塑鋼門(mén)窗計(jì)算手冊(cè)

1、精心整理門(mén)窗計(jì)算書(shū) 一.工程概況1. 工程名稱(chēng)：2. 工程項(xiàng)目：塑鋼門(mén)窗3. 受力分析：對(duì)門(mén)窗而言，風(fēng)荷載的力學(xué)傳遞途徑為：玻璃將所受風(fēng)壓傳至門(mén) 窗的主受力構(gòu)件，在由其兩端傳至與建筑物主體相連的窗框，由具有足夠強(qiáng)度 的墻體承受，所以主受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度對(duì)于門(mén)窗能否保證良好功能起決定 作用。由于窗框四邊框與墻體直接連接而獲得強(qiáng)度，因而不做計(jì)算，只有門(mén)窗”I / i I-內(nèi)部豎向或橫向桿件所受的風(fēng)荷載是由其兩端傳至墻體，是主受力桿件。下面 就依據(jù) << 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范>>(JGJ102-2003)、<<建筑外窗抗風(fēng)壓性能分 級(jí)及其檢測(cè)方法>>

2、 (GB/T7106-2002),<<未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗>>(JG/T140-2005 )選擇典型窗型做豎向、橫向桿件及玻璃的校核計(jì)算 (見(jiàn)附圖， 陰影部分為桿件的受力面積)。4. 參數(shù)選擇：門(mén)窗計(jì)算高度：H=60米；對(duì)門(mén)窗而言，抗震設(shè)計(jì)可不考慮；豎向 桿件高度：Hm=4m ;橫向中挺分格寬度：Bm=1.3m ;沈陽(yáng)地區(qū)50年一遇基本 風(fēng)壓值：W0=0.55KN/m2 ;地面粗糙度：B類(lèi)；需校核的中空玻璃形式： 5+9A+4+6A+5 中空玻璃。.計(jì)算桿件幾何數(shù)據(jù)精心整理對(duì)塑鋼門(mén)窗而言，塑料型材其彈性模量可忽略為零，可不做計(jì)算，其強(qiáng)度及剛 度的獲得完全來(lái)

3、自于內(nèi)襯的增強(qiáng)型鋼和增強(qiáng)鋼板。對(duì)本工程，拼樘處鋼板規(guī)格 為 100mmX10mm。1.鋼帶材料：碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：215N/mm,彈性模量：E=2.1X105N/mm22.豎向及橫向桿件截面參數(shù)：見(jiàn)附圖三.豎桿件計(jì)算1. 重力荷載2. 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-2001）Wk=B gz s z WO式中Wk作用于窗上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2 ）（3 gz 圍護(hù)結(jié)構(gòu)陣風(fēng)系數(shù)，地面粗糙度按B類(lèi)，查表得:60 米時(shí) 3 gz=1.56卩s 體型系數(shù)，查圖取0.8uz風(fēng)壓高度變化系數(shù)，地面粗糙度按B類(lèi)，查表得:60 米時(shí) u z=1.77W0 一基本風(fēng)壓，取

4、0.55KN/m2 （按沈陽(yáng)地區(qū)50年一遇）精心整理3地震作用SE= B E a max G式中：SE 水平地震作用BE 動(dòng)力放大系數(shù)，取3.0a max 地震影響系數(shù)最大值，8度設(shè)防取0.16G 結(jié)構(gòu)重量4.組合效應(yīng)荷載組合效應(yīng)按下式計(jì)算S= 丫 G G+書(shū) w 丫 w Wk+書(shū) E 丫 E SE式中：S 一荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值pIG 一重力荷載產(chǎn)生的效應(yīng)值I I , ' z * J- /*. x .X :Wk 一風(fēng)荷載（雪荷載）作用效應(yīng) SE 一地震作用效應(yīng)yG、yw yE分別為重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用的分項(xiàng)系數(shù) 書(shū)w、書(shū)E分別為風(fēng)荷載、地震作用的組合系數(shù)A強(qiáng)度計(jì)算時(shí)分項(xiàng)系數(shù)組合系

5、數(shù)重力荷載 yG取1.2風(fēng)荷載yw取1.4書(shū)w取1.0地震作用yE取1.3書(shū)E取0.6精心整理B剛度計(jì)算時(shí)分項(xiàng)系數(shù)組合系數(shù)yE取1.0書(shū)E取0.6重力荷載yG取1.0風(fēng)荷載yw取1.0書(shū)w取1.0地震作用5. 材料特性碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235彈性模量 E=2.1X105N/mm2強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fa=215N/mm26. 荷載計(jì)算6.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值pIWk=B gz s z WOI I ，-. .J.z: -J-/ .Z :=1.56 >0.8 XI.77 X）.55=1.21KN/m2氣.1取 W2k=1.21KN/m地震作用取SE=06.2豎向桿件強(qiáng)度計(jì)算時(shí)最大線荷載工況：重力荷載+風(fēng)荷載+地震

6、作用（G+W+S）精心整理qy=(1.4Wk+0.6 X1.3 X)BdBd-豎中挺受力面積與豎中挺桿件長(zhǎng)度之比Bd=(1.05 M-0.4 劉.4-0.65 8.65)/4=0.90m qy=(1.4 021+0.6 >1.3 >0) >0.90=1.52KN/m 按單跨簡(jiǎn)支梁模型計(jì)算，豎框所受的最大彎矩為Mmax=q2> L/8式中L一豎向桿件長(zhǎng)度沖 I / '|Mmax=0.91X42/8=1.82KNm6.3豎向中挺剛度計(jì)算時(shí)最大線荷載 工況：重力荷載+風(fēng)荷載+地震作用(G+W+S)pIqy=(1.0Wk+0.6 >0)BdI I .' .

7、/ _z - * y j 嚴(yán) :qy=(1.0 >1.21+0.6 >0) >0.90=1.09KN/m7、16.4強(qiáng)度校核豎向桿件為壓彎構(gòu)件，承載力應(yīng)滿足下式要求N/A+Mmax/ (r*W) < fa式中：N 豎框所受軸力N,N=丫 GXG精心整理A 一豎框截面積mm2r 一塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05W 一當(dāng)量抵抗矩mm3fa 一 Q235鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取215.0N/mm2豎向桿件所受應(yīng)力N/A+Mmax/ （ r*W）=95.97N/mm2 v fa=215.0N/mm2 滿足要求6.5剛度校核20mm當(dāng)玻璃采用中空玻璃時(shí)受力桿件撓度值vL/180，且最大撓度

8、值不大于f=5q4yL/384Elx=（5X1.09X44/384X21X104X170.72）X105p j=0.010m=10mm v L/180=22mm 滿足要求I I ,' . ./J育、 X四橫中挺計(jì)算工況：自重+風(fēng)荷載+地震作用（G+W+S）門(mén)窗按標(biāo)高30m計(jì)算1.重力荷載G=LB(t1+12) 玻 1.2=1.3 *15 )0.014 )25.6 為.2=0.645KN精心整理2.風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=1.56X 0.8 077 X).55=1.21KN/m2取 W2k=1.21KN/m3地震作用SE=B EXa maxx G/A取 SE=04.風(fēng)壓力線荷載 沖2,卜L-：

9、qy= (1.4*Wk+0.6*1.3*SE ) *HdHd=(1.3 X1.05-0.475 X.475-0.575 X.575)/1.3=0.81mqy=(1.4 X.21+0.6 X.3 X) X0.81=1.37KN/mp j5最大彎矩I I ，-. . _z J汎X ,X :按單跨簡(jiǎn)支梁計(jì)算，橫框所受的最大彎矩為 1水平 My=qy*B2/8式中B 一窗橫中挺長(zhǎng)度垂直 Mx=1/2*GX aMy=1.37 X1.3/8=0.29KNm精心整理式中a一玻璃支點(diǎn)到連接點(diǎn)距離Mx=1/2*0.645 X0.2=0.065KNma為玻璃墊安裝位置到玻璃邊緣的距離，取0.2米6. 強(qiáng)度校核橫中

10、挺的最大應(yīng)力My/ 丫 Wy+Mx/ 丫 Wx=0.29/(1.05 X 1.97)+0.065/(1.05 X 2.28) X 10=167.35N/mm v fa=215N/mmi才 JL"Ig v/z 111 =廠了 _ f7. 剛度校核 /I * IjTJ /.* 兀h""'剛度校核線荷載最大值水平 qy=(1.0WK+0.6SE)*Hdp j=(1 X1.21+0.6 X) X.812232 滿足要求I I ，-. ./ 嚴(yán) * JX 、£ 尹 .X :=0.98KN/m垂直 G=LB(t1+t2) 丫=0.645KN撓度玻 1.2=1

11、.3 X1.15 X0.014 X25.6 X1.2精心整理=0.006m=6mm垂直 fz=(G/2)B(12a*B-B2-12a2)/48Ely最大撓度 f= Vfy2+fz2= V6+1.4=6.2mn< B/180=7.2mm 剛度滿足要求五玻璃面板應(yīng)力計(jì)算取玻璃分格1.3m*1.15m,采用中空玻璃(5+9A+4+6A+5 )，見(jiàn)附圖工況G+W+E1溫度應(yīng)力計(jì)算沖>- L"V<./(1) 溫差應(yīng)力計(jì)算由于玻璃中央與邊緣存在的溫差而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為(T t2k=0.74E a 1 (2Tc-fs3 口4式中：叮陰影系數(shù)；a 2 窗簾系數(shù)；卩3 J璃面積

12、系數(shù)；a 4我縫材料系數(shù)；Tc 玻璃中央溫度C)Ts 玻璃邊緣溫度(C)E 玻璃的彈性模量，取 0.72 X10N / mm2精心整理a玻璃的線膨脹系數(shù)，為1.0 >10-5 ;玻璃邊緣溫度為T(mén)s = 0.65t0 + 0.35ti = 0.65 >19 C+ 0.35 >26 °C = -3.25 C式中：to 室外溫度(C)ti 室內(nèi)溫度(C)室外側(cè)玻璃的中央溫度為T(mén)eo = 42.5AO + 21.5Ai + 0.79t0 + 0.21ti；I1 i r：=42.5 ».43 + 21.5 X5.076 + 0.79 >19 C + 0.21

13、X26 C= 10.36 C室內(nèi)側(cè)玻璃的中央溫度為T(mén)ei = 60.5Ai + 21.5Ao + 0.61ti + 0.4t0p j=60.5 X5.076 + 21.5 ».43 + 0.61 X26 C + 0.4 >19 C= 22.1 C| I s . .f z N J-j"/.X :式中：Ao室外側(cè)玻璃的組合吸收率，查表得；7、Ai 室內(nèi)側(cè)玻璃的組合吸收率，查表得；則室外側(cè)玻璃中央與邊緣部的溫度差為則室內(nèi)側(cè)玻璃中央與邊緣部的溫度差為T(mén)co-Ts = 10.36-(-3.25) = 13.61 (C)精心整理Tci-Ts = 22.1-(-3.25) = 25

14、.35 (C)取二者的較大值為25.35 (C)所以玻璃的溫差應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為(T t2心 0.74E a 12(Tq-TS )4=0.74 >0.72 X105X1.0 X10-5 X1.0 X1.3 X1.07 >0.55 X25.35%:"氈I=10.33N/mm225mm12mm 鋼化玻璃邊緣強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為58.8N/mm玻璃的溫差應(yīng)力設(shè)計(jì)值為(T t2= 1.2 彷擔(dān)k.2 X0.33 = 12.4N/mm2 v fg = 58.8N/mm2 滿足要求(2) 玻璃擠壓應(yīng)力計(jì)算pI在年溫度變化影響下，玻璃邊緣與邊框之間擠壓時(shí)，在玻璃中產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力為(T t1k= E-

15、 ( aAT2C - dc)/b )式中：彷t1k 擠壓應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)，當(dāng)計(jì)算值為負(fù)值時(shí)取零；C玻璃邊緣與邊框之間的空隙，(mm);dc 施工誤差，取為 3mm ;b玻璃的長(zhǎng)邊尺寸(mm); T窗玻璃年溫度變化值，取為 80 °C；a玻璃的線膨脹系數(shù)，為1.0 >10-5 ;E 玻璃的彈性模量，0.72 >05N/mm2則(T t1k= E- ( aAT2C - dc)/b=0.72 X10X (1.0 X10X80- (2X7-3) /1500 ) = -470.4 V 0可知，在年溫度變化影響下，玻璃邊緣與邊框之間沒(méi)有擠壓產(chǎn)生。2玻璃強(qiáng)度計(jì)算(1) 風(fēng)荷載作

16、用下應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(T Wk(T Wk= 6 書(shū) 1 Wk- a/t式中：彷W風(fēng)荷載作用下的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；K 高層建筑取安全系數(shù)1.1pIa玻璃短邊長(zhǎng)度(mm);| I ，-_ . .* f巴* X丸 /*、 / X ,Z :t玻璃的厚度(mm)，中空玻璃的厚度取單片外側(cè)玻璃厚度的1.2倍；書(shū)1彎曲系數(shù)，按a/b的值查表Wk = B Z s z =WO56K>0.8 X.77 >0.55 X.1 = 1.34KN /m2則(T Wk= 6 書(shū) 1 - Wk- a2/t25X0.0496 X1.34 X10-3 X13002/62 = 18.72N/mm(2) 地震作用下應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(T E

17、k水平分布地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為qEk =B E - a max 25.6 取 0 10(T E心 6 書(shū) 1 qEk a2/t2考慮鋁框，地震作用加大 20 %貝U(T Ek= 1.2 x 6 書(shū) 1 qEk - aBt0 J式中：彷Ek地震作用下的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；(3) 玻璃的應(yīng)力組合設(shè)計(jì)值為(T(r= Wy W(y+gkE -y &-1.© X.4 X4.91 + 0.6 X.3 XEk-32225-5 =J I / i l20.87N/mm2 v fa = 84N/mm2 滿足要求3玻璃撓度計(jì)算、J -”*、：/風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為pIWk = 1.34KN/m玻璃跨中最大撓度為 1

18、卩=書(shū)2 - qk /曲-n玻璃所受的荷載組合值為qk = 1.0WK + 0.6qEk = 1X1.34 + 0.6 X = 1.34KN /m2 = 1.34 X0N/ mm玻璃板的彎曲剛度D=E t/ (12 (1- V ) = 0.72 X105X63 / (12 (1-0.22) )= 13.5 X05 N mm式中：V泊松比，取v= 0.2E玻璃彈性模量，取 0.72 X105 N/mm2t玻璃厚度（mm ），中空玻璃取外片厚度的1.2倍則玻璃的撓度卩=書(shū) 2 qk n45 = 0.00466 >1.34 X0 X1300 / 13.5 X0 0.74 =17.15mm式中：書(shū)2跨中最大撓度系數(shù)，由a/b查表i/“A 1/ y 二/，”才a二"a 玻璃短邊長(zhǎng)（mm ）n-當(dāng)玻璃板的撓度大于玻璃板厚度一半時(shí)，按小撓度應(yīng)力計(jì)算公式出現(xiàn)偏差，而增加的折減修正系數(shù)。玻璃板對(duì)