断桥隔热铝门窗计算书.doc

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1、断桥铝合金窗设计计算书1900mm高断桥铝合金平开窗设计计算书一、 计算依据及说明1. 设计依据 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 钢结构设计规范 GB 50017-2003 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T 139-2001 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133-2001 建筑制图标准 GB/T 50104-2001 建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2003 全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT 014-2001 点

2、支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS 127:2001 点支式玻幕墙支承装置 JC 1369-2001 吊挂式玻幕墙支承装置 JC 1368-2001 建筑铝型材 基材 GB/T 5237.1-2004 建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T 5237.2-2004 建筑铝型材 电泳涂漆型材 GB/T 5237.3-2004 建筑铝型材 粉末喷涂型材 GB/T 5237.4-2004 建筑铝型材 氟碳漆喷涂型材 GB/T 5237.5-2004 铝合金建筑型材 隔热型材 GB/T 5237.6-2004 玻璃幕墙力学性能 GB/T 18091-2000 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T

3、 18250-2000 建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T 18575-2001 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.1-2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB 3098.2-2000 紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 GB 3098.4-2000 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB 3098.5-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB 3098.6-2000 紧固件机械性能 不锈钢 螺母 GB 3098.15-2000 螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T 16823.1-1997 焊接结构用耐候钢 GB/T 4172-2000 浮法玻璃 GB 11

4、614-1999 夹层玻璃 GB 9962-1999 钢化玻璃 GB/T 9963-1998 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB 17841-1999 铝及铝合金轧制板材 GB/T 3880-1997 铝塑复合板 GB/T 17748 干挂天然花山岗石，建筑板材及其不锈钢配件 JC 830.1,830.2-1998 建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JC 133-2000 建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB 15763.1-2001 混凝土接缝用密封胶 JC/T 881-2001 幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T 882-2001 石材幕墙接缝用密封胶 JC/T 883-2001 中空玻璃用弹性密封胶 JC

5、/T 486-2001 天然花岗石建筑板材 GB/T 18601-2001 铝合金窗 GB/T 8479-2003 铝合金门 GB/T 8478-2003 混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG 160-2004 混凝土结构后锚固技术规程 JGJ 145-2004 公共建筑节能设计标准 GB 50189-2005 建筑用硬质塑料隔热条 JG/T 174-2005 建筑用隔热铝合金型材 穿条式 JG/T 175-20052. 基本计算公式(1).场地类别划分: 根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别: A类近海面,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

6、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; 水语花城水溪苑31、32、34、35、42、47#楼断桥铝合金门窗工程按C类地区计算风压(2).风荷载计算: 幕墙属于薄壁外围护构件，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001 7.1.1 采用 风荷载计算公式: Wk=gzzslW0 其中: Wk-作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) gz-瞬时风压的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取定 根据不同场地类型,按以下公式计算:gz=K(1+2f) 其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地: gz=0.92(1+2f) 其中：f=0

7、.387()(-0.12) B类场地: gz=0.89(1+2f) 其中：f=0.5()(-0.16) C类场地: gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734()(-0.22) D类场地: gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248()(-0.3) z-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取定, 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=1.379()0.24 B类场地: z=()0.32 C类场地: z=0.616()0.44 D类场地: z=0.318()0.60 本工程属于C类地区 sl-风荷载体型系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2

8、001取为：1 W0-基本风压,按全国基本风压图,天津地区取为0.5kN/m2(3).地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 5.0 取定 max-水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 6度: max=0.04 7度: max=0.08 8度: max=0.16 9度: max=0.32 天津地区设防烈度为8度,根据本地区的情况,故取max=0.16 GAK-幕墙构件的自重(N/m2)(4).荷载组合: 结构设计时，根据构件受力特点，荷载或作用的情况和产生的应力(内力)作用方向，选用最不利的组合，荷载和效应组合设计值按下式采

9、用： GSG+wwSw+EESE+TTST 各项分别为永久荷载：重力；可变荷载：风荷载、温度变化；偶然荷载：地震 水平荷载标准值: qk=Wk+0.5qEAk 水平荷载设计值: q=1.4Wk+0.51.3qEAk 荷载和作用效应组合的分项系数,按以下规定采用: 对永久荷载采用标准值作为代表值，其分项系数满足： a.当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对有永久荷载效应控制的组合，取1.35 b.当其效应对结构有利时：一般情况取1.0；对结构倾覆、滑移或是漂浮验算，取0.9 可变荷载根据设计要求选代表值，其分项系数一般情况取1.4二、 风荷载计算1. 风荷载标准值: Wk

10、: 作用在门窗上的风荷载标准值(kN/m2) z:34.1m高处风压高度变化系数(按C类区计算): (GB50009-2001 7.2.1) z=0.616()0.44=1.0568 f:脉动系数: (GB50009-2001 7.4.2-8) f=0.535(1.8(0.22-0.16)()-0.22=0.560433 gz:阵风系数: (GB50009-2001 7.5.1-1) gz=0.85(1+2f) = 1.80274 Wk=gzzslW0 (JGJ102-2003 5.3.2) =1.802741.056810.5 =0.952565 kN/m2 Wk1kN/m2,取Wk=1kN

11、/m22. 风荷载设计值: W: 风荷载设计值: kN/m2 w : 风荷载作用效应的分项系数：1.4 按玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003 5.1.6条规定采用 W=wWk=1.41=1.4kN/m2 三、 玻璃计算1. 玻璃面积: B: 该处门窗分格宽: 1.25m H: 该处门窗分格高: 1.25m A: 该处玻璃板块面积: A=BH =1.251.25 =1.5625m2 2. 玻璃板块自重: GAK: 玻璃板块平均自重(不包括铝框): 玻璃的体积密度为: 25.6(kN/m3) (JGJ102-2003 5.3.1) BT_L: 中空玻璃内侧玻璃厚度为: 5(mm) BT_

12、w: 中空玻璃外侧玻璃厚度为: 5(mm) GAK= = =0.256kN/m23. 分布水平地震作用计算: max: 水平地震影响系数最大值:0.16 qEAk: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用(kN/m2) qEAk=EmaxGAK (JGJ102-2003 5.3.4) =50.160.256 =0.2048kN/m2 rE: 地震作用分项系数: 1.3 qEA: 垂直于玻璃平面的分布水平地震作用设计值(kN/m2) qEA=rEqEAk =1.30.2048 =0.26624kN/m24. 玻璃强度计算: 选定面板材料为: 校核依据: g q: 玻璃所受组合荷载: a: 玻璃短边边长

13、: 1.25m b: 玻璃长边边长: 1.25m ti:中空玻璃内侧玻璃厚度为: 5(mm) to:中空玻璃外侧玻璃厚度为: 5(mm) E: 玻璃弹性模量 : 72000N/mm2 m: 玻璃板面跨中弯曲系数,按边长比a/b查表得 : 0.0442 : 折减系数,根据参数查表6.1.2-2 w: 玻璃所受应力: 采用风荷载与地震荷载组合: q=W+EqEA =1.4+0.50.26624 =1.53312kN/m2 荷载分配系数计算 ro=1.1 =1.1 =0.55 ri= = =0.5 参数计算: wo= = =29.8394 wi= = =27.1267 eo= = =6.11111

14、ei= = =5.55556 查表6.1.2-2 分别得到折减系数 wo = 0.880642 wi = 0.891493 eo = 0.991111 ei = 0.995556 玻璃应力标准值计算: wo=wo =0.880642 =8.02816N/mm2 wi=wi =0.891493 =7.38825N/mm2 eo=eo =0.991111 =1.85041N/mm2 ei=ei =0.995556 =1.68974N/mm2 玻璃应力设计值为: o=wwo+EEeo =1.48.02816+0.51.31.85041 =12.4422N/mm2g=28N/mm2 i=wwi+EEe

15、i =1.47.38825+0.51.31.68974 =11.4419N/mm2g=28N/mm2 玻璃的强度满足 5. 玻璃跨中挠度计算: 校核依据: dfdflim= 1000=20.8333mm D: 玻璃刚度(Nmm) : 玻璃泊松比: 0.2 E: 玻璃弹性模量 : 72000N/mm2 te: 中空玻璃的等效厚度 te=0.95 =0.95 =5.98462mm D= = =1.33965e+006Nmm qk: 玻璃所受组合荷载: qk=Wk =1 =1kN/m2 : 挠度系数,按边长比a/b查 表 得 : 0.00406 参数计算: = =109 =26.4338 : 折减系

16、数,根据参数查表6.1.2-2 得 = 0.894265 df: 玻璃在风荷载和地震荷载作用下挠度最大值 df= =0.894265 =6.6167mm 6.6167mmdflim=20.8333mm 玻璃的挠度满足四、 窗扇立料计算1. 扇框荷载计算: 窗扇可以简化为以紧固五金件处为支点的悬臂梁上承受矩形均布荷载。 Wk:风荷载标准值: 1kN/m2 Wsk:扇框宽度 0.7m Hsk:扇框高度 1.25m Wfk:门窗扇承受的线荷载标准值(kN/m) Wf :门窗扇承受的线荷载标准值(kN/m) Wfk = Wk = 1 = 0.35kN/m Wf = Wfkwf = 0.351.4 =

17、0.49kN/m2. 扇框型材特性: 选用扇框型材名称: 50开启扇 型材强度设计值: 85.5N/mm2 型材弹性模量: E=70000N/mm2 X轴惯性矩: Ix=19.071cm4 Y轴惯性矩: Iy=10.5751cm4 X轴上部截面矩: Wx1=6.0694cm3 X轴下部截面矩: Wx2=7.03249cm3 Y轴左部截面矩: Wy1=3.11849cm3 Y轴右部截面矩: Wy2=3.03107cm3 型材截面积: A=5.12853cm2 型材计算校核处抗剪壁厚: t=1.4mm 型材截面绕X轴面积矩: Ss=4.20551cm3 型材截面绕Y轴面积矩: Ssy=2.8284

18、5cm3 塑性发展系数: =1.05 3. 扇框强度计算: Wsk:扇框宽度 0.7m Hsk:扇框高度 1.25m WLen:扇框金属支点间距离 1m Msk:扇框所受弯矩 (kN.m) Msk=Wf =0.49 =0.0574219kN.m : 扇框计算强度(N/mm2) Wx2:扇框截面抗弯矩: 7.03249cm3 : 塑性发展系数: 1.05 = = =7.77641N/mm2 7.77641N/mm2 a=85.5N/mm2 扇框强度满足要求4. 扇框剪切强度计算: Wsk:扇框宽度 0.7m Hsk:扇框高度 1.25m WLen:扇框金属支点间距离 1m Qsk:扇框所受剪力

19、(kN) Qsk= + = + =0.2205kN : 扇框计算强度(N/mm2) Ss: 扇框型材截面面积矩: 4.20551cm3 Iy: 扇框型材截面惯性矩: 19.071cm4 t : 扇框型材抗剪壁厚: 1.4mm = 100 (JGJ102-2003 6.2.5-2) = 100 =3.47317N/mm2 3.47317N/mm2 49.6N/mm2 扇框剪切强度满足要求5. 扇框刚度计算: Wsk:扇框宽度 0.7m Hsk:扇框高度 1.25m WLen:扇框金属支点间距离 1m Esk:扇框材料弹性模量 70000N/mm2 Isk: 扇框型材截面惯性矩: 19.071cm

20、4 Usk:扇框最大挠度 (mm) Usk= =108 =0.315774mm Umax=Hsk1000 =6.94444mm 0.315774mm Umax=6.94444mm 0.315774mm 15mm 扇框挠度满足要求五、 门窗立挺计算1. 立梃荷载计算: 门窗水平面荷载设计值：Sz=W+EqEA =1.4+0.50.26624 =1.53312kN/m2 门窗水平面荷载标准值：Szk=Wk =1kN/m2 2. 立梃型材特性: 选定立梃材料类别: 铝-6063-T5 选用立梃型材名称: 加强中挺 型材强度设计值: 85.5N/mm2 型材弹性模量: E=70000N/mm2 X轴惯

21、性矩: Ix=52.2056cm4 Y轴惯性矩: Iy=13.2495cm4 X轴上部截面矩: Wx1=10.5024cm3 X轴下部截面矩: Wx2=11.5265cm3 y轴左部截面矩: Wy1=3.58094cm3 y轴右部截面矩: Wy2=3.58094cm3 型材截面积: A=6.98059cm2 型材计算校核处抗剪壁厚: t=1.4mm 型材截面面积矩: Ss=7.8043cm3 塑性发展系数: =1.05 3. 立梃强度计算: 通过有限元分析计算得到立梃的弯矩图如下: 门窗立梃具体弯矩分布如下表: 列表条目 12345678910偏移(m) 0.0000.2140.4270.64

22、10.8551.0451.2591.4721.6861.900弯矩(kN.m) -0.0000.2240.4200.5850.6010.5870.5220.3940.2120.000 最大弯矩发生在0.855m处 : 立梃计算强度(N/mm2) M: 立梃弯矩: 0.601036kNm Wx2: 立梃截面抗弯矩: 10.5024cm3 : 塑性发展系数: 1.05 =103 =103 =54.5033N/mm2 54.5033N/mm2 a=85.5N/mm2 立梃强度满足要求4. 立梃剪切强度校核: 通过有限元分析计算得到立梃的剪力图如下: 门窗立梃具体剪力分布如下表: 列表条目 12345

23、678910偏移(m) 0.0000.2140.4270.6410.8551.0451.2591.4721.6861.900剪力(kN) -1.072-1.002-0.824-0.748-0.0030.1710.4500.7380.9441.014 最大剪力发生在0m处 : 立梃剪应力: Q: 立梃最大剪力: 1.07223kN Ss:立梃型材截面面积矩: 7.8043cm3 Ix:立梃型材截面惯性矩: 52.2056cm4 t: 立梃抗剪壁厚: 1.4mm =100 =100 =11.4492N/mm2 11.4492N/mm249.6N/mm2 立梃抗剪强度可以满足5. 立梃刚度计算: 通

24、过有限元分析计算得到立梃的挠度图如下: 门窗立梃具体挠度分布如下表: 列表条目 12345678910偏移(m) 0.0000.2140.4270.6410.8551.0451.2591.4721.6861.900挠度(mm) 0.0001.4162.6523.5473.9833.9603.4872.5931.3820.000 最大挠度发生在0.95m处 立梃最大容许挠度为Umax = 1.910001/180 = 10.5556mm 立梃最大挠度U为: 4.01981mm10.5556mm且4.01981mm15mm 立梃刚度满足要求1500mm高断桥铝合金平开窗设计计算书六、 计算依据及说

25、明1. 设计依据 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001 钢结构设计规范 GB 50017-2003 玻璃幕墙工程技术规范 JGJ 102-2003 玻璃幕墙工程质量检验标准 JGJ/T 139-2001 金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133-2001 建筑制图标准 GB/T 50104-2001 建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2003 全玻璃幕墙工程技术规程 DBJ/CT 014-2001 点支式玻璃幕墙工程技术规程 CECS 127:2001 点支式玻幕墙支承装置 JC

26、 1369-2001 吊挂式玻幕墙支承装置 JC 1368-2001 建筑铝型材 基材 GB/T 5237.1-2004 建筑铝型材 阳极氧化、着色型材 GB/T 5237.2-2004 建筑铝型材 电泳涂漆型材 GB/T 5237.3-2004 建筑铝型材 粉末喷涂型材 GB/T 5237.4-2004 建筑铝型材 氟碳漆喷涂型材 GB/T 5237.5-2004 铝合金建筑型材 隔热型材 GB/T 5237.6-2004 玻璃幕墙力学性能 GB/T 18091-2000 建筑幕墙平面内变形性能检测方法 GB/T 18250-2000 建筑幕墙抗震性能振动台试验方法 GB/T 18575-2

27、001 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.1-2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹 GB 3098.2-2000 紧固件机械性能 螺母 细牙螺纹 GB 3098.4-2000 紧固件机械性能 自攻螺钉 GB 3098.5-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉、螺柱 GB 3098.6-2000 紧固件机械性能 不锈钢 螺母 GB 3098.15-2000 螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB/T 16823.1-1997 焊接结构用耐候钢 GB/T 4172-2000 浮法玻璃 GB 11614-1999 夹层玻璃 GB 9962-1999 钢化玻璃 GB/T 996

28、3-1998 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃 GB 17841-1999 铝及铝合金轧制板材 GB/T 3880-1997 铝塑复合板 GB/T 17748 干挂天然花山岗石，建筑板材及其不锈钢配件 JC 830.1,830.2-1998 建筑用铝型材、铝板氟碳涂层 JC 133-2000 建筑用安全玻璃 防火玻璃 GB 15763.1-2001 混凝土接缝用密封胶 JC/T 881-2001 幕墙玻璃接缝用密封胶 JC/T 882-2001 石材幕墙接缝用密封胶 JC/T 883-2001 中空玻璃用弹性密封胶 JC/T 486-2001 天然花岗石建筑板材 GB/T 18601-2001 铝合

29、金窗 GB/T 8479-2003 铝合金门 GB/T 8478-2003 混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓 JG 160-2004 混凝土结构后锚固技术规程 JGJ 145-2004 公共建筑节能设计标准 GB 50189-2005 建筑用硬质塑料隔热条 JG/T 174-2005 建筑用隔热铝合金型材 穿条式 JG/T 175-20052. 基本计算公式(1).场地类别划分: 根据地面粗糙度,场地可划分为以下类别: A类近海面,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;

30、 水语花城水溪苑31、32、34、35、42、47#楼断桥铝合金门窗工程按C类地区计算风压(2).风荷载计算: 幕墙属于薄壁外围护构件，根据建筑结构荷载规范GB50009-2001 7.1.1 采用 风荷载计算公式: Wk=gzzslW0 其中: Wk-作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2) gz-瞬时风压的阵风系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取定 根据不同场地类型,按以下公式计算:gz=K(1+2f) 其中K为地区粗糙度调整系数，f为脉动系数 A类场地: gz=0.92(1+2f) 其中：f=0.387()(-0.12) B类场地: gz=0.89(1+2f) 其中：f=0

31、.5()(-0.16) C类场地: gz=0.85(1+2f) 其中：f=0.734()(-0.22) D类场地: gz=0.80(1+2f) 其中：f=1.2248()(-0.3) z-风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取定, 根据不同场地类型,按以下公式计算: A类场地: z=1.379()0.24 B类场地: z=()0.32 C类场地: z=0.616()0.44 D类场地: z=0.318()0.60 本工程属于C类地区 sl-风荷载体型系数,按建筑结构荷载规范GB50009-2001取为：1 W0-基本风压,按全国基本风压图,天津地区取为0.5kN/m2(3).地震作用计算: qEAk=EmaxGAK 其中: qEAk-水平地震作用标准值 E-动力放大系数,按 5.0 取定 max-水平地震影响系数最大值,按相应设防烈度取定: 6度: max=0.04 7度: max=0.08 8度: max=0.16 9度: max=0.32 天津地区设防烈度为8度,根据本地区的情况,故