i、計算依據
《建築結構荷載規範 gb 50009-2001 2006版》
《鋁合金結構設計規範 gb 50429-2007》
《鋁合金門窗 gb/t8478-2008》
《鋁合金門窗工程技術規範 jgj214-2010》
《未增塑聚氯乙烯(pvc-u)塑料門 jg/t 180-2005》
《未增塑聚氯乙烯(pvc-u)塑料窗 jg/t 140-2005》
《塑料門窗工程技術規程 jgj103-2008》
《建築玻璃應用技術規程 jgj 113-2009》
《鋼結構設計規範 gb 50017-2003》
《建築外門窗氣密、水密、抗風壓效能分級及檢測方法》gb/t7106-2008》
《建築門窗術語 gb/t5823-2008》
《建築門窗洞口尺寸系列 gb/t5824-2008》
《建築外門窗保溫效能分級及檢測方法 gb/t8484-2008》
《建築外門窗空氣聲隔聲效能分級及檢測方法 gb/t8485-2008》
《鋁合金建築型材第一部分:基材 gb5237.1-2008》
《鋁合金建築型材第二部分:陽極氧化型材 gb5237.2-2008》
《鋁合金建築型材第三部分:電泳塗漆型材 gb5237.3-2008》
《鋁合金建築型材第四部分:粉末噴塗型材 gb5237.4-2008》
《鋁合金建築型材第五部分:氟碳漆噴塗型材 gb5237.5-2008》
《鋁合金建築型材第六部分:隔熱型材 gb5237.6-2004》
ii、設計計算
一、風荷載計算
1)工程所在省市:河南
2)工程所在城市:鄭州市
3)門窗安裝最大高度z(m):100
4)門窗型別:一體推拉窗
5)窗型樣式:
6)窗型尺寸:
窗寬w(mm):1500
窗高h(mm):1500
1 風荷載標準值計算:wk = βgz*μs1*μz*w0
按《建築結構荷載規範》gb 50009-2001 2006版 7.1.1-2)
1.1 基本風壓 w0=450n/m^2
按《建築結構荷載規範》gb 50009-2001 2006版規定,採用50年一遇的風壓,但不得小於0.3kn/m^2)
1.2 陣風係數計算:
1)a類地區:βgz=0.92*(1+2μf)
其中:μf=0.5*35^(1.8*(-0.04))*(z/10)^(-0.12),z為安裝高度;
2)b類地區:βgz=0.89*(1+2μf)
其中:μf=0.5*35^(1.8*(0))*(z/10)^(-0.16),z為安裝高度;
3)c類地區:βgz=0.85*(1+2μf)
其中:μf=0.5*35^(1.8*(0.06))*(z/10)^(-0.22),z為安裝高度;
4)d類地區:βgz=0.80*(1+2μf)
其中:μf=0.5*35^(1.8*(0.14))*(z/10)^(-0.30),z為安裝高度;
本工程按:c類有密集建築群的城市市區取值。安裝高度<5公尺時,按5公尺時的陣風係數取值。
gz=0.85*(1+(0.734*(100/10)^(-0.22))*2)
1.60187
按《建築結構荷載規範》gb 50009-2001 2006版 7.5.1規定)
1.3 風壓高度變化係數μz:
1)a類地區:μz=1.379 * (z / 10) ^ 0.24,z為安裝高度;
2)b類地區:μz=(z / 10) ^ 0.32,z為安裝高度;
3)c類地區:μz=0.616 * (z / 10) ^ 0.44,z為安裝高度;
4)d類地區:μz=0.318 * (z / 10) ^ 0.6,z為安裝高度;
本工程按:c類有密集建築群的城市市區取值。
z=0.616*(100/10)^0.44
1.6966
按《建築結構荷載規範》gb 50009-2001 2006版 7.2.1規定)
1.4 區域性風壓體型係數μs1的計算:
μs1:區域性風壓體型係數,根據計算點體型位置取0.8;
按《建築結構荷載規範》gb50009-2001(2023年版)第7.3.3條:驗算圍護構件及其連線的強度時,可按下列規定採用區域性風壓體型係數μs1:
一、外表面
1. 正壓區按表7.3.1採用;
2. 負壓區
對牆面, 取-1.0
對牆角邊, 取-1.8
二、內表面
對封閉式建築物,按表面風壓的正負情況取-0.2或0.2。
另註:上述的區域性體型係數μs1(1)是適用於圍護構件的從屬面積a小於或等於1m2的情況,當圍護構件的從屬面積a大於或等於10m2時,區域性風壓體型係數μs1(10)可乘以折減係數0.8,當構件的從屬面積小於10m2而大於1m2時,區域性風壓體型係數μs1(a)可按面積的對數線性插值,即:
μs1(a)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]loga
1.4.1 支撐結構區域性風壓體型係數μs1的計算:
受力桿件中從屬面積最大的桿件為:橫向桿件中的《橫樑》
其從屬面積為a=上部單元:0.445+下部單元:0.89=1.335
支撐結構的構件從屬面積a<10平方公尺,且》1平方公尺
loga=log(1.335)=0.12548
μs1(1.335)=μs1(1)+[μs1(10)-μs1(1)]*loga
0.8+[0.8*0.8-0.8]*0.12548
0.7799232
μs1=μs1(1.335)+0.2
0.7799232+0.2
0.9799232
因此:支撐結構區域性風壓體型係數μs1取:0.9799232
1.4.2 面板材料的區域性風壓體型係數μs1的計算:
面板材料的區域性風壓體型係數按面積最大的玻璃板塊(即:890*1000=0.89平方)來計算:
面板材料的構件從屬面積a<=1平方公尺
μs1(0.89)=0.8
μs1=μs1(0.89)+0.2
0.8+0.2
1 因此:面板材料區域性風壓體型係數μs1取:1
1.5 風荷載標準值計算:
1.5.1 支撐結構風荷載標準值計算:
wk(n/m^2)=βgz*μz*μs1*w0
1.60187*1.6966*0.9799232*450
1198.426
1.5.2 面板材料風荷載標準值計算:
wk(n/m^2)=βgz*μz*μs1*w0
1.60187*1.6966*1*450
1222.98
2 風荷載設計值計算:
2.1 支撐結構風荷載設計值計算:
w(n/m2)=1.4*wk
1.4*1198.426
1677.7964
2.2 面板結構風荷載設計值計算:
w(n/m2)=1.4*wk
1.4*1222.98
1712.172
二、門窗主要受力桿件的撓度、彎曲應力、剪下應力校核:
1 校驗依據:
1.1 撓度校驗依據:
1)單層玻璃,柔性鑲嵌:fmax/l<=1/100
2)雙層玻璃,柔性鑲嵌:fmax/l<=1/150
fmax最大值不允許超過20mm
其中:fmax:為受力桿件最在變形量(mm)
l:為受力桿件長度(mm)
1.2 彎曲應力校驗依據:
σmax=m/w<=[σ]
[σ]:材料的抗彎曲應力(n/mm^2)
σmax:計算截面上的最大彎曲應力(n/mm^2)
m:受力桿件承受的最大彎矩(
w:淨截面抵抗矩(mm^3)
1.3 剪下應力校驗依據:
τmax=(q*s)/(i*δ)<=[τ]
[τ]:材料的抗剪允許應力(n/mm^2)
τmax:計算截面上的最大剪下應力(n/mm^2)
q:受力桿件計算截面上所承受的最大剪下力(n)
s:材料面積矩(mm^3)
i:材料慣性矩(mm^4)
δ:腹板的厚度(mm)
2 主要受力桿件的撓度、彎曲應力、剪下應力計算:
因建築外窗在風荷載作用下,承受的是與外窗垂直的橫向水平力,外窗各框料間構成的受荷單元,可視為四邊鉸接的簡支板。在每個受荷單元的四角各作45度斜線,使其與平行於長邊的中線相交。這些線把受荷單元分成4塊,每塊面積所承受的風荷載傳遞給其相鄰的構件,每個構件可近似地簡化為簡支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷載。
這樣的近似簡化與精確解相比有足夠的準確度,結果偏於安全,可以滿足工程設計計算和使用的需要。由於窗的四周與牆體相連,作用在玻璃上的風荷載由窗框傳遞給牆體,故不作受力桿件考慮,只需對選用的中梃進行校核。
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