建筑外窗抗风压性能报告书

1、建筑外窗抗风压性能报告书I 、计算依据JGJ 113-2003 GB 50017-2003GB/T7106-2002GB 50009-2001 未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料门JG/T 180-2005 »未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗JG/T 140-2005 »GB/T8479-2003GB/T8478-2003II 、设计计算一、风荷载计算1) 工程所在省市：甘肃省2) 工程所在城市：天水市3) 门窗安装最大高度z(m)： 204) 门窗类型 : 推拉窗5) 窗型样式 :6)窗型尺寸：窗宽 W(mm):1500窗高 H(mm):15001 风荷载标准值计算：Wk

2、 = B gz* w S* w Z*w0( 按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7.1.1-2)1.1 基本风压 W0=350N/mA2( 按建筑结构荷载规范GB 50009-2001规定，采用50年一遇的风压，但不得小于 0.3KN/mA2)1.2 阵风系数计算：1)A类地区：Bgz=0.92*(1+2 pf)其中：w f=0.5*35A(1.8*(-0.04)*(z/10)A(-0.12),z为安装高度；2)B类地区：Bgz=0.89*(1+2 pf)其 中：pf=0.5*35A(1.8*(0)*(z/10)A(-0.16),z为安装高度；3)C类地区：Bgz=0.85*(1+2

3、 四其中：2=0.5*35八(1.8*(0.06)*(z/10)A(-0.22),z为安装高度；4)D 类地区：Bgz=0.80*(1+2 iif)其中：w f=0.5*35A(1.8*(0.14)*(z/10)A(-0.30),z为安装高度；本工程按：B 类 田野、乡村、丛林、丘陵以及房层比较稀疏的乡镇和城市郊区取值。安装高度<5米时 , 按 5米时的阵风系数取值。B gz=0.89*(1+(0.5*(20/10)A(-0.16)*2) =1.68657( 按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7.5.1 规定 )1.3 风压高度变化系数z:1)A类地区：wZ=1.379 *

4、(z / 10) a 0.24,z为安装高度；2)B 类地区：wZ=(z / 10) a 0.32,z为安装高度；3)C类地区：wZ=0.616 * (z / 10) a 0.44,z为安装高度；4)D 类地区：wZ=0.318 * (z / 10) a 0.6,z 为安装高度;本工程按：B 类 田野、乡村、丛林、丘陵以及房层比较稀疏的乡镇和城市郊区取值。wZ=(20/10)A0.32=1.24833按建筑结构荷载规范GB 50009-2001 7.2.1 规定 )1.4 风荷载体型系数：ws=1.2( 按 建筑结构荷载规范GB50009-2001 表 7.3.1 规定 )1.5 风荷载标准值

5、计算:Wk(N/mA2)=B gz* w S* w Z*w0=1.68657*1.24833*1.2*350=884.2662 风荷载设计值计算：W(N/m2)=1.4*Wk=1.4*884.266=1237.9724二、门窗主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力校核1 校验依据：1.1 挠度校验依据：1) 单层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L<=1/1202) 双层玻璃，柔性镶嵌：fmax/L<=1/1803) 单层玻璃，刚性镶嵌：fmax/L<=1/160其中： fmax: 为受力杆件最在变形量(mm)L:为受力杆件长度(mm)1.2 弯曲应力校验依据：er max=M/W&

6、lt;=b (T:材料的抗弯曲应力(N/mmA2)o- max:计算截面上的最大弯曲应力(N/mmA2)M: 受力杆件承受的最大弯矩(N.mm)W: 净截面抵抗矩(mmA3)1.3 剪切应力校验依据：t max=(Q*S)/(I* S )<= t t :材料的抗剪允许应力(N/mmA2)r max:计算截面上的最大剪切应力(N/mmA2)Q: 受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力(N)S: 材料面积矩(mmA3)1 :材料惯性矩(mmA4)S :腹板的厚度(mm)2 主要受力杆件的挠度、弯曲应力、剪切应力计算：因建筑外窗在风荷载作用下，承受的是与外窗垂直的横向水平力，外窗各框料间构成的受

7、荷单元，可视为四边铰接的简支板。在每个受荷单元的四角各作45 度斜线，使其与平行于长边的中线相交。这些线把受荷单元分成4 块， 每块面积所承受的风荷载传递给其相邻的构件， 每个构件可近似地简化为简支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷载。这样的近似简化与精确解相比有足够的准确度，结果偏于安全， 可以满足工程设计计算和使用的需要。由于窗的四周与墙体相连， 作用在玻璃上的风荷载由窗框传递给墙体，故不作受力杆件考虑，只需对选用的中梃进行校核。2.1 中横的挠度、弯曲应力、剪切应力计算:构件“中横”的各受荷单元基本情况如下图：（此处放置“中横”的风压分析图 ）构件“中横”的由以下各型材 （ 衬钢 ） 组合

8、而成，它们共同承担中横”上的全部荷载：（1） . 塑钢 : 中滑截面参数如下：惯性矩：127392.74抵抗矩：3698.19面积矩：3510.7截面面积：512.83腹板厚度：1.42.1.1 中横的刚度计算1 .中滑的弯曲刚度计算D(N.mmA2)=E*I=2200*127392.74=280264028中滑的剪切刚度计算D(N.mmA2)=G*F=2060*512.83=1056429.82 . 中横的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(N.mmA2)=280264028=280264028中横的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mmA2)=1056429.8=1056429.82.1.2

9、 中横的受荷面积计算1. 上亮的受荷面积计算( 梯形 )A(mmA2)=(3000-500)*500/4=3125002. 左扇的受荷面积计算(三角形)A(mmA2)=(750*750/2)/2=1406253. 右扇的受荷面积计算(三角形)A(mmA2)=(750*750/2)/2=1406254. 中横的总受荷面积计算A(mmA2)=312500+140625+140625=5937502.1.3 中横所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A=884.266*593750/1000000=525.0332.1.4 中横在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.1.4.1 在均布荷载作用下的挠度计

10、算1. 中滑在均布荷载作用下的挠度计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=525.033*(280264028/280264028)=525.033本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Fmax(mm)=Q*LA3/(76.8*D)=525.033*1500八3/(76.8*280264028)=82.332.1.4.2 在均布荷载作用下的弯矩计算1. 中滑在均布荷载作用下的弯矩计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=525.033(280264028/280264028)=525.033所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*

11、525.033=735.0462本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Mmax(N.mm)=Q*L/8=735.0462*1500/8=137821.162.1.4.3 在均布荷载作用下的剪力计算1. 中滑在均布荷载作用下的剪力计算按剪切刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=525.033*(1056429.8/1056429.8)=525.033所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*525.033=735.0462本窗型在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载Qmax(N)=± Q/2=735.0462/2=367.522.1.5 中横在集中荷载作

12、用下的挠度、弯矩、剪力计算2.1.5.1 左扇产生的集中荷载对中横作用生产的挠度、弯矩、剪力计算1. 受荷面积计算A(mmA2)=(1000*2 - 750)*750/4=2343752. 该分格传递到主受力杆件上的全部集中荷载通过左侧杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算P(N)=(wk*A)/2=(884.266*234375)/2/1000000=103.625通过右侧杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算P(N)=(wk*A)/2=(884.266*234375)/2/1000000=103.6253. 该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度(1) 中滑在集中荷载作用下产生的跨中挠

13、度按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=103.625*(280264028/280264028)=103.625该分格右侧的跨中集中荷载对受力杆件跨中产生的挠度计算Fmax(mm)=P*LA3/(48*D)= 103.625*1500八3/(48*280264028)=264. 该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总弯矩(1) 中滑在集中荷载作用下产生的弯矩按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=103.625*(280264028/280264028)=103.625所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*103.625=145.07

14、5该分格右侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算Mmax(N.mm)=P*L/4=145.075*1500/4 =54403.125. 该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总剪力(1) 中滑在集中荷载作用下产生的总剪力按剪切刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=103.625*(1056429.8/1056429.8) =103.625所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*103.625 =145.075该分格右侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的剪力计算Qmax(N)=P*L/2=145.075/2=72.542.1.5.2 右扇产生的集中荷载对中横作用生产的挠度

15、、弯矩、剪力计算1. 受荷面积计算A(mmA2)=(1000*2 - 750)*750/4=2343752. 该分格传递到主受力杆件上的全部集中荷载通过左侧杆件传递到主受力杆件上的集中荷载计算P(N)=(wk*A)/2=(884.266*234375)/2/1000000=103.6253. 该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总挠度(1) 中滑在集中荷载作用下产生的跨中挠度按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=103.625*(280264028/280264028)=103.625该分格左侧的跨中集中荷载对受力杆件跨中产生的挠度计算Fmax(mm)=P*LA3/

16、(48*D)= 103.625*1500八3/(48*280264028)=264. 该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总弯矩(1) 中滑在集中荷载作用下产生的弯矩按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总)=103.625所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*103.625=145.075该分格左侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的弯矩计算Mmax(N.mm)=P*L/4=145.075*1500/4=54403.125. 该分格产生的集中荷载对受力杆件跨中产生的总剪力(1) 中滑在集中荷载作用下产生的总剪力按剪切刚度比例分配荷载分配荷载:Q中滑=、总*。中滑/D总

17、)=103.625*(1056429.8/1056429.8)=103.625所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*103.625=145.075该分格左侧的跨中集中荷载对受力杆件产生的剪力计算Qmax(N)=P/2=145.075/2=72.542.1.6 中横在均布荷载和集中荷载共同作用下的总挠度校核2.1.6.1 中滑总挠度校核2.1.6.1.1 中滑总变形计算F总=F均布+ 2F集中=82.33+52=134.332.1.6.1.2 中滑挠跨比计算挠跨比二F总/L=134.33/1500=0.08960.0896>1/180中滑的挠度不符合要求。2.1.7 中横在均布荷载

18、和集中荷载共同作用下的抗弯曲强度校核2.1.7.1 中滑抗弯曲强度校核2.1.7.1.1 中滑总弯矩计算M总=乂均布+ 2M集中=137821.16+108806.24=246627.42.1.7.1.2 中滑弯曲应力计算er max=M/W(T max:计算截面上的最大弯曲应力M: 受力杆件承受的最大弯矩W: 净截面抵抗矩=246627.4/3698.19=66.689 66.689>37 中滑的抗弯强度不满足要求。2.1.8 中横在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗剪切强度校核2.1.8.1 中滑抗剪切强度校核2.1.8.1.1 中滑总剪力计算Q 总=、均布+ 2Q集中 =367.52

19、+145.08 =512.62.1.8.1.2 中滑剪切应力计算t max=(Q*S)/(I* S)r max:计算截面上的最大剪切应力Q: 受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力S: 材料面积矩I: 材料惯性矩S :腹板的厚度 =512.6*3510.7/(127392.74*1.4) =10.0910.09<=23中滑的抗剪切能力满足要求。2.1.9 中横在均布荷载和集中荷载共同作用下的受力杆件端部连接强度校核2.1.9.1 中横型材端部单个连接螺栓所承受的最大荷载设计值p0=1.4*Q 总 /nn: 型材两端连接螺栓总个数=1.4*525.033/4=183.762(N)2.1.9.

20、2 中横型材端部单个连接螺栓的抗剪允许承载力Jm 每个连接件的承剪面( 个 ):1 个d 连接螺栓螺纹处的外径(mm):2.5兀圆周率31416(T v螺栓抗剪允许应力：190(N/mmA2)Nv(N尸Jm* 兀 *dA2* o v/4= 1*3.1416*2.5八2*190/4=932.66按照钢结构设计规范GB 50017-2003 7.2.1-1 至 7.2.1-22.1.9.3 中横型材端部单个连接螺栓的承压允许承载力d 连接螺栓螺纹处的外径(mm):2.52 t连接件中腹板的厚度=1.2(T c螺栓承压允许应力：405(N/mmA2)Nc(N)=d* 21* (T c=2.5*1.2

21、*405=1215按照钢结构设计规范 GB 50017-20037.2.1-3 至7.2.1-42.1.9.4中横型材端部单个连接螺栓的抗剪、承压能力校核：Nc=1215(N)>=p0=183.762(N)Nv=932.66(N)>=P0=183.762(N)中横端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。2.1.9中横综合抗风压能力计算该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受矩形均布荷载根据:L/180=(q*A)*LA3/(76.8*D)q(N/mmA2)=76.8*D/(LA2*180*A)=76.8*280264028/(1500A2*180*593750)*1000=0.09

22、(kPa)2.2 竖扇的挠度、弯曲应力、剪切应力计算：构件“竖扇”的各受荷单元基本情况如下图：构件“竖扇”的由以下各型材 (衬钢)组合而成，它们共同承担“竖扇”上的全部荷载：(1) . 铝合金：勾企截面参数如下：惯性矩：32604.61抵抗矩：1806.57面积矩：1278.7截面面积：235.25腹板厚度：1.21. 勾企的弯曲刚度计算D(N.mmA2)=E*I=70000*32604.61=2282322700勾企的剪切刚度计算D(N.mmA2)=G*F=26000*235.25=61165002. 竖扇的组合受力杆件的总弯曲刚度计算D(N.mmA2)=2282322700=2282322

23、700竖扇的组合受力杆件的总剪切刚度计算D(N.mmA2)=6116500=61165002.2.2 竖扇的受荷面积计算1. 右扇的受荷面积计算( 梯形)A(mmA2)=(2000-750)*750/4=2343752. 左扇的受荷面积计算(梯形)A(mmA2)=(2000-750)*750/4=2343753. 竖扇的总受荷面积计算A(mmA2)=234375+234375=4687502.2.3 竖扇所受均布荷载计算Q(N)=Wk*A=884.266*468750/1000000=414.52.2.4 竖扇在均布荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.2.4.1 在均布荷载作用下的挠度计算1.

24、 勾企在均布荷载作用下的挠度计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q勾企=、总*。勾企/D总)=414.5*(2282322700/2282322700)=414.500本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载Fmax(mm)=Q*LA3/(61.05*D)=414.5*1000八3/(61.05*2282322700)=2.972.2.4.2 在均布荷载作用下的弯矩计算1. 勾企在均布荷载作用下的弯矩计算按弯曲刚度比例分配荷载分配荷载:Q勾企=、总*。勾企/D总)=414.5(2282322700/2282322700)=414.500所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*414

25、.5=580.3本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载Mmax(N.mm)=Q*L/6.165=580.3*1000/6.165=94128.141. 勾企在均布荷载作用下的剪力计算按剪切刚度比例分配荷载分配荷载:Q勾企=、总*。勾企/D总)=414.5*(6116500/6116500)=414.500所受荷载的设计值计算:Q=1.4*Q=1.4*414.5=580.3本窗型在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载Qmax(N)=± Q*(1 -a/L)/2=580.3*(1-0.375)/2=181.342.2.5 竖扇在集中荷载作用下的挠度、弯矩、剪力计算2.2.6 竖

26、扇在均布荷载和集中荷载共同作用下的总挠度校核2.2.6.1 勾企总挠度校核2.2.6.1.1 勾企总变形计算F总=F均布+ 2F集中=2.97=2.972.2.6.1.2 勾企挠跨比计算挠跨比二F总/L=2.97/1000=0.0030.003<=1/180勾企的挠度符合要求。2.2.7 竖扇在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗弯曲强度校核2.2.7.1 勾企抗弯曲强度校核2.2.7.1.1 勾企总弯矩计算M总=乂均布+ 2M集中=94128.14=94128.142.2.7.1.2 勾企弯曲应力计算er max=M/W(T max:计算截面上的最大弯曲应力M: 受力杆件承受的最大弯矩W:

27、 净截面抵抗矩=94128.14/1806.57=52.10352.103<=85.5勾企的抗弯强度满足要求。2.2.8 竖扇在均布荷载和集中荷载共同作用下的抗剪切强度校核2.2.8.1 勾企抗剪切强度校核2.2.8.1.1 勾企总剪力计算Q总=、均布+ 2Q集中=181.34 =181.342.2.8.1.2 勾企剪切应力计算r max=(Q*S)/(I* S)r max:计算截面上的最大剪切应力Q: 受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力S: 材料面积矩I: 材料惯性矩S :腹板的厚度 =181.34*1278.7/(32604.61*1.2) =5.9275.927<=49.6

28、勾企的抗剪切能力满足要求。2.2.9 竖扇在均布荷载和集中荷载共同作用下的受力杆件端部连接强度校核2.2.9.1 竖扇型材端部单个连接螺栓所承受的最大荷载设计值p0=1.4*Q 总 /nn: 型材两端连接螺栓总个数=1.4*414.5/4=145.075(N)2.2.9.2 竖扇型材端部单个连接螺栓的抗剪允许承载力Jm 每个连接件的承剪面( 个 ):1 个d 连接螺栓螺纹处的外径(mm):2.5兀圆周率31416(T v螺栓抗剪允许应力：190(N/mmA2)Nv(N尸Jm* 兀 *dA2* o v/4= 1*3.1416*2.5八2*190/4=932.66按照钢结构设计规范GB 50017

29、-2003 7.2.1-1 至 7.2.1-22.2.9.3 竖扇型材端部单个连接螺栓的承压允许承载力d 连接螺栓螺纹处的外径(mm):2.52 t连接件中腹板的厚度=1.2(T c螺栓承压允许应力：405(N/mmA2)Nc(N)=d* 21* (T c=2.5*1.2*405=1215按照钢结构设计规范GB 50017-2003 7.2.1-3 至 7.2.1-42.2.9.4 竖扇型材端部单个连接螺栓的抗剪、承压能力校核：Nc=1215(N)>=p0=145.075(N)Nv=932.66(N)>=P0=145.075(N)竖扇端部连接螺栓的抗剪和承压能力都能满足要求。2.2

30、.9 竖扇综合抗风压能力计算该受力杆件在风荷载作用下，可简化为承受梯形均布荷载根据 :L/180=(q*A)*LA3/(61.05*D)q(N/mmA2)=61.05*D/(LA2*180*A)=61.05*2282322700/(1000八2*180*468750)*1000= 1.65(kPa)3该门窗的综合抗风压能力为：Qmax=0.09N/mmA2( 按建筑外窗抗风压性能分级表GB/T7106-2002)建筑外窗抗风压性能分级表分12345678X.X级代号分1.0<=1.5<=2.0<=2.5<=3.0<=3.5<=4.0<=4.5<=

31、P3>级P3<1.P3<2.P3<2.P3<3.P3<3.P3<4.P3<4.P3<5.=指505050505.0标注：表中X.X表示用=5.0KPa的具体值，取分组代号。但必须注明“已经超过8级。”综合抗风压能力不足1级各受力杆的挠度、抗弯能力、抗剪能力校核结果一览表名称长度挠度允许值校核结果弯曲应力许用值校核结果剪切应力许用值校核结果中滑15000.08960.0056否66.68937否10.0923是勾企10000.0030.0056是52.10385.5是5.92749.6是三、玻璃强度校核1校验依据：er max=6*m*W*a

32、A2/tA2* <= o a:玻璃的允许应力（N/mmA2）（T max:玻璃板块所承最大应力（N/mmA2）m:玻璃弯曲系数a: 玻璃短边尺寸（mm）W:风荷载设计值（N/mA2）t:玻璃厚度（mm）2 风荷载设计值计算：w=1.4*Wk风荷载标准值Wk（N/mA2）:884.266风荷载标准值0.75KN/mA2时，按0.75KN/mA2计算。根据建筑玻璃应用技术规程JGJ 113-2003 =1.4*884.266=1237.97243 上亮玻璃强度校核：3.1 玻璃弯矩系数计算：玻璃短边长度a(mm):500玻璃长边长度b(mm):1500玻璃短边 / 长边 a/b=500/15

33、00=0.33333根据 a/b 系数，用插入法查表取得弯矩系数m=0.117693.2 玻璃折减系数计算：3.2.1 0参数计算：玻璃短边长度a(mm):500风荷载标准值 Wk(N/mA2):884.266玻璃弹性模量E(N/mmA2)=720000 =Wk*aA4/EH4=884.266*500A4/72000/6A4/1000000=0.592283.2.2 折减系数计算：根据9参数，用插入法查表取得折减系数区=13.3 玻璃应力计算：风荷载设计值w(N/mA2):1237.9724内片玻璃厚度t(mm):5外片玻璃厚度t(mm):5玻璃计算厚度t(mm)=1.2*5=6止玻璃应力折减

34、系数:1er max=6*m*W*aA2/tA2*(1=6*0.11769*1237.9724*500八2/6八2*1/1000000=6.0713.4 玻璃强度校核：6 max<=(r 即 :6.071<=28玻璃应力满足要求。4 左扇玻璃强度校核：4.1 玻璃弯矩系数计算：玻璃短边长度a(mm):750玻璃长边长度b(mm):1000玻璃短边 /长边 a/b=750/1000=0.75根据 a/b 系数，用插入法查表取得弯矩系数m=0.06834.2 玻璃折减系数计算：4.2.1 0参数计算：玻璃短边长度a(mm):750风荷载标准值Wk(N/mA2):884.266玻璃弹性模

35、量E(N/mmA2)=720000 =Wk*aA4/E/tA4=884.266*750八4/72000/6八4/1000000=2.998414.2.2 折减系数计算：根据9参数，用插入法查表取得折减系数区=14.3 玻璃应力计算：风荷载设计值w(N/mA2):1237.9724内片玻璃厚度t(mm):5外片玻璃厚度t(mm):5玻璃计算厚度t(mm)=1.2*5=6止玻璃应力折减系数：1er max=6*m*W*aA2/tA2*=6*0.0683*1237.9724*750A2/6A2*1/1000000=7.9274.4 玻璃强度校核：6 max<=(r 即 :7.927<=28玻璃应力满足要求。5