门窗计算手册

北京XX大学体育馆

门窗

设计计算书

设计：

校对：_______

沈阳YY幕墙工程有限企业

二OO六年三月二十九日

门窗设计计算书

一、计算引用的规范、原则及资料

1.幕墙设计规范：

《建筑幕墙》JG3035-1996

《玻痛幕墙工程技术规范》JGJ102-2023

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2023

《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2023

《全玻璃幕墙工程技术规程》DBJ/CT014-2023

《玻璃幕墙光学性能》GB/T18091-2023

《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225-94

《建筑幕墙空气渗透性能测试措施》GB/T15226-94

《建筑幕墙风压变形性能测试措施》GB/T15227-94

《建筑幕墙雨水溶透性能测试措施》GB/T15228-9-1

《建筑幕墙平面内变形性能检测措施》GB/T18250-2023

《建筑幕墙抗震性能振动台试验措施》GB/T18575-2023

《点支式玻璃幕墙支承装置》JG138-2023

《吊挂式玻璃幕墙支承装置》JG139-2023

2.建筑设计规范：

《建筑构造荷载规范》GB500092023

《钢构造设计规范》GB50017-2023

《冷弯薄壁型钢构造设计规范》GB500182023

《高层民用钢构造技术规程》JGJ99-98

《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2023版）

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2023

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2023

《工程抗震术语原则》JG.J/T97-95

《中国地震烈度表》GB/T17742-1999

《建筑抗震设计规范》GB50011-2023

《建筑抗震设防分类原则》GB50223-2023

《中国地宸动参数区划图》GB18306-2023

《采暖通风与空气调整设计规范》GB50019-2023

《高层建筑混凝土构造技术规程》JGJ3-2023

《混凝上构造设计规范》GB50010-2023

《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

《民用建筑隔声设计规范》GBJ118-88

《建筑构造可靠度设计统一原则》GB50068-2023

《建筑装饰工程施工质量验收规范》GB50210-2023

《建筑钢构造焊接技术规程》JGJ81-2023

《钢构造防火涂料》GB14907-2023

《碳钢焊条》GB/T5117-1995

《低合金钢焊条》GB/T5118-1995

《铝型材截面几何参数算法及计算机程序规定》YS/T437-2023

3.铝材规范:

《铝幕培板板基》YS/T429.1-2023

《铝幕墙板氟碳喷漆铝单板》YS/T429.2-2023

《铝及铝合金彩色涂层板、带材》YS/T431-2023

《铝塑复合板用铝带》YS/T432-2023

《铝合金建筑型材》GB/T5237-2023

《建筑铝型材基材》GB/T5237.1-2023

《建筑铝型材阳极氧化、着色期材》GB/T5237.2-2023

《建筑铝型材电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2023

《建筑铝型材粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2023

《建筑铝型材筑碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2023

《变形铝及铝合金化学成分》GB/T3190-1996

《铝及铝合金轧制板材》GB/T3880-1997

《建筑用铝型材、铝板氟碳涂层》JG/T133-2023

4.金属板及石材规范：

《天然花岗石荒料》JC/T204-2023

《天然大理石荒料》JC/T202-2023

《天然板石》GB/T18600-2023

《天然花岗石建筑板材》GB/T18601-2023

《天然大理石建筑板材》JC/T79-2023

《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》JC/T887-2023

《天然饰面石材术语》GB/T13890-92

《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2023

《铝塑第合板》GB/T17748-1999

《建筑瓷板装饰工程技术规范》CECS101：98

《建筑装饰用微晶玻璃》JC/T872-2023

5.玻璃规范：

《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2023

《一般平板玻璃》GB4871-1995

《浮法玻璃》GB11614-1999

《钢化玻璃》GB/T9963-1998

《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》GB/T17841-1999

《建筑用安全玻璃防火玻璃》GB15763.1-2023

《中空玻璃》GB/T11944-2023

《夹层玻璃》GB9962-1999

《镀膜玻璃第一部分阳光控制镀膜玻璃》GB/T18915.1-2023

《镀膜玻璃第二部分低辐射镀膜玻璃》GB/T18915.2-2023

《热反射玻病》JC693-1998

《热弯玻璃》JC/T915-2023

6.钢材规范：

《不锈钢棒》GB/T1220-1992

《不锈钢冷加工钢棒》GB/T4226-1984

《不锈钢冷扎钢板》GB/T3280-1992

《不锈钢热扎钢板》GB/T4237-1992

《不锈钢热扎钢带》GB/T5090

《冷拔异形钢管》GB/T3094-2023

《碳素构造钢》GB/T700-1988

《优质碳素构造钢》GB/T699-1999

《合金构造钢》GB/T3077-1999

《不锈钢和耐热钢冷扎带钢》GB/T4239-1991

《高酎候构造钢》GB/T4171-2023

《焊接构造用耐候钢》GB/T4172-2023

《低合金高强度构造钢》GB/T1591-1994

《碳素构造和低合金构造钢热轧薄钢板及钢带》GB/T912-1989

《碳素构造和低合金构造钢热轧厚钢板及钢带》GB/T3274-1988

《构造用无缝钢管》JBJ102

《金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术规定》GB/T13912-1992

7.胶类及密封材料规范：

《混凝土接缝用密封胶》JC/T881-2023

《硅酮隹筑密封胶》GB/14683-2023

《建筑用硅酮构造密封胶》GB16776-2023

《聚硫建筑密封胶》JC483-1992

《中空玻璃用弹性密封剂》JC486-2023

《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882-2023

《石材幕墙接缝用密封胶》JC/T883-2023

《中空玻璃用丁基热熔密封胶》JC/T914-2023

《彩色钢板用建筑密封胶》JC/T884-2023

《工业用橡胶板》GB/T5574-1994

《绝热用岩棉、矿棉及其制品》GB/T11835-98

《建筑用防霉密封胶》JC/T885-2023

《建筑表面用有机硅防水剂》JC/T902-2023

《聚氨酯建筑密封胶》JC/T482-2023

8.门窗及五金件规范：

《铝合金门》GB/T8478-2023

《铝合金窗》GB/T8479-2023

《建筑外窗抗风压性能分级及检测措施》GB/T7106-2023

《建筑外窗气密性能分级及检测措施》GB/T7107-2023

《建筑外窗水密性能分级及检测措施》GB/T7108-2023

《建筑外窗空气隔声性能分级及检测措施》GB/T8485-2023

《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》DBJ15-30-2023

《舛筑外窗采光件能分级及检测措施》GB/T11976-2023

《地弹簧》GB/T9296-1988

《平开铝合金窗执手》GB/T9298-1988

《铝合金窗不锈钢滑撑》GB/T9300-1988

《铝合金门插销》GB/T9297-1988

《铝合金窗撑挡》GB/T9299-1988

《铝合金门窗拉手》GB/T9301-1988

《铝合金窗锁》GB/T9302-1988

《铝合金门锁》GB/T9303-1988

《闭门器》GB/T9305-1988

《推拉铝合金门窗用滑轮》GB/T9304-1988

《紧固件螺栓和螺钉》GB/T5277

《十字槽盘头螺钉》GB/T818-2023

《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1-2023

《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》GB3098.2-2023

《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》GB3098.4-2023

《紧固件机械性能自攻螺钉》GB3098.5-2023

《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉、螺柱》GB3098.6-2023

《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB3098.15-2023

《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB/T16823.1-1997

9.《建筑构造静力计算手册》（第二版）

10.土建图纸:

二、基本参数

1.门窗所在地区：

北京地区：

2.地面粗糙度分类等级：

按《建筑构造荷载规范》(GB50009-2023)

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都市郊区;

C类：指有密集建筑群的都市市区；

D类：指有密集建筑群且房屋较高的都市市区：

根据上面分类原则，本工程按C类地区考虑。

三、门窗承受荷载计算

按建筑构造荷载规范(GB5000S-2023)计算:：

wk=B小口/口版...-2[GB50009-2023]

上式中：

wx作用在门窗上H勺风荷载原则值(MPa)；

Z：计算点标高：100m；

B@：瞬时风压的阵风系数；

根据不同样场地类型,按如下公式计算：

BHK(1+2U.)

其中K为地面粗糙度调整系数.—为脉动系数

012

A类场地:3KX=0.92X(1+2u,)其中：p.=0.387X(Z/10)

016

B类场地:3sx=0.89X(1+2ur)其中：Hr=0.5(Z/1O)-

C类场地:3^=0.85X(H-2Pr)其中:u产0.734(Z/l(J)—?

3

D类场地：PKX=0.80X(l+2Uf)其中：pf=1.2248(Z/10)0-

对于C类地区，100m高度处瞬时风压H勺阵风系数:

3^=0.85X(1+2X(0.734(Z/10)022))=1.6019

L：风压高度变化系数;

根据不同样场地类型,按如下公式计凫:

024

A类场地：px=l.379X(2/10)

当Z>300m时，取Z=300m,当Z<5m时,取Z=5m；

B类场地:Ux=(Z/lO)032

当Z>350m时，取Z=350m,当Z<10m时，取Z=10m；

C类场地:­=0.616X(2/10严

当Z〉400nl时,取Z=400m,当Z<15m时,取Z=15m；

D类场地:4=0.318X(2/10)060

当Z>450m时,取Z=450m,当Z<30m时,取Z=30m；

对于C类地区，100m高度处风压高度变化系数:

Pz=0.616X(Z/10)0*=1.6966

L：风荷载体型系数，根据计算点体型位置取L2；

wo：基本风压值(MPa),根据现行。建筑构造荷载规范AGB50009-2023附表D.4(全国基

本风东分布佟I)中数值采用,按重理期50年,北京地区取0.000,15MPa：

wk=3wuzPa。

=1.6019X1.6966X1.2X0.00045

=0.001468MPa

四、门窗玻璃的选用与校核

基本参数:

1：计算点标高：100m；

2：玻璃板尺寸：宽乂高中乂21000mmXI280mm：

3：玻璃配置：单片玻病，钢化玻璃：4mm：：

模型简图为:

B

玻璃板块(四边简支板)

1.玻璃的强度计算:

校核根据：。4工］

0：玻璃H勺计算参数;

n：玻璃的折减系数:

“%：风荷载原则值(MPa)；

a：分格短边长度(mm)；

E：玻璃H勺弹性模量(MPa)；

t：玻璃厚度(nun)：

0=wka7Et*……6.1.2-3DGJ】02-2023]

=0.001468XI0004/72023/44

=79.644

按系数9,查表6.1.2-2[JGJ102-2023],n=0.731；

。：玻璃在组合荷载作用下的板中最大应力设计值(MPa)：

w：风荷载设计值(MPa)；

a：玻璃短边边长(mm)：

b：玻璃长边边长(mm)：

t：玻璃厚度(mm)：

m：玻璃弯矩系数,按边长比a/b查表6.L2TUGJ102-2023H与m=0.0649：

。=6mwa2n/t2……6.1.2[JGJ102-2023]

=6X0.0649XL4X0.C01468X1000-X0.731/42

=36.563MPa

36.563MPaWfg=84MPa(钢化玻璃)

玻璃口勺强度满足规定！

2.玻璃最大挠度校核：

校核根据：

dr=nuWkaVD<df.H.……6.1.3-2[JGJ102-2023]

上面公式中：

d.：玻璃板挠度计算值(mr)：

H：玻璃挠度的折减系数，根据前面的计算，为0.731；

u：玻璃挠度系数，按边长比a/b查表6.1.3UGJ102-2023］得口=0.00626；

Wk：风荷载原则值(VPa)

a：玻璃板块短边尺寸(imr)；

D：玻璃口勺弯曲刚度(N-nm)；

dr.H.：许用挠度,取短边长的1/60,为16.667mm：

其中：

D=Et7(12(l-v2))……6.1.3-1LJGJ102-2023J

上式中：

E：玻璃的弹性模量(MPa)；

t：玻璃口勺厚度(mm):

v：玻璃材料泊松比，为0.2；

D=Et3/(12(l-v2))

=72023X47(12X(1-0.22))

=400()00N,mm

4

df=nuwka/D

=0.731X0.00626X0.C0M6HX10007400000

=16.794mm

16.794mm>dr,iin=16.667nlm（钢化玻璃）

玻璃H勺挠度不满足规定!

五、门窗竖中挺计算

基本参数：

1：计算点标高：100m；

2：力学模型：单跨简支梁；

3：竖中挺跨度：H=1600irm；

4：竖中挺左受荷单元宽：用=600mm：竖中挺右受荷单元宽：W2=1500mrn；

5：竖中挺材质：6063-T5；

1.竖中挺受荷单元分析：

(1)竖中挺计算简图确实定：

由于:W,<H

W2<H

因此，左受荷单元作用在竖中挺上是梯形荷载：

右受荷单元作用在竖中挺上是梯形荷载

(2)竖中挺在左受荷单元力作用下的受力分析：

Wk：风荷载原则值(VPa)；

Wi：左受荷单元宽(mm)；

11：竖中挺的J跨度(mm)：

qz:在左受荷单元作用下H勺风荷载线集度原则值(N/mm)；

qu在左受荷单元作用下口勺风荷载线集度设计值(N/mm)；

qkiXW/2

=0.001468X600/2

=0.44N/mm

qi=l.4XqkJ

=1.4X0.44

=0.616N/mm

M,：在左受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N-mm)：

2

M1=q1XH724X(3-(W1/H))

=0.616X1600724X(3-(600/1600)2)

=187880N,mm

Vkl：在左受荷单元力作用下H勺剪力原则值(N)：

Vkl=q,H/2X(l-W1/2/H)

=0.616X1600/2X(1-600/2/1600)

=400.4N

V,：在左受荷单无力作用下的剪力设计值(N)；

V.=L4Vkl

=1.4X400.4

=560.56N

(3)竖中挺在右受荷单元力作用下的受力分析：

Wk：风荷我原则值(MPa)：

Wz：右受荷单兀宽(mm)：

H：竖中挺的跨度(mm)；

qg在右受荷单元作用下口勺风荷载线集度原则值(N/mm)；

Qz：在右受荷单元作用下H勺风荷载线集度设计值(N/mm)：

qk2=WkXW2/2

=0.001468X1500/2

=1.101N/mm

q2=l.4XqK2

=1.4X1.101

=1.541N/mm

M2：在右受荷单元力作用卜•的跨中最大弯矩(N-mm)：

M2=q2XH724X(3-(W^/H)2)

=1.541X1600724X(3-(1500/1600)2)

=348651.25N-mm

V3在右受荷单元力作用下H勺剪力原则值(N)；

V,占q2H/2X(l-W2/2/H)

=1.541X1600/2X(1-1500/2/1600)

=654.925N

V2：在右受荷单元力作用卜.的剪力设计值(N)：

=1.4X654.925

=916.895N

2.选用竖中挺型材的截面特性：

选用型材号：50系列

型材的抗弯强度设计值：f=85.5MPa

型材的抗剪强度设计值：T=49.6MPa

型材弹性模量：E=70000VPa

绕X轴惯性矩：I产154440mm"

绕Y轴惯性矩：I产18930nm'

3

绕X轴净截面抵御矩：Wn;1=4013mm

:,

绕X轴净截面抵御矩：Wn^=5824mm

型材净截面面积：An=385.8mm-'

型材截面垂直于X轴腹板H勺截面总宽度：t=3mm

型材受力面对中性轴的面积矩：S,=3299mm5

塑性发展系数：丫=1.05

3.竖中挺的抗弯强度计算：

按下面口勺公式进行强度校核，应满足：

Oh+Mj/n

上式中：

M1：在左受荷单元力作用卜•的跨中最大弯矩(N-mm)：

小：在右受荷单元力作用下H勺跨中最大弯矩(N-mm)：

心：在弯矩作用方向的净截面抵御矩(mm%

Y：塑性发展系数，取L05：

f：型材的抗弯强度设计值，取85.5MPa：

则：

(M.+M2)/YWnk=(187880+348651.25)/1.05/4013

=127.332MPa>85.5MPa

竖中挺抗弯强度不满足规定。

4.竖中挺的挠度计算：

(1)竖中挺在左受荷单元力作用下的挠度计算：

dn：竖中挺在左受荷单元力作用下口勺挠度(mm):

2

dn=qU]H7240EIX(25/8-5X(W,/2/H)+2X(W./2/H),)

=0.44X16007240/70000/154440X(25/8-5X(600/2/1600)2+2X(600/2/1600)

=3.28nun

(2)竖中挺在右受荷单元力作用下的挠度计算：

九：竖中挺在右受荷单元力作用下口勺挠度(mm)：

2

(k=qkW/240ElX(25/8-5X(W2/2/H)+2X(W2/2/H),)

=1.101X1600V240/70000/154440X(25/8-5X(1500/2/1600)2+2X(1500/2/1600)))

=5.904nun

(3)竖中挺在风荷载作用下的总体挠度：

di-=dii+df2

=3.28+5.904

=9.184mm

挠度的限值取杆件总长的1/120,即13.333mm,且不应不不大于15m

9.184mmW13.333mm

9.184mmW15mm

因此，挠度满足规定！

5.竖中挺的抗剪计算：

校核根据：

TMWT=49.6MPa(材料为抗剪强度设计值)

在上面的公式中：

TN：竖中挺最大剪应力(N)：

V1：在左受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；

V2：在右受荷单元力作用卜.的剪力设计值(N)：

S、：竖中挺型材受力面对中性轴H勺面积矩(nim")；

L：竖中挺型材截面惯性矩(mn?)；

t：型材截面垂直于X轴腹板的截面总宽度(mm)：

。产(9+VjSx/ht

=(560.56+916.895)X3299/154440/3

=10.52MPa

10.52MPaW49.6MPa

竖中挺抗剪强度能满足规定！

六、门窗横中挺计算

基本参数:

1：计算点标高：100m；

2：力学模型：单跨简支梁；

3：横中挺跨度:W=1500nm：

4：横中挺上受荷单元高：Hi=4()()mm；横中挺下受荷单元高：Hi=1200mm；

5：横中挺材质：6063-T5；

1.横中挺受荷单元分析：

⑴横中挺计算简图确实定：

由于：Hi<W

H2<W

因此，上受荷单元作用在横中挺上是梯形荷载；

下受荷单元作用在横中挺上是梯形荷载

(2)横中挺在上受荷单元力作用下的受力分析：

Wk：风荷载原则值(MPa)；

Hi：上受荷单元高(mm)；

肌横中挺的跨度(mm)；

qm在上受荷单元作用下H勺风荷载线集度原则值(N/mm)：

q.：在上受荷单元作用下的风荷载线集度设计值(N/mm)；

qki=wkXHi/2

=0.001468X100/2

=0.294N/mm

Qi=l.4Xqki

=1.4X0.294

=0.412N/mm

M.：在上受荷单元力作用下的跨中最大弯矩(N・mm)：

M尸qiX//24X(3—(HMW)’)

=0.412X1500724X(3-(400/1500)2)

=113128.333N・mm

Vk)：在上受荷单元力作用下的剪力原则值(N)；

Vkl=qiW/2X(1-H./2/W)

=0.412X1500/2X(1-400/2/1500)

=267.8N

V.：在上受荷单元力作用下的剪力设计值(N)：

V,=1.4Vkl

=1.4X267.8

=374.92N

(3)横中挺在下受荷单元力作用下的受力分析：

Wk：风荷载原则值(MPa)；

比：下受荷单元高(mm)；

W：横中挺的跨度(mm)；

在下受荷单元作用下H勺风荷载线集度原则值(N/mm)：

q2：在下受荷单元作用下H勺风荷载线集度设计值(N/mm)：

qic=WkXIL-/2

=0.001468X1200/2

=0.881N/mm

qz=l.4XqkZ

=1.4X0.881

=1.233N/mm

NL：在下受荷单元力作用下H勺跨中最大弯矩(N-mm)；

2

M2=q>XW724X(3-GWW))

=1.233XI500724X(3-(1200/1500)2)

=272801.25N・mm

在下受荷单元力作用下口勺剪力原则值(N)：

Vkz=q2W/2X(l-lh/2/W)

=1.233XI500/2X(1-1200/2/1500)

=554.85N

V2：在下受荷单元力作用下的剪力设计值(N)；

V2=l.4Vk2

=1.4X554.85

=776.79N

2.选用横中挺型材的截面特性：

选用型材号：50系列

型材的抗弯强度设计值：f=85.5MPa

型材的抗剪强度设计值：=49.6MPa

型材弹性模量：E=70000MPa

绕X轴惯性矩：I尸18930廊”

绕Y轴惯性矩：1产15442。刖4

3

绕X轴净截面抵御矩：Wn11=1464mm

绕X