玻璃

校核依据:

σ≤ｆg

q:

玻璃所受组合荷载:

a:

玻璃短边边长:

1.2m

b:

玻璃长边边长:

1.4m

ti:

中空玻璃内侧玻璃厚度为:

6（mm）

to:

中空玻璃外侧玻璃厚度为:

6（mm）

E:

玻璃弹性模量:

72000N/mm2

m:

玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表得:

0.0569143

η:

折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2

σw:

玻璃所受应力:

采用风荷载与地震荷载组合:

q=W+ψE×qEA

=1.05+0.5×0.319488

=1.20974kN/m2

荷载分配计算

qo=1.1×q×to3/（to3+ti3）

=1.1×1.20974×63/（63+63）

=0.665359

qi=q×ti3/（to3+ti3）

=1.20974×63/（63+63）

=0.604872

参数θ计算:

θo=qo×a4×109/E/to4

=0.665359×1.24×109/72000/64

=14.7858

查表6.1.2-2得ηo=0.940857

θi=qi×a4×109/E/ti4

=0.604872×1.24×109/72000/64

=13.4416

查表6.1.2-2得ηi=0.946234

玻璃最大应力计算:

σwo=6×m×ηo×qo×a2×1000/to2

=6×0.0569143×0.940857×0.665359×1.22×1000/62

=8.55091N/mm2

σwi=6×m×ηi×qi×a2×1000/ti2

=6×0.0569143×0.946234×0.604872×1.22×1000/62

=7.81798N/mm2

8.55091N/mm2≤ｆg=28N/mm2

7.81798N/mm2≤ｆg=28N/mm2

玻璃的强度满足

5.玻璃跨中挠度计算:

校核依据:

df≤dflim=a/60×1000=20mm

D:

玻璃刚度（N·mm）

ν:

玻璃泊松比:

0.2

E:

玻璃弹性模量:

72000N/mm2

te:

中空玻璃的等效厚度

te=0.95×（to3+ti3）（1/3）

=0.95×（63+63）（1/3）

=7.18155mm

D=E×te3/12/（1-ν2）

=72000×7.181553/12/（1-0.22）

=2.64561e+006N·mm

qk:

玻璃所受组合荷载:

qk=Wk

=0.75

=0.75kN/m2

μ:

挠度系数,按边长比a/b查表得:

0.00539714

参数θ计算:

θ=qk×a4/E/te4

=0.75×1.24/72000/7.181554×109

=8.12047

η:

折减系数,根据参数θ查表6.1.2-2得η=0.975036

df:

玻璃在风荷载和地震荷载作用下挠度最大值

df=μ×η×qk×a4/D

=0.00539714×0.75×1.24×0.975036/2.64561e+006×109

=3.09346mm

3.09346mm≤dflim=20mm

玻璃的挠度满足

三、窗扇立料计算

1.扇框荷载计算:

窗扇可以简化为直接承受梯形荷载。

Wk:

风荷载标准值:

0.75kN/m2

Wsk:

扇框宽度1m

Hsk:

扇框高度1.5m

Wfk:

门窗扇承受的线荷载标准值（kN/m）

Wf:

门窗扇承受的线荷载标准值（kN/m）

Wfk=Wk×Hsk/2

=0.75×1/2

=0.375kN/m

Wf=Wfk×γwf

=0.375×1.4

=0.525kN/m

2.扇框型材特性:

选用扇框型材名称:

未定义窗扇型材

型材强度设计值:

85.5N/mm2

型材弹性模量:

E=70000N/mm2

X轴惯性矩:

Ix=120cm4

Y轴惯性矩:

Iy=120cm4

X轴上部截面矩:

Wx1=34cm3

X轴下部截面矩:

Wx2=34cm3

y轴左部截面矩:

Wy1=34cm3

y轴右部截面矩:

Wy2=34cm3

型材截面积:

A=10cm2

型材计算校核处壁厚:

t=4mm

型材截面面积矩:

Ss=12cm3

塑性发展系数:

γ=1.05

3.扇框强度计算:

Wsk:

扇框宽度1m

Hsk:

扇框高度1.5m

Msk:

扇框所受弯矩（kN.m）

Msk=Wf×Hsk2×（3-（Wsk/Hsk）2）/24

=0.525×1.52×（3-（1/1.5）2）/24

=0.125781kN.m

σ:

扇框计算强度（N/mm2）

Wx2:

扇框截面抗弯矩:

34cm3

γ:

塑性发展系数:

1.05

σ=Msk×103/1.05/Wx2

=0.125781×103/1.05/34

=3.52328N/mm2

3.52328N/mm2≤ｆa=85.5N/mm2

扇框强度满足要求

4.扇框剪切强度计算:

Wsk:

扇框宽度1m

Hsk:

扇框高度1.5m

Qsk:

扇框所受剪力（kN）

Qsk=Wf×Wsk/4+（Hsk-Wsk）×Wf/2

=0.525×1/4+0.525×（1.5-1）/2

=0.2625kN

τ:

扇框计算强度（N/mm2）

Ss:

扇框型材截面面积矩:

12cm3

Iy:

扇框型材截面惯性矩:

120cm4

t:

扇框型材壁厚:

4mm

τ=Qsk×Ss×100/Iy/t（JGJ102-20036.2.5-2）

=0.2625×12×100/120/4

=0.65625N/mm2

0.65625N/mm2≤49.6N/mm2

扇框剪切强度满足要求

5.扇框刚度计算:

Wsk:

扇框宽度1m

Hsk:

扇框高度1.5m

Esk:

扇框材料弹性模量70000N/mm2

Isk:

扇框型材截面惯性矩:

120cm4

Usk:

扇框最大挠度（mm）

Usk=Wfk×Hsk4/（240×Esk×Isk）×（25.0/8-5×Wsk2/Hsk2+2×Wsk4/Hsk4）

=0.375×1.54/（240×70000×120）×（25.0/8-5×12/1.52+2×14/1.54）×108

=0.122216mm

Umax=Hsk×1000×0.00555556

=8.33333mm

0.122216mm≤Umax=8.33333mm

扇框挠度满足要求

四、门窗立挺计算

1.立梃荷载计算:

门窗水平面荷载设计值：

Sz=W+ψE×qEA

=1.05+0.5×0.319488

=1.20974kN/m2

门窗水平面荷载标准值：

Szk=Wk

=0.75kN/m2

2.立梃型材特性:

选定立梃材料类别:

铝-6063-T5

选用立梃型材名称:

未定义门窗立挺型材

型材强度设计值:

85.5N/mm2

型材弹性模量:

E=70000N/mm2

X轴惯性矩:

Ix=120cm4

Y轴惯性矩:

Iy=120cm4

X轴上部截面矩:

Wx1=34cm3

X轴下部截面矩:

Wx2=34cm3

y轴左部截面矩:

Wy1=34cm3

y轴右部截面矩:

Wy2=34cm3

型材截面积:

A=10cm2

型材计算校核处壁厚:

t=4mm

型材截面面积矩:

Ss=12cm3

塑性发展系数:

γ=1.05

3.立梃强度计算:

通过有限元分析计算得到立梃的弯矩图如下:

门窗立梃具体弯矩分布如下表:

列表条目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

偏移（m）

0.000

0.135

0.270

0.405

0.540

0.660

0.795

0.930

1.065

1.200

弯矩（kN.m）

0.000

0.065

0.124

0.172

0.207

0.207

0.172

0.124

0.065

0.000

最大弯矩发生在1.28625m处

σ:

立梃计算强度（N/mm2）

M:

立梃弯矩:

0.594245kN·m

Wx2:

立梃截面抗弯矩:

34cm3

γ:

塑性发展系数:

1.05

σ=M×103/1.05/Wx2

=0.594245×103/1.05/34

=16.6455N/mm2

16.6455N/mm2≤ｆa=85.5N/mm2

立梃强度满足要求

4.立梃剪切强度计算:

通过有限元分析计算得到立梃的剪力图如下:

门窗立梃具体剪力分布如下表:

列表条目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

偏移（m）

0.000

0.135

0.270

0.405

0.540

0.660

0.795

0.930

1.065

1.200

剪力（kN）

-0.488

-0.466

-0.400

-0.305

-0.227

0.227

0.305

0.400

0.466

0.488

最大剪力发生在2.1m处

τ:

立梃剪应力:

Q:

立梃最大剪力:

0.995014kN

Ss:

立梃型材截面面积矩:

12cm3

Ix:

立梃型材截面惯性矩:

120cm4

t:

立梃壁厚:

4mm

τ=Q×Ss×100/Ix/t

=0.995014×12×100/120/4

=2.48754N/mm2

2.48754N/mm2≤49.6N/mm2

立梃抗剪强度可以满足

5.立梃刚度计算:

通过有限元分析计算得到立梃的挠度图如下:

门窗立梃具体挠度分布如下表:

列表条目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

偏移（m）

0.000

0.135

0.270

0.405

0.540

0.660

0.795

0.930

1.065

1.200

挠度（mm）

0.000

0.472

0.888

1.199

1.364

1.364

1.199

0.888

0.472

0.000

最大挠度发生在1.07625m处

立梃最大容许挠度为Umax=2.1×1000×1/180=11.6667mm

立梃最大挠度U为:

1.98174mm≤11.6667mm

立梃刚度满足要求

五、门窗横挺计算

1.横梃荷载计算:

门窗水平面荷载设计值：

Sz=W+ψE×qEA

=1.05+0.5×0.319488

=1.20974kN/m2

门窗水平面荷载标准值：

Szk=Wk

=0.75kN/m2

2.横梃型材特性:

选定横梃材料类别:

铝-6063-T5

选用横梃型材名称:

HG-M32

型材强度设计值:

85.5N/mm2

型材弹性模量:

E=70000N/mm2

X轴惯性矩:

Ix=3.4446cm4

Y轴惯性矩:

Iy=18.863cm4

X轴上部截面矩:

Wx1=4.30446cm3

X轴下部截面矩:

Wx2=1.63104cm3

y轴左部截面矩:

Wy1=5.95928cm3

y轴右部截面矩:

Wy2=4.75635cm3

型材截面积:

A=3.91996cm2

型材计算校核处壁厚:

t=2mm

型材截面面积矩:

Ss=1.64777cm3

塑性发展系数:

γ=1.05

3.横梃强度计算:

通过有限元分析计算得到横梃的弯矩图如下:

门窗横梃具体弯矩分布如下表:

列表条目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

偏移（m）

0.000

0.135

0.270

0.405

0.540

0.660

0.795

0.930

1.065

1.200

弯矩（kN.m）

0.000

0.065

0.124

0.172

0.207

0.207

0.172

0.124

0.065

0.000

最大弯矩发生在0.6m处

σ:

横梃计算强度（N/mm2）

M:

横梃弯矩:

0.219997kN·m

Wy1:

横梃截面抗弯矩:

4.75635cm3

γ:

塑性发展系数:

1.05

σ=M×103/1.05/Wy1

=0.219997×103/1.05/4.75635

=44.0508N/mm2

44.0508N/mm2≤ｆa=85.5N/mm2

横梃强度满足要求

4.横梃剪切强度计算:

通过有限元分析计算得到横梃的剪力图如下:

门窗横梃具体剪力分布如下表:

列表条目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

偏移（m）

0.000

0.135

0.270

0.405

0.540

0.660

0.795

0.930

1.065

1.200

剪力（kN）

-0.488

-0.466

-0.400

-0.305

-0.227

0.227

0.305

0.400

0.466

0.488

最大剪力发生在0m处

τ:

横梃剪应力:

Q:

横梃最大剪力:

0.488434kN

Ss:

横梃型材截面面积矩:

1.64777cm3

Ix:

横梃型材截面惯性矩:

18.863cm4

t:

横梃壁厚:

2mm

τ=Q×Ss×100/Ix/t

=0.488434×1.64777×100/18.863/2

=2.13335N/mm2

2.13335N/mm2≤49.6N/mm2

横梃抗剪强度可以满足

5.横梃刚度计算:

通过有限元分析计算得到横梃的挠度图如下:

门窗横梃具体挠度分布如下表:

列表条目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

偏移（m）

0.000

0.135

0.270

0.405

0.540

0.660

0.795

0.930

1.065

1.200

挠度（mm）

0.000

0.472

0.888

1.199

1.364

1.364

1.199

0.888

0.472

0.000

最大挠度发生在0.6m处

横梃最大容许挠度为Umax=1.2×1000×1/180=6.66667mm

横梃最大挠度U为:

1.38253mm≤6.66667mm

横梃刚度满足要求