塑钢门窗计算手册

1、精心整理门窗计算书 一.工程概况1. 工程名称：2. 工程项目：塑钢门窗3. 受力分析：对门窗而言，风荷载的力学传递途径为：玻璃将所受风压传至门 窗的主受力构件，在由其两端传至与建筑物主体相连的窗框，由具有足够强度 的墙体承受，所以主受力构件的强度和刚度对于门窗能否保证良好功能起决定 作用。由于窗框四边框与墙体直接连接而获得强度，因而不做计算，只有门窗”I / i I-内部竖向或横向杆件所受的风荷载是由其两端传至墙体，是主受力杆件。下面 就依据 << 玻璃幕墙工程技术规范>>(JGJ102-2003)、<<建筑外窗抗风压性能分 级及其检测方法>>

2、 (GB/T7106-2002),<<未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗>>(JG/T140-2005 )选择典型窗型做竖向、横向杆件及玻璃的校核计算 (见附图， 阴影部分为杆件的受力面积)。4. 参数选择：门窗计算高度：H=60米；对门窗而言，抗震设计可不考虑；竖向 杆件高度：Hm=4m ;横向中挺分格宽度：Bm=1.3m ;沈阳地区50年一遇基本 风压值：W0=0.55KN/m2 ;地面粗糙度：B类；需校核的中空玻璃形式： 5+9A+4+6A+5 中空玻璃。.计算杆件几何数据精心整理对塑钢门窗而言，塑料型材其弹性模量可忽略为零，可不做计算，其强度及刚 度的获得完全来

3、自于内衬的增强型钢和增强钢板。对本工程，拼樘处钢板规格 为 100mmX10mm。1.钢带材料：碳素结构钢 Q235，强度设计值：215N/mm,弹性模量：E=2.1X105N/mm22.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2. 风荷载标准值（依据建筑结构荷载规范 GB50009-2001）Wk=B gz s z WO式中Wk作用于窗上的风荷载标准值（KN/m2 ）（3 gz 围护结构阵风系数，地面粗糙度按B类，查表得:60 米时 3 gz=1.56卩s 体型系数，查图取0.8uz风压高度变化系数，地面粗糙度按B类，查表得:60 米时 u z=1.77W0 一基本风压，取

4、0.55KN/m2 （按沈阳地区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 动力放大系数，取3.0a max 地震影响系数最大值，8度设防取0.16G 结构重量4.组合效应荷载组合效应按下式计算S= 丫 G G+书 w 丫 w Wk+书 E 丫 E SE式中：S 一荷载效应组合设计值pIG 一重力荷载产生的效应值I I , ' z * J- /*. x .X :Wk 一风荷载（雪荷载）作用效应 SE 一地震作用效应yG、yw yE分别为重力荷载、风荷载、地震作用的分项系数 书w、书E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

5、数重力荷载 yG取1.2风荷载yw取1.4书w取1.0地震作用yE取1.3书E取0.6精心整理B刚度计算时分项系数组合系数yE取1.0书E取0.6重力荷载yG取1.0风荷载yw取1.0书w取1.0地震作用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/mm26. 荷载计算6.1风荷载标准值pIWk=B gz s z WOI I ，-. .J.z: -J-/ .Z :=1.56 >0.8 XI.77 X）.55=1.21KN/m2气.1取 W2k=1.21KN/m地震作用取SE=06.2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

6、作用（G+W+S）精心整理qy=(1.4Wk+0.6 X1.3 X)BdBd-竖中挺受力面积与竖中挺杆件长度之比Bd=(1.05 M-0.4 刘.4-0.65 8.65)/4=0.90m qy=(1.4 021+0.6 >1.3 >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=q2> L/8式中L一竖向杆件长度冲 I / '|Mmax=0.91X42/8=1.82KNm6.3竖向中挺刚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)pIqy=(1.0Wk+0.6 >0)BdI I .' .

7、/ _z - * y j 严 :qy=(1.0 >1.21+0.6 >0) >0.90=1.09KN/m7、16.4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式中：N 竖框所受轴力N,N=丫 GXG精心整理A 一竖框截面积mm2r 一塑性发展系数，取1.05W 一当量抵抗矩mm3fa 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）=95.97N/mm2 v fa=215.0N/mm2 满足要求6.5刚度校核20mm当玻璃采用中空玻璃时受力杆件挠度值vL/180，且最大挠度

8、值不大于f=5q4yL/384Elx=（5X1.09X44/384X21X104X170.72）X105p j=0.010m=10mm v L/180=22mm 满足要求I I ,' . ./J育、 X四横中挺计算工况：自重+风荷载+地震作用（G+W+S）门窗按标高30m计算1.重力荷载G=LB(t1+12) 玻 1.2=1.3 *15 )0.014 )25.6 为.2=0.645KN精心整理2.风荷载标准值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.风压力线荷载 冲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最大弯矩I I ，-. . _z J汎X ,X :按单跨简支梁计算，横框所受的最大弯矩为 1水平 My=qy*B2/8式中B 一窗横中挺长度垂直 Mx=1/2*GX aMy=1.37 X1.3/8=0.29KNm精心整理式中a一玻璃支点到连接点距离Mx=1/2*0.645 X0.2=0.065KNma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

10、挺的最大应力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 =厂了 _ f7. 刚度校核 /I * IjTJ /.* 兀h""'刚度校核线荷载最大值水平 qy=(1.0WK+0.6SE)*Hdp j=(1 X1.21+0.6 X) X.812232 满足要求I I ，-. ./ 严 * JX 、£ 尹 .X :=0.98KN/m垂直 G=LB(t1+t2) 丫=0.645KN挠度玻 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最大挠度 f= Vfy2+fz2= V6+1.4=6.2mn< 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+E1温度应力计算冲>- L"V<./(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(T t2k=0.74E a 1 (2Tc-fs3 口4式中：叮阴影系数；a 2 窗帘系数；卩3 J璃面积

12、系数；a 4我缝材料系数；Tc 玻璃中央温度C)Ts 玻璃边缘温度(C)E 玻璃的弹性模量，取 0.72 X10N / mm2精心整理a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 C+ 0.35 >26 °C = -3.25 C式中：to 室外温度(C)ti 室内温度(C)室外侧玻璃的中央温度为Teo = 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室内侧玻璃的中央温度为Tei = 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室外侧玻璃的组合吸收率，查表得；7、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则室内侧玻璃中央与边缘部的温度差为Tco-Ts = 10.36-(-3.25) = 13.61 (C)精心整理Tci-Ts = 22.1-(-3.25) = 25

14、.35 (C)取二者的较大值为25.35 (C)所以玻璃的温差应力标准值为(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%:"毡I=10.33N/mm225mm12mm 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(T t2= 1.2 彷担k.2 X0.33 = 12.4N/mm2 v fg = 58.8N/mm2 满足要求(2) 玻璃挤压应力计算pI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(T t1k= E-

15、 ( aAT2C - dc)/b )式中：彷t1k 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); T窗玻璃年温度变化值，取为 80 °C；a玻璃的线膨胀系数，为1.0 >10-5 ;E 玻璃的弹性模量，0.72 >05N/mm2则(T t1k= E- ( aAT2C - dc)/b=0.72 X10X (1.0 X10X80- (2X7-3) /1500 ) = -470.4 V 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

16、用下应力标准值(T Wk(T Wk= 6 书 1 Wk- a/t式中：彷W风荷载作用下的应力标准值；K 高层建筑取安全系数1.1pIa玻璃短边长度(mm);| I ，-_ . .* f巴* X丸 /*、 / X ,Z :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；书1弯曲系数，按a/b的值查表Wk = B Z s z =WO56K>0.8 X.77 >0.55 X.1 = 1.34KN /m2则(T Wk= 6 书 1 - Wk- a2/t25X0.0496 X1.34 X10-3 X13002/62 = 18.72N/mm(2) 地震作用下应力标准值(T E

17、k水平分布地震作用标准值为qEk =B E - a max 25.6 取 0 10(T E心 6 书 1 qEk a2/t2考虑铝框，地震作用加大 20 %贝U(T Ek= 1.2 x 6 书 1 qEk - aBt0 J式中：彷Ek地震作用下的应力标准值；(3) 玻璃的应力组合设计值为(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 满足要求3玻璃挠度计算、J -”*、：/风荷载标准值为pIWk = 1.34KN/m玻璃跨中最大挠度为 1

18、卩=书2 - qk /曲-n玻璃所受的荷载组合值为qk = 1.0WK + 0.6qEk = 1X1.34 + 0.6 X = 1.34KN /m2 = 1.34 X0N/ mm玻璃板的弯曲刚度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玻璃弹性模量，取 0.72 X105 N/mm2t玻璃厚度（mm ），中空玻璃取外片厚度的1.2倍则玻璃的挠度卩=书 2 qk n45 = 0.00466 >1.34 X0 X1300 / 13.5 X0 0.74 =17.15mm式中：书2跨中最大挠度系数，由a/b查表i/“A 1/ y 二/，”才a二"a 玻璃短边长（mm ）n-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