门窗计算书

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一、门窗承受荷载计算:
(1)风荷载标准值计算:
   本设计按50年一遇风压计算
   Wk: 作用在门窗上的风荷载的标准值(kN/m^2)
       Wk=βz×μz×μs×Wo                           (GB50009-2001)
   Wo: 50年一遇的最大风压:Wo=0.450kN/m^2
       根据现行<<建筑结构荷载规范>>GB50009-2001取定
   βgz: 高度z处的阵风系数(按B类地区计算):
   μz: 高度z处的风压高度变化系数(按B类地区计算): (GB50009-2001)
   μs: 风荷载体型系数:μs=1.2
       μf=0.5×(Z/10)^(-0.16)
          =0.5×(34/10)^(-0.16)
          =0.411
       βgz=0.89×(1+2×μf)
           =0.89×(1+2×0.411)
           =1.622
       μz=(Z/10)^0.32
          =(34/10)^0.32
          =1.479
       Wk=βgz×μz×μs×Wo
         =1.622×1.479×1.2×0.45
         =1.296kN/m^2

二、玻璃的选用与校核:
本工程选用玻璃种类为:中空玻璃
(1) 校核部位玻璃面积:
   B: 玻璃分格宽: 0.875m
   H: 玻璃分格高: 1.175m
   A: 玻璃板块面积:
   A=B×H
    =0.034×0.875
    =0.030m^2
(2) 玻璃厚度选取:
   Wk:风荷载标准值
   A: 玻璃板块面积: 0.030m^2
   K3:玻璃种类调整系数: 1.5
   试算:
   C=1.4×Wk×A×10/3/K3
    =1.4×1.296×0.02975×10/3/1.5
    =0.120
   T=2×(1+C)^0.5-2
    =2×(1+0.120)^0.5-2
    =0.117mm
    玻璃选取厚度为: 5mm
(3) 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:25.6 kN/m^3
   Bt_W: 中空玻璃外侧玻璃厚度: 5mm
   Bt_L: 中空玻璃内侧玻璃厚度: 0mm
   GAk=25.6×(Bt_L+Bt_W)/1000
      =25.6×(5+0)/1000
      =0.128kN/m^2
(4) 玻璃的强度计算:
   校核依据: σ≤fg
   q: 玻璃所受风荷载标准值
   a: 玻璃短边边长: 0.875m
   b: 玻璃长边边长: 1.175m
   t: 玻璃厚度
   ψ: 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比a/b查出(b为长边边长)
       查GJG102表5.4.1得: 0.0689
   σw: 玻璃所受应力:
   σw=6×ψ×1.4×q×a^2×1000/(1.2×t)^2
      =6×0.0689×1.4×1.296×0.875^2×1000/(1.2×5)^2
      =15.958N/mm^2
   15.958N/mm^2≤fg=28.000N/mm^2
   玻璃的强度满足!

三、门窗横向受力构件计算:
(1)风荷载作用下受力构件弯矩的计算
   Wk:风荷载标准值:1.296kN/m^2
   Mw:风荷载作用下受力构件的总弯矩标准值(kN·m)
   Hsk:受力构件受荷单元高:1.700(m)
   Wsk1:受力构件受荷单元宽:0.875(m)
   Hsl:受力构件第一受荷单元高:0.475(m)
   qsk1:受力构件在第一受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m)
   qsk2:受力构件在第二受荷单元作用下风荷载线分布最大荷载集度标准值(kN/m)
   Mw1:受力构件在第一受荷单元作用下的弯矩(kN·m)
   Mw2:受力构件在第二受荷单元作用下的弯矩(kN·m)
   qsk1=Wk×Wsk1/2
       =1.296×(0.875/2
       =0.567kN/m
  Mw1=qsk1×Wsk1^2/12
      =0.567×0.875^2/12
      =0.036kN·m
   qsk2=Wk×Hsl/2
       =1.296×0.475
       =0.308kN/m
   Ba:中间变量,为受荷单元短边的一半(m)
   Ba=Hsl/2
     =0.475/2
     =0.238m
   Mw2=(qsk2×Wsk1^2)×(3-4×Ba^2/Wsk1^2)/24
      =(0.308×0.875(3-4×0.238^2/0.875^2)/24
      =0.027kN·m
   Mw=Mw1+Mw2
     =0.036+0.027
     =0.063kN.m
(2)风荷载作用下受力构件剪力的计算(kN)
   Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kN)
   Qw1:受力构件在第一受荷单元作用下受到的剪力
   Qw2:受力构件在第二受荷单元作用下受到的剪力
   Qw1=(qsk1×Wsk1)/4
      =(0.567×0.875)/4
      =0.124kN
   Qw2=(qsk2×Wsk1)/2×(1-Ba/Wsk1)
      =(0.308×0.875)/2×(1-0.238/0.875)
      =0.098kN
   Qwk=Qw1+Qw2
      =0.124+0.098
      =0.222kN
(3)杆件抗弯矩预选值的计算(cm^3)
   W: 杆件抗弯矩预选值(cm^3)
   W=1.4×Mw×10^3/84.2
    =1.4×0.063×10^3/84.2
    =1.043cm^3
(4)选用型材的截面特性:
   选用型材类别:铝材
   选用型材号: YN5301
   型材强度设计值: fa=85.500N/mm^2
   型材弹性模量: E=70000.000N/mm^2
   X轴惯性矩: Ix=19.660cm^4
   X轴抵抗矩: Wx=11.251cm^3
   型材抗剪强度设计值: τ=46.600N/mm^2
   型材计算校核处壁厚: t=1.400mm
   型材截面面积矩: Ss=3.274cm^3
(5)型材的强度计算:
   校核依据: 1.4Mw/W≤fa=85.500N/mm^2
   σ=1.4×Mw×10^3/Wx
     =1.4×0.063×10^3/11.251
     =7.807N/mm^2
   7.807≤fa=85.500
   杆件强度满足!
(6)杆件抗剪计算:
   校核依据: τmax≤[τ]=46.600N/mm^2
   Qwk:风荷载作用下剪力标准值(kN)
   Q:风荷载作用下剪力设计值(kN)
   Q=1.4×Qwk
    =1.4×0.2221425
    =0.311kN
(7)杆件剪应力:
   τ: 杆件剪应力
   Ss: 杆件型材截面面积矩: 3.274cm^3
   Ix: 杆件型材截面惯性矩: 19.660cm^4
   t: 杆件壁厚:1.400mm
   τ=Q×Ss×100/Ix/t
     =0.311×3.274×100/19.660/1.400
     =3.699N/mm^2
   3.699≤46.600N/mm^2
   杆件抗剪强度可以满足!
(8)杆件刚度的计算:
   校核依据:Umax≤[U]=20mm 且 Umax≤L/130
   U:杆件最大挠度(mm)
   U1:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下的最大挠度(mm)
   U2:受力构件在扇框位置第一受荷单元作用下的最大挠度(mm)
   Du: 杆件最大挠度与其长度比值
   Wsk: 杆件长度:1.700m
   qsk1=Wk×Wsk1/2
       =1.296×(0.875/2
       =0.567kN/m
   U1=qsk1×Wsk1^4×10^8/(120×E×Ix)
     =0.567×0.875^4×10^8/(120×70000.000×19.660)
     =0.201mm
   qsk2=Wk×Hsl/2
       =1.296×0.475 /2
       =0.308kN/m
   Ba:中间变量,为受荷单元短边的一半(m)
   Ba=Hsl/2
     =0.475/2
     =0.238m
   C=(25/8)-5×(Ba^2/Wsk1^2)+2×(Ba^4/Wsk1^4)
    =(25/8)-5×(0.238^2/0.875^2)+2×(0.238^4/0.875^4)
    =2.767
   U2=qsk2×Wsk1^4×10^8×C/(240×E×Ix)
     =0.567×0.875^4×10^8×2.767/(240×70000.000×19.660)
     =0.151mm
   U=U1+U2
    =0.201+0.151
    =0.352
   Du=U/Hsk/1000
     =0.352/1.700/1000
     =0.0002
   Du=0.0002≤1/130=0.0077且Umax=0.35≤[U]=20mm挠度满足要求!