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窗计算书
梅江南C地块门窗工程设计计算书
设计:
校对:
审核:
批准:
上海金浦装潢工程有限公司
二〇一〇年六月三日
目录
1计算引用的规范、标准及资料1
1.1幕墙设计规范:
1
1.2建筑设计规范:
1
1.3铝材规范:
1
1.4玻璃规范:
1
1.5钢材规范:
1
1.6胶类及密封材料规范:
1
1.7门窗及五金件规范:
2
1.8相关物理性能等级测试方法:
2
1.9《建筑结构静力计算手册》(第二版)2
1.10土建图纸:
2
2基本参数3
2.1门窗所在地区:
3
2.2地面粗糙度分类等级:
3
3门窗承受荷载计算3
3.1计算依据:
3
3.2计算杆件时的风荷载标准值:
3
3.3计算玻璃时的风荷载标准值:
3
3.4垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值:
4
3.5作用效应组合:
4
4门窗竖中梃计算(偏心竖中挺计算)4
4.1竖中梃计算简图的确定:
4
4.2选用竖中梃材料的截面特性:
4
4.3风荷载作用的线荷载集度:
4
4.4门窗竖中梃荷载分配:
5
4.5竖中梃在左受荷单元力作用下的受力分析:
6
4.6竖中梃在右受荷单元力作用下的受力分析:
6
4.7竖中梃的抗弯强度计算:
6
4.8竖中梃的挠度计算:
6
4.9竖中梃的抗剪计算:
7
6门窗横中梃计算21
6.1横中梃受荷单元分析:
21
6.2选用横中梃型材的截面特性:
24
6.3横中梃的抗弯强度计算:
24
6.4横中梃的挠度计算:
25
6.5横中梃的抗剪计算:
25
7玻璃板块的选用与校核26
7.1玻璃板块荷载计算:
27
7.2玻璃的强度计算:
28
7.3玻璃最大挠度校核:
29
门窗设计计算书
11计算引用的规范、标准及资料
11.1幕墙设计规范:
《铝合金结构设计规范》GB50429-2007
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003
《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001
11.2建筑设计规范:
《地震震级的规定》GB/T17740-1999
《钢结构防火涂料》GB14907-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)
《高处作业吊蓝》GB19155-2003
《工程抗震术语标准》JGJ/T97-95
《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》JG160-2004
《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2002
《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001
《建筑防火封堵应用技术规程》CECS154:
2003
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
《建筑工程预应力施工规程》CECS180:
2005
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版、局部修订)
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008年版)
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002
《民用建筑设计通则》GB50352-2005
11.3铝材规范:
《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190-2008
《建筑用隔热铝合金型材-穿条式》JG/T175-2005
《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2000
《铝合金建筑型材第1部分基材》GB5237.1-2008
《铝合金建筑型材第2部分阳极氧化、着色型材》GB5237.2-2008
《铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材》GB5237.3-2008
《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》GB5237.4-2008
《铝合金建筑型材第5部分氟碳漆喷涂型材》GB5237.5-2008
《铝合金建筑型材第6部分隔热型材》GB5237.6-2004
《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2000
《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T3880.1~3-2006
《铝型材截面几何参数算法及计算机程序要求》YS/T437-2000
《有色电泳涂漆铝合金建筑型材》YS/T459-2003
11.4玻璃规范:
《镀膜玻璃第1部分:
阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2002
《镀膜玻璃第2部分:
低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2002
《防弹玻璃》GB17840-1999
《浮法玻璃》GB11614-1999
《夹层玻璃》GB/T9962-1999
《建筑用安全玻璃第2部分:
钢化玻璃》GB15763.2-2005
《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2001
《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB17841-2008
《普通平板玻璃》GB4871-1995
《热弯玻璃》JC/T915-2003
《压花玻璃》JC/T511-2002
《中空玻璃》GB/T11944-2002
《着色玻璃》GB/T18701-2002
11.5钢材规范:
《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178-2005
《不锈钢小直径无缝钢管》GB/T3090-2000
《擦窗机》GB19154-2003
《彩色涂层钢板和钢带》GB/T12754-2006
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008
《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007
《耐候结构钢》GB/T4171-2008
《高碳铬不锈钢丝》YB/T096—1997
《合金结构钢》GB/T3077-1999
《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T13912-2002
《冷拔异形钢管》GB/T3094-2000
《碳钢焊条》GB/T5117-1999
《碳素结构钢》GB/T700-2006
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-2008
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-2007
《优质碳素结构钢》GB/T699-1999
11.6胶类及密封材料规范:
《丙烯酸酯建筑密封膏》JC484-2006
《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2001
《彩色涂层钢板用建筑密封胶》JC/T884-2001
《丁基橡胶防水密封胶粘带》JC/T942-2004
《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC887-2001
《工业用橡胶板》GB/T5574-1994
《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881-2001
《建筑窗用弹性密封剂》JC485-2007
《建筑密封材料试验方法》GB/T13477.1~20-2002
《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2001
《建筑用硅酮结构密封胶》GB16776-2005
《建筑用岩棉、矿渣棉绝热制品》GB/T19686-2005
《建筑用硬质塑料隔热条》JG/T174-2005
《建筑装饰用天然石材防护剂》JC/T973-2005
《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2003
《聚硫建筑密封胶》JC/T483-2006
《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-2007
《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》GB/T529-1999
《石材用建筑密封胶》JC/T883-2001
《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》GB/T531-1999
《修补用天然橡胶胶粘剂》HG/T3318-2002
《中空玻璃用弹性密封胶》JC/T486-2001
《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2003
11.7门窗及五金件规范:
《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616-2004
《封闭型平圆头抽芯铆钉》GB/T12615-2004
《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277-1985
《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T3103.1-2002
《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T3098.15-2000
《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB/T3098.6-2000
《紧固件机械性能抽芯铆钉》GB/T3098.19-2004
《紧固件机械性能螺母、粗牙螺纹》GB/T3098.2-2000
《紧固件机械性能螺母、细牙螺纹》GB/T3098.4-2000
《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000
《紧固件机械性能自攻螺钉》GB/T3098.5-2000
《紧固件术语盲铆钉》GB/T3099-2004
《铝合金门窗》GB/T8478-2008
《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997
《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2000
《地弹簧》QB/T2697-2005
《铝合金门插锁》QB/T3885-1999
《平开铝合金窗把手》QB/T3886-1999
《铝合金撑挡》QB/T3887-1999
《铝合金窗不锈钢滑撑》QB/T3888-1999
《铝合金门窗拉手》QB/T3889-1999
《铝合金窗锁》QB/T3900-1999
《铝合金门锁》QB/T3901-1999
《推拉铝合金门用滑轮》QB/T3902-1999
《闭合器》QB/T3893-1999
《外装门锁》QB/T2473-2000
《弹子插芯门锁》GB/T2474-2000
《叶片门锁》QB/T2475-2000
《球型门锁》QB/T2476-2000
《铜合金铸件》GB/T13819-1992
《锌合压铸件》GB/T13821-1992
《铝合金压铸件》GB/T15114-1994
《铸件尺寸公差与机械加工余量》QB/T6414-1999
《建筑门窗五金件插销》JG214-2007
《建筑门窗五金件传动机构用执手》JG124-2007
《建筑门窗五金件旋压执手》JG213-2007
《建筑门窗五金件合页(铰链)》JG125-2007
《建筑门窗五金件传动锁闭器》JG126-2007
《建筑门窗五金件滑撑》JG127-2007
《建筑门窗五金件滑轮》JG129-2007
《建筑门窗五金件多点锁闭器》JG215-2007
《建筑门窗五金件撑挡》JG128-2007
《建筑门窗五金件通用要求》JG212-2007
《建筑门窗五金件单点锁闭器》JG130-2007
《建筑门窗内平开下悬五金系统》JG168-2004
《钢塑共挤门窗》JG207-2007
《电动采光排烟窗》JG189-2006
11.8相关物理性能等级测试方法:
《彩色涂层钢板和钢带试验方法》GB/T13448-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
《建筑防水材料老化试验方法》GB/T18244-2000
《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T8484-2008
《建筑外窗采光性能分级及检测方法》GB/T11976-2002
《建筑门窗空气隔声性能分级及检测方法》GB/T8485-2008
《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106-2008
《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB50210-2001
《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002
11.9《建筑结构静力计算手册》(第二版)
11.10土建图纸:
12基本参数
12.1门窗所在地区:
天津地区;
12.2地面粗糙度分类等级:
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类地形考虑。
13门窗承受荷载计算
13.1计算依据:
按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算:
wk=βgzμzμs1w0……7.1.1-2[GB50009-20012006年版]
上式中:
wk:
作用在门窗上的风荷载标准值(MPa);
Z:
计算点标高:
93m;
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(高度不足5m按5m计算):
βgz=K(1+2μf)
其中K为地面粗糙度调整系数,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类地形,93m高度处瞬时风压的阵风系数:
βgz=0.85×(1+2×(0.734(Z/10)-0.22))=1.614
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类地形,93m高度处风压高度变化系数:
μz=0.616×(Z/10)0.44=1.6433
μs1:
局部风压体型系数;
按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第7.3.3条:
验算围护构件及其连接的强度时,可按下列规定采用局部风压体型系数μs1:
一、外表面
1.正压区按表7.3.1采用;
2.负压区
—对墙面,取-1.0
—对墙角边,取-1.8
二、内表面
对封闭式建筑物,按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。
本计算点为大面位置。
由于大部分门窗都有开启,按[5.3.2]JGJ102-2003条文说明,门窗结构一般的体型系数取1.2(大面区域)、2.0(转角区域)。
另注:
上述的局部体型系数μs1
(1)是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况,当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时,局部风压体型系数μs1(10)可乘以折减系数0.8,当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时,局部风压体型系数μs1(A)可按面积的对数线性插值,即:
μs1(A)=μs1
(1)+[μs1(10)-μs1
(1)]logA
在上式中:
当A≥10m2时取A=10m2;当A≤1m2时取A=1m2;
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,天津地区取0.0005MPa;
13.2计算杆件时的风荷载标准值:
计算杆件时的构件从属面积:
A=2×1.1=2.2m2
LogA=0.342
μs1(A)=μs1
(1)+[μs1(10)-μs1
(1)]logA
=0.932
μs1=0.932+0.2
=1.132
wk=βgzμzμs1w0
=1.614×1.6433×1.132×0.0005
=0.001501MPa
13.3计算玻璃时的风荷载标准值:
计算玻璃时的构件从属面积:
A=2.3×1.1=2.53m2
LogA=0.403
μs1(A)=μs1
(1)+[μs1(10)-μs1
(1)]logA
=0.919
μs1=0.919+0.2
=1.119
wk=βgzμzμs1w0
=1.614×1.6433×1.119×0.0005
=0.001484MPa
13.4垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值:
qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003]
qEAk:
垂直于门窗平面的分布水平地震作用标准值(MPa);
βE:
动力放大系数,取5.0;
αmax:
水平地震影响系数最大值;
Gk:
门窗构件的重力荷载标准值(N);
A:
门窗构件的面积(mm2);
13.5作用效应组合:
荷载和作用效应按下式进行组合:
S=γGSGk+ψwγwSwk+ψEγESEk……5.4.1[JGJ102-2003]
上式中:
S:
作用效应组合的设计值;
SGk:
重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值;
Swk、SEk:
分别为风荷载,地震作用作为可变荷载产生的效应标准值;
γG、γw、γE:
各效应的分项系数;
ψw、ψE:
分别为风荷载,地震作用效应的组合系数。
上面的γG、γw、γE为分项系数,按5.4.2、5.4.3、5.4.4[JGJ102-2003]规定如下:
进行门窗构件强度、连接件和预埋件承载力计算时:
重力荷载:
γG:
1.2;
风荷载:
γw:
1.4;
地震作用:
γE:
1.3;
进行挠度计算时;
重力荷载:
γG:
1.0;
风荷载:
γw:
1.0;
地震作用:
可不做组合考虑;
上式中,风荷载的组合系数ψw为1.0;
地震作用的组合系数ψE为0.5;
14门窗竖中梃计算
基本参数:
1:
计算点标高:
93m;
2:
力学模型:
单跨简支梁;
3:
竖中梃跨度:
H=4000mm;
4:
竖中梃左受荷单元宽:
W1=1100mm;竖中梃右受荷单元宽:
W2=1100mm;
14.1竖中梃计算简图的确定:
因为:
W1 W2 所以,左受荷单元作用在竖中梃上是梯形荷载; 右受荷单元作用在竖中梃上是梯形荷载 14.2选用竖中梃材料的截面特性: (1)外框参数: 选用型材号: 中挺,断热型材 外框的抗弯强度设计值: fa=90MPa 外框的抗剪强度设计值: τa=55MPa 外框弹性模量: Ea=70000MPa 外框绕X轴惯性矩: Iax=2580000mm4 外框绕Y轴惯性矩: Iay=388000mm4 外框绕X轴净截面抵抗矩: Wanx1=41600mm3 外框绕X轴净截面抵抗矩: Wanx2=32000mm3 外框净截面面积: Aan=1067mm2 外框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: tax=3mm 外框受力面对中性轴的面积矩: Sax=23000mm3 塑性发展系数: 塑性发展系数: 对于非铝合金龙骨,参照JGJ133或JGJ102规范,取1.05; 对于铝合金龙骨,参照最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,取1.00; 此处取: γ=1.00 (2)内框参数: 选用内框号: 80×40×5 内框的抗弯强度设计值: fs=215MPa 内框的抗剪强度设计值: τs=125MPa 内框弹性模量: Es=206000MPa 内框绕X轴惯性矩: Isx=837000mm4 内框绕Y轴惯性矩: Isy=266000mm4 内框绕X轴净截面抵抗矩: Wsnx1=20930mm3 内框绕X轴净截面抵抗矩: Wsnx2=20930mm3 内框净截面面积: Asn=1092mm2 内框截面垂直于X轴腹板的截面总宽度: tsx=10mm 内框受力面对中性轴的面积矩: Ssx=13500mm3 塑性发展系数: 塑性发展系数: 对于非铝合金龙骨,参照JGJ133或JGJ102规范,取1.05; 对于铝合金龙骨,参照最新《铝合金结构设计规范》GB50429-2007,取1.00; 此处取: γ=1.05 14.3风荷载作用的线荷载集度: (1)左单元荷载线荷载集度分析: qwk1: 左单元在风荷载作用下的线荷载集度标准值(N/mm); qw1: 左单元在风荷载作用下的线荷载集度设计值(N/mm); wwk: 风荷载标准值(MPa); Ww1: 门窗竖中梃左单元宽度(mm); H: 竖中梃的跨度(mm); qwk1=wwk×W1/2 =0.001501×1100/2 =0.826N/mm qw1=1.4qwk1 =1.4×0.826 =1.156N/mm qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa); βE: 动力放大系数,取5.0; αmax: 水平地震影响系数最大值,取0.12; Gk: 构件的重力荷载标准值(N),(含面板和框架); A: 门窗构件的面积(mm2); qEAk=βEαmaxGk/A……5.3.4[JGJ102-2003] =5.0×0.12×0.0005 =0.0003MPa qEk1: 左受荷单元水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm); W1: 左受荷单元宽(mm); H: 竖中梃的跨度(mm); qEk=qEAk×W1/2 =0.0003×1100/2 =0.165N/mm qE1: 左受荷单元水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm); qE1=1.3qEk1 =1.3×0.165 =0.215N/mm qk1: 左受荷单元受水平作用组合线荷载集度标准值(N/mm); q1: 左受荷单元受水平作用组合线荷载集度设计值(N/mm); 用于强度计算时,采用Sw+0.5SE设计值组合: ……5.4.1[JGJ102-2003] q1=qw1+0.5qE1 =1.156+0.5×0.215 =1.263N/mm 用于挠度计算时,采用Sw标准值: ……5.4.1[JGJ102-2003] qk1=qwk1 =0.826N/mm (2)右单元荷载线荷载集度分析: qwk2: 在右单元的风荷载作用下的线荷载集度标准值(N/mm); qw2: 在右单元的风荷载作用下的线荷载集度设计值(N/mm); wwk: 风荷载标准值(MPa); W2: 门窗竖中梃右单元宽度(mm); H: 竖中梃的跨度(mm); qwk2=wwk×W2/2 =0.001501×1100/2 =0.826N/mm qw2=1.4qwk2 =1.4×0.826 =1.156N/mm qEAk: 垂直于幕墙平面的分布水平地
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